某型發(fā)動機葉片斷裂故障分析.pdf

1、葉片是發(fā)動機中的關(guān)鍵零件，因此對葉片強度、振動、耐久性、可靠性研究越來越顯得重要。葉片工作時要受有較高的離心負(fù)荷，熱負(fù)荷以及出振動引起的交變負(fù)荷及腐蝕、氧化等方面的影響，特別是前幾級壓氣機葉片還受到發(fā)動機進氣道外來物的沖擊，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)動機實際工作中常常發(fā)生發(fā)動機葉片裂紋和折斷故障。 本文通過對葉片振動特性的計算分析，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

2、葉片固有振動頻率的影響，進而得到葉片振動特性對葉片掉角故障的影響，判斷葉片斷裂原因，制定有效的改進措施。 以某型發(fā)動機壓氣機第二級轉(zhuǎn)子葉片掉角故障為例，利用ANSYS軟件計算該型發(fā)動機原型及A型葉片在非旋轉(zhuǎn)態(tài)及旋轉(zhuǎn)態(tài)時的固有振動特性，作Campbell圖進行共振分析及葉片的動力響應(yīng)分析;并對壓氣機工作葉片的動力響應(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頻率附近時的共振響應(yīng)及尾流激振下葉

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

4、算值隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。因此要準(zhǔn)確預(yù)測葉片的振動特性，在旋轉(zhuǎn)態(tài)下的葉片必須計入轉(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)合固有振動頻率相近，故尾流激振形成的強迫振動容易形成共振響應(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。 通過對葉片振動特性的計算分析結(jié)果能夠迅速判斷葉片斷裂故障原因，同時，根據(jù)計算結(jié)果可以進行有針對性的試驗，大大縮短試驗時間和