Появления макротрещины

1. Какой наибольший расход можно подавать в бак до появления кавитации в расходомере, если давление насыщенных паров воды рн_п = 20 кПа (t = 60° G).

Какой наибольший расход Q можно подавать в бак до появления кавитации в расходомере, если давление насыщенных паров воды р.„.„ = 19,6 кПа (t — 60° С)?

начала появления кавитации трудно, поэтому условно, в зависимости от точности наблюдений, принимают за Hsvmla то значение, при котором напор насоса падает на 1—2% своего первоначального значения. Значение Hsv №-т численно равно наибольшему динамическому падению давления Д/z в потоке при поступлении его в лопастное колесо.

При анализе работы циркуляционной системы, включающей насос, трубопроводы, конденсатор и другие потребители, необходимо также убедиться в том, что возможность появления кавитации на всасывании насоса отсутствует.

рециркуляционных труи. паиоолее простым и целесообразным способом снижения скорости входа воды в рециркуляционные трубы является установка на верхних коллекторах экранов штуцеров увеличенного диаметра, к которым с плавным переходом присоединяются рециркуляционные трубы необходимой площади сечения. Такая схема присоединения рециркуляционных труб позволяет при относительно небольшом количестве этих труб обеспечить поступление в экранные трубы необходимого количества воды без опасности появления кавитации и срыва нормальной работы рециркуляционных труб. Обычное расположение рециркуляционных труб между верхним и нижним коллекторами экранов позволяет выполнять указанные трубы очень простой^ конфигурации.

Указанные скорости входа в рециркуляционные трубы могут быть совершенно недостаточными для получения необходимых величин скорости входа воды в экранные трубы, подсчитываемые по формуле (6-1). Ради надежности работы рециркуляционных труб нецелесообразно превышать указанные значения максимальных скоростей входа воды. Также нежелательным является значительное увеличение числа рециркуляционных труб. Наиболее простым и целесообразным способом снижения скорости входа воды в рециркуляционные трубы является установка на верхних коллекторах экранов штуцеров увеличенного диаметра, к которым с плавным переходом присоединяются рециркуляционные трубы. Такая схема присоединения рециркуляционных труб позволяет при относительно небольшом количестве этих труб обеспечить поступление в экранные трубы необходимого количества воды без опасности появления кавитации и срыва нормальной работы рециркуляционных труб. Обычное расположение рециркуляционных труб между верхним и нижним коллекторами экранов позволяет выполнять указанные трубы очень простой конфигурации. Такие рециркуляционные трубы с гидравлическим сопротивлением, значительно меньшим, чем экранные трубы, очень легко при известных условиях могут переходить на подъемный режим, особенно при размещении вблизи этих труб в верхнем коллекторе экрана отводящих труб. За счет подсасывающего действия отводящих труб верхних коллекторов через такие рециркуляционные трубы может отсасываться значительное ко-

что почти в 15 раз меньше возможного наинизшего уровня воды в циклоне — 1 200 мм. Таким образом, возможность появления кавитации в опускных трубах абсолютно исключается.

Зависимость между изменением температуры и допустимой высотой всасывания показана на фиг. 1576. При ** 70° С насос теряет способность всасывания (кривая а) и должен быть расположен так, чтобы ось его находилась на одной высоте с уровдем воды в месте ее забора. При повышении температуры вода должна поступать к насосу из бака, размещаемого над осью насоса на высоте, обеспечивающей необходимый подпор на входе в рабочее колесо, устраняющий возможность парообразования и появления кавитации.

При подаче горячей воды нужно особенно принимать все меры к предотвращению возможности появления кавитации, поддерживая в питательном баке заданные уровень воды и давление.

Определенная величина Лр должна быть прибавлена к минимально допустимому давлению в полости цилиндров насоса. Согласно опытам минимальная величина давления до появления кавитации может быть принята равной 0,25— 0,3 кГ/см2 для насосов без гидравлической разгрузки плунжеров и 0,7 кГ/см2 для насосов с гидравлической разгрузкой плунжеров.

В реактивных турбинах наиболее опасной в отношении появления кавитации областью является обычно не вход в отсасывающую трубу, а элементы каналов рабочего колеса, во-первых, близкие к отсасывающей трубе, а, во-вторых, ближайшие не к лицевой (вогнутой), а к тыльной (выпуклой) стороне лопасти. Именно средняя скорость в канале здесь еще может быть умеренной и соответствующее ей по расчету разрежение недостаточным для возникновения кавитации. Но давление в точках поперечного сечения канала не однообразно: к лицевой стороне оно повышено, к тыльной понижено, почему и создается на колесе крутящий момент. Здесь у выпуклой поверхности и наблюдается чаще всего кавитация.

висимость основных эксплуатационных параметров насоса от кавитационного запаса. На приведенном графике видно их рез- Кавитация кое падение после появления кавитации. Предельное значе- д^в ние кавитационного запаса, при

Для получения достоверных сведений по усталостной прочности титановых сплавов конкретной структуры необходима количественная оценка разброса результатов циклических испытаний. При этом предел выносливости определяют с заданной вероятностью неразрушения, т.е. оценивают его надежность/Уже первые статистические обработки результатов усталостных испытаний титановых сплавов показали высокие значения коэффициента вариации условного предела выносливости [96— 98]. Учитывая большой разброс, наиболее правильно для анализа усталостных свойств титановых сплавов применять методы математической статистики и теории вероятности. Для этого строят полные вероятностные диаграммы, например по системе, предложенной Институтом машиностроения АН СССР [ 99, 100]. Эта система основана ра разделении процесса усталостного разрушения на две стадии: до появления макротрещины и развитие трещины до разделения образца на части. При анализе предела выносливости гладких образцов это разделение не имеет принципиального значения, так как долговечность до появления трещины Nt и общая долговечность до разрушение.образца Л/р близки. Часто для построения полных вероятностных диаграмм усталости за основу берут наиболее простой метод, предложенный В. Вейбуллом [101; 102, с. 58— 64]. Для построения полной вероятностной кривой необходимо испытать достаточно большие партии образцов (30—70 шт.) на нескольких уровнях амплитуды напряжений, которые должны быть выше предела выносливости (см., например, рис. 92). На каждом из этих уровней по гистограмме определяют вероятность разрушения при данной амплитуде напряжений. Далее строят кривую Веллера по средним значениям долговечности. По гистограммам строят кривые равной вероятности в тех же координатах (аа — Ig/V). Затем строят семейство кривых, определяющих не только зависимость долговечности от амплитуды-напряжений, но и вероятности разрушения от заданных амплитуды напряжений и долговечности. Далее, принимая математическую форму распределения вероятности, на данном уровне напряжений можно строить кривые зависимости либо от амплитуды напряжений при заданной базе испытаний /V,

где п, —число циклов нагружении при амплитуде а,-; /V/- долговечность до разрушения или до появления макротрещины определенной длины при амплитуде о/; /- — количество уровней амплитуд напряжений в программном блоке нагружения.

Рис. 130. Кривые долговечности до появления макротрещины длиной 1 мм в сварных тавровых образцах сплава ПТ-ЗВ при мягком цикле нагружения изгибом (Я = 0) в зависимости от состояния зоны перехода от шва к основному металлу: /—исходное состояние; 2 — после механической обработки зоны с Я=12 мм; З — nocns чеканки (по данным А. В. Гурьева и Э.С.Самариной).

Для оценки параметров вторичных кривых выносливости необходимо знать, как изменяется статическая прочность циклически поврежденного материала (до появления макротрещины она не изменяется). Нелинейная схема накопления усталостных повреждений представлена на рис. 15. Здесь сплошной линией 1 обозначена характеристическая кривая выносливости, пунктирными линиями 2 и 3 — кривые изменения статической прочности в процессе развития усталостной трещины при сг0 1 и Со г-

Расчетная методика оценки работоспособности отливок в этих условиях базируется на правиле линейного суммирования повреждений вплоть до появления макротрещины. Вместе с тем необходимость прогнозирования длительной работоспособности литых деталей по фактическому состоянию конструкции ставит задачу прогнозирования при наличии трещиноподобных дефектов [28, 29, 30].

Другим существенным вопросом, который необходимо учитывать в процессе оценки повреждений при длительном малоцикловом нагружении, оказывается наблюдаемый в ряде случаев эффект большего повреждающего действия выдержек при растяжении, чем при растяжении — сжатии или только сжатии, проявляющийся в испытаниях как в режиме мягкого (ползучесть), жесткого (релаксация), так и промежуточного между мягким и жестким нагруженном. В работах [80, 203, 216] на аустенитной нержавеющей стали типа 18Сг—8Ni (600—650° С) отмечается при наличии выдержек в цикле растяжения двукратное снижение числа циклов до появления макротрещины. На рис. 1.2.2, б в качестве примера приведены данные для стали Х18Н9 (650° С) по накоплению повреждений при длительном малоцикловом нагружении с выдержками при растяжении. Отмечается понижение для указанного режима величины D до 0,5 [80].

Обработка осциллограмм проводилась по методу экстремумов С94, 215] по выбранному характерному периоду нагружения (блок нагружения ttfl) в предположении повторения этого блока случайного нагружения до появления макротрещины. В табл. 1.4.2 приведены результаты группированных наблюдений случайных амплитуд процесса изменения деформаций, выраженных в количестве разрядов одного из режимов нагружения. Цена одного разряда в деформациях Ае = 0,125%.

Перспективным представляется использование бесконтактных способов измерения деформаций, например с помощью пирометров. При этом исключается эффект снижения долговечности образцов из-за повреждения поверхности при точечной приварке термопар. Для высокопластичных жаростойких сталей уменьшение числа циклов до появления макротрещины может составить до 1,5 раз.

роль в накоплении повреждения напряжений ниже исходного предела усталости и отдельных этапов процесса усталостного разрушения (до и после появления макротрещины). Первые результаты таких исследований показали преимущество поэтапного изучения влияния различных факторов на нижнюю границу повреждающих напряжений спектра [2, 3, 6]. До настоящего времени остается невыясненным вопрос о влиянии форм спектров, которые в зависимости от условий эксплуатации. конструкций могут быть различными, на закономерности усталостного повреждения. • Экспериментально не проверены степень повреждающего действия малочисленных, но значительных по величине перегрузок и возможность расчетной его оценки. Аналитический расчет, выполненный на основе линейной интерпретации накопления усталостного повреждения, показывает, что степень повреждающего действия обычно не велика, вместе с тем воспроизведение редко встречающихся перегрузок при практической реализации дискретной программы существенно усложняет методику испытаний и испытательное оборудование в связи с трудностями точной дозировки малого числа циклов одинаковых напряжений на больших частотах возбуждения.

Анализ закономерностей накопления повреждений в условия? нерегулярного случайного нагружения выполнен для жесткого режима. При этом производилась статистическая обработка ^48] осциллограмм по выбранному характерному периоду нагружения i предположении повторения этого блока до появления макротрещины. Полученные в результате обработки осциллограмм эмпирические функции распределения амплитуд деформаций исследуемы? процессов соответствуют нормальному закону. В табл. 4.2 наряду с основными, параметрами рассмотренных случайных процессов на гружения приведены результаты оценки суммарного повреждения d для этих режимов.

ремещения длительность жизни детали до полного разрушения вследствие релаксации нагрузки превышает время работы детали до появления макротрещины на 20—30%. При неравномерном распределении напряжений в объеме тела процесс развития трещин замедляется еще больше и его длительность может намного превосходить время до появления трещины (при пятикратном коэффициенте концентрации напряжений — почти в 25 раз).