压气机整流叶片开裂的原因
Reason for Cracking of Straightener Blades of Compressor
摘 要
某型发动机在厂内试车20 h后，其压气机整流叶片在叶身中部出现纵向裂纹。对开裂叶片进行外观检查、显微组织和断口形貌观察、硬度测试，研究了在发动机工作转速下叶片的振动情况，分析了裂纹成因。结果表明：整流叶片的开裂性质为高周疲劳开裂，裂纹是由于在发动机工作转速范围内存在由后排转子激起的旋弯共振而形成的；采取将叶片整体加厚的调频方案，将后排转子叶片激起旋弯共振的转速调至发动机最高转速以上，可以防止压气机整流叶片裂纹的产生。
纵向裂纹
高周疲劳
旋弯共振
straightener blade
longitudinal crack
high-cycle fatigue
rotating bending resonance
Abstract
After in-plant testing for 20 h, the straightener blades of the compressor in a certain type of aero engine showed longitudinal cracks in the middle of blade body. Appearance inspection, microstructure and fracture morphology observation and hardness testing were conducted on the cracked blades. The blade vibration at the working speed of the aero engine was studied and the formation cause of cracks was discussed. The results show that the crack mode of the straightening blade was high-cycle fatigue cracking. The cracks formed by rotating bending resonance caused by rear rotor in the working speed range of the engine. By adoption of frequency modulation scheme of thickening the whole blade, adjusting the speed at which the rear rotor blade stirred up the rotating bending resonance to above the maximum engine working speed, the crack formation of the compressor straightener blade could be prevented.
中图分类号 V232.4 DOI 10.11973/jxgccl201902016
所属栏目 失效分析
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收稿日期 2017/9/27
修改稿日期 2018/9/12
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备注刘丽玉(1983-),女,江西宜春人,高级工程师,硕士
引用该论文: LIU Liyu,LI Jiajia,JIANG Tao,HE Jin,TAO Chunhu. Reason for Cracking of Straightener Blades of Compressor[J]. Materials for mechancial engineering, 2019, 43(2): 78～81
刘丽玉,李佳佳,姜涛,贺进,陶春虎. 压气机整流叶片开裂的原因[J]. 机械工程材料, 2019, 43(2): 78～81
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参考文献
【1】胡仁高, 古远兴. 带管槽的静子叶片强度、振动分析[J]. 燃气涡轮试验与研究, 2000, 13(3):36-38.
【2】HSU S T, WO A M. Reduction of unsteady blade loading by beneficial use of vortical and potential disturbances in an axial compressor with rotor clocking[J]. Journal of Turbomachinery, 1998, 120(4):705-713.
【3】刘丽玉, 卢文海, 刘德林. 轴流压气机双排整流器叶片裂纹原因分析[J]. 失效分析与预防, 2012, 7(4):253-256.
【4】熊勇, 李永斌, 陈昌达, 等. 压气机整流导向叶片开裂故障分析[J]. 机械工程材料, 2013, 37(7):107-110.
【5】臧金鑫, 白明远, 姜涛,等. 压气机整流器叶片裂纹分析[J]. 失效分析与预防, 2008, 3(2):21-25.
【6】邹寒松, 曹江, 邢晓鹏. 九级整流叶片断裂分析[J]. 失效分析与预防, 2010, 5(3):160-163.
【7】惠卫军, 董瀚, 翁宇庆. 中碳非调质钢的高周疲劳性能[J]. 钢铁, 2011, 46(2):1-6.
【8】潘大刚, 杜林秀, 王国栋. 形变热处理工艺对马氏体和贝氏体金相组织的影响[J]. 钢铁研究, 2004, 32(3):25-29.
【9】查小琴, 惠卫军, 雍岐龙, 等. 钒对中碳非调质钢疲劳性能的影响[J]. 金属学报, 2007, 43(7):719-723.
【10】李其汉, 王延荣, 王建军. 航空发动机叶片高循环疲劳失效研究[J]. 航空发动机, 2003, 29(4):16-18.
【11】吴为民, 古远兴, 杜文军. 某压气机Ⅰ级转子叶片断裂故障分析[J]. 失效分析与预防, 2006, 1(1):61-64.
【12】缪宏博, 刘新灵. 某型发动机高压压气机叶片开裂原因分析[J]. 金属热处理, 2007, 32(增刊1):79-83.
【13】洪杰, 刘书国, 张大义, 等. 小型短寿命涡扇发动机涡轮叶片疲劳失效分析[J]. 航空动力学报, 2012, 27(3):604-609.
【2】HSU S T, WO A M. Reduction of unsteady blade loading by beneficial use of vortical and potential disturbances in an axial compressor with rotor clocking[J]. Journal of Turbomachinery, 1998, 120(4):705-713.
【3】刘丽玉, 卢文海, 刘德林. 轴流压气机双排整流器叶片裂纹原因分析[J]. 失效分析与预防, 2012, 7(4):253-256.
【4】熊勇, 李永斌, 陈昌达, 等. 压气机整流导向叶片开裂故障分析[J]. 机械工程材料, 2013, 37(7):107-110.
【5】臧金鑫, 白明远, 姜涛,等. 压气机整流器叶片裂纹分析[J]. 失效分析与预防, 2008, 3(2):21-25.
【6】邹寒松, 曹江, 邢晓鹏. 九级整流叶片断裂分析[J]. 失效分析与预防, 2010, 5(3):160-163.
【7】惠卫军, 董瀚, 翁宇庆. 中碳非调质钢的高周疲劳性能[J]. 钢铁, 2011, 46(2):1-6.
【8】潘大刚, 杜林秀, 王国栋. 形变热处理工艺对马氏体和贝氏体金相组织的影响[J]. 钢铁研究, 2004, 32(3):25-29.
【9】查小琴, 惠卫军, 雍岐龙, 等. 钒对中碳非调质钢疲劳性能的影响[J]. 金属学报, 2007, 43(7):719-723.
【10】李其汉, 王延荣, 王建军. 航空发动机叶片高循环疲劳失效研究[J]. 航空发动机, 2003, 29(4):16-18.
【11】吴为民, 古远兴, 杜文军. 某压气机Ⅰ级转子叶片断裂故障分析[J]. 失效分析与预防, 2006, 1(1):61-64.
【12】缪宏博, 刘新灵. 某型发动机高压压气机叶片开裂原因分析[J]. 金属热处理, 2007, 32(增刊1):79-83.
【13】洪杰, 刘书国, 张大义, 等. 小型短寿命涡扇发动机涡轮叶片疲劳失效分析[J]. 航空动力学报, 2012, 27(3):604-609.
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