发动机压气机叶片断裂故障分析与试验验证

发动机工作过程中出现燃气温度偏高的异常现象,返厂试车过程中Ⅱ级、Ⅲ级压气机转子叶片发生断裂。通过分解检查和理化分析,确定各断裂叶片的断裂性质及首断件;从设计、制造、装配、使用方面对首断件断裂原因进行分析,并采用整机模拟燃气温度偏高试验和压气机叶片叶尖振幅测量试验对断裂原因进行验证。结果表明:Ⅱ级压气机部分转子叶片发生高周疲劳断裂,为首断件;发动机严重进气畸变状态下,燃气温度偏高,Ⅱ级转子叶片一阶弯曲振动应力过高;可调叶片角度不准确、非正常激励频率是导致压气机叶片断裂的原因。     

发动机涡轮叶片断裂故障分析

发动机在工作过程中突然停车,检查发现低压涡轮转子叶片全部损伤,高压涡轮叶片均齐根折断。通过对高低压涡轮叶片断口特征进行宏观检查分析,确定了首断件及其断裂性质为疲劳断裂;对首断件叶片断口进行显微分析,研究了断裂特征和疲劳扩展情况;断裂的原因为叶片上下缘板总间隙在使用过程中变大,阻尼效果变差,叶片异常振动,离心应力叠加振动应力,致使叶片在工作过程中断裂。     

铝合金叶轮共振振型的研究

应用有限元模态分析确定了共振失效的某铝合金叶轮各阶振型和各节点相对振动应力.根据叶轮结构特征和裂纹萌生部位,结合Goodman力学理论和疲劳断裂条件,计算出叶轮实际工作情况下发生共振疲劳断裂时长、短叶片的振动应力比.通过各阶振型的长、短叶片相对振动应力比与实际叶轮发生共振疲劳断裂时所需振动应力比条件的对比研究,结果表明...     

燃气轮机低压压气机转子叶片断裂分析

某型燃气轮机运行近1 000 h后,发生2片低压压气机转子叶片脱榫断裂和同级多片榫头裂纹故障。通过对断裂和裂纹叶片外观观察、断口分析、化学成分分析、硬度检测和金相检验等手段,确认了断裂和裂纹叶片失效模式相同,均属振动疲劳断裂,盘和叶片配合不良引起微动磨损是该级叶片早期振动疲劳断裂的主要原因。盘、片配合不良主要是由于配合面间无防磨损涂层,在应用过程中产生氧化和磨损引起的;通过盘和叶片榫齿配合面涂干膜润滑,有效解决了盘片配合面微动磨损问题。     

低压三级转子叶片销钉孔断裂分析

某机在大加力起飞过程中振动大,发动机声音异常,分解后发现一片低压三级转子叶片从销钉孔处断裂。对叶片销钉孔断口宏、微观特征进行分析,对加工质量、工艺、尺寸进行复查,并在叶片振动计算和测频试验结果分析的基础上,确定叶片的失效原因。分析结果表明:其失效原因是在叶片销钉孔进气边侧靠近端面处存在台阶,致使在工作状态下最大受力点处的应力升高,在该处形成了应力集中的疲劳源,最终导致叶片销钉孔发生疲劳断裂。     

燃气涡轮起动机离心叶轮叶片断裂分析

燃气涡轮起动机长试到某一阶段,分解检查发现离心叶轮排气边叶片断裂。采用外观观察、断口宏微观观察、组织检查及硬度检测等方法对该断裂叶片进行原因分析。结果表明:离心叶轮排气边叶片断裂性质为高周疲劳,可能与叶盘振动有关。对离心叶轮进行振动特性计算,绘制用于振动分析的坎贝尔图,经分析,离心叶轮在设计转速附近存在高阶高频耦合共振、激振载荷较强,两者共同作用导致叶片断裂。     

发动机涡轮Ⅱ级叶片断裂原因分析

某航空发动机涡轮Ⅱ级叶片在役其间发生断裂。通过断口宏微观观察、金相组织检查、化学成分及硬度检测等手段确定了叶片断裂性质和原因。结果表明：涡轮Ⅱ级叶片断裂性质为振动疲劳。工作应力、热虚力、制造质量、外物损伤、环境损伤都将促进此类故障发生。根据上述结论及影响因素，提出了一系列在修理和使用过程中应采取的控制措施，取得了较好的成效。     

GH4037合金Ⅰ级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机在服役过程中,有7片Ⅰ级涡轮叶片连续发生断裂或开裂.本文对断裂的叶片进行了断口宏微观观察、化学成分分析、金相组织检查、性能试验以及叶片排气边R检查.结果表明,叶片的断裂性质为高周疲劳断裂.断裂叶片的化学成分和力学性能符合技术条件的要求;叶片的疲劳源区未发现夹杂等冶金缺陷.7片叶片的断裂位置均在距离榫头底部62mm～67mm处,该位置是四阶振动的最大应力点,叶片的断裂与四阶振动有关.     

冷却风扇叶片断裂分析

冷却风扇试验过程中叶片全部发生断裂,对断裂叶片进行外观检查、金相组织和显微硬度检测,对断口进行宏微观检查、能谱分析,综合分析叶片的断裂性质和原因。结果表明:冷却风扇叶片裂纹扩展阶段的典型特征为疲劳弧线及分布在疲劳弧线间的细密疲劳条带,发生了高低周复合疲劳断裂。叶片高低周复合疲劳断裂由较大离心力叠加振动应力的综合作用引起。建议优化叶片结构,提高叶片的承载能力,降低冷却风扇叶片振动应力,严格控制铸造质量,对叶片表面进行抗疲劳性能处理。     

本钢5号TRT转子叶片断裂原因分析与临时修复

2011年7月26日20时42分,本钢5号高炉TRT机组因振动信号过大造成重故障停机,通过经验和断裂特点分析了5号TRT转子叶片断裂原因。为最大限度减少损失,采取了在厂家制做叶片的同时由本钢内部先进行临时性修复的方案。根据动平衡原理,结合本次叶片断落具体情况,确定平衡方案。采用动平衡原理和激光熔覆技术临时修复了转子和叶片,缩短了检修周期及检修成本,取得了良好效果。