Определение показателей надёжности рабочих лопаток авиационного двигателя с помощью структурно-энергетической теории отказов

А. И. Черняев, В. А. Трефилов

Аннотация


Целью представленной работы являлась разработка расчётной методики оценки надёжности, основанной на физических характеристиках исследуемого элемента. Для этого была использована структурно-энергетическая теория отказов, которая позволяет определить вероятность безотказной работы изделия при заданной нагрузке, а также оценить количество часов его наработки до разрушения, основываясь на информации о внутренних повреждениях в материале. Объектами исследования были приняты рабочие лопатки газотурбинного двигателя 1, 2 и 3 ступеней турбины, а также новые и ремонтные рабочие лопатки пятой ступени компрессора высокого давления. Для проведения неразрушающих испытаний был использован промышленный компьютерный томограф XTH 450 LC. Разрушающие испытания были выполнены на электродинамических стендах типа ВЭДС-400 и ВЭДС-1500. По результатам проведённых разрушающих испытаний была рассчитана вероятность отказа для каждой отдельной исследуемой лопатки. Так же вероятность отказа была рассчитана с использованием результатов неразрушающего контроля и спрогнозирована долговечность лопаток при заданной нагрузке и вероятности безотказной работы 99,99%. Рассчитанные вероятности отказа на основе содержания внутренних дефектов в материале соответствуют значениям показателей надёжности, которые были получены в ходе разрушающих экспериментов. В свою очередь, сравнение полученных значений с уже существующими показателями надёжности, которые основаны на сборе статистической информации, показало значительное увеличение расчётной вероятности отказа. Более того, показатели надёжности, определённые с помощью статистических методик, задаются на отказ всех лопаток турбины или компрессора, а не на отдельные, как в случае с рассчитанными с помощью структурно-энергетической теории отказов. В результате проведённых исследований была создана компьютерная программа, основанная на статистической методике оценки показателя надёжности авиационного двигателя, учитывающая рассчитанные с помощью структурно-энергетической теории отказов показатели надёжности рабочих лопаток.


Ключ. слова


Газотурбинный двигатель; надёжность; вероятность отказа; долговечность; структурно-энергетическая теория отказов

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Сидельников Л.Г., Афанасьев Д.О. Обзор методов контроля технического состояния асинхронных двигателей в процессе эксплуатации // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2013. Т. 12, № 7. С. 127-137.

2. Черняев А.И., Трефилов В.А. Оценка ресурса работы лопаток компрессора низкого давления в двигателях для перекачки нефти и газа // Нефтепромысловое дело. 2013. № 9. C. 69-71.

3. Деев В.С., Трефилов В.А. Надёжность технических систем и техногенный риск. Ч. 3. Структурно-энергетическая теория отказов: учеб. пособие. Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2012. 179 с.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2016-15-4-174-183

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533