Двигатели газотурбинные. Методы расчета пределов выносливости деталей

Утверждено оргаиизаиней-изготовителем
30.12.85

Согласовано с головной организацией по стандартизации

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

9Е

Распоряжением Министерства or 30 срок введення
установлен с І января 1987 г.

методы расчетно-экспериментального опреде- пения средних значений пределов выносливости деталей газотурбинных Лэнга телей (ГТД) и их элементов с учетом влияния эксплуатационных» конструктивных и техно­логических факторов: повышенной температуры» асимметрии цикла» концентрации на­пряжений, базы испытания» абсолютных размеров поперечного сечения» частоты на­гружения, состояния поверхности.
Стандарт не устанавливает методы расчета пределов выносливости паяных и сварных соединений в деталях.
ILLJUJFfCi^r Htl eft1,1
ВсEcо io: ХП
fi’ocipM'!1'■: ' \ '
ст. ;-у.ар'і( 'н
JAli Я ЫРч
О 2 ~7 ~1 и £>(-

ОСТ 1 02569-35 Стр, 2

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Продолы выносливости деталей 9 U ЗЗСМСПТСВ опродоляют на базо 7
2 • 10 циклов, кроме специальных случаи.
1/2. При расчетной оценке влияния 9£С&луа?аЭ108ШХ» конструктивных и тех­нологических факторов используются MMCSMOCTW 9 ЭХ«ер»ентальныо данные, 7 соответствующие базе 2 • 10 циклов•
1.3. Термины, определения и оВсахЖбЗПОк срш&ПВДШФ в стандарте* - по ГОСТ 23207-78,

2. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Испытания деталей ГТД и их ОССМШГОВ с целью определения ЕрСЗСЛСО выносливости должны проводиться в условиях, ЗДвСолео полно имитируЮСЛХ реаль­ные условия работы.
2.2. Влияние факторов, невоспроизреденкых при испытаниях деталей, должно быть учтено по результатам испытаний образцов, изготовленных из материала детали.
Испытания таких образцов необходимо проводить с одновременным воспроиз­ведением нескольких факторов: асимметрии цикла и температуры; асимметрии цикла* температуры и концентрации напряжений; концентрации напряжений, температуры, шероховатости поверхности и упрочнения и т.д.
2.3. Пределы выносливости литых лопаток турбин при повышенных темпера­турах необходимо определять по результатам натурных испытаний при заданной температуре.
2.4. Примеры определения предела выносливости деталей по результатам натурных испытаний, корректированных по данным испытаний образцов, приведены в справочном приложении 1.

3. РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ ПО ДАННЫМ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛА

3.1. Предел выносливости детали при изгибе и кручении при симметричном цикле и нормальной температуре определяют по формулам:
к6

OCT 1 02569-85 СтР. з
— r*

£r <-*• — /г* ' *• • i' 9 \
z-^ xr
./ У ‘ где d_y и ZLy - пределы выносливости материала детали, определенные при изгибе и кручении на стандартных гладких образцах при раббчей температуре
детали;
u * коэФФИ1*иенты влияния масштабного фактора при изгибе и кручении;
fid и fit" коэффициенты влияния качества поверхности при изгибе и кручешш; и эффективны^ коэффициенты концентрации напряжений при изгибе п
кручении.
3.2. Если размеры детали или заготовки допускают изготовление образцов, то необходимо определить d-y и Т-у на этих образцах, прошедших полный цикл термической обработки детали. Если образцы изготавливают из заготовки другого вида* то термообработка производится по режиму, указанному в паспорте или серти­фикате на материал. * х
* В этом случае d-y и Т-у материала детали по формулам (ljV-4.2) будут
равны:
дв
»-гб^Х~ ’ . (3)
а3 дв
Ґ . °В3 ■ Л
s гч X
4»
X

z
t
z
raedLyuCyj- пределы выносливости при изгибе и кручении, определенные экспери- ментально на образцах, изготовленных из заготовок другого типа; предел прочности материала детали по нижней границе технических условий (ТУ) на деталь;
~ предел прочности заготовки для изготовления образцов.
Примечание. Здесь и в дальнейшем значения механических свойств, пара­метров и коэффициентов являются средними, соответствую­щими вероятности разрушения Р "0,5,/за исключенном тох случаев, когда даны интервалы указанных значений.
3.3. Для приближенной оценки пределов выносливости до получения экспорн- * . ментальных значений д_у и Пу допускается определять пределы выносливости при изгибе d-/ * по известным значениям да и обобщенным данным отношения
re
ж
re жXXXX
при 20 °С, где д& - предел прочности стандартного гладкого образца
VO
5 g
при температуре 20 °С.
СЭ X
Z
•ft X

k. *5

• " . .

6_<
Определение отношении - в соответствии с рекомендуемым приложепм- ом 2. °
Пределы выносливости при растяжении-сжатии гладких образцов и при
кручении £1^ в этом случае следует определять из соотношений: _
(LfP4Q75-0,85)d-f ; (5)
T-j —(0,5~0t6)d_j . (в)
3.4. Пределы выносливости при повышенной температуре следует определять по зависимости:
X О /j D ■
it O' 1
где I - температура, C%
T^Tac,
Tqq - температура отпуска для деталей ГТД из сталей и титановых сплавов или температура старения’ или отжига для деталей из жаропрочных сплавов оЛ на основе никеля, С;
- параметр материала.
Определение Tqq п $ - в соответствии с рекомендуемым приложением 2.
3.5. Если предел выносливости d-^ или T-f определен на образцах или эле- , ментах детали с учетом влияния одного или одновременно нескольких факторов: концентрации напряжений, концентрации напряжений и Оіероховатости поверхности, концентрации напряжений и масштабного фактора и т.дм то значения соответствую­щих коэффициентов в формулах (1) и (2) должны быть приравнены единице.

4< ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЛИЯНИЯ МАСШТАБНОГО

ФАКТОРА, КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ, КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ

4.1. Коэффициенты влияния масштабного фактора (абсолютных размеров попе­речного сечения) при изгибе и кручении 6^- вычисляют по формулам:
; <а)
» 6 , ’
d-fj} и ~ пределы выносливости детали или гладкого образца с размера­ми поперечного сечения, равными размерам детали в опасном сечении, м7'-
1 Инв. Н» дубликата | | Nt нам. | J I
[ Инв. N* подлинника 1 , | | Nt из8. | ' 1 | | L Г I 1’1 J
ОСТ 1 02569-85 Стр. 5
Коэффициенты 6^ н определяют экспериментально по результатам
испытаний образцов или детали.
При отсутствии экспериментальных данных о влиянии масштабного фактора на предел выносливости образцов из материала детали, значение следует
вычислять по формуле:
£й^(і-е^еХр(-лт, \ J
с где - нижняя граница снижения при увеличении размеров по-
перечного сечения, 6^ “0,4.. .0,6;
Л “0,01...0,03 мм ; D - диаметр образца, мм.
В том случае, если механические свойства заготовки детали контролируются по ТУ на деталь, то.значение “0,75 ...0,85.
Коэффициент влияния масштабного фактора при кручении 6принимают рав- нымб^ .
4.2. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений вычисляют по формулам:
. °-мн
Кт Г-Щ, " (12)
где и - пределы выносливости образцов или деталей с размерами
поперечного сечения, равными размерам детали в опасном сечении, и с концентратором напряжений.
В этом случае в формулах (1)и(2) “1 и 8^. “1.
При отсутствии экспериментальных данных допускается вычислять Кф и К^. по формулам:
(13>
1 (14)
где и (fc - коэффициенты чувствительности к концентрации при изгибе и
кручении; и - теоретические коэффициенты концентрации.
• Теоретические коэффициенты концентрации определяют по формулам:
1 . 6 max ... (15)
1 6 6 ’
ином
—,—: —:— : — —:

^тпах
г
1 ном
где и Т п - максимальные напряжения у поверхности концентратора
напряжений при изгибе и кручении в опасном сечении де­тали;
6нон и ^НОН ~ номинальные напряжения, определенные в том же сечении
без учета концентрации напряжений.
4^2.1. Значения и<Х^ для концентраторов простых форм (отверстия, выточки, надрезы, галтели) определяют по ГОСТ 25.504-82 и по номограммам, графикам и зависимостям справочной литературы.
Для концентраторов сложных форм расчетное определение бХ^ и (X должно быть выполнено путем применения численных методов и ЭВМ по программам рас­чета &mQx , и ^max ’ Тнон *
4.2.2. Значения для различных следует определять по формуле: ftm[/+Q(c(d\ (17)
где Q - параметр материала.
4.2.3. Значение (fy для данного. материала должно быть определено по резуль­татам испытаний на усталость при заданной температуре партии образцов с концен­тратором напряжений, соответствующим концентрации напряжений в детали.
4.2.4. При отсутствии экспериментальных данных! определение коэффициента чувствительности к концентрации напряжений для данного типа; материала и сХ^ «2,0 проводят в соответствии с рекомендуемым приложением 2.
Если (Х^ не равно 2,0, то определение значений производят по формуле (17). Значение параметра Q - в соответствии с рекомендуемым приложением 2.
При выборе значений параметра Q в пределах указанного интервала для
__ 4-І
каждого типа материала следует ориентироваться на данное отношение .
верхнему пределу —-—и соответствует нижняя граница интервала для параметра с?.
6В
4.2.5. Определение значений коэффициента чувствительности к концентрации напряжений при повышенной температуре приведено в рекомендуемом приложении 3. При отсутствии экспериментальных данных применяют зависимость:
, ' > - (18) $ . • где »0,2-0,4;
OCT 1 02569-85 Стр. 7
4.2.6. При отсутствии экспериментальных данных для следует принимать
4.3. Коэффициент влияния качества поверхности вычисляют по формуле:
Л = ' (19 >
где " предел выносливости элементов детали или образцов с качеством
поверхности, соответствующим качеству поверхности опасного сече­ния;
- предел выносливости элементов детали «ян образцов после механи­ческой обработки шлифованием со значением параметра шерохова­тости поверхности RO = 0,16т0,32 мкм.
Предел выносливости следует определять экспериментально на элемен­тах детали с сохранением состояния поверхности в опасном сеченни, характерного для технологии производства данной детали.
4.3.1. Влияние коррозии на предел выносливости учитывается путем введения

-

OCT 1 02569-85 <W- о
4.5. Пример расчета предела выносливости при изгибе и кручении вала тур­бины приведен в справочном приложении 5.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ АСИММЕТРИЧНОМ ЦИКЛЕ

5.1. Влияние асимметрии цикла на пределы выносливости деталей определяют і экспериментально по результатам испытаний образцов с концентратором напряже­
ний при асимметріїчном растяжении-сжатии или симметричном цикле и заданном значении