某型發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斷裂故障分析.pdf

1、葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件，因此對(duì)葉片強(qiáng)度、振動(dòng)、耐久性、可靠性研究越來越顯得重要。葉片工作時(shí)要受有較高的離心負(fù)荷，熱負(fù)荷以及出振動(dòng)引起的交變負(fù)荷及腐蝕、氧化等方面的影響，特別是前幾級(jí)壓氣機(jī)葉片還受到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道外來物的沖擊，并受風(fēng)砂，冰雹，鳥撞及海洋氣候的腐蝕，這就更使葉片故障大大增多，在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作中常常發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)葉片裂紋和折斷故障。 本文通過對(duì)葉片振動(dòng)特性的計(jì)算分析，全面的探討了改變?nèi)~片材料、溫度、轉(zhuǎn)速及葉片的邊界條件對(duì)

2、葉片固有振動(dòng)頻率的影響，進(jìn)而得到葉片振動(dòng)特性對(duì)葉片掉角故障的影響，判斷葉片斷裂原因，制定有效的改進(jìn)措施。 以某型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)第二級(jí)轉(zhuǎn)子葉片掉角故障為例，利用ANSYS軟件計(jì)算該型發(fā)動(dòng)機(jī)原型及A型葉片在非旋轉(zhuǎn)態(tài)及旋轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)的固有振動(dòng)特性，作Campbell圖進(jìn)行共振分析及葉片的動(dòng)力響應(yīng)分析;并對(duì)壓氣機(jī)工作葉片的動(dòng)力響應(yīng)，即位移響應(yīng)和響應(yīng)應(yīng)力作了較全面的分析研究;分析了激振力頻率在葉片第一階固有振動(dòng)頻率附近時(shí)的共振響應(yīng)及尾流激振下葉

3、片的動(dòng)力響應(yīng);與已有試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比進(jìn)行綜合研究。 通過計(jì)算分析結(jié)果表明：某型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)第二級(jí)轉(zhuǎn)子葉片掉角故障主要是由于葉片在慢車轉(zhuǎn)速附近時(shí)，產(chǎn)生了二階扭轉(zhuǎn)振型的共振，導(dǎo)致高周疲勞損傷，邊界條件對(duì)葉片的振動(dòng)特性影響不大;在非旋轉(zhuǎn)態(tài)下，約束榫頭底面時(shí)葉片固有振動(dòng)頻率最低，約束榫頭與輪盤接觸面葉片的固有振動(dòng)頻率稍高，而榫頭完全約束時(shí)葉片的固有振動(dòng)頻率最高;旋轉(zhuǎn)態(tài)固有振動(dòng)頻率約比非旋轉(zhuǎn)態(tài)固有振動(dòng)頻率提高了1/4至1/3，各階固有頻率計(jì)

4、算值隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。因此要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)葉片的振動(dòng)特性，在旋轉(zhuǎn)態(tài)下的葉片必須計(jì)入轉(zhuǎn)速的影響。根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)條件，由于尾流激振頻率與葉片的第五階和高階復(fù)合固有振動(dòng)頻率相近，故尾流激振形成的強(qiáng)迫振動(dòng)容易形成共振響應(yīng)。由此葉片的第五階和高階復(fù)合固有振動(dòng)附近的響應(yīng)分析說明，所引起的共振位移響應(yīng)及響應(yīng)應(yīng)力均比較大。 通過對(duì)葉片振動(dòng)特性的計(jì)算分析結(jié)果能夠迅速判斷葉片斷裂故障原因，同時(shí)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以進(jìn)行有針對(duì)性的試驗(yàn)，大大縮短試驗(yàn)時(shí)間和