УСТАНОВКИ ГАЗОТУРБИННЫЕ

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ И РОТОРОВ

РТМ 108.022.106—86

Издание официальное

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ МОСКВА

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ указанием Министерства энергетического машиностроения от 11.06.86 № СЧ-002/4764

ИСПОЛНИТЕЛИ: В. И. РОЗЕН БЛЮМ, доктор техн. наук (руководитель темы); Л. В. ФЕДОРОВА

© Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И Ползунова (НПО ЦКТИ), 1987.

4.6. Определение ресурса

4.6.1.    За окончательное значение ресурса принимают меньшее из значений N_доп, N_xPi доп-

4.6.2.    Если области наибольшей повреждаемости от длительной прочности и циклической нагрузки совпадают, то окончательное значение ресурса определяют согласно формуле, вытекающей из правила линейного суммирования повреждаемостей:

№

доп

и

где №_лоп — число циклов, определенное без учета ползучести;

?_ц —длительность одного цикла, ч; т_аоп — время длительного статического разрушения при напряжении <J=<Jrnax%.n, ч.

приложение /

Справочное

МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИИ И ДЕФОРМАЦИИ

1.    ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    В основу методики положено условие Нейбера:

₀упр.пл_гупр.пл ₌ зупр ₂уп_Р    (I \

max max    max    max’    '    '

где ^сго«’^пл*я»!|х*^пл — максимальные напряжения и деформации п пластической области;

⁰maxSinox ~ максимальные напряжения и деформации, полученные условным упругим расчетом (выполненным в предположении, что при любом уровне напряжений материал остается упругим).

1.2.    Приведенные формулы можно также использовать для вычисления соответствующих интенсивностей напряжений и деформаций Ох н Вх, заменяя а, в на а,-, e_t,

=у= V (о, - ■%)■-' + (а, - «,)* + (в, - «,)* + 6^;

_Л7 __т_ (2)

^!< ⁼ ~з~ V К ^_ >)’ + (> ~ ^Е*)² + (** — *r)^S+т t«-

1.3.    Приводятся два варианта методики: для общего случая, когда диаграмма упруго-пластического деформирования имеет произвольный вид, и для идеально-пластического материала, когда упрочнение материала отсутствует и напряжение в пластической области сохраняет постоянное значение, равное пределу текучести:

о = о_{0 2} = const.    (3)

2.    ПОРЯДОК РАСЧЕТА

2.1. В общем случае расчет выполняется с помощью графического построения. На стандартной логарифмической бумаге марки ЛН наносится заданная кривая упруго-пластического деформирования (черт. 1).

На том же графике под углом 45° к осям координат проводится прямая, проходящая через точку с координатами eVJJP, sjJJ. Абсцисса и ордината точки пересечения этой прямой и кривой деформирования определяют искомые величины оуцр-"¹ и ^£*_п^па^рх^п1.

3. ПРИБЛИЖЕННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ КОНЦЕНТРАЦИИ

3.1. Для типовых концентраторов можно определять упругие коэффициенты концентрации напряжений Ку при помощи следующих приближенных зависимостей.

Для галтели у основания диска — согласно черт. 2. За номинальное напряжение принимается среднее расчетное радиальное напряжение у основания диска.

Для термокомпенсационных канавок—по формуле

Ку= 1+2]/|х,

где t — глубина канавки, м;

г — радиус закругления дна канавки, м;

х — коэффициент взаимного влияния канавок, определяемый по черт. 3.

За номинальное напряжение принимается расчетное осевое напряжение для гладкого вала в той его точке, которая соответствует положению дна канавки.

Для продольного шпоночного паза на расточке диска и для кольцевого паза под балансировочный груз на боковой поверхности диска или ротора—согласно черт. 4, где И — глубина паза.

Номинальное напряжение в зоне шпоночного паза принимается равным расчетному окружному напряжению на расточке диска; для паза под балансировочный груз — расчетное радиальное напряжение в сечении, проходящем через середину паза.

Для зоны разгрузочных отверстий, если в этой зоне расчетное радиальное напряжение сг,- и окружное напряжение а?

удовлетворяют условию: а->а_г, коэффициент концентрации напряжений определяется по формулам:

К у = 3--— при s > 5    d%

где d — диаметр разгрузочных отверстий, м;

5 — шаг, м.

Если же расчетные напряжения в диске в зоне отверстия удовлетворяют условию а₉<а_г, то

Номинальное напряжение принимается равным наибольшему из напряжений ст_г, а_т.

Эти формулы можно также использовать для приближенной оценки концентрации напряжений у отверстий под периферийные стяжные болты.

При штифтовом соединении диска с валом коэффициент концентрации напряжении в радиальных отверстиях в воротнике диска оценивается по формуле

где d — диаметр отверстия, м;

с—расстояние от оси отверстия до свободного края воротника, м.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ РОТОРА ГТУ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Методика расчета малоцикловой усталости элементов ротора основана на определении размаха полной деформации в наиболее напряженных зонах ротора при его циклическом нагружении.

1.2.    Оценка предельного числа циклов пуска—останова, соответствующего найденной величине Де, производится по экспериментальной кривой малоцикловой усталости материала при одноосном растяжении — сжатии в условиях симметричного цикла или по приближенной формуле Мэнсона:

Лг D".<W-⁰’⁰ 4- N~^M\

Ф — относительное сужение образца при кратковременном разрыве; а„—предел прочности, МГ1а.

1.3. Если цикл несимметричный по напряжениям, то за определяющий критерий принимается эквивалентный размах деформаций Дс,_т|Ь определяемый по формуле (при а_ср>0)

As

где а_Ср — среднее напряжение цикла, МПа; о_в — предел прочности материала, МПа.

1.4. Если элемент, подвергающийся циклическим нагружениям, одновременно испытывает действие ползучести, то суммарный ресурс определяется на основании принципа линейного суммирования повреждаемости.

2. ПОРЯДОК РАСЧЕТА

2.1. Для расчета размаха циклических деформаций предварительно должны быть проведены согласно разделу 3 настоящего РТМ расчеты упругих температурных напряжений и напряжений от ЦБС и газового изгиба на основных и промежуточных режимах работы ГТУ с целью выявления максимального (a_mnx) и мини-

мального (ст_тщ) напряжений в рассматриваемой точке детали и температур металла 0' и 0", отвечающих указанным напряжениям.

Примечание. Допускается вычислять ст_тПх и Отт путем умножения соответствующих номинальных напряжений (если они могут быть определены) на упругий коэффициент концентрации напряжений:

^Зтах — /Су® | ^ат1п ~ /Су³*,

где о', а" — максимальное и минимальное номинальные напряжения в рассматриваемой точке диска, МПа;

А'у — упругий коэффициент концентрации напряжений.

2.2. Если размах напряжений Аа=о_тах — o_min, который всегда положителен, меньше суммы пределов текучести материала при растяжении для соответствующих температур

^Дз<°О.₂(^е')+°„.2(⁰").

то размах деформаций за цикл следует определять по формуле

Д_£_ ~тлх___^cmin

“ Е(0') Е (б") *

где £(0'), £(0")—величины модуля упругости, соответствующие температурам 0' и 0", МПа.

При вычислении среднего напряжения о_Ср могут представиться три случая.

Если а_Шах^сто.2(0) и amin^— а₀.2(0")> то

°ср ⁼ ~2 (°т*х °min).

Если атпх^оо.гСО') и атт>— <То,2(0"), то

Если a_mnx<ao.2(0') и Omin^—Оо.2(0"), то

Зср= — °U,2(*")+T^As-

2.3. Если размах упругих напряжений Аа превышает сумму пределов текучести материала для соответствующих температур или равен ей:

д₀>_0о>г(0') + °.,_г(П

то цикл является упруго-пластическим. В этом случае допускается принимать

Ao = _3o.₂(°') + Vi(⁰'')-

Размах деформаций и среднее напряжение цикла будут

As	упр упр max шах улр упр nun mm »о.а(в')

где вшах» елям —деформации, соответствующие напряжениям а_тах

И (Т|Л!н-

2.4. При сложном напряженном состоянии величины а_шпх и а_ш:п заменяются соответствующими значениями интенсивности напряжений:

^{= ±} 7? ^ ~    ⁺ (^в*^_    +    ~    ¹''

Деформация заменяется на е, (см. приложение 1, п. 1.2).

Знак o_i} е, принимается равным знаку наибольшего по абсолютной величине главного нормального напряжения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное

МЕТОДИКА РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШАЮЩЕЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДИСКА

1. Расчетное определение разрушающей частоты вращения диска основано на предположении, что напряжения в опасном сечении диска при разрушении всюду равняются пределу прочности металла диска.

Рассматриваются две основных схемы разрушения: разрушение от тангенциальных напряжений (разрыв диска но диаметральной плоскости), черт. 1;

разрушение от радиальных напряжений (разрыв по цилиндрическому сечению), черт. 2.

2. Расчет разрушающей частоты вращения, соответствующей разрыву по диаметральному сечению, производится с помощью формулы

(г) h (г) dr

^zTt№b + ^_но„/

где ш„_ом — номинальная угловая скорость вращения диска, рад/с; ^шр»зр — угловая скорость вращения диска при разрушении, рад/с;

УДК 621.165    Группа    Е02

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

УСТАНОВКИ

газотурбинные РТМ 108.022.106-86

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ    Взамен    РТМ    108.022.106    79

И РОТОРОВ

Указанием Министерства энергетического машиностроения от 11.06.86 № СЧ-002/4764 срок введения установлен

с 01.07.87

Настоящий руководящий технический материал (РТМ) распространяется на роторы и диски турбин и компрессоров вновь проектируемых стационарных приводных и энергетических газотурбинных установок, включая установки для иолупиковых и пиковых режимов эксплуатации. РТМ не распространяется на расчет прочности ободов дисков в зоне хвостовых креплений рабочих лопаток.

РТМ устанавливает рекомендуемый порядок, объем и основные положения расчетов статической и малоцикловой (термоусталост-иой) прочности н соответствующие коэффициенты запаса прочности роторов и дисков на стадиях выполнения эскизного и технического проектов и разработки рабочей документации.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В настоящем РТМ полный расчет прочности дисков и роторов турбины и компрессора газотурбинной установки (ГТУ) разделяется на два этапа: предварительный и поверочный расчеты.

Предварительный расчет предназначен для получения общей предварительной оценки прочности на стадиях выполнения эскизного и технического проектов ГТУ, когда условия работы, геометрические размеры и рабочие свойства металла ротора или диска еще не полностью определены.

^ав(^г)“~ предел прочности материала, соответствующий температуре в сечении, находящемся на расстоянии г от оси, Па;

г — расстояние до оси вращения, м; h (г)—толщина диска на расстоянии г от оси вращения, м;

Р — плотность материала диска, кг/м³; э_гв—удельная лопаточная нагрузка на единицу площади поверхности периферии диска (включает ЦБС лопаток вместе с хвостовиками и межпазовыми выступами), Па;

а —внутренний радиус диска, м;

b—наружный радиус диска (до основания межпазовых выступов), м; h_b —толщина диска на наружном радиусе диска, м.

Через / в формуле (1) обозначена величина

/ = f r²h (г) dr _%    (2)

имеющая смысл момента инерции половины диаметрального сечения диска относительно оси вращения.

3. Для определения частоты вращения, соответствующей разрушению по цилиндрической поверхности некоторого радиуса (а < г* <Ь), служит формула

где Л* —толщина диска в сечении г = г», м;

ь

I = I* h (г) г-dr;

г\

z и d — число и диаметр отверстий, расположенных па окружности радиуса г = г* (если они имеются).

Вычисления по формуле (3) следует произвести для нескольких значений г* и выбрать минимальное значение отношения

Wpanp/o)iic»w

Поверочный расчет производится на стадии разработки рабочей документации ГТУ с целью уточнения результатов предварительного расчета за счет учета дополнительных факторов, установленных в ходе разработки рабочей документации. При поверочном расчете учитываются результаты исследования температурного состояния при стационарных и нестационарных режимах эксплуатации, уточненные прочностные характеристики металла при ожидаемых типовых режимах эксплуатации, некоторые особые условия работы (аварийные режимы, работа по пиковому графику, холодные пуски и пр.). Поверочный расчет может включать в себя также сравнительный прочностной анализ сопоставляемых вариантов условий охлаждения и обогрева и окончательный выбор материала. Допускается выполнение поверочного расчета также на стадии технического проектирования.

1.2.    Как предварительный, так и поверочный расчеты прочности роторов и дисков выполняются преимущественно на основе анализа упругого напряженно-деформированного состояния роторов и дисков, также предусматривается проведение упруго-пластического анализа, расчетов на ползучесть и трещииостойкость, расчетов несущей способности и малоцикловой усталости.

Для конструкционных легированных сталей перлитного класса ползучесть должна учитываться при температурах металла 400—-420°С и более, для углеродистых сталей — при температурах 350°С и более, для жаропрочных хромистых сталей — при температурах 450—480°С и более, для никелевых сплавов — при температурах 550—(>00°С и более (уточняется с учетом характеристик конкретных сплавов).

1.3.    Температурные поля, используемые для расчетов температурных напряжений и ползучести роторов и дисков, определяются численными методами или методом электромоделирования (например, согласно РТМ 108.020.16—83). Допускается использование результатов экспериментального определения температурных полей аналогичных ГТУ.

1.4.    Расчет допускаемого числа циклов нагружения производится по условиям малоцикловой усталости и циклической трещи-ностойкости.

1.5.    Расчеты прочности оболов дисков в зоне хвостовых креплений рабочих лопаток выполняются согласно РТМ 108.022.102—77 для газовой турбины и согласно РТМ 108.022.103—77 для осевого компрессора.

1.6.    Значения предела текучести а_0>2 металла ротора или диска для расчетной температуры принимаются по нижнему уровню механических свойств, предусмотренных техническими условиями (ТУ) на заготовки, с учетом имеющихся справочных данных.

1.7.    Упругие постоянные металла (модуль упругости, коэффициент Пуассона) принимаются по имеющимся справочным данным для расчетной температуры металла.

1.8.    Характеристики высокотемпературной прочности (предел длительной прочности о_Л._п для заданного ресурса т, сопротивление ползучести) принимаются согласно имеющимся справочным данным для номинальной рабочей температуры металла ротора по среднему уровню соответствующих экспериментальных значений.

1.9.    Характеристики малоцикловой и термической усталости определяются по средним линиям полосы разброса соответствующих экспериментальных данных, полученных стандартными методами.

1.10.    Расчетный ресурс роторов и дисков на стадии проектирования принимается с учетом требований ГОСТ 21199-82.

1.11.    Принятые в настоящем РТМ минимальные значения коэффициентов запаса кратковременной, длительной и усталостной прочности обеспечивают нормальную работоспособность роторов и дисков на расчетном ресурсе с заданным числом циклов пуска — останова при следующих условиях:

расчетная оценка прочности роторов и дисков выполнена в соответствии с требованиями настоящего РТМ;

качество металла и заготовок дисков и роторов отвечает требованиям ГОСТ 5632-72, ГОСТ 8479-70, ОСТ 108.961.05--80, РТМ 108.022.101—77 и соответствующих ТУ;

качество изготовления роторов и дисков соответствует требованиям рабочих чертежей;

эксплуатационные режимы работы турбины соответствуют требованиям действующих инструкций по эксплуатации и ограничениям, предусмотренным техническими условиями на газотурбинную установку;

при ремонтах турбины и компрессора выполняются контрольные операции, предусмотренные соответствующими инструкциями.

1.12.    В РТМ используются следующие условные обозначения: з₀₂ — условный предел текучести материала при 20°С, МПа;

о' —условный предел текучести материала при температуре "    /°С, МПа;

-предел прочности материала, МПа;

Зд.и—предел длительной прочности материала, МПа; з_9КВ— эквивалентное напряжение, МПа; з_м — напряжение от действия механических нагрузок, МПа;

As— размах деформации, %;

/С_у — коэффициент концентрации упругих напряжений; п_т — коэффициент запаса по пределу текучести;

Лд.п — коэффициент запаса по пределу длительной прочности;

I - размер дефекта, м;

N — число циклов;

/C_v — коэффициент запаса по числу циклов;

К. — коэффициент запаса по размаху деформации;

А'хр — коэффициент запаса по подрастанию дефекта.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ РАСЧЕТУ

2.1.    Предварительный расчет прочности роторов и дисков газовой турбины и осевого компрессора выполняется на стадиях разработки эскизного проекта с целью получения необходимых данных для решения вопроса о принципиальной возможности создания газотурбинной установки, имеющей заданные технические характеристики.

2.2.    Предварительный расчет служит для ориентировочного выбора конструкции ротора или диска, их основных размеров и материала.

2.3.    При выполнении предварительного расчета температурные напряжения не учитываются, но механические свойства материала принимаются в соответствии с пп. 1.7, 1.8 и ожидаемым распределением температур металла ротора или диска.

2.4.    Частота вращения вала при выполнении предварительного расчета принимается в соответствии с предусмотренной техническим заданием номинальной частотой вращения.

В расчете не учитываются забросы частоты вращения вала при сбросах нагрузки и при срабатывании автомата безопасности.

2.5.    Расчет напряжений в дисках на стадии предварительного расчета выполняется методами, имеющими в основе схему плоского напряженного состояния (схема «тонкого диска»). Допускается использование методов сеток или конечных элементов.

2.6.    Расчет напряжений в роторах турбины или компрессора производится сеточными методами или методом конечных элементов. Концентрация напряжений в галтелях, у разгрузочных отверстий, в термокомпенсационных канавках и других не учитывается.

2.7.    Выбор сечений стяжных болтов, усилий затяжки и напряжений в них на стадии предварительного расчета не является обязательным.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ПОВЕРОЧНОМУ РАСЧЕТУ

3.1.    Поверочный расчет прочности ротора или диска выполняется на стадии разработки рабочей документации с целью окончательного выбора геометрических размеров и материала и уточненного определения запасов прочности п допустимого ресурса. В случае необходимости поверочный расчет может также выполняться при разработке технического проекта ГТУ.

3.2.    При поверочном расчете подлежат определению как напряжения, обусловленные действием приложенных к ротору или диску механических нагрузок (центробежных сил (ЦБС), газового изгиба и др ), так и суммарные напряжения, вызванные одновременным действием механических нагрузок и температурных градиентов. При расчете напряжений от механических нагрузок упру-

гис характеристики материала принимаются с учетом их зависимости от температуры.

3.3.    Поверочный расчет дисков и роторов выполняется исключительно численными методами сеток или конечных элементов, основанными на осесимметричной или, если необходимо, на пространственной (трехмерной) модели теории упругости. Оценку местных напряжений при численном расчете рекомендуется производить методом «сеточной лупы». Для типовых концентраторов можно использовать приближенные формулы (см. справочное приложение 1).

3.4.    Температурные напряжения для роторов и дисков приводных ГТУ определяются только для базового режима. Для энергетических ГТУ, работающих в пиковом и полупиковом режимах, необходимо производить расчеты температурных напряжений также и для нестационарных режимов.

3.5.    При необходимости учета пластических деформаций или ползучести расчет производится либо по соответствующим программам упруго-пластического расчета, либо с помощью приближенной методики Нейбера (см. справочное приложение 1). Расчет на ползучесть производится по методу изохронных кривых.

3.6.    Оценка несущей способности производится только для дисков на основе расчетного определения разрушающей частоты вращения. Методика вычисления разрушающей частоты вращения диска дана в справочном приложении 3.

3.7.    Оценка ресурса включает два этапа: оценка ресурса по длительной прочности и оценка ресурса по допустимому числу циклов пуска— останова.

3.8.    Ресурс по длительной прочности исчисляется в единицах времени и определяется для зон металла, работающих в условиях ползучести (см. п. 1.2).

3.9.    Ресурс по допустимому числу циклов должен определяться для энергетических ГТУ, работающих в пиковом или полупиковом режимах. Определение ресурса производится на основе расчета на малоцнкловую усталость (см. справочное приложение 2) и расчета на подрастание дефекта (справочное приложение 4).

4. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСА

4.1.    Оценка несущей способности

4.1.1.    Несущая способность дисков, включая диски составных роторов, определяется на основе вычисления разрушающей частоты вращения (см. справочное приложение 3). При расчете разрушающей частоты вращения температурные напряжения не учитываются, но прочностные свойства металла берутся с учетом фактического распределения температуры. В расчете принимается нижний уровень предусмотренных ТУ значений предела прочности а«.

4.1.2. Коэффициент запаса по разрушающей частоте вращения определяется как отношение разрушающей частоты вращения к номинальной:

Яразр

где п — номинальная частота вращения, с^-1;

Лразр — расчетная разрушающая частота вращения, с^-1.

4.1.3.    Допустимые значения коэффициента запаса К_п принимаются следующие:

Лв^1,45 — при наружном диаметре диска не более 1 м;

Кв^1,55 — при наружном диаметре диска от 1 до 1,5 м;

1,60 — при наружном диаметре диска более 1,5 м.

4.1.4.    Для цельнокованых роторов оценка несущей способности не производится.

4.2. Оценка местной прочности

4.2.1. В качестве критерия местной прочности принимается максимальное эквивалентное напряжение <7_акв:

^аэкн ⁼ 2~_max ^==c,maz

где    Tniux    —    максимальное    касательное    напряжение, МПа;

Omux, Omi,1 — соответственно наибольшее и наименьшее главные нормальные напряжения в рассматриваемой точке конструкции, МПа.

На профильных боковых поверхностях диска эквивалентное напряжение определяется по формулам:

<РГ

где — тангенциальное напряжение, МПа; о_г — радиальное напряжение, МПа; о_г — осевое напряжение, МПа.

4.2.2. Коэффициент запаса по местной прочности п_т исчисляется как отношение предела текучести ст{,₂ при рабочей температуре к эквивалентному напряжению:

4.2.3. Для эквивалентных напряжений, определенных из расчета механических напряжений (см. п. 3.3), принимаются следующие допустимые значения п_т (исключая дискретные и профильные концентраторы):

1,3— для дисков или роторов, образованных из дисков методом электронно-лучевой сварки;

/г_т^1,5 — для роторов;

п-г^ 1,4 — для зоны сварного шва роторов, образованных методом электронно-лучевой сварки;

л_т^1,8 — для зоны сварного шва сварных роторов.

4.2.4.    Расчет по п. 4.2.3 производится только для номинальной частоты вращения. Для напряжений в галтелях профильных боковых поверхностей диска допускается принимать

n_r > 1,2.

4.2.5.    Температурные напряжения в сумме с напряжениями от механических нагрузок и с напряжениями от автофретирования (если оно производилось) не должны превышать величины 0,9ст₀,2 (исключая зоны профильных и дискретных концентраторов — отверстий, глубоких сверлений).

4.2.6.    Номинальные напряжения изгиба в валах от действия собственного веса ротора не должны быть более 20 МПа; для сварных швов эти напряжения не должны превышать 12 МПа.

4.2.7.    Запас по напряжениям кручения от передаваемого валом номинального крутящего момента для приводных ГТУ рекомендуется принимать не менее 5 по отношению к величине оо.2. Для энергетических ГТУ расчет на скручивание производится в соответствии с РТМ 108.021.13—83.

4.2.8.    Для радиальных штифтов в штифтовых соединениях дисков коэффициент запаса прочности для напряжений среза должен быть не менее 7 по пределу текучести материала на растяжение.

4.3. Ресурс по длительной прочности

4.3.1.    Ресурс по длительной прочности определяется для дисков и роторов, металл которых в некоторых зонах работает при температурах, превышающих указанные в и. 1.2.

4.3.2.    В качестве критерия прочности <Т:,_КИ принимается максимальное напряжение растяжения на стационарном режиме о_тах. включая температурные напряжения, если все три главных нормальных напряжения неотрицательны. Если же одно или два главных нормальных напряжения сжимающие, то <Т:жи следует принимать согласно п. 4.2.1. Концентрация напряжений учитывается.

4.3.3.    Работоспособность конструкции по критерию исчерпания длительной прочности на заданном нормативном ресурсе считается обеспеченной, если для предела длительной прочности, отвечающего заданному ресурсу, обеспечивается запас прочности

^Зд.п(^хл) ^ _{1 с}

Па.п = —:->    1,0.

■окн

Для зон концентрации напряжений это значение п_х„ допускается уменьшать на 10%.

4.4. Ресурс по малоцикловой усталости

4.4.1. Ресурс по .малоцикловой усталости исчисляется в циклах и определяется на основе расчетной величины размаха деформа-

иий Ае, вычисляемой согласно справочному приложению 2. Для определения допустимого числа циклов следует использовать экспериментальные кривые малоцикловой усталости. При их отсутствии допускается использовать формулу Мэнсона (см. справочное приложение 2). Определение допустимого числа цикла А/_ДОп следует производить двумя способами для наиболее напряженных зон, включая дискретные и профильные концентраторы.

Первый способ заключается в том, что по расчетной величине размаха деформаций Ае с помощью кривой термоусталости определяют соответствующее число циклов N'. Разделив на коэффициент запаса Кк, получают первое значение допустимого числа циклов:

л/ _ N'

^Удон- JP •

Адг

По второму способу расчетный размах деформаций умножают на коэффициент запаса размаха Кз и для результирующей величины АгКж определяют, как и ранее, по кривой термоусталости число циклов N\_on.

4.4.2.    Для коэффициентов запаса принимают следующие значения:

/С. >1,5, если расчет проведен по экспериментальным кривым малоцикловой усталости;

Kn^20;    2, если расчет проведен по кривым Мэнсона.

4.4.3.    За окончательное значение допустимого числа циклов принимают наибольшее из значений N'_Aon, ЛГ_0П, т. е. достаточно, чтобы выполнялось хотя бы одно из условий прочности (см. п. 4.4.1).

4.5. Ресурс по подрастанию дефекта

4.5.1.    В основу расчета кладется максимально возможный размер исходного дефекта /₀, который выбирается либо исходя из требований ТУ на заготовки, либо по величине разрешающей способности применяемых средств дефектоскопии.

4.5.2.    С помощью методики, описанной в справочном приложении 4, и с учетом расчетных данных но размахам суммарных напряжений определяют критический размер дефекта /,_ф и число циклов А^кр, необходимое для подрастания начального дефекта /₀ до размера /_кр.

Расчеты проводятся для дефектов, расположенных в наиболее напряженных зонах диска или ротора перпендикулярно линии действия максимального главного напряжения.

4.5.3.    Допустимое число циклов определяют согласно условию хрупкой прочности

Для коэффициента запаса принимают значения Кх_р^10.