А. И. БЕЛОУСОВ, А.В. ГРИЦИН, А. А. РОМАНОВ
ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ
ЛОПАТКИ И РАБОЧЕГО КОЛЕСА
НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАКЕТА ANSYS
Под редакцией
Заслуженного деятеля науки и техники РФ
д-ра техн. наук, профессора <...> Оценка надежности лопатки и рабочего колеса на этапе проектирования с использованием пакета ANSYS: учеб. пособие / <...> Для этого учитывается разброс напряжений в детали методом
линеаризации и предложенным авторами методом Монте-Карло в пакете
конечно-элементного анализа ANSYS. <...> Приведены расчеты интенсивности
отказов лопатки по её статической прочности и рабочего колеса по разбросу
собственных частот. <...> Сравнены результаты расчетов лопатки по
рассмотренным методам при внезапных отказах. <...> Расчет при постепенных
отказах иллюстрируется изнашиванием бандажных полок лопаток турбины. <...> Предложен подход к учету разброса собственных частот рабочих колес. <...> Пособие предназначено для студентов факультета ДЛА очной формы
обучения по специальностям 160301 и 160302, изучающих дисциплину
“Обеспечение надежности двигателей”. <...> УДК 621.452.3
ББК 34.3
ISBN 978-5-7883-0530-1
© Белоусов А. И., Грицин А. В.,
Романов А. А., 2007
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2007
Введение
Надежность – это свойство двигателя сохранять во времени в
установленных
пределах
значения
всех
параметров,
характеризующих возможность выполнения требуемых функций в
заданных режимах и условиях применения, технического
обслуживания, ремонта, транспортирования и хранения. <...> Задача эта
очень сложна, так как современные двигатели имеют напряженные
параметры, их рабочие режимы находятся вблизи границ
предельного состояния элементов. <...> При этом надежность отечественных
двигателей (например, по такому показателю, как наработка на
выключение в полете) в ряде случаев выше надежности лучших
зарубежных ГТД. <...> Требуемая надежность двигателей закладывается на этапе
проектирования, доводится до требуемого для начала эксплуатации
уровня
на
этапе <...>
Оценка_надежности_лопатки_и_рабочего_колеса_на_этапе_проектирования_с_использованием_пакета_ANSYS.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
А. И. БЕЛОУСОВ, А.В. ГРИЦИН, А. А. РОМАНОВ
ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ
ЛОПАТКИ И РАБОЧЕГО КОЛЕСА
НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАКЕТА ANSYS
Под редакцией
Заслуженного деятеля науки и техники РФ
д-ра техн. наук, профессора
А. И. Белоусова
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
САМАРА
Издательство СГАУ
2007
Стр.1
УДК 621.452.3
ББК 34.3
Б 438
Инновационная образовательная программа
"Развитие центра компетенции и подготовка
специалистов мирового уровня в области аэрокосмических
и геоинформационных технологий”
Рецензент: д-р техн. наук, проф. В. Н. С а м с о н о в
канд. техн. наук Е. П. К о ч е р о в
Белоусов А.И.
Б 438
Оценка надежности лопатки и рабочего колеса на этапе проектирования
с использованием пакета ANSYS: учеб. пособие /
А.И. Белоусов, А.В. Грицин, А.А. Романов; под ред. д-ра техн. наук,
проф. А.И. Белоусова. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм.
ун-та, 2007. – 80 с. : ил.
ISBN 978-5-7883-0530-1
Изложена методика определения параметров безотказности деталей
ДЛА. Для этого учитывается разброс напряжений в детали методом
линеаризации и предложенным авторами методом Монте-Карло в пакете
конечно-элементного анализа ANSYS. Приведены расчеты интенсивности
отказов лопатки по её статической прочности и рабочего колеса по разбросу
собственных частот. Сравнены результаты расчетов лопатки по
рассмотренным методам при внезапных отказах. Расчет при постепенных
отказах иллюстрируется изнашиванием бандажных полок лопаток турбины.
Предложен подход к учету разброса собственных частот рабочих колес.
Пособие предназначено для студентов факультета ДЛА очной формы
обучения по специальностям 160301 и 160302, изучающих дисциплину
“Обеспечение надежности двигателей”.
Разработано на кафедре конструкции и проектирования двигателей
летательных аппаратов.
УДК 621.452.3
ББК 34.3
ISBN 978-5-7883-0530-1
© Белоусов А. И., Грицин А. В.,
Романов А. А., 2007
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2007
П
Р
И
О
Р
И
Т
Т
К
Е
Т
О
Н
Ы
Е
Н
А
Ц
И
О
А
Н
Л
Ь
Н
Ы
Е
П
Р
Е
Ы
Стр.2
Введение
установленных
Надежность – это свойство двигателя сохранять во времени в
пределах
значения
всех
параметров,
характеризующих возможность выполнения требуемых функций в
заданных режимах и условиях применения, технического
обслуживания, ремонта, транспортирования и хранения.
Проблема повышения надежности ГТД является частью общей
проблемы безопасности и регулярности движения, а также
экономической эффективности авиационного транспорта.
С развитием двигателей возрастает их трудоемкость и
конструкторскими,
рующими
стоимость. Для повышения экономической эффективности ГТД
важно обеспечивать высокие показатели надежности. Задача эта
очень сложна, так как современные двигатели имеют напряженные
параметры, их рабочие режимы находятся вблизи границ
предельного состояния элементов.
В результате работ, проведенных в последние годы
научно-исследовательскими,
и
организациями
совершенствованию
конструкции,
серийными
испытаний, применению средств
заводами
улучшению
эксплуатипо
технологии
изготовления,
применению повышающих работоспособность узлов
и деталей восстановительно-технологических методов, отработке
методики
технической
диагностики, удалось значительно улучшить показатели надежности
ГТД. Так, в короткий срок ресурс отечественных двигателей вырос
в 6…8 раз, для ряда ГТД пассажирских самолетов гарантийный
ресурс уже превышает 6000 ч при назначенном ресурсе
18000...20000 ч [1, 10]. При этом надежность отечественных
двигателей (например, по такому показателю, как наработка на
выключение в полете) в ряде случаев выше надежности лучших
зарубежных ГТД.
Выполнение растущих требований к надежности изделий может
быть достигнуто благодаря разработке оптимальной конструкции,
3
Стр.3