10.14489/td.2025.02.pp.053-058

2025, 02 февраль (February)

DOI: 10.14489/td.2025.02.pp.053-058

Саиткулов В. Г., Тепляков А. А., Зиганшин Р. В.
ВЛИЯНИЕ ПЛОЩАДИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ЛОПАТКИ НА СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ ПЕРА ЛОПАТКИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
(pp. 53-58)

Аннотация. Исследуется возможность применения акустического метода неразрушающего контроля для оценки качества сварного соединения лопаток к диску турбомашины. Лопатки, являющиеся важным элементом турбин, подвергаются интенсивным температурным и механическим нагрузкам, что требует тщательного контроля качества на всех этапах их производства. Основная задача данного исследования заключается в определении наличия дефекта по изменению собственных частот лопатки. При выявлении дефекта в сварном соединении оператор может использовать дополнительные методы контроля в зависимости от условий и геометрии изделия. Моделирование методом конечных элементов и экспериментальные исследования подтвердили зависимость собственных частот лопатки от площади сварного соединения. Результаты показывают, что акустический метод может эффективно использоваться для обнаружения дефектов в сварных соединениях лопаток турбин, обеспечивая высокую надежность контроля.

Ключевые слова: акустический контроль, неразрушающий контроль, собственные частоты, лопатка, диск турбомашины, лазерная сварка, газотурбинный двигатель, турбомашина.

Saitkulov V. G., Teplyakov A. A., Ziganshin R. V.
THE INFLUENCE OF THE WELDED JOINT AREA OF THE BLADE ON THE NATURAL FREQUENCIES OF THE BLADE FEATHER OF A GAS TURBINE ENGINE
(pp. 53-58)

Abstract. The paper studies the possibility of using the acoustic method of non-destructive testing to assess the quality of the welded joint of the blades to the disk of a turbomachine. Blades, which are an important element of turbines, are subject to intense temperature and mechanical loads, which requires careful quality control at all stages of their production. The study considers the natural frequencies of the blades as an indicator of the quality of the weld. Finite element modeling and experimental studies were carried out, which confirmed the dependence of the natural frequencies of the blade on the area of the welded joint. The results show that the acoustic method can be effectively used to detect defects in welded joints of turbine blades, ensuring high reliability of testing.

Keywords: acoustic testing, non-destructive testing, natural frequencies, blade, turbomachine disk, laser welding, gas turbine engine, turbomachine.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. Г. Саиткулов, А. А. Тепляков, Р. В. Зиганшин (ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева ‒ КАИ», Казань, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. G. Saitkulov, A. A. Teplyakov, R. V. Ziganshin (Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Kazan National Research Technical University named after A. N. Tupolev – KAI”, Kazan, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Лозовский В. Н., Бондал Г. В., Каксис А. О., Колтунов А. Е. Диагностика авиационных двигателей. М.: Машиностроение, 1988. 280 с.
2. Белоусов М. Г., Машошин О. Ф. Экспериментальные исследования спектра собственных форм и частот колебаний лопаток компрессоров вспомогательного авиадвигателя // Научный вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 4. С. 60 ‒ 72.
3. Кондратьев А. Е. Исследование акустических характеристик заготовок турбинных лопаток газотурбинного двигателя, полученных литьем направленной кристаллизации, для контроля их технического состояния: дис. ... канд. техн. наук. Казань: Казанское высшее артиллерийское командное училище, 1998.
4. Белов Е. В., Ваньков Ю. В., Ившин И. В. и др. Диагностика газотурбинного двигателя методом акустических характеристик его элементов // Акустический журнал. 1996. Т. 42, № 1. С. 21 ‒ 24.
5. Кузнецов Д. А. Разработка технологии диагностики состояния лопаток ГТД резонансным акустическим методом: дис. ... канд. техн. наук. Рыбинск, 2010. 16 с.
6. Секачев А. Ф., Фицнер А. Ф., Титенко В. В. Определение резонансночастотных характеристик лопатки МКЭ // Проблемы современной науки и образования. 2017. № 22(104). С. 29‒30.
7. Михайлов А. Л. Повышение надежности ГТД на основе компьютерных технологий проектирования и вибродиагностики повреждений лопаток методом эквивалентных масс: дис. ... канд. техн. наук / Рыбинская государственная авиационная технологическая академия. Рыбинск, 2001. 178 с.
8. Пьянков В. А., Пьянков И. Н. Акустические методы контроля лопаток газотурбинных двигателей // В мире неразрушающего контроля. 2019. № 1. С. 36 ‒ 44. DOI: 10.12737/article_5ca31f9ac25011.96368656 (Дата обращения: 13.09.2024).
9. Пат. 75739 РФ, G01H 1/00, G01M 7/00. Установка для акустического контроля качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя / А. В. Бусаров, Ю. В. Ваньков, М. В. Акутин и др. Заявка 2008107469; заявл. 26.02.2008; опубл. 20.08.2008. 8 с.
10. Mengyao Yu, Sheng Fu, Yinbo Gao, et al. Crack Detection of Fan Blade Based on Natural Frequencies // International Journal of Rotating Machinery. 2018. Article ID 2095385. 13 p.
11. Иванов В. П. Колебания рабочих колес турбомашин. М.: Машиностроение, 1983. 224 с.
12. Герасимов В. М. Виды и методы неразрушающего контроля качества сварных соединений // Наука без границ. 2019. № 12(40). С. 34 ‒ 39.

Eng

1. Lozovskiy V. N., Bondal G. V., Kaksis A. O., Koltunov A. E. (1988). Diagnostics of aircraft engines. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Belousov M. G., Mashoshin O. F. (2018). Experimental studies of the spectrum of natural shapes and vibration frequencies of auxiliary aircraft engine compressor blades. Nauchniy vestnik MGTU GA, 21(4), 60 ‒ 72. [in Russian language]
3. Kondrat'ev A. E. (1998). Study of the acoustic characteristics of gas turbine engine turbine blade blanks produced by directional solidification casting to monitor their technical condition. Kazan': Kazanskoe vysshee artilleriyskoe komandnoe uchilishche. [in Russian language]
4. Belov E. V., Van'kov Yu. V., Ivshin I. V. et al. (1996). Diagnostics of a gas turbine engine using the method of acoustic characteristics of its elements. Akusticheskiy zhurnal, 42(1), 21 ‒ 24. [in Russian language]
5. Kuznetsov D. A. (2010). Development of technology for diagnosing the condition of gas turbine engine blades using the resonant acoustic method. Rybinsk. [in Russian language]
6. Sekachyov A. F., Fitsner A. F., Titenko V. V. (2017). Determination of the resonant-frequency characteristics of the FEM blade. Problemy sovremennoy nauki i obrazovaniya, 104(22), 29 ‒ 30. [in Russian language]
7. Mihaylov A. L. (2001). Increasing the reliability of gas turbine engines based on computer technologies for design and vibration diagnostics of blade damage using the equivalent mass method. Rybinsk: Rybinskaya gosudarstvennaya aviatsionnaya tekhnologicheskaya akademiya. [in Russian language]
8. P'yankov V. A., P'yankov I. N. (2019). Acoustic methods for monitoring gas turbine engine blades. V mire nerazrushayushchego kontrolya, (1), 36 ‒ 44. Retrieved from https://doi.org/10.12737/article_5ca31f9ac25011.96368656 (Accessed: 13.09.2024). [in Russian language]
9. Busarov A. V., Van'kov Yu. V., Akutin M. V. et al. (2008). Installation for acoustic quality control of riveted joints of gas turbine engine guide vanes. Ru Patent No. 75739. Russian Federation. [in Russian language]
10. Mengyao Yu, Sheng Fu, Yinbo Gao et al. (2018). Crack Detection of Fan Blade Based on Natural Frequencies. International Journal of Rotating Machinery, Article ID 2095385.
11. Ivanov V. P. (1983). Oscillations of turbomachinery impellers. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
12. Gerasimov V. M. (2019). Types and methods of non-destructive quality control of welded joints. Nauka bez granits, 40(12), 34 ‒ 39. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2025.02.pp.053-058

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2025.02.pp.053-058

and fill out the form