AL31的老大难故障? 篦齿盘均压孔裂纹

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 10:20:59
在沈阳黎明AL31延寿文中,特地把
篦齿盘均压孔裂纹拿出来说

====

其次,开展了关键件高压篦齿盘的剩余寿命研究。进行了高压篦齿盘的应力分析,确定了篦齿盘的关键部位,纠正了原设计方的错误,并针对新确定的关键部位均压孔孔边进行了低循环疲劳寿命分析,在国内首次使用改变局部结构的方法,达到模拟温度载荷当量影响的目的,完成了篦齿盘低循环疲劳寿命试验验证,得到了高压篦齿盘可以延寿的结论。


在延寿研究过程中,针对出现的典型故障(篦齿盘均压孔裂纹)进行了研究,以确定故障与关键件寿命的关系。进行了故障件断口分析、篦齿盘的应力和振动特性分析以及后卸荷腔气流压力脉动测量分析等,结果表明,高压篦齿盘均压孔裂纹性质是高循环疲劳,与低循环疲劳寿命消耗无关。因此,该故障不影响本文提出的发动机延寿方法和技术的应用。在沈阳黎明AL31延寿文中,特地把
篦齿盘均压孔裂纹拿出来说

====

其次,开展了关键件高压篦齿盘的剩余寿命研究。进行了高压篦齿盘的应力分析,确定了篦齿盘的关键部位,纠正了原设计方的错误,并针对新确定的关键部位均压孔孔边进行了低循环疲劳寿命分析,在国内首次使用改变局部结构的方法,达到模拟温度载荷当量影响的目的,完成了篦齿盘低循环疲劳寿命试验验证,得到了高压篦齿盘可以延寿的结论。


在延寿研究过程中,针对出现的典型故障(篦齿盘均压孔裂纹)进行了研究,以确定故障与关键件寿命的关系。进行了故障件断口分析、篦齿盘的应力和振动特性分析以及后卸荷腔气流压力脉动测量分析等,结果表明,高压篦齿盘均压孔裂纹性质是高循环疲劳,与低循环疲劳寿命消耗无关。因此,该故障不影响本文提出的发动机延寿方法和技术的应用。


这个篦齿盘均压孔裂纹,沈飞军代表特发论文,说明AL31发动机是配歼十一时就出的问题,时间是05年前,太行还没设计定型,肯定是AL31
==
某航空发动机篦齿盘模态分析试验研究
范秀杰1,张荫鏊1,张健2,唐秀珍1
(1.沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司技术中心沈阳 110043 2.沈阳飞机工业集团有限公司军代表室沈阳 110034)

本文介绍了采用INV306D智能信号采集分析系统进行莱航空发动机篦齿盘模态分析试验,获 取了蓖齿盘的模态参数.利用该系统交时基传递函数测量分析方法,有效地提高了分析精度.为蓖齿盘排 故提供了可靠的试验数据.


2004年,外场对某发动机进行地面试车,起动后,按规定程序进行检查,当转速达到 95%后约17秒,发动机高压压气机篦齿盘均压孔顺航向4点钟位置破裂,击穿高压压气机 机匣和飞机蒙皮飞出。


据统计该发动机自使用以来,国内共发生2起篦齿盘破裂故障和3 起篦齿盘裂纹故障,破裂和裂纹故障均源于均压孔。

篦齿盘是发动机的重要零部件,起封严 作用,该故障的出现直接成胁飞行的安全。为查出该篱齿盘的故障原因,决定进行单盘和盘 组件在不同装配状态下的模态试验,找出其共振频率和振型



这个篦齿盘均压孔裂纹,沈飞军代表特发论文,说明AL31发动机是配歼十一时就出的问题,时间是05年前,太行还没设计定型,肯定是AL31
==
某航空发动机篦齿盘模态分析试验研究
范秀杰1,张荫鏊1,张健2,唐秀珍1
(1.沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司技术中心沈阳 110043 2.沈阳飞机工业集团有限公司军代表室沈阳 110034)

本文介绍了采用INV306D智能信号采集分析系统进行莱航空发动机篦齿盘模态分析试验,获 取了蓖齿盘的模态参数.利用该系统交时基传递函数测量分析方法,有效地提高了分析精度.为蓖齿盘排 故提供了可靠的试验数据.


2004年,外场对某发动机进行地面试车,起动后,按规定程序进行检查,当转速达到 95%后约17秒,发动机高压压气机篦齿盘均压孔顺航向4点钟位置破裂,击穿高压压气机 机匣和飞机蒙皮飞出。


据统计该发动机自使用以来,国内共发生2起篦齿盘破裂故障和3 起篦齿盘裂纹故障,破裂和裂纹故障均源于均压孔。

篦齿盘是发动机的重要零部件,起封严 作用,该故障的出现直接成胁飞行的安全。为查出该篱齿盘的故障原因,决定进行单盘和盘 组件在不同装配状态下的模态试验,找出其共振频率和振型

出厂没出故障的AL31F,在部队服役也经常出此故障,部队大修厂5719有篇八股
===
他们坚持举办“新装备保障技术骨干深化培训班”,培训部队技术骨干200余人次,编印培训教材21万多字。他们首创的某型发动机高压九级篦齿盘原位涡流探伤方法等故障修复技术,使原需返厂修理的故障在外场仅需2天即可排除,部队官兵一致评价“好用,管用”。
我国建了个激光冲击强化线,专门对付这个故障
==
2007年针对某型航空发动机九级篦齿盘均压孔进行了激光冲击强化实验研究。实验进行了高低循环两种实验,研究表明:激光冲击强化可以使镍基高温合金试件低循环疲劳寿命在800MPa应力水平下提高6倍;激光冲击强化可以使篦齿盘均压孔试件振动疲劳寿命提高2~4倍。
606所特为此发篇论文,认为不是材料问题 ,是设计问题导致的高周疲劳,导致应力集中在均压孔上,

===
航空发动机》2013年03期加入收藏投稿
某发动机高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹故障分析

【摘要】:为确定某发动机高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹故障原因,应用大型结构分析程序Ansys研究了装配紧度与篦齿盘振动特性的关系,选择合适的有限元分析模型。对不同装配紧度条件下的篦齿盘进行了振动频率、相对振动应力计算和行波共振分析,并与试验结果进行了对比。通过空气系统流路与结构特点分析,确定了影响篦齿盘振动的激振因素为低压涡轮轴孔、中介机匣支板和喷嘴。根据篦齿盘动力特性结合静强度计算结果分析认为故障产生的原因是由于均压孔孔边静应力水平较高,在振动应力叠加作用下产生高周疲劳破坏。并对后续使用提出了建议。

引言某发动机在外场及返厂检修时,多次发现高压压气机篦齿盘的均压孔孔边有裂纹,隐患极大,严重影响飞行安全。对发动机分解检查发现,篦齿盘均压孔排气侧10个孔荧光有显示,进气侧6个孔有显示,其中2个孔两侧均有裂纹。经断口分析,疲劳源区未见材料冶金缺陷,根据对该篦齿盘的低
从2004到2013年,AL31 高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹,不知道为什么俄罗斯一直不改?
hswz 发表于 2015-3-1 22:59
从2004到2013年,AL31 高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹,不知道为什么俄罗斯一直不改?
一般来说这里涉及到成本和收益的问题.....
“疲劳源区未见材料冶金缺陷”注意这句
如果说只要使用就会有类似问题 那么恐怕就改不了 好比帝都那么多机动车加上周边无数的重工厂,注定了空气好不了一个道理......
其实这款发动机不错了........
一般来说这里涉及到成本和收益的问题.....
“疲劳源区未见材料冶金缺陷”注意这句
如果说只要使用就会 ...
关键是那个地方不好检查
===
航空发动机篦齿盘上的均压孔是主要受力部 位,在使用过程中易产生沿孔周边分布的表面裂 纹,对发动机的正常使用和飞机的安全飞行构成 严重威胁。因而,如何实现在不拆卸发动机情况 下,有效地对其进行无损检测就变得至关重要。 由于待测部位处于飞机内部,检测探头必须经过 飞机外壳、发动机外壳等夹层的狭小空间,使得超 声、射线、渗透等无损检测方法难以实施对均压孔 的原位检测。目前主要采用的检测方法是人工目 视检测和涡流检测

人工目视检测法工作效率 比较低,而且故障诊断的准确性受到检查员操作 的正确程度和判断力的限制,容易产生由于主观 因素造成的误差。由于发动机的密封结构和篦齿 盘位置的复杂性,在采用涡流检测时必须采用工 业视频内窥镜配合,提供照明同时延伸视觉引导 检测人员找到均压孔的位置,操作复杂、费时费 力

对篦齿盘均压孔进行原位检测时,探头需要 经过飞机蒙皮、发动机外壳以及外涵道等预留的 检测孔,空间狭小,难度较大,因此需要探头不仅 能获得明亮、高分辨率的图像,同时要求探头能够 灵活控制。在实际检测中,采用了韦林公司的 XI。PRO Plus型便携式工业视频内窥镜.图1所 示为内窥镜整探头端部外貌图和构造图。探头直 径为6.1 mm,有效工作长度为2.5 m。

篦齿盘的主要作用是防止经过高压压气机后 的空气泄漏到压气机的卸荷腔,是发动机的关键 零件。该盘由多个螺栓拉紧,盘本身的径应力较 高(900 kPa)。篦齿盘外圆周上有32个均压孔。 孔径均为5 mrfl。由于设计结构和使用过程中的 振动应力导致盘均压孔处易产生裂纹
hswz 发表于 2015-3-1 23:14
关键是那个地方不好检查
===
航空发动机篦齿盘上的均压孔是主要受力部 位,在使用过程中易产生沿孔周边分 ...
话说楼主为啥这么仔细研究这款发动机?
还找了这么多相关文献,要写报告还是毕业论文呀?
话说楼主为啥这么仔细研究这款发动机?
还找了这么多相关文献,要写报告还是毕业论文呀?
CD之所以专业,就是因为有楼主这样专注的军迷。

hswz 发表于 2015-3-1 23:14
关键是那个地方不好检查
===
航空发动机篦齿盘上的均压孔是主要受力部 位,在使用过程中易产生沿孔周边分 ...


小黄兄弟,
转的时候顺便把明显的错误给改它一改。“该盘由多个螺栓拉紧,盘本身的径应力较 高(900 kPa)。篦齿盘外圆周上有32个均压孔。”

这里估计应是900 MPa

另外,偶不用电脑和软件,撇一眼都会得出均压孔应力大的结论。设计者应该从分离震源和转子的频率入手。鉴于另外生产毛子盘有困难,应从震源方面想办法。
从使用,维修方面,应花时间,花金钱对到货的毛子盘,或大修时的毛子盘做深度孔面抛光,静磨处理,这方面估计5719还是有值得夸耀的地方?


hswz 发表于 2015-3-1 23:14
关键是那个地方不好检查
===
航空发动机篦齿盘上的均压孔是主要受力部 位,在使用过程中易产生沿孔周边分 ...


小黄兄弟,
转的时候顺便把明显的错误给改它一改。“该盘由多个螺栓拉紧,盘本身的径应力较 高(900 kPa)。篦齿盘外圆周上有32个均压孔。”

这里估计应是900 MPa

另外,偶不用电脑和软件,撇一眼都会得出均压孔应力大的结论。设计者应该从分离震源和转子的频率入手。鉴于另外生产毛子盘有困难,应从震源方面想办法。
从使用,维修方面,应花时间,花金钱对到货的毛子盘,或大修时的毛子盘做深度孔面抛光,静磨处理,这方面估计5719还是有值得夸耀的地方?

板岗丁 发表于 2015-3-2 08:15
小黄兄弟,
转的时候顺便把明显的错误给改它一改。“该盘由多个螺栓拉紧,盘本身的径应力较 高(90 ...
900mpa,这还才是非主要承力方向应力,不要命了,直接拉崩啊?
暗影教父泽拉图 发表于 2015-3-2 08:25
900mpa,这还才是非主要承力方向应力,不要命了,直接拉崩啊?
孔一般两方向,一是径向,一是周向。
一般孔主要是热应力的话,会是周向。要是速度为主的话,那就是径向。
在这例子里,要是孔的应力是900MPA,那很合理, 不应是盘本身的应力。 盘本身的应力估计是900/2.5 左右。当然,那2.5 是估计值。这样,盘本身的的应力在300~400 MPA间就很正常。
900 KPA 那是什么概念?不要说合金,就家里的铁锅都行。
你认为如何?
板岗丁 发表于 2015-3-2 08:32
孔一般两方向,一是径向,一是周向。
一般孔主要是热应力的话,会是周向。要是速度为主的话,那就是径向 ...
你确定家里的铁锅可以?
我怎么记得青钢的屈服强度才200Mpa?上1000MPA的都是超高强度钢了,何况这个高压压气机还是在600°左右工作的。
盘的径向应力如果是900MPa,孔周围再应力集中一下,妥妥的当场断裂。
“在这例子里,要是孔的应力是900MPA,那很合理, 不应是盘本身的应力。 盘本身的应力估计是900/2.5 左右。当然,那2.5 是估计值。这样,盘本身的的应力在300~400 MPA间就很正常。”
不是正常讨论的话,偶不奉陪。
板岗丁 发表于 2015-3-2 08:52
偶怎么觉得你不是来讨论的?
你有没有看懂偶的回复?“在这例子里,要是孔的应力是900MPA,那很合理,  ...
原文是“盘本身的应力”900KPa

暗影教父泽拉图 发表于 2015-3-2 08:55
原文是“盘本身的应力”900KPa


那偶就在延展延展。
偶觉得“盘本身的应力”900KPa” 应为 “孔的应力是”900MPa

为啥? 首先任何发动机设计人员都不会拿 KPa 来说事的。因为太低。

那为啥说是孔是900Mpa而不是盘呢?
因为,在同一地方,孔和无孔的应力大概在2.5:1左右。从理论来说,在无限大的平板上孔的集中应力(Kt)为3. 估计左右工科背景的都知道。 在转子上,由于受力方向有两大方向。两方面的应力能抵消一些。另外,转子的厚道也有一些影响。因此,偶就随意的(但不任性的)估计了2.5. 这样,假设盘子是900MPa的话,孔就是逆天的2250MPa. 那孔就决定是短命鬼了。要是孔是900MPa, 那就很合理。当然,合理也是对材料而言。高压压气机一般前端用钛,后端用INCO718或者更好。

要知道,在这网上发言是要经受住专业的,时间的考验的。偶即使是猜,也要猜得有理有据。




暗影教父泽拉图 发表于 2015-3-2 08:55
原文是“盘本身的应力”900KPa


那偶就在延展延展。
偶觉得“盘本身的应力”900KPa” 应为 “孔的应力是”900MPa

为啥? 首先任何发动机设计人员都不会拿 KPa 来说事的。因为太低。

那为啥说是孔是900Mpa而不是盘呢?
因为,在同一地方,孔和无孔的应力大概在2.5:1左右。从理论来说,在无限大的平板上孔的集中应力(Kt)为3. 估计左右工科背景的都知道。 在转子上,由于受力方向有两大方向。两方面的应力能抵消一些。另外,转子的厚道也有一些影响。因此,偶就随意的(但不任性的)估计了2.5. 这样,假设盘子是900MPa的话,孔就是逆天的2250MPa. 那孔就决定是短命鬼了。要是孔是900MPa, 那就很合理。当然,合理也是对材料而言。高压压气机一般前端用钛,后端用INCO718或者更好。

要知道,在这网上发言是要经受住专业的,时间的考验的。偶即使是猜,也要猜得有理有据。



板岗丁 发表于 2015-3-2 09:21
那偶就在延展延展。
偶觉得“盘本身的应力”900KPa” 应为 “孔的应力是”900MPa”
你如果只从材料断裂角度来看确实可能觉得900KPa太低。
但是在机械的正常使用中,不止不能断裂,连大的变形都是不被允许的。因此这些部件不可能光照着强度来选,刚度也很重要。更何况高压压机盘得在一定温度下工作。
更何况这个是疲劳载荷,还不是单次加载;更何况这个还是平均载荷,还不是应力集中后的数字。
暗影教父泽拉图 发表于 2015-3-2 09:49
你如果只从材料断裂角度来看确实可能觉得900KPa太低。
但是在机械的正常使用中,不止不能断裂,连大的变 ...
兄台,偶举手缴枪了,不好意思,偶没时间继续打字了。
现在就把版面还给小黄兄弟。罪过,罪过!
hswz 发表于 2015-3-1 22:59
从2004到2013年,AL31 高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹,不知道为什么俄罗斯一直不改?

熱處理技術太爛,毛子用長螺栓把後4級盤跟篦齒盤串在一起,就是為了分散來自高壓渦輪盤的轉矩載荷;老美的做法:縮小篦齒盤的直徑,土鱉的做法:改變鼓筒的造型。

板岗丁 发表于 2015-3-2 08:15
小黄兄弟,
转的时候顺便把明显的错误给改它一改。“该盘由多个螺栓拉紧,盘本身的径应力较 高(90 ...


嗯啊~900kPa這是軸向力,均壓孔破裂原因主要來自側向力。

技术贴要顶,不过毛子为什么没发现这个Bug?还是在他们眼中,这就算是耗材自然消耗而不算是Bug?
既然这个问题找到原因了,那我们有没有想过解决这个问题?
对于发动机的所谓进步都是要听其言,观其行。
对于中国足球的所谓进步,直接无视就行了。基本不退步就好了。
hswz 发表于 2015-3-1 22:59
从2004到2013年,AL31 高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹,不知道为什么俄罗斯一直不改?
固有问题一般来说是很难解决的
龙猫山张天师 发表于 2015-3-2 10:25
技术贴要顶,不过毛子为什么没发现这个Bug?还是在他们眼中,这就算是耗材自然消耗而不算是Bug?
俄国的定寿很短,而我国实际需要使用的时间要求长得多。

另外毛子的工艺也有很多不足,和它们的材料相比落差很大。
dddd-dh2016 发表于 2015-3-2 17:35
俄国的定寿很短,而我国实际需要使用的时间要求长得多。

另外毛子的工艺也有很多不足,和它们的材料相 ...
三姨夫满足毛子的设计需要  但是兔子希望他更。。。。,于是楼主的帖子亮了