Газоабразивное изнашивание разгонных лопастей центробежных машин

Во введении обоснована актуальность исследований. Цель работы – с позиций механики микроконтактного взаимодействия частиц с лопастью проанализировать параметры напряженно-деформированного состояния в зоне фрикционного скользящего контакта и выработать рекомендации по выбору материала лопасти. Методика исследований включала математическое моделирование параметров фрикционного скользящего контакта частиц с лопастью ротора. Принята расчетная схема для контакта упругой сферической частицы абразива, прижимаемой силой Кориолиса к лопасти из упругопластического материала. Максимальное контактное давление для взаимодействия сферы с упругим полупространством рассчитано по формуле Герца. Учитывали, что при взаимодействии твердых частиц с поверхностью детали из упругопластического материала возможны три следующих вида деформирования: идеально упругое, стесненное упругопластическое и свободное упругопластическое деформирование с деформационным упрочнением. В основной части работы выполнен анализ и приведена общая характеристика механизмов и закономерностей газоабразивного изнашивания разгонных лопастей типовых конструкций турбомашин. Получены расчетные зависимости, описывающие распределение возникающих контактных напряжений по длине радиальных лопастей центробежных устройств. Произведена расчетная оценка этих напряжений для средней и выходной частей лопасти на примере контакта радиальных стальных лопастей с типовыми представителями абразивных частиц – кварца и корунда. Показано, что возникающие напряжения во многих случаях превышают пределы текучести конструкционных сталей и неизбежно вызывают эрозионное разрушение поверхностных слоев лопасти. Предложены зависимости для определения размеров зоны фрикционного газоабразивного изнашивания. Результаты исследований могут быть использованы в инженерной практике при конструировании радиальных лопастей и в учебном процессе.