1257951422

82

Warto podkreślić, że dla przyjętych wariancji wielkości wejściowych (wariant e) prawdopodobieństwo zniszczenia w czasie dwukrotnie mniejszym niż czas zniszczenia wyznaczony w sposób deterministyczny jest stosunkowo wysokie.

Oprócz wspomnianych już czynników, takich jak dane materiałowe, geometria i obciążenie, na obliczone prawdopodobieństwo zniszczenia wpływać może przyjęty model zniszczenia. W niniejszej pracy przyjęto na podstawie konty-nualnej mechaniki zniszczenia model zniszczenia oparty na parametrze Ka-czanowa—Rabotnowa. Zgodnie z tym modelem zniszczenie następuje w momencie osiągnięcia przez parametr co, granicznej wartości 0)i. Najczęściej przyjmuje się coj = 1. W celu oceny wpływu przyjętego modelu na prawdopodobieństwo zniszczenia wykonano obliczenia przy założeniu, że graniczna wartość parametru 0)] jest wielkością losową. W celu uniknięcia trudności numerycznych przyjęto wartość średnią ji_tói = 0,9. Pozostałe dane przyjęto jak w

wariancie e wcześniejszych obliczeń. Rozkład prawdopodobieństwa w czasie dla różnych wartości odchylenia standardowego s₀,i pokazano na rys. 6.10.

Przy niewielkich wartościach odchylenia standardowego s^ nie ma ono praktycznie wpływu na prawdopodobieństwo zniszczenia. Wpływ ten ujawnia się dopiero przy odchyleniach standardowych s^ stanowiących powyżej 10% wartości średniej parametru |i_wi.

6.3. Niezawodność zespołu wirującego

Zespół wirujący stanowi podstawowy element maszyn przepływowych zarówno turbin, jak i sprężarek. Jego niezawodność decyduje w głównej mierze o niezawodności całej maszyny, a ewentualne uszkodzenie doprowadza do zniszczenia maszyny.

W analizowanym zespole wirnikowym przemieszcza sie zarówno łopatka, jak i tarcza wirnikowa, powodując zmniejszenie się luzu wierzchołkowego pomiędzy elementami wirującymi a stałym kadłubem. Dobór właściwego luzu początkowego stanowi jeden z trudniejszych problemów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych. Zbyt duży luz wierzchołkowy powoduje powstanie nadmiernych strat przecieków pogarszających sprawność maszyny. Zbyt mały luz, z uwagi na proces pełzania, może limitować trwałość [73]. Z drugiej strony żywotność maszyny może być również ograniczona postępującymi wewnętrznymi procesami degradacyjnymi materiału, doprowadzającymi do kruchego zniszczenia. Wymienione powyżej zjawiska przemieszczania się doprowadzającego do kasowania luzu oraz degradacji materiału są głównymi mechanizmami uszkodzeń zespołu wirującego i powinny być brane pod uwagę na etapie konstruowania. Problemy zniszczenia elementów zespołu wirującego,

tzn tarcz wirnikowych i łopatek, omówiono w pkt. 6 2. W dalszej części przedstawiono model matematyczny procesu kasowania luzu, a następnie na iom Ttndstawie analizowano niezawodność zespołu wirującego.

6.3.1. Kasacja luzu wierzchołkowego

Jak juz wspomniano powyżej, jednym z efektów pełzania jest ciągły wzrost przemieszczeń doprowadzający - w przypadku zespołu wirującego - do skasowania luzu wierzchołkowego. Zmiany luzu wierzchołkowego możemy opisa

zależnością (rys. 6.11)

(G 9G)

Rys. 6.11. Luz wierzchołkowy Fig. 6.11. Top clearance

A(t) = An + Ak_n, + Ak(t)

gdzie:

A(t) - luz bieżący,

A₀ - luz montażowy (początkowy),

Ak_pT — przmieszczenie kadłuba wywołane

temperaturą i ciśnieniem czynnika, Ak(t) - przemieszczenie kadłuba wywołane

pełzaniem,

Aw^t _ przemieszczenie tarczy wrmika wywołane temperaturą i obrotami,

Aw(t) - przemieszczenie tarczy wirnika wywołane pełzaniem,

Ało/r - przemieszczenie łopatki wywołane

temperaturą i obrotami,

Ał(t) - przemieszczenie łopatki wywołane

pełzaniem.

W praktyce okazuje się, że przemieszczenia kadłuba - zazwyczaj masywnej powłoki grubo-ściennej - są nieznaczne, a zmiana luzu wierzchołkowego powodowana jest przede wszy stkim przemieszczeniami tarczy wirnikowej i łopatki. Możemy zatem zapisać:

A(t) = Ai - Ał - Aw    (6.27)

gdzie:

- jest sumą luzu montażowego, przemieszczeń kadłuba i ewentualnie innych przemieszczeń zwiększających luz wierzchołkowy (np. zmiana luzu wywołana zużyciem łożysk),