Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Бусаров Андрей Владимирович

Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ
<
Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бусаров Андрей Владимирович. Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.13 / Бусаров Андрей Владимирович; [Место защиты: Казан. гос. энергет. ун-т].- Казань, 2009.- 154 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1704

Содержание к диссертации

Введение

CLASS 1 Постановка цели и задач исследований CLASS 8

1.1 Актуальность 8

1.2 Виды клепаных соединений 14

1.3 Горячая и холодная клепка. Конструктивные недостатки 18

1.4 Требования, предъявляемые к заклепкам 20

1.5 Пути разрушения клепанного соединения 21

1.6 Методы неразрушающего контроля применительно к контролю клепаного соединения 23

1.6.1 Радиационный метод 24

1.6.2 Вихретоковый метод 24

1.6.3 Капиллярный метод 25

1.6.4 Магнитный метод контроля 26

1.6.5 Акустические методы 26

1.7 Постановка цели и задач исследования 33

2 Математическое моделирование. Выбор диагностических признаков 34

2.1 Собственные колебания сплошной ограниченной среды 34

2.2 Методы расчета частот колебаний изделий 35

2.3 Метод конечных элементов 36

2.4 Постановка задачи 39

3 Разработка измерительного стенда, программно-аппаратного комплекса для проведения исследований. Оценка погрешности измерений 52

3.1 Описание автоматизированного диагностического комплекса 52

3.2. Описание программы «Detect Fault» 58

3.3 Оценка погрешности результатов измерений 64

3.4 Требования по безопасности проведения измерений 66

3.5 Оценка повторяемости экспериментальных данных 67

4 Исследования на натурных объектах. Разработка методики контроля дисков КВД на этапах производства 69

4.1 Постановка задачи 69

4.2 Первый этап исследований 70

4.3 Второй этап исследований 71

4.4 Третий этап исследований 80

4.5 Четвертый этап исследований 83

4.6 Мажоритарный принцип отбраковки клепаных соединений 88

4.7 Влияние наработки на количество дефектов в изделии 92

Заключение 95

Литература 96

Приложения 109

Введение к работе

Согласно данным ОАО «ГАЗПРОМ», общая протяженность магистралей системы газоснабжения составляет порядка 155 тыс. км. В ее состав входит так же 268 компрессорных станций мощностью 44,8 млн. кВт. Основную часть компрессорного парка ОАО «Газпром» составляют газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом, из них мощностью 16 МВт около 32 %,'число которых превышает 4 тыс. штук. Ежегодно производится капитальный и средний ремонт 1000-1200 газоперекачивающих агрегатов.

Опыт эксплуатации газоперекачивающих агрегатов показал, что дефекты клепаного соединения направляющих аппаратов существенно снижают их надежность. Разрушение хотя бы одного клепаного соединения в процессе эксплуатации, приводит к значительным повреждениям проточной части газотурбинных двигателей, что существенно увеличивает стоимость его ремонта. По статистике вследствие разрушения клепаного соединения из строя выходит каждый пятый двигатель.

Контроль качества клёпаных соединений производится в основном органолептически, что ведет к субъективизму в оценке дефектов и не позволяет выявлять скрытые дефекты клепаного соединения ввиду особенностей конструкции направляющих аппаратов. Существующие методы неразрушающего контроля имеют ряд недостатков применительно к контролю клепаного соединения.

Настоящая работа посвящена разработке методики и диагностического комплекса для проведения инструментального контроля качества клепаных соединений методом свободных колебаний в автоматическом режиме.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Создана математическая модель клепаного соединения и определены характерные частоты годного и дефектного клепаного соединения.

  1. На основе теоретических и экспериментальных исследований обоснованы диагностические признаки для контроля клепаного соединения методом свободных колебаний.

  2. Разработана методика инструментального контроля клепаного соединения на основе метода свободных колебаний.

Практическая ценность работы заключается в разработке- системы регистрации, программного обеспечения, конструкторской документации комплекса на основе метода свободных колебаний, обеспечивающего обнаружение дефектов в клепаных соединениях в автоматическом режиме.

Применение разработанной методики в процессе неразрушающего контроля позволило улучшить качество направляющих аппаратов газотурбинных двигателей.

Автор защищает:

  1. Математическую модель расчета частот собственных колебаний годного и дефектного клепаных соединений.

  2. Разработанный виброакустический диагностический комплекс.

  3. Методику контроля клепаного соединения по параметрам виброакустического сигнала.

  4. Виброакустический способ поиска и идентификации неудовлетворительной посадки лопатки в диск колеса.

  5. Экспериментальные" данные, подтверждающие эффективность применения разработанной методики контроля.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. В первой главе проводится обзор неразрушающих методов контроля клепаного соединения, с анализом их достоинств и недостатков. Сделан вывод, что применение метода свободных колебаний представляется весьма перспективным для контроля качества при изготовлении и ремонте направляющих аппаратов ГТД с целью выявления дефектов различного типа (трещины, коррозии и т.д.). На основе обзора методов НК определены цель и задачи исследования. Вторая глава

посвящена разработке математической модели расчета частот собственных колебаний годного и дефектного клепаного соединения. Третья глава посвящена разработке автоматизированного инструментального диагностического комплекса и методики контроля клепаного соединения направляющих аппаратов 4-^8 ступеней компрессора высокого давления изделий НК-16СТ, НК-16-18СТ. В четвёртой главе приведены результаты экспериментальных исследований. Для подтверждения работоспособности и эффективности диагностического комплекса для контроля клепаных соединений лопаток ГТУ были проведены испытания в условиях производства.

Работа выполнена на кафедре «Промышленные теплоэнергетические установки и системы теплоснабжения» Казанского Государственного Энергетического университета (КГЭУ). Основные положения работы, научные и практические результаты докладывались и обсуждались на VIII — XI Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» (МГУПИ, г. Сочи-Москва, 2005, 2006, 2007, 2008 г.), XVIII Всероссийской научно-технической конференции по неразрушающему контролю и технической диагностике (НГТУ, Н. Новгород, 2008г.), Международной научно-технической конференции «ЭНЕРГЕТИКА-2008: инновации, решения, перспективы» (КГЭУ, г. Казань 2008г.); II, III Молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (КГЭУ, г. Казань, 2007, 2008 г.г.); Всероссийской научной студенческой конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу - творчество молодым» (МарГТУ, г. Йошкар-Ола, 2007, 2008г.г.); XII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (МЭИ, г. Москва, 2006г.); научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург, 2005г.); XVII Ежегодной Международной Интернет-

конференции молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения (Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, г. Москва, 2005 г.); на научно-технических советах ОАО «КМПО», ОАО КПП «Авиамотор».

За поддержку в работе, ценные указания и замечания автор искренне благодарит научного руководителя Ванькова Ю.В.

Методы неразрушающего контроля применительно к контролю клепаного соединения

До последнего времени контроль качества клёпаных соединений производился в основном органолептически, что приводило к субъективизму в оценке дефектов и не позволяло выявлять скрытые дефекты клепаного соединения ввиду особенностей конструкции направляющих аппаратов. Рассмотрим основные методы неразрушающего контроля [8, 14, 28, 33, 34, 42, 46, 73, 76, 92] которые возможно применить к контролю клепаного соединения.

Радиационные методы контроля [118, 129] основаны на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. Наиболее часто применяются методы контроля прошедшим излучением, основанные на различном поглощении ионизирующих излучений при прохождении через дефект и бездефектный участок. Интенсивность прошедшего излучения будет больше на участках меньшей толщины или меньшей плотности, в частности в местах дефектов - несплошностей или неметаллических включений. Методы радиационного контроля классифицируются прежде всего по виду (и источнику) ионизирующего излучения и по виду детектора ионизирующего изучения.

Недостатками этих методов применительно к контролю клепаных соединений являются: громоздкость и сложность используемой аппаратуры, низкая маневренность, длительность и высокая стоимость обнаружения внутренних дефектов металла (расход пленки и химикатов); необходимость средств защиты от биологического воздействия на организм человека; невозможность обнаружения ряда дефектов в клепаном соединении. Основной недостаток - данный метод не позволяет контролировать (определить) величину натяга в заклепочных соединениях.

Вихретоковый метод контроля [130] основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля (ОК) этим полем. В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка (одна или несколько), называемая вихретоковым преобразователем (ВТП). Синусоидальный (или импульсный) ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электромагнитном объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на катушках или их сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно его. Особенность вихретокового контроля в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит на расстояниях, достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметров до нескольких миллиметров). Поэтому этими методами можно получать хорошие результаты контроля даже при высоких скоростях движения объектов.

Недостатки применительно к контролю клепаных соединений: отсутствие наглядности результатов контроля; сложность определения характера дефекта и его размера по результатам контроля; большую трудоемкость ручного контроля накладным преобразователем значительных поверхностей. Основной недостаток - данный метод не позволяет контролировать (определить) величину натяга в заклепочных соединениях.

Капиллярный метод неразрушающего контроля [131] основан на капиллярном проникновении индикаторной жидкости (пенетранта) в поверхностные дефекты (трещины, поры и пр.) с последующей регистрацией индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя. Метод капиллярного контроля позволяет обнаруживать поверхностные дефекты независимо от вида, материала и конфигурации поверхности. Другие методы неразрушающего контроля, при учете вышеназванных условий, применимы лишь условно. Этот- вид контроля позволяет диагностировать объекты любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых неферромагнитных материалов.

Недостатки: необходимость удаления защитных покрытий, высокая трудоемкость и длительность процесса контроля; необходимость средств защиты от биологического воздействия на организм человека. Основной недостаток - данный метод не позволяет контролировать (определить) величину натяга в заклепочных соединениях.

Магнитный метод контроля [58, 107, 132] применяют в основном для контроля изделий из ферромагнитных материалов, т. е. из материалов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием внешнего (намагничивающего) магнитного поля. По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля: магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый, эффект Холла, индукционный, пондеромоторный, магниторезисторный. Все магнитные методы неразрушающего контроля сплошности металла основаны на обнаружении локальных возмущений поля, создаваемых дефектами в намагниченном ферромагнетике. При намагничивании объекта магнитный поток протекает по объекту контроля. В случае нахождения несплошности на пути магнитного потока, возникают поля рассеивания, форма и амплитуда которых несет информацию о размере, характере, и глубине залегания дефекта.

Известны работы Панина В.И., Диянкова В.М., Рожкова А.Б., Дубова А.А., которые развивали магнитный способ выявления расшатанных заклепок [86]. Он осуществляется с помощью магнитных датчиков с определением разности напряженностеи магнитных полей рассеяния между естественно намагниченными головкой и прилегающей к ней части соединяемой детали. В качестве материала направляющих аппаратах газотурбинного двигателя используются титановые сплавы. Титан парамагнетик, слабо намагничивается. Поэтому данный метод контроля слабо применим к контролю клепаного соединения компрессора высокого давления.

Постановка цели и задач исследования

Исходя из вышеизложенного материала, мы можем определить цели и задачи диссертационной работы. Целью работы является разработка методики [11] и диагностического комплекса для проведения инструментального контроля качества клепаных соединений методом свободных колебаний в автоматическом режиме. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: 1. На основе анализа литературных данных выбрать эффективный метод контроля клепаных соединений. 2. Создать математическую модель клепаного соединения лопатки с диском. Определить частотные диапазоны и информативные критерии наличия дефекта клепки. 3. Разработать информационно-измерительную систему и аппаратный комплекс для проведения контроля клепаных соединений дисков компрессоров высокого давления. 4. Экспериментально исследовать влияние дефектов клепки на частоты колебаний. 5. Создать методику инструментального контроля дисков направляющего аппарата газотурбинного двигателя. Ограниченные среды (стержень с закрепленными или свободными концами, струна, пластина и т.д.) представляют собой колебательные системы с распределенными параметрами (бесконечным числом степеней свободы). Собственные колебания таких систем связаны с образованием в них стоячих волн, форма которых зависит от условий отражения на границах среды. При этом в зависимости от отношений плотностей этих сред процесс прохождения и отражения волны происходит по разному. Возможны два предельных случая: 1. Тело имеет свободную границу. 2. Вторая среда более плотная, в пределе неподвижно закрепленный конец упругого тела.

На свободном конце волна отражается, меняя свое направление на обратное, при этом изменение фазы волны в точке отражения не происходит. Во втором случае, когда граница тела закреплена неподвижно, дошедшая до нее волна не может привести ее в движение. Из-за этого фаза волны при отражении меняется на п.

Возбудить колебания в системе можно кратковременным воздействием на какую-либо ее часть (например, ударом). В результате воздействия образуется волновой импульс, который побежит от места своего образования во все доступные направления. Так как среда ограничена, то образовавшаяся волна, дойдя до границ среды, отразится и окажется «запертой» внутри ограниченной системы. Прямые и отраженные волны, накладываясь, образуют стоячую волну, у которой положение узлов и пучностей зависит от условий отражения на границе среды. Стоячие волны существуют в системе еще некоторое время после окончания внешнего воздействия. Длительность их существования зависит от потерь, связанных с внутренним трением и излучением энергии в окружающее пространство. Так как стоячие волны в этот промежуток времени существуют сами по себе (т.е. в отсутствие воздействия внешней силы), то связанные с ними колебания ограниченной системы называют собственными.

Так как сплошная ограниченная среда имеет бесконечно много степеней свободы (число колеблющихся точек бесконечно), то такие системы должны иметь бесконечно много собственных частот. Например, собственные колебания пластин связаны с образованием двумерных стоячих волн, представляющих собой суперпозицию стоячих волн, устанавливающихся в направлении осей х и у. При этом узловые линии могут принимать довольно сложную форму. Собственные частоты пластин определяются возможными сочетаниями двух рядов целых чисел тип (где ти = 0, 1,2 ...;я = 0, 1,2 ...).

Всякое упругое тело произвольной формы также представляет собой колебательную (трехмерную) систему, имеющую, кроме основной частоты, бесконечное число гармоник, частоты которых определяются набором троек чисел т,п, I.

Низкочастотные акустические методы контроля используют связь частот собственных колебаний изделия с его физико-механическими характеристиками. Для изделий в виде пластин, мембран, стержней такая связь может быть установлена на основании классических работ по теории колебаний. Например, колебания стержней описываются дифференциальным уравнением четвертой степени. Частоты колебаний, полученные по этим уравнениям с удовлетворительной точностью находятся только для низших форм колебаний. Физико-механические свойства материала стержня характеризуются константами J, Е, G. Появление и накопление усталостных повреждений стержня делает эти величины переменными во времени. При введении переменных во времени коэффициентов аналитическое решение известных уравнений становится невозможным [69]. Многие детали и изделия, используемые в машиностроении имеют более сложную форму, чем стержень и пластина. При наличии нескольких свободных поверхностей задача аналитического расчета колебаний становится очень сложной и фактически, за исключением простейших случаев, точных ее решений не найдено. Еще сложнее рассчитать колебания изделия сложной формы при наличии в нем трещины.

Методы расчета частот колебаний изделий

С точки зрения расчета сложных конструкций метод конечных элементов (МКЭ) является распространением методов расчета стержневых систем на задачи механики сплошной среды [25, 31, 44, 54, 67, 85, 93-95, 97, 103]. МКЭ можно трактовать как метод Ритца приближенного решения задач механики деформируемого твердого тела. [72] Метод конечных элементов позволяет исследователю успешно решать задачи расчета сложных деталей путем разбиения их на более мелкие части -конечные элементы, жесткостные свойства каждого из которых рассматриваются независимо от остальных. На границах между конечными элементами выбираются некоторые точки — узлы; перемещения узлов в направлении координатных осей принимаются в качестве неизвестных. Таким образом, исследуемое тело можно рассматривать как дискретную систему, т.е. совокупность элементов, соединенных между собой в узловых точках. МКЭ позволяет моделировать дефекты в деталях сложной формы разные по величине и местоположению при различных вариантах закрепления детали. Дефекты можно имитировать как разрезы различной формы со свободными краями, плоскости которых совпадают с плоскостями конечных элементов. Варьируя размерами сетки, удается моделировать с различной степенью точности протяженность и глубину трещин при заданных их положениях. Одним из наиболее удобных способов получения разрешающих уравнений задач динамики является принцип виртуальных перемещений в сочетании с принципом Даламбера [84]. Согласно принципу виртуальных перемещений должно выполняться равенство работы внутренних напряжений на возможных деформациях работе внешних сил на возможных перемещениях. В общем виде это уравнение имеет вид

Принцип Даламбера предполагает считать силы инерции распределенной массовой нагрузкой, которая добавляется к действующей распределенной силе Q в виде Задача о свободных колебаниях, соответствует уравнению (2.3) с нулевой правой частью, так как считается что свободные колебания совершаются системой в условиях отсутствия внешних сил. Первое слагаемое в (2.3) есть вариация потенциальной энергии деформации, которая фигурирует в качестве минимизируемого функционала в задачах статики, и после применения конечно-элементной техники имеет следующий матричный вид: Второе слагаемое в (3) в матричном виде может быть представлено следующим образом: Где предполагается, что узловые перемещения являются функциями времени. Матрица [м], фигурирующая в (2.5), называется матрицей масс и характеризует инерционные свойства исследуемого объекта. Подставляя (2.4),(2.5) в (2.3) при нулевых внешних силах получим Так как {5 q) являются произвольно варьируемыми функциями, то уравнение (2.6) приводит к системе однородных дифференциальных уравнений второго порядка Задача свободных колебаний предусматривает гармонический закон изменения перемещений во времени в виде

Подставляя (2.6) в (2.7) и сокращая общий множитель, получим систему линейных алгебраических уравнений С математической точки зрения уравнение (2.9) является обобщенной задачей на собственные значения, решение которой сводится к поиску спектра собственных значений А,/ = оз/ и соответствующих им собственных векторов {#/}. С точки зрения механики собственные значения Я( есть квадраты частот свободных колебаний оз., а собственные векторы {#,-} характеризуют формы этих колебаний. При использовании МКЭ проводится подготовка и ввод исходных данных по рассчитываемой конструкции, производится перенумерация узлов с целью минимизации ширины ленты в разрешающей системе уравнений, далее формируются матрицы жесткости и матрицы масс всей конструкции в целом и решается задача (2.9).

Требования по безопасности проведения измерений

При выполнении измерений должны быть соблюдены требования по правилам и мерам безопасности, установленные инструкцией по охране труда испытателя измерительных систем в соответствии с ГОСТ 12.0.004-79, ГОСТ 1.26-77 и изложенные в технической и эксплуатационной документации на конкретные средства измерения. К выполнению измерений могут быть допущены лица, имеющие среднее специальное образование и прошедшие курс подготовки по эксплуатации данного вида измерительных систем. Выполнение измерений проводить в строгом соответствии с требованиями техники безопасности для работы с электроизмерительными приборами. Высокие требования к достоверности проведения экспериментальных измерений [49, 63, 106] и возможность повышения чувствительности рассматриваемых методов акустического контроля накладывают жесткие требования к таким условиям проведения эксперимента как: Необходимость однообразной укладки исследуемого направляющего аппарата на устройство позиционирования, Удар для возбуждения собственных колебаний должен наноситься с постоянной силой строго в определенную точку полки лопатки, Измерительный микрофон должен располагаться на одном и том же расстоянии от исследуемого клепаного соединения, которое не должно меняться при проведении экспериментальных измерений.

Соблюдение этих требований реализовано в конструктивных особенностях экспериментальных установок и применении специальных приспособлений для контроля условий проведения экспериментов. При проведении экспериментов контроль постоянства параметров проводился путем многократного повторения измерений акустических характеристик одной и той же лопатки с неизменными условиями измерений. При исследовании акустических характеристик свободных колебаний на лопатке № 5 проведено 15-кратное измерение параметров собственных колебаний. По лопатке наносился удар и проводилось измерение амплитудно-частотных характеристик отклика микрофоном, находящимся в акустической трубе. После каждого измерения направляющий аппарат снимался со своего места и укладывался вновь. Остальные условия эксперимента не изменялись. Результаты сравнения значений коэффициента корреляции Спирмена представлены в таблице 1. Применяемый для сравнения коэффициент корреляции Спирмена показал, что его значения находятся в интервале доверительной вероятности Р=0,95. Таким образом, система измерения и обработки результатов обеспечивает воспроизводимость измеряемых значений. Выводы. 1.

В результате проведенных работ разработан автоматизированный диагностический комплекс для контроля клепаного соединения направляющего аппарата лопаток ГТУ, основанный на методе свободных колебаний (см. прил. А). 2. Для управления работой комплекса, регистрации, анализа сигналов, реализации алгоритма обнаружения дефектов в клепаных соединениях по параметрам их виброакустического сигнала в среде LabVIEW 8.2. создана программа «Detect Fault» (см. прил. Б). 3. Разработана методика инструментального контроля клепаного соединения (см. прил. М). Для подтверждения работоспособности и эффективности диагностического комплекса для контроля клепаного соединения лопаток ГТУ, описанного в предыдущей главе, были проведены контрольные испытания в условиях производства [18-20, 48]. Диагностике подверглись направляющие аппараты 4- 8 ступеней двигателя НК 16-18 СТ. Программа испытаний направляющих аппаратов 4- 8 ступеней двигателя НК-16-18СТ включала несколько этапов. На первом этапе был проведен визуальный контроль направляющих аппаратов 4 -8 ступеней, осуществлен выбор дисков с характерными дефектами. Второй этап заключался в том, что те же направляющие аппараты подверглись контролю методом свободных колебаний. По результатам испытаний были сформированы эталонные спектры каждой ступени, определён перечень клепаных соединений для проведения дальнейших испытаний и осуществлен демонтаж соседних лопаток (по одной лопатке, находящихся слева и справа от выбранного клепаного соединения). Третий этап включал в себя испытания методом свободных испытаний направляющих аппаратов с демонтированными лопатками и измерение силы сдвига лопаток в плоскости направляющего аппарата. На четвертом этапе была произведена операция доклёпки всех исследованных на предыдущих этапах клепаных соединений. Соединение заклёпывалось до максимально допустимого диаметра замыкающей головки заклепки. После чего был проведён повторный контроль исследуемых соединений на силу сдвига и методом свободных испытаний. Был проведен визуальный контроль нескольких направляющих аппаратов 4- -8 ступеней. Контролю подверглись как новые (без наработки) так и ремонтные, отработавшие часть положенного ресурса (отправленные на ремонт или его прошедшие), направляющие аппараты (НА). По результатам визуального контроля для дальнейших исследований были отобраны направляющие аппараты пятой ступени КВД №2 (новый диск) и №169 (ремонтный диск), так как они имели характерные виды дефектов клепаного соединения, присущие всем ступеням, такие как недоклепка, износ клепки, смещение оси клепки, трещина лопатки, появившаяся вследствие переклепки. Клепаные соединения диска №169 имели явные дефекты, которые легко можно было определить визуально (см рис. 4.1 - 4.6). По результатам контроля НА методом свободных колебаний были сформированы эталонные спектры. При контроле по каждому клепаному соединению суммарно было нанесено по 10 нормированных ударов. Формирование эталонных спектров осуществлялось двумя способами: по всем клепаным соединениям НА №2; по 12 клепаным соединениям НА №169 . Эталон, созданный вторым способом, был сформирован по клепаным соединениям с. наивысшим значением коэффициента корреляции Спирмена (0,75 -0,8) НА №169. Таких клепаных соединений оказалось 12. Формирование эталонных спектров осуществлялось двумя способами для того, чтобы и ремонтные и новые направляющие аппараты сравнивались с одним эталоном. Выбрали эталон, сформированный по 12 лопаткам НА №169, так как при сравнении нового НА №2 с этим эталоном все клепаные соединения оказываются годными, а при сравнении с ремонтным НА дефектными оказываются только часть клепаных соединений. При сравнении же ремонтного НА с эталоном, сформированным по НА №2, все клепаные соединения оказываются дефектными.

Похожие диссертации на Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ