Разработка методики неразрушающего контроля клепаного соединения лопаток ГТУ

• Автор: Бусаров, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Постановка цели и задач исследований
1.1 Актуальность
1.2 Виды клепаных соединений
1.3 Горячая и холодная клепка. Конструктивные недостатки
1.4 Требования, предъявляемые к заклепкам
1.5 Пути разрушения клепанного соединения
1.6 Методы неразрушающего контроля применительно к контролю клепаного соединения
1.6.1 Радиационный метод
1.6.2 Вихретоковый метод
1.6.3 Капиллярный метод
1.6.4 Магнитный метод контроля
1.6.5 Акустические методы
1.7 Постановка цели и задач исследования
2 Математическое моделирование. Выбор диагностических признаков
2.1 Собственные колебания сплошной ограниченной среды
2.2 Методы расчета частот колебаний изделий
2.3 Метод конечных элементов
2.4 Постановка задачи
3 Разработка измерительного стенда, программно-аппаратного комплекса для
проведения исследований. Оценка погрешности измерений
3.1 Описание автоматизированного диагностического комплекса
3.2. Описание программы «Detect Fault»
3.3 Оценка погрешности результатов измерений
3.4 Требования по безопасности проведения измерений
3.5 Оценка повторяемости экспериментальных данных
4 Исследования на натурных объектах. Разработка методики контроля дисков КВД на этапах производства
4.1 Постановка задачи
4.2 Первый этап исследований
4.3 Второй этап исследований
4.4 Третий этап исследований
4.5 Четвертый этап исследований
4.6 Мажоритарный принцип отбраковки клепаных соединений
4.7 Влияние наработки на количество дефектов в изделии
Заключение
Литература
Приложения

Введение
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.

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 т и п (где т — 0, 1, 2 ...; п = 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, £.
2.2 Методы расчета частот колебаний изделий
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, С. Появление и накопление усталостных повреждений стержня делает эти величины переменными во времени. При введении переменных во времени коэффициентов аналитическое решение