Tõrke tuvastamise ja parandusmeetodite tehnoloogia lendusmasina turbiinilahtrite puhul

Turbiinilahtrid on oluline osa lendusmasinate mootorites, kus on suur temperatuur, rasked koormused ja keeruline struktuur. Inspekciooni ja hoolduse kvaliteet on tihti seotud töö pikkusega ja teenindusaega. See artikkel uurib lendusmasina mootorlahtrite inspekteerimist ja hooldust, analüüsib lendusmasina mootorlahtrite tõrkepaatuseid ning kokkuvõttes tuvastab lendusmasina mootorlahtrite tõrke tuvastamise tehnikad ja hooldustehnoloogiad.

Turbini lehtede disainis kasutatakse sageli uusi kvaliteetiga materjale ja vähendatakse töötlemise ja struktuuri parandamise abil töökindlust, et parandada mootori jõud-kaugus suhet. Turbini leht on aerodünaamiline profiil, mis võimaldab täisväärtuslikku tööd teostada lehe terve pikkuse vältel, tagades nii, et õhujooksul oleks pöörde nurk lehe juures ning tipus, kusjuures tipu pöörde nurk on suurem kui juhe pöörde nurk. On väga oluline turbini rotorlehe paigaldamine turbini kihteule. "Kaskimajanduslik" tenoon on kaasaegse gaasiturbini rotor. Seda on täpselt töötletud ja disainitud, et kõik flangid võiks tasakaalustatult koormust kannata. Kui turbini on peatus, siis on lehe juhel rändliikumine hampikus, aga kui turbini pöörleb, siis on lehe juhe tõmmatud kihtiule keskpunkti centrifugaalse efektiga. Rotori materjal on oluline tegur turbini jõudluse ja usaldusväärsuse tagamisel. Varem kasutati deformatsioonset kõrgtemperatuurset ligi, mida toodeti forsideerimise teel. Pideva edenemisega mootorite disainis ja presitsiivse castingu tehnoloogias on turbini lehed muutunud deformatsioonsetest ligist tühiühikuks, polükrüstaallistest ühekristallseteks ning on suurendanud lehe temperatuurupussust suurepäraselt. Nikkelipõhised ühekristallsete superligid on laialdaselt kasutuses lennundusmootorite soojate osade tootmisel oma erinimetu kõrge temperatuuri all creep omaduste tõttu. Seega on turbini lehtede kontrollimise ja hooldamise sügav uurimine suure tähtsusega mootori töö turvalisuse parandamiseks ja lehtede kahjustuse kuju ning kahjustuseaste täpsa hindamiseks.

Lennukimootori rattade katkestumise viisid

Ratta alaressituslik katkestumine väikese tsükli tõttu

Tegelikus töös ei juhtu rotorrate alaressituslikku katkestumist tavaliselt lihtsalt, kuid järgmistes kolmes tingimuses võib see siiski juhtuda. Joonestus 1 on rattade katkestumise skeemiline diagramm.

(1) Kuigi vaesekul asuvatel vaesetel on tööpinge madalam kui materjali plasatsipinge, on vaeseks lähedal suuri lokalsete puudustega. Selles piirkonnas põhjustavad need puudused selle, et suurem lähedal asuv ala ületab materjali plasatsipinge, mis põhjustab suurepärast plastilist deformatsiooni ja viib ratta alaressituslikule katkestumiseni väikese tsükli tõttu.

(2) Kui ratta vaesekul asuva osa tööpinge on halvasti plaanitud ja see on lähedal või ületab materjali plasatsipinge, siis võib ratta vaeseks lähedal asuvad lisapuudused põhjustada alaressituslikku katkestumist väikese tsükli tõttu.

(3) Kui lehe juhtumisi, nagu vibratsioon, resonants ja ülekuumine, on abnormaalsed, siis selle ohtliku sektsiooni kogupinge väärtus on suurem kui tema jääbikvastupidavus, mis põhjustab lehe lühiajaliselt faiguse murdu, mida põhjustavad peamiselt disaini põhjused ning enamik neist toimub lehe juures. Tüüpilise lühiaja faiguse murdu korral ei ole selget faiguse kaare.

Lehe torsiooniresonantsfaiguse murduminemine

Pikaajaline faiguse murdmine viitab murdumisele, mis tekib lehe torsiooniresonantsil ning omab järgmisi esindavaid karakteristikke:

(1) Nurgakadunemine toimub torsiooniresonantssektori juures.

(2) Faiguse murdumisel näeb saada selget faiguse kaare, kuid faiguse kaar on väga tipes.

(3) Murd mineb tavaliselt lehe tagastest alguses ja laieneb lehe bassini poole, kus faiguse piirkond hõlmab peamist osa murdjoonest.

Lepiku torsioonilise väsimuselõike põhjustavad kaks peamist põhjust: üks on torsiooniline ressonants, teine aga laialdaselt levinud rust lepikupinnal või välisjõu mõju.

Lepiku kõrgtemperatuurilise väsimuse ja terasekahju väsimuslõige tõrge

Turbiiinrootori lepikud töötavad kõrgtemperatuuri keskkonnas ja neid mõjutavad temperatuurimuutused ja vahelduv stress, mis viivad lepikute pliiatsimiseni ja väsimusekahjuni (vaata joonist 2). Kõrgtemperatuurilise väsimuslõigu puhul peavad lepikud rahuldama järgmisi kolme tingimust:

(1) Lepiku väsimuslõige näitab peamiselt kristallivahelise lõigu omadusi.

(2) Lepiku lõigu kohta on temperatuur kõrgem kui materjali piirpliiatsustemperaturet;

(3) Lepiku väsimuslõigu koht suudab vastata ainult ruutlaine kuju centroidsele rõhule, mis ületab antud temperatuurile piirpliiatsust või väsimuspiiri.

Üldiselt on rotorlattade kõrgtemperatuursete rasketega väsinemislahutamine äärmiselt haruldane, kuid tegelikus kasutuses on teravahetus põhjustatud rotorite segaseksunenud väsinemislahutamine võrdlemisi tavaline. Motori töötamise ajal nimetatakse lühiajaliselt anomalsete töötamistingimuste all tekkinud komponentide ületemperatuurist tulenevat ületoomingut või ülepõlemist ületoomituseks kahjuks. Kõrgetemperatuursetel tingimustel tekivad lattades väsinemiskraadid hajuselt. Kõrgetemperatuursete kahjustuste põhjustatud väsinemislahutamine omab järgmisi peamisi iseloomulikke omadusi:

(1) Lahutusasend asub tavaliselt latta kõrgeimatemperatuurilises piirkonnas, vertikaalselt latta telje suhtes.

(2) Lahutus algab lähtepiirkonna sissetoimetuses, mille ristiõeld on tumedalt värvi ja kõrge oxidatsioonitasemeega. Laiendumispiirkonna ristiõeld on suhteliselt tasapindeline ning selle värk ei ole nii tumedaks nagu lähtepiirkonnas.

Lennukimootori lattade vigastuste parandustehte

Bordil boreskoopkontroll

Lauaarvese kontroll toimub turbiinirattade visuaalse kontrollimise teel, kasutades sonda turbiinikastmes. Selle tehnoloogia rakendamisel pole vaja mootoriga hõrda ning see saab teostada otse lenduril, mis on mugav ja kiire. Kontrolliga saab paremini tuvastada turbiinirattade põlemist, korroosiooni ja lahti lõigemist, mis aitab tehnoloogiat ja turbiini tervist paremini mõista ning võimaldab teha turbiinirattade üldkontrolli ja tagada mootori normaalne töö. Joonestis 3 näidatakse sondikontrolli protsessi.

Eesotsene puhastus enne kontrolli remonditooris

Turbiini rattade pinnal on kogunenud pärast põlemist hõbed, kaetused ja termodeterotsiooni kihtidest, mis moodustuvad kõrgetemperatuuriliseoksieerikorosiooniga. Süsinikuhõbe suurendab rattade seina paksust, mille tulemusel muutub algne õhupuu, mistõttu väheneb turbiini toimivus; termodeterotsioon vähendab rattade mehaanilisi omadusi ning süsinikuhõbede olemasolu tõmbab peitena ratta pinna kahjustusi, mis teeb tuvastamist raskeks. Seega tuleb rattade jälgimise ja paranduste tegemise ees süsinikuhõbede eemaldada.

Ratta täielikkuse testimine

Varem kasutati lendade läbimõõdu tuvastamiseks lennukimootorites "raskeid" mõõdikuteid, nagu nurgaalused ja kalibrid. See meetod on lihtne, kuid see on hajanemisega inimse sekkumisest ning sellel on puudused, nagu madal täpsus ja aeglane tuvastamissürge. Hiljem kirjutati koordinaatmõõdikule põhinevalt mikroarvuti automaatse juhtimise rakendus ning arendati lendade geomeetriliste mõõtmete mõõdusüsteem. Lendi automaattuvastamise abil võrreldakse see standardlendi kuju ja veate tulemus antakse automaatselt, et kindlaks teha, kas lend on kasutatav ning millist hooldusmeetodit vaja on. Kuigi erinevate tootjate koordinaatmõõdikud erinevad spetsiifilistes tehnikates, on neil järgmised ühisomadused: kõrge automaatisatsioonitasand, kiire tuvastamine, tavaliselt saab ühe lend tuvastada 1 minutiga, ning need omavad hea laiendamisvõimet. Standardlendi kuju andmebaasi muutes saab tuvastada mitmesuguseid lende tüüpe. Joonestus 4 näitab täielikkustestit.

Lennukimootori raudade hooldus

Tervise pritsimiste teknoloogia

Tervise pritsimiste tehnoloogia on meetod, kus põletatakse niite või pulbermaterjaleid nendesse olekusse ning neid edasiprutsitakse, et nad jääksid hüljedele või alusele, mida pritsitakse.

(1) Kulumivastased kaared

Kulumivastased kaared, nagu kobalt-, nikkel- ja tungstenaarbid-põhised kaared, levinud kasutuses lennukimootori osades, et vähendada vibratsioonist, liugemisest, kokkupõrkest, kitsemisest ja muust friktsioonist toodetud kulumist, mis parandab nii toimekanne kui ka teenindusaega.

(2) Lämmastikuvastased kaared

Et suurendada vedurit, peavad kaasaegsed lennukimootorid türbiini eesoleva temperatuuri maksimaalseks tegema. Nii muutub ka türbiinilaste töötemperatuur vastavalt suurem. Kuigi kasutatakse külmuselastikuid materjale, on raske kasutusnõuetele vastama saada. Testide tulemused näitavad, et türbiinilaste pinnale külmuselastiku kattestiku rakendamine võib parandada osade külmustervastust ja vältida nende deformatsiooni ja sprägimist.

(3) Kulumiskattestikud

Lugus kaasaegsetes lendekonna mootoriges on turbiin koosnes kasutistest, mis koosnevad mitmest horisontaalsest staatorkiigast ja rootorlauast, mis on kiindatud kettale. Et suurendada mootori tõhusust, peaks vähendama kaugust staator ja rotor vahel võimalikult palju. See vahe sisaldab "tippi vahekaarti" rotor tipu ja kiindatud välise ringi vahel ning "etappi vahekaarti" igas rotor etapil ja kuveri vahel. Et vähendada õnneliku vahe põhjustatud õhupuhkimist, peaksid need vahekaardid teoorias olema võimalikult null, kuna tegelike tootmise vigade ja montaživigade tõttu on see raske saavutada; lisaks liigub rata kõrgtemperatuuril ja kõrge kiirusel ka pikaajaliselt, mida põhjustavad ratade "kasvamine" radiaalselt. Töövahendi lükkumis- ja termilise laienemise/kahaneva deformatsiooni tõttu kasutatakse sprajditud kuldmaterjalidega peenimate teadvuste loomiseks, mis tähendab erinevate katestega rotor tipu lähedal; kui pöörlevad osad puudavad neid, tekib katestel ohvriks muutuv kulgemine, mis vähendab vahekaarti minimaalseks. Kuju 5 näitab termilist sprajditamistehnoloogiat.

Lauastamine

Lauastamise tehnoloogia kasutab kõrge kiirusega projektili, mis löövad töölemisma taha, loodudes jäävaid kompressiivsete jõududega töölemisma tahaküljele ja vormides kindla määra tugevdavat materjali, et parandada toote väsimusjõudu ning vähendada materjali stressikorrosioonitingimusi. Kujutis 6 näitab lauastamise järel olevat tera.

(1) Kuiv lauastamine

Kuiv lauastamise tehnoloogia kasutab centrifugaalkiirtust, et vormida töölemisma tahaküljel kindla paksusega tugevdav kiht. Kuiv lauastamise tehnoloogia varustus on lihtne ja selle tootlikkus on kõrge, kuid massitootluses tekib siiski probleeme, nagu tolmepollutsioon, kõrge häältingimus ja suur projektili kulutus.

(2) Vee-lauastamine

Vesipartikli pingeeritamine toimib samal tugevdamismeetodil nagu kuiv pingeeritamine. Erinevus seisneb selles, et see kasutab kiiresti liikuvaid vedeliku partikleid pigem kui pingepallide, mida kasutatakse kuus pingeeritamises, vähendades nii kuivpinge eritamise ajal keskkonnale toime toojate mõju ning parandades seega töökeskkonda.

(3) Pagasplaadi tugevdamine

Ameerika 3M ettevõte on arendanud uue tüüpi kuulpeenimise tugevdusprotsessi. Selle tugevdusmeetod kasutab kuuliga varustatud pöörlevat plaati, mis lõhub metallipindu kõrge kiirusega pidevalt, et moodustada pinnase tugevduskiht. Võrreldes kuulpeenimisega, on sellel eelised lihtsa varustuse, mugavas kasutamises, kõrge tootlikkuses, majanduslikkus ja kestva olemas. Pöörleva plaadi tugevdamine tähendab, et kui kõrge kiirusega kuul piigab lehte, laieneb see pinnalt kiiresti, põhjustades mingil sügaval plastiilse deformatsiooni. Deformatsioonikihi paksus sõltub projektili lööjate jõudest ja töötava materjali mehaanikaproportsioonidest ning võib tavaliselt jõuda 0,12 kuni 0,75 mm. Kuulpeenimiseprotsessi kohandamise abil saab saada sobiva deformatsioonikihi paksuse. Kuulpeenimise mõju all toimub lehe pinna peal plastiline deformatsioon, samuti muudab see naaberallikeseid. Siiski on allikese deformatsioon suurem kui pinnal. Kui ei jõua veerumispunktini, siis on see endiselt elastilises deformatsioonis, seega on pindade vaheline mitteamorfne plastiline deformatsioon ebamugav, mis võib pärast pritsimist põhjustada materjalil järeljäänud stressi muutusi. Testimiste tulemuste järgi on kuulpeenimise pärast pinnal järeljäänud survestress ning teatud sügavusel ilmneb allikese tensioonistress. Pinnal on järeljäänud survestress mitu korda suurem kui allikese juures. See järeljäänud stressijagunemine on väga kasulik faasi tugevuse ja korroosioonivastuse parandamiseks. Seega mängib kuulpeenimiste teknoloogia olulist rolli toote teenuseelu pikendamisel ja toote kvaliteedi parandamisel.

Kaasikorraga taastamine

Lennukimootorites kasutavad paljud edasijõulised turbiinilad kaeluskaubandustehnoloogiat, et parandada nende antioksidatsioon-, vastupanekorrosioonile ja ausumise vastuvõetavate omaduste; kuid, kuna lad tulevad kasutamisel erinevatena määradena kahjustuseks, peavad need olema ladu hooldusel parandatud, tavaliselt originaalkaelust eemaldades ja seejärel uue kaeluskihti rakendades.