Диссертация (Повышение надежности малоподвижных соединений деталей авиационных двигателей, подверженных в эксплуатации влиянию феттинг-коррозии), страница 3

C. 42-45.3.Хаинг М., Петухов А.Н., Павлов Ю.И. Обеспечение несущейспособностизамковыхсоединенийлопатоккомпрессораавиационного14двигателя при действии фреттинг - коррозии // Авиационная промышленность.2012. №1. C. 55-58.4.Хаинг М., Петухов А.Н., Павлов Ю.И. Фреттинг - коррозия в деталяхГТД // Труды МАТИ. 2009. № 15. C.102-105.5.ХаингМ.,ПетуховА.Н.,ПавловЮ.И.Рольконтактноговзаимодействия деталей при фреттинг - коррозии // Труды МАТИ.

2009. №16.C. 105-110.6.Хаинг М., Петухов А.Н., Павлов Ю.И. Алгоритмы экспериментальногоисследования процесса фреттинга для деталей авиационных двигателей //Труды МАТИ. 2009. №16. C.136-139.7.Хаинг М. Оценка напряжений в зоне контакта поверхностей деталейТРД при влиянии фреттинга // Гагаринские чтения международной молодежнойнаучная конференция 2011.

№ XXXVII. С.210-211.8.ХаингМ.,ПетуховА.Н.,ПавловЮ.И.Влияниенекоторыхконструктивных и технологических факторов замковых соединений лопатоккомпрессора ТРД на их сопротивление усталостному разрушению // ТрудыМАТИ. 2011. №18. C.65-69.9.Хаинг М., Петухов А.Н., Павлов Ю.И., Ильинская О.И. Влияние напрочность лопаток компрессора особенностей сопряжения хвостовика лопаткис дисковым элементом // Труды МАТИ. 2011. №18.C.69-74.10.Хаинг М., Павлов Ю.И. Особенности испытаний лопаток ГТД наусталость // Труды МАТИ2011.

№21. C.178-182.11.Хаинг М., Петухов А.Н., Ильинская О.И. Влияние состоянияповерхностного слоя лопаток ГТД на сопротивление усталости // Труды МАТИ.2013. №21. C.204-207.Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследованийявляются научной базой при проектировании замковых соединений лопатоккомпрессоров. Разработанные теоретические и экспериментальные методики,интегральные физические модели обеспечивают повышение сопротивления15фреттинг-усталости замковых соединений лопаток компрессоров, валов и др.,позволяющие повысить эксплуатационную надѐжность компрессоров на этапепроектирования двигателей.Результаты работы могут быть использованы при проектированиидвигателей и энергетических установок, а также в учебном процессеавиационных вузов.Апробация работы.

Основные положения и результаты работыдокладывались на Всероссийской научно- технической конференции «Новыематериалы и технологии» в 2010-2012 годах, на Международной молодежнойнаучно- технической конференции «Гагаринские чтения» в 2009-2011 годах.Личныйвкладпредставленныевавтора.работеАвторнепосредственнонаучно-техническиевыполнялрасчеты,всепроводилэкспериментальные исследования, принимал участие в разработке моделей иобразцов, схем и технологий испытаний, разработке критериев оценкисопротивления фреттииг-усталости замковых соединений лопаток компрессора,с учѐтом фреттинга.Публикации. По результатам диссертации опубликовано 11 печатныхработ , включая 8 статей, 3 статьи в журналах, включѐнных в списокВАК:«Авиационная промышленность» и «Двигатель».Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырехглав, общих выводов. Полный объем работы составляет 140страниц, в томчисле основной текст 135страниц, 48 рисунков,11 таблиц, список литературы из39 наименований.Анализ приведѐнных результатов показывает, что замковое соединениетипа ―ласточкин хвост‖, хотя и несложный конструктивный элемент, вэксплуатационных условиях находится в неоднородном (НДС), усугубляемомналичием фреттинга.16Глава 1.Анализ условий, способствующих возникновению процессафреттинга в малоподвижных соединениях деталей ГТД1.1.Анализ эксплуатационных характеристик и условий возникновенияпроцесса фреттинга в деталях и узлах ГТДФреттингвозникаетвзонахконтактадеталей,образующихмалоподвижные или прессовые соединения, которые передают вибрационныеили циклические нагрузки.

Амплитуда относительных перемещений в зонеконтакта деталей, достаточная для возникновения фреттинга составляет около100 ̇ , т. е. находитсяв зоне действия весьма малых упругих деформацийповерхностного слоя. При максимальной амплитуде около и более 200 мкмпреобладающими становятся процессы износа. Фреттинг возникает как приконтакте металлов, так и при контакте металлов с неметаллами.Внешний признак фреттинга - скопление окисленных продуктовматериалов сопряжѐнных деталей у границы контакта соединения и в зонеконтакта деталей. На поверхностях контакта образуются каверны, микро- имакротрещины, которые при воздействии на детали эксплуатационныхнагрузок становятся очагами разрушения от фреттинг-усталости, снижающейпредел выносливости в 2...10 раз[5, 22].В ГТД фреттинг наиболее часто в появляется в замковых соединенияхлопаток компрессоров и турбин, на площадках контакта антивибрационныхполок лопаток компрессора, бандажных полок лопаток турбин, в болтовыхсоединениях (в местах болтовых соединений фланцев дисков компрессоров,корпусов и т.д.); в шлицевых соединениях валов и рессор, в местах напрессовки подшипников.

В турбинах ГТД, где преобладают никелевые сплавы,фреттинг проявляется, в первую очередь, в виде повреждений площадок17фреттинг- износом контакта бандажных полок лопаток турбин и контактныхплощадок замковых соединений лопаток и диска.Сведения о типичных для ГТД разрушениях от фреттинг-усталостихвостовиков лопаток компрессоров приведены в табл. 1.1. Они возникают даженесмотря на наличие во многих случаях на контактных гранях хвостовиковзащитных покрытий.

Оценка эффективного коэффициента концентрации Кофрпоказывает, что его значение для хвостовиков составляет около Кσфр =3,5.Деформационная податливость пакета деталей, образованного высоконагруженными дисками компрессора и приставками между ними, стянутогопризонными болтами, при наложении циклических нагрузок от центробежныхсил и вибрационных нагрузок вызывает повреждения Фрутингом поверхностейдеталей на стыках соединения, болтах и в отверстиях под болты и последующееразрушение от фреттинг-усталости.Таблица 1.1Разрушения замковых соединений лопаток компрессоров от фреттипг-усталостиМатериалВид хвостовика, наличие антифрикционного покрытия14Х17Н2"Ласточкин хвост", α = 70°;13Х11Н2В2МФ"ласточкин хвост", α = 70°;ВТ-8шарнирный, упрочнение + ВАП;ВТЗ-1шарнирный, ВАП;ВТ8"ласточкин хвост", α = 45° + Ag -серебро гальваническое;13Х11Н2В2МФ"ласточкин хвост ", α= 70;ВТ8"ласточкин хвост", α = 45°, лопатка с антивибрационной полкой;ЭП479" ласточкин хвост ", (круговой замок);ВТ8" ласточкин хвост ", α = 60°, упрочнение + Ag гальваническое.181.2.

Особенности процесса фреттингаВ настоящее время известно несколько описаний моделей фреттинга, нопрактически ни одна из них не даѐт полной характеристики механизмапроцесса. При этом исследователи нередко высказывают противоречивыемнения. Например, К.Г. Райт считает [25], что малые амплитуды колебаний,ограничивающие выход частиц из зоны контакта наружу, способствуютобразованию промежуточного слоя частиц, который, с одной стороны,ослабляет или предотвращает контакт металлических поверхностей, а с другойстороны уменьшает действительное смещение частиц к поверхностям контакта.Образовавшийся при этом промежуточный слой из более твѐрдых окисловспособствует абразивному износу сопряжѐнных поверхностей.При этом многие учѐные объясняют эти механизмы фреттинга по-разному,основываясьвпервуюочередь,насобственныхэкспериментальныхисследованиях, т.к. применявшиеся ими методики, как правило, различались.Одной из первых была предложена молекулярная теория фреттинга,основоположниками которой явились Д.

А. Томлинсон, П. Л. Topп и Х.Д. Гаф .Согласно этой теории на первом этапе фреттинг преимущество имеетмолекулярное изнашивание. Суть еѐ состоит в том, что поверхности, находясь вконтакте под действием нормальной нагрузкой, могут сблизиться настолько,что входят в пределы молекулярного взаимодействия, в результате чего наповерхностях фактического контакта образуются точки соединения тел cатомной связью.

При относительном смещении тел эти связи могутразрушиться с вырывай атомов из решѐтки кристалла металла и образованиемсвободных частиц, размеры которых сопоставимы с параметрами атомнойрешѐтки, а частицы, обладающие большой энергией, активно окисляются дажепри наличии в среде «следов» кислорода.Молекулярная теория объясняет почему фреттинг наблюдается приничтожно малом, составляющем 10...100 ̇ относительном смещении поверхно-19стей [17], т.е.