Naujos kartos peilių gamybos technologija pradėta gaminti umpo. Nuo vieno kristalo neaušinamų menčių iki turbinų menčių su prasiskverbiamuoju (transpiraciniu) aušinimu, pagamintų taikant adityvines technologijas (litotechnologijos apžvalga

Dujų turbininių variklių (GTE) mentės yra masyviausios šių jėgainių gamybos detalės.

Bendras GTE rotoriaus ir statoriaus menčių skaičius, priklausomai nuo jo konstrukcijos, gali siekti kelis tūkstančius vienetų, kurių diapazonas yra nuo dviejų iki trijų dešimčių elementų, o jų dydis gali svyruoti nuo kelių dešimčių milimetrų iki pusantro metro. Turbinų mentės yra sunkiausiai gaminamos ir atsakingiausios eksploatacijos metu. Šių detalių gamybos darbo jėgos intensyvumas bendroje darbo sąnaudoje dujų turbininių variklių gamybai yra ne mažesnis kaip 70 - 80%.

Tobulumas technologiniai procesai gamybos dujų turbininių variklių (GTE) mentės pirmiausia turėtų išspręsti didinimo problemą ekonominiai rodikliai procesas, būtent: medžiagos panaudojimo laipsnio didinimas; sumažinti gamybos sudėtingumą; detalių gamybos technologinio ciklo ir gamybos technologinio paruošimo sąnaudų mažinimas.

Šios problemos sprendimo pagrindas – pagrindinių dujų turbininio variklio dalių gamybos grupinių technologijų kūrimas, lemiantis jo kainą. Šios dalys visų pirma apima turbinų ir kompresorių mentes, atviras ir pusiau uždaras sparnuotės. Vienos ar kitos technologijos pasirinkimas priklauso nuo dizaino elementai detales. Tačiau tam pačiam peilių dizainui gali būti naudojami skirtingi technologiniai procesai, iš kurių pasirenkamas optimaliausias ekonominį pagrįstumą jo naudojimas tam tikros išleidimo programos rėmuose, t.y. gaminant tą pačią detalę skirtinguose gamybos kūrimo etapuose - nuo vienetinės iki serijinės - naudojamos skirtingos technologijos, tuo tarpu perėjimas nuo vienos technologijos prie kitos gali būti gerokai sumažintas, jei laikomasi tam tikrų bendrųjų principų.

Šie principai turi atitikti sąlygas automatizuota gamyba, kur reikiamo paviršiaus sluoksnio geometrinio tikslumo ir kokybės pasiekimą garantuoja vienos ar kitos grupinės technologijos laikymasis, įdiegtas universaliose mašinose ir specialių procesų naudojimas.

Vienas žymiausių sovietų mokslininkų ir dizainerių buvo Michailas Milas. Šis unikalus žmogus dirbo vyriausiuoju konstruktoriumi sraigtasparnių statybose. Pasitelkus jo išskirtines žinias, buvo sukurti sraigtasparniai Mi-1, Mi-2, Mi-4, Mi-6, Mi-8, Mi-10, Mi-12, Mi-24 ir kt.

Grupės technologija paremta standartinėmis dalių konstrukcijomis. Pastarųjų klasifikacija Įvairių tipų atliekama atsižvelgiant į jų dizaino ypatybių ir funkcinės paskirties panašumą. Tai leidžia apdoroti tam tikros grupės dalis taikant panašias technologijas. Panašių dalių grupių formavimo pagrindas yra įvairios detalės, naudojamos dujų turbininiuose varikliuose (GTE).

Remiantis vienodais dalių panašumo ir skirtumo požymiais, gali būti sudarytos šios būdingų požymių grupės: turbinos rotoriaus mentės; purkštukų mentės; kompresoriaus mentės; žiedai; diskai; velenai; deflektoriai; atramos ir kt. Taigi pateikiama dalių grupė - GTE kompresoriaus mentės, kurios turėtų būti gaminamos pagal vieną standartinę technologiją.

Norint naudoti grupinę technologiją kaip vieną iš gamybos etapų, būtinas jos privalomas kodavimas pagal dalių klasifikavimo sistemą. Ši sistema sukurta remiantis gaminio dizainerio dalių paskirstymo į grupes principu. Čia lemiamą vaidmenį atlieka geometrinis detalių panašumas. Šis panašumas lemia ir kitą bendrumą – apdorojimo būdų panašumą, t.y. ta pati operacijų seka, pjovimo būdai ir atitinkamai ta pati technologinė įranga jų gamybai.

Kitas klasifikavimo etapas – grupinių technologijų operacijų kodų (numerių) naudojimas. Operacijos kodas turi reikšti konkrečią technologinę operaciją, kuri nulemia vieną ar kitą grupės technologijos etapą.

Pavyzdžiui, operacija 005 - apdirbimo technologinių bazių gamyba iš liejyklų bazių; operacija 095 - paviršių, sujungtų su kita dalimi iš technologinės bazės, apdorojimas ir kt. Taigi, sudarant nauja technologija gaminant detalę, įtrauktą į konkrečią grupę, operacijos numeris (kodas) naudojamas šiai detalei integruoti į technologinius pajėgumus, susijusius su šia operacija.

Tačiau esamos pramonės šakos jau apima didelis skaičius ankstesniu laikotarpiu sukurtos technologijos, kurios taip pat turėtų būti derinamos grupės technologijų viduje, išsaugant esamą jų klasifikavimo sistemą detalėms, technologiniams procesams, įrankiams ir kt.

Be to, toje pačioje grupėje gali būti dalių su dizaino skirtumais, dėl kurių reikia įdiegti papildomas technologijas. Šios operacijos radikaliai nekeičia grupės technologijos, jos atliekamos jos rėmuose. Tačiau jie žymiai pakeičia tam tikros dalies, įtrauktos į šią grupę, technologiją. Dėl šių konstrukcinių skirtumų, norint atlikti vieną ar kitą grupinės technologijos etapą konkrečiai detalei, ją galima panaudoti skirtingas numeris technologines operacijas ir, atitinkamai, prietaisai, pjovimo ir matavimo priemonė ir tt

Taigi grupės technologijų technologinė sistema yra skirta, viena vertus, apibendrinti ankstesnių įmonės plėtros etapų patirtį, kita vertus, sukurti tvarkingą gamybos technologinio paruošimo sistemą tolesnei įmonės plėtrai.

Naudingumo modelis yra susijęs su variklių gamybos sritimi ir gali būti naudojamas aviacijoje, laivuose ir antžeminėse (kaip elektrinės dalis) dujų turbininių variklių (GTE) mentėse. Naudingasis modelis išsprendžia geležtės lenkimo nuovargio stiprumo didinimo problemą, sumažindamas tempimo įtempius jo užrakte, kad būtų išvengta priešlaikinio ašmenų gedimo. Papildoma užduotis yra galimybė pritaikyti siūlomą sprendimą aušinamiems GTE peiliams. Problema išspręsta dėl to, kad GTE turbinos mentėje yra eglutės užraktas, ant kurio skylutės pavidalu padarytas įtampos koncentratorius. Nauja siūlomame naudingajame modelyje yra ta, kad skylė yra išilgai GTE mentės ašies. Ašmenyse gali būti kanalas, kuris susisiekia su skyle ir sudaro vieną įtempių koncentratorių. Tokia GTE turbinos menčių spygliuočių užrakto konstrukcija padidina mentės lenkimo nuovargio stiprumą, sumažindama jos užrakto tempimo įtempius, o tai leidžia išvengti ankstyvo mentės gedimo.

Naudingasis modelis yra susijęs su variklių gamyba ir gali būti naudojamas dujų turbininio variklio (GTE) mentėse, skirtose aviacijoje, laivuose ir ant žemės (kaip elektrinės dalis).

Žinomas dėl dujų turbinos variklio turbinų menčių konstrukcijos, turinčios Kalėdų eglutės užraktą (Skubachevsky G.S. Orlaivių dujų turbinų varikliai. Projektavimas ir dalių skaičiavimas. - M.: Mashinostroenie, 1981, p. 89, 3.27 pav.).

Ašmenų su tokiu užraktu trūkumas yra tas, kad jis nenumato įtempių koncentratoriaus įgyvendinimo. Koncentratoriaus nebuvimas sukelia ne tik ašmenų, bet ir disko sunaikinimą, kai staiga pašalinama apkrova.

Taip pat žinomas GTE mentės dizainas, kuriame yra Kalėdų eglutės užraktas ir bent vienas įtempių koncentratorius spynoje esančios skylės pavidalu, esančia skersai peilio ašies (1977-03-30 patentas GB 1468470).

Šios konstrukcijos trūkumas yra tas, kad Kalėdų eglutės užraktas eksploatacijos metu yra veikiamas tempimo įtempių, kurių padidėjimas lemia nepakankamą lenkimo nuovargio stiprumą. Rezultatas yra priešlaikinis GTE peilio gedimas. Be to, šios konstrukcijos negalima naudoti aušinamuose peiliuose, nes yra aušinimo oro nuotėkis.

Naudingo modelio techninis tikslas – padidinti lenkimo nuovargio stiprumą, sumažinant jo užrakto tempimo įtempius, kad būtų išvengta priešlaikinio ašmenų gedimo.

Papildomas techninis iššūkis – galimybė pritaikyti siūlomą sprendimą aušinamiems GTE mentėms.

Problema išspręsta dėl to, kad GTE turbinos mentėje yra eglutės užraktas, ant kurio skylutės pavidalu padarytas įtampos koncentratorius.

Nauja siūlomame naudingajame modelyje yra ta, kad skylė yra išilgai GTE mentės ašies.

Be to, ašmenyse gali būti kanalas, kuris susisiekia su skyle ir sudaro vieną įtempių koncentratorių.

Siūlomame brėžinyje pavaizduotas išilginis dujų turbinos turbinos mentės pjūvis.

Dujų turbinos variklio mentėje yra Kalėdų eglutės užraktas 1. Eglutės spynoje 1 yra įtempių koncentratorius skylės 2 pavidalu, padaryta išilgai ašmenų ašies 3.

GTE turbinos mentėje yra aušinimo kanalas 4, kuris yra sujungtas su anga 2.

Eksploatuojant GTE turbinos ratą, gedus dėl staigaus apkrovos pašalinimo, didėjančių išcentrinių jėgų įtakoje didėja disko sukimosi greitis. Savo ruožtu išcentrinės jėgos padidina gniuždymo ir lenkimo įtempius eglės spynoje 1 ir diske (neparodyta brėžinyje), o tempimo įtempiai sumažėja dėl įtempių koncentratoriaus, padaryto skylės 2 pavidalu. ant eglės spynos 1 išilgai ašmenų ašies. Tai padidina ašmenų užrakto lenkimo nuovargio stiprumą, o tai leidžia išvengti ankstyvo ašmenų gedimo.

Dujų turbinos variklio turbinos mentė veikia kaip aušinama mentė, kai oras praeina per aušinimo kanalą 4, kuris yra sujungtas su anga 2, skirta aušinti mentės eglės spyną 1.

Tokia GTE turbinos mentės konstrukcija leidžia padidinti mentės lenkimo nuovargio stiprumą dėl sumažėjusių tempimo įtempių jos užrakte, kad būtų išvengta priešlaikinio mentės sunaikinimo; jį galima pritaikyti aušinamiems GTE mentėms.

Naudingo modelio formulė

1. Dujų turbinos variklio turbinos mentė su Kalėdų eglutės užraktu, ant kurios yra padarytas bent vienas įtempių koncentratorius skylės pavidalu, besiskiriantis tuo, kad skylė padaryta išilgai mentės ašies.

2. Dujų turbininio variklio turbinos mentė pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad mentėje yra bent vienas aušinimo kanalas, kuris yra susisiekęs su anga.

GTE peilių gamyba užima ypatingą vietą orlaivių variklių pramonėje, kurią lemia daugybė veiksnių, iš kurių pagrindiniai yra:

sudėtinga aerodinaminio profilio ir ašmenų koto geometrinė forma;

didelis gamybos tikslumas;

brangių ir negausių medžiagų naudojimas peilių gamybai;

masinė peilių gamyba;

menčių gamybos technologinio proceso aprūpinimas brangia specializuota įranga;

bendras gamybos sudėtingumas.

Kompresoriaus ir turbinos mentės yra masyviausios dujų turbinų variklių dalys. Jų skaičius viename variklio komplekte siekia 3000, o gamybos darbo intensyvumas yra 25 ... 35% viso variklio darbo intensyvumo.

Mentės plunksna turi išplėstą sudėtingą erdvinę formą

Darbinės rašiklio dalies ilgis yra nuo 30 iki 500 mm su kintamu profiliu skerspjūviuose išilgai ašies. Šios sekcijos yra griežtai orientuotos į pagrindinę projektavimo plokštumą ir blokavimo profilį. AT skerspjūviai pateiktos apskaičiuotos taškų vertės, kurios koordinačių sistemoje nustato ašmenų užpakalinės dalies ir lovelio profilį. Šių koordinačių reikšmės pateikiamos lentelės pavidalu. Skerspjūviai pasukami vienas kito atžvilgiu ir sukuria ašmenų plunksnos posūkį.

Ašmenų profilio profilio tikslumas koordinačių sistemoje nustatomas pagal leistiną nuokrypį nuo kiekvieno aerodinaminio profilio taško vardinių verčių. Pavyzdyje tai yra 0,5 mm, o rašiklio sukimo kampo paklaida neturi viršyti 20 '.

Švirkštimo priemonės storis yra mažas, oro srauto į kompresorių įleidimo ir išleidimo angose ​​jis svyruoja nuo 1,45 mm iki 2,5 mm įvairioms sekcijoms. Šiuo atveju storio nuokrypis svyruoja nuo 0,2 iki 0,1 mm. Taip pat dideli reikalavimai keliami perėjimo spindulio formavimui prie ašmenų aerodinaminio profilio įėjimo ir išleidimo angos. Šiuo atveju spindulys keičiasi nuo 0,5 mm iki 0,8 mm.

Ašmenų aerodinaminio profilio šiurkštumas turi būti ne mažesnis kaip 0,32 µm.

Vidurinėje ašmenų aerodinaminio profilio dalyje yra sudėtingo profilio atraminės lentynos. Šios lentynos atlieka pagalbinių konstrukcinių menčių paviršių vaidmenį, o ant jų guolių paviršių yra padengtos kietojo lydinio volframo karbido ir titano karbido dangos. Vidurinės gaubto lentynos, jungdamosi viena su kita, sukuria vieną atraminį žiedą pirmame kompresoriaus rotoriaus rate.

Apatinėje ašmenų dalyje yra užrakto lentyna, kuri turi sudėtingą erdvinę formą ir kintamus skerspjūvio parametrus. Apatinės menčių lentynos sukuria uždarą kompresoriaus rato grandinę ir užtikrina sklandų oro tiekimą į kompresorių. Tarpas tarp šių lentynų keičiamas per 0,1 ... 0,2 mm. Viršutinė mentės profilio dalis turi formos paviršių, kurio generatorius yra tiksliai išdėstytas spynos profilio ir priekinio aerodinaminio krašto atžvilgiu. Tarpas tarp menčių viršūnių ir kompresoriaus statoriaus rato korpuso priklauso nuo šio profilio tikslumo.

Darbinis gaubto mentės plunksnos ir užrakto profilis yra apdorojamas grūdinimo metodais, kad generatoriaus paviršiuose susidarytų gniuždymo įtempiai. Aukšti reikalavimai keliami ir ašmenų paviršių būklei, ant kurių įtrūkimai, nudegimai ir kiti gamybos defektai neleidžiami.

Ašmenų medžiaga priklauso antrajai kontrolinei grupei, kuri numato nuodugnią kiekvieno peilio kokybės patikrą. Ašmenų partijai taip pat paruošiamas specialus mėginys, kuriam atliekama laboratorinė analizė. Reikalavimai kompresoriaus menčių kokybei yra labai aukšti.

Tokių dalių pradinių ruošinių gavimo metodai ir tradicinių bei specialių tolesnio apdorojimo metodų panaudojimas lemia produkcijos kokybę ir gamybos ekonominius rodiklius. Pradiniai kompresoriaus menčių ruošiniai gaunami štampuojant. Tokiu atveju galima gauti didesnio tikslumo ruošinius su nedideliais apdirbimo leidimais. Žemiau aptariame technologinį kompresoriaus menčių gamybos procesą, originalų ruošinį, kuris buvo gautas įprasto tikslumo karštuoju štampavimu. Kuriant tokį ruošinį buvo nustatyti būdai, kurie sumažina gamybos sudėtingumą ir išvardintų rodiklių įgyvendinimą, kompresoriaus menčių kokybę.

Kuriant technologinį procesą buvo iškelti šie uždaviniai:

Pradinio ruošinio sukūrimas karšto štampavimo būdu su minimaliu ašmenų plunksnos kiekiu.

Technologinio pelno sukūrimas už orientaciją ir patikimą ruošinio tvirtinimą technologinėje sistemoje.

Technologinės įrangos sukūrimas ir pradinio ruošinio orientavimo technologinėje sistemoje metodo taikymas ašmenų aerodinaminio profilio atžvilgiu, siekiant paskirstyti (optimizuoti) priedą įvairiuose apdirbimo etapuose.

CNC staklių naudojimas sudėtingiems kontūrams frezavimo operacijose apdoroti.

Apdirbimo šlifavimo ir poliravimo apdailos būdų naudojimas garantuojant paviršių kokybės rodiklius.

Kokybės kontrolės sistemos sukūrimas operacijoms atlikti pagrindiniuose gamybos etapuose.

Ašmenų gamybos maršruto technologija. Štampavimas ir visos susijusios operacijos atliekamos naudojant įprastą tikslią karšto štampavimo technologiją. Apdorojimas atliekamas alkūniniais presais pagal techninius reikalavimus. Štampavimo nuolydis 7…10°. Štampavimo paviršių pereinamieji spinduliai atliekami R=4mm ribose. Horizontalių ir vertikalių matmenų leistinos nuokrypos pagal IT-15. Leistinas poslinkis išilgai antspaudų atsiskyrimo linijos yra ne didesnis kaip 2 mm. Originalaus ruošinio plunksna yra profiliuota. Blykstės pėdsakai išilgai viso ruošinio kontūro neturi viršyti 1 mm.

Kompresoriaus mentės yra vienas iš svarbiausių ir masiškai gaminamų variklių gaminių, kurių eksploatavimo laikas nuo kelių valandų iki kelių dešimčių tūkstančių valandų, patiria platų dinaminių ir statinių įtempių, aukštos temperatūros dujų srauto, turinčio abrazyvinį poveikį, poveikį. dalelių, taip pat oksidacinių aplinkos produktų ir degimo kuro. Tuo pačiu metu reikia pažymėti, kad, atsižvelgiant į geografinę veikimo vietą ir variklio veikimo režimą, temperatūra jo kelyje svyruoja nuo -50 ... -40 ° C iki

700…800 С° kompresoriuje. Kaip Statybinės medžiagosŠiuolaikinių dujų turbinų variklių kompresorių mentėms naudojami titano lydiniai (VT22, VT3-1, VT6, VT8, VT33), karščiui atsparūs plienai (EN961 Sh, EP517Sh), nikelio pagrindo liejiniai (ZhS6U, ZhS32). naudojamas turbinų mentėms.

Karinių orlaivių variklių eksploatavimo ir remonto patirtis rodo, kad paskirtas 500–1500 valandų resursas labai priklauso nuo kompresoriaus ir turbinos menčių pažeidimo lygio. Tuo pačiu metu daugeliu atvejų tai yra susiję su įtrūkimų atsiradimu, nuovargio ir terminio nuovargio įtrūkimais, duobėmis ir dujų korozija bei eroziniu nusidėvėjimu.

4 pakopos ašmenų nuovargio ribos sumažėjimas, remiantis 20 * 10 6 ciklais, yra 30% (nuo 480 MPa ašmenų be defektų, iki 340 MPa remonto peilių), nors didžiausi įtempiai remontuojamiems peiliams 4 pakopa, nors ir mažėja, tačiau vis tiek žymiai viršija įtempimą ant ašmenų kraštų be įpjovimų. Dėl kompresoriaus rotoriaus menčių įtrūkimų smarkiai sumažėja naujųjų menčių atsparumas nuovargiui. Nemaža dalis ašmenų yra atmesta ir negrįžtamai prarasta, nes jose yra įtrūkimų, kurie viršija remonto tolerancijos ribą. Santykinai mažo svorio titano konstrukcijos pasižymi dideliu atsparumu korozijai, geromis mechaninėmis savybėmis ir gražia išvaizda.

Išradimas susijęs su liejyklų gamyba. Dujų turbininio variklio mentė pagaminta investicinio liejimo būdu. Pečių ašmenyse yra plunksna 4, kurios gale yra kulnas 5, pagamintas iš vientiso gabalo su plunksna. Kulnas turi platformą 5a, kurioje pirmoji vonia 12 yra pagaminta su radialiniais paviršiais 13 ir dugnu 14. Vonia 12 sumažina kulno storį. Pirmoje vonioje, tarp plunksnos ir kulno sąsajos zonos 15 lygyje, yra pagaminta antroji vonia 16, kuri leidžia metalą pilti į apvalkalo formą tik viename taške. Dėl vienodo metalo pasiskirstymo kastuvėlyje išvengiama poringumo. 3 n. ir 3 z.p. f-ly, 4 lig.

RF patento 2477196 brėžiniai

Šis išradimas yra susijęs su liejamo metalo ašmenimis ir jų gamybos būdu.

Dujų turbininis variklis, pavyzdžiui, turboreaktyvinis variklis, turi ventiliatorių, vieną ar daugiau kompresoriaus pakopų, degimo kamerą, vieną ar daugiau turbinos pakopų ir purkštuką. Dujas varo ventiliatoriaus, kompresoriaus ir turbinos rotoriai dėl radialinių mentelių, pritvirtintų prie rotorių periferijos.

Vidinės, išorinės, radialinės, priekinės arba galinės padėties arba vietos sąvokos turėtų būti svarstomos atsižvelgiant į pagrindinę dujų turbinos variklio ašį ir dujų srauto šiame variklyje kryptį.

Judamoje turbinos mentėje yra kojelė, kuria ji pritvirtinta prie rotoriaus disko, platforma, sudaranti vidinės sienelės elementą, ribojantį dujų ir oro kelią, ir plunksna, kuri yra daugiausia išilgai radialinės ašies ir yra pučiama. dujomis. Priklausomai nuo variklio ir turbinos pakopos, nuo koto nutolusiame gale mentė baigiasi skersiniu elementu pagrindinei (pagrindinei) aerodinaminio profilio ašiai, vadinamu kulnu, kuris sudaro išorinės sienelės elementą, ribojantį dujas. - oro kelias.

Išoriniame kulno paviršiuje yra pagaminta viena ar kelios radialinės plokštės arba šukutės, kurios kartu su priešinga statoriaus sienele sudaro labirintinį tarpiklį, kuris užtikrina sandarumą dujų atžvilgiu; tam, kaip taisyklė, minėta statoriaus sienelė yra pagaminta iš trinamos medžiagos žiedo, į kurį trinasi plokštės. Plokštelėse yra priekinė ir galinė pusės, esančios skersai dujų srautui.

Peilis gali būti monoblokas, tai yra, koja, platforma, plunksna ir kulnas yra pagaminti iš vientiso gabalo. Ašmenys gaminami liejimo būdu, vadinamu „prarasto vaško liejimu“ ir yra gerai žinomi šios srities specialistams. Šiuo būdu:

Anksčiau kaukolės modelis buvo pagamintas iš vaško;

Modelis panardintas į ugniai atsparų keraminį šlifavimą, kuris po apdegimo suformuoja apvalkalą;

Vaškas ištirpsta ir pašalinamas, todėl galima gauti ugniai atsparios medžiagos „apvalkalo formą“, kurios vidinis tūris lemia ašmenų formą;

Išlydytas metalas pilamas į korpuso formą, o kelios apvalkalo formos sujungiamos į bloką, kad metalas būtų išpilstytas vienu metu;

Korpuso forma sulaužyta, todėl galima gauti metalinę mentelę.

Tose vietose, kur metalas pilamas į formą, ant suformuoto metalinio ašmenų susidaro gana storos metalinės ataugos, kurias reikia apdirbti po mentės formavimo. Paprastai metalas pilamas ašmenų kulno lygyje. Išpylimo kanalo skersmuo, taigi ir vėliau susidarantis sankaupas, yra reikšmingas, o išpylimas vyksta šalia labirintinės tarpinės plokščių, kurių storis mažas; dėl to, jei numatytas tik vienas pylimo taškas, metalas prastai pasiskirsto apvalkalo formoje ir kyla problemų dėl ašmenų poringumo, ypač jo ašmenų lygyje.

Šią problemą galima išspręsti įrengiant du išpylimo įvadus, atitinkamai sumažinant išpylimo kanalų skersmenį. Taigi, vietoj vieno išpylimo kanalo didelio skersmens gaunami du mažesnio skersmens liejimo kanalai, nutolę vienas nuo kito, kas užtikrina geresnį metalo pasiskirstymą ir išvengia poringumo problemų.

Tačiau pageidautina išspręsti šias poringumo problemas išlaikant tik vieną stingimo tašką.

Atsižvelgiant į tai, išradimo tikslas yra liejimo būdu pagaminta dujų turbinos variklio mentė, turinti plunksną, kurios gale yra kulnas, pagamintas iš vientiso gabalo su plunksna, su kuria jis yra sujungta sąsajos zonos lygyje, o kulne yra platforma, ant kurios pagal bent vieną sandarinimo plokštę yra padaryta pirmoji vonia platformoje, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad antroji vonia yra pagaminta pirmoje vonioje ties sąsajos tarp plunksnos ir kulno lygis.

Vienos vonios buvimas kitoje vonioje sąsajos zonos tarp aerodinaminio profilio ir kulno lygyje leidžia išvengti per didelio šios zonos sustorėjimo, o liejant mentę geriau pasiskirsto skystas metalas formoje. Patobulintas skysto metalo pasiskirstymas formoje leidžia naudoti liejimo metodą su vienu metalo stingimo tašku. Geležtės su vienu pylimo tašku gamybos pranašumas yra išskirtinis apvalkalo formos ir, jei reikia, korpuso formų bloko paprastumas; sumažinamos peilių gamybos sąnaudos, o pagerėja jų kokybė.

Be to, optimizuojamas medžiagos kiekis kulno lygyje, todėl sumažėja ašmenų svoris ir kaina.

Be to, mechaniniai įtempimai ant kulno ir (arba) plunksnos yra optimizuojami ir geriau juos sugeria ašmenys, nes pasiekiamas geresnis masės pasiskirstymas.

Pageidautina, kad pirmoji vonia būtų apribota radialiniais paviršiais ir dugnu, o antroji vonia būtų suformuota pirmosios vonios dugne.

Taip pat pageidautina, kad antrasis dėklas būtų pagamintas išilgai pagrindinės ašmenų ašies priešais kulno ir plunksnos sąsajos zoną.

Pageidautina, kad ašmenų aerodinaminis paviršius būtų sudarytas iš vientisos sienelės, o sujungimo zonoje būtų išlenkti paviršiai, antroje vonioje būtų išlenkti radialiniai paviršiai ir apatinis paviršius, o antrosios vonios išlenkti radialiniai paviršiai būtų iš esmės lygiagrečiai lenkti aerodinaminio profilio paviršiai poravimosi zonoje, o tai užtikrina iš esmės pastovų mentės storį sąsajos zonoje.

Išradimo tikslas taip pat yra turbina, turinti bent vieną mentę pagal šį išradimą.

Išradimo tikslas taip pat yra dujų turbininis variklis, turintis bent vieną turbiną pagal šį išradimą.

Išradimo objektas taip pat yra dujų turbinos variklio mentės gamybos būdas, apimantis šiuos etapus:

Pagamintas vaškinis ašmenų modelis, kuriame yra plunksna, kurios gale suformuotas kulnas, sudarantis vieną dalį su plunksna, su kuria ji sujungta sąsajos zonos lygyje, o kulne yra platforma. ant kurios pagaminta bent viena sandarinimo plokštė, o pirmoje vonioje ant platformos, antroji vonia atliekama pirmoje vonioje konjugacijos zonos tarp plunksnos ir kulno lygyje,

Iš vaško pagaminta mentele panardinama į ugniai atsparų šlifą,

Korpuso forma pagaminta iš ugniai atsparios medžiagos,

Išlydytas metalas pilamas į korpuso formą per vieną įpylimo angą,

Lukšto forma sulaužoma ir gaunama mentele.

Šis išradimas bus aiškesnis iš toliau pateikto šio išradimo ašmenų tinkamiausio įgyvendinimo varianto aprašymo ir jo pagaminimo būdo, atsižvelgiant į pridedamus brėžinius.

Fig. 1 yra schematinis šoninis turbinos mentės vaizdas pagal šį išradimą.

Fig. 2 – izometrinis vaizdas iš priekio išorinė pusė ašmenų kulnai.

Fig. 3 yra peilio pjūvis išilgai plokštumos III-III Fig. vienas.

Fig. 4 yra kaukolės kulno išorinės pusės izometrinis vaizdas iš šono.

Kaip parodyta Fig. 1, ašmenys 1 pagal šį išradimą suformuoti iš esmės išilgai pagrindinės ašies A, kuri iš esmės yra radialinė dujų turbininio variklio, kuriame yra mentė 1, ašies B atžvilgiu. Šiuo atveju Mes kalbame apie turboreaktyvinio variklio turbinos mentę. Pečių ašmenyse 1 yra koja 2, esanti vidinėje pusėje, platforma 3, plunksna 4 ir kulnas 5, kuris yra išorėje. Kulnas 5 susilieja su plunksna 4 sąsajos srityje 15. 2 kojelė skirta montuoti į rotoriaus lizdą, kad būtų galima montuoti ant šio rotoriaus. Platforma 3 yra padaryta tarp kojos 2 ir plunksnos 4 ir turi paviršių, esantį skersai ašmenų 1 ašies A atžvilgiu, ir sudaro sienelės elementą, ribojantį jo dujų ir oro kelią. viduje; minėtą sieną sudaro visos aptariamos turbinos pakopos menčių 1 platformos 3, kurios yra viena šalia kitos. Plunksna 4 paprastai yra išilgai pagrindinės ašmenų 1 ašies A ir turi aerodinaminę formą, atitinkančią jos paskirtį, kaip žinoma šios srities specialistams. Kulnas 5 turi platformą 5a, kuri yra padaryta išoriniame aerodinaminio profilio 4 gale iš esmės skersai pagrindinei mentės 1 ašiai A.

Kaip parodyta Fig. 2 ir 4, kulno platforma 5 turi priekinį kraštą 6 ir užpakalinį kraštą 7, nukreiptą skersai dujų srauto atžvilgiu (srautas paprastai yra lygiagretus turboreaktyvinio lėktuvo ašiai B). Šie du skersiniai kraštai, priekis 6 ir galinis 7, yra sujungti dviem šoniniais kraštais 8, 9, kurie turi Z formos profilį: kiekvienas šoninis kraštas 8, 9 turi dvi išilgines dalis (atitinkamai 8a, 8b, 9a, 9b), sujungtas. viena su kita sekcija atitinkamai 8", 9", kuri iš esmės yra skersinė arba padaryta bent kampu dujų srauto krypties atžvilgiu. Išilgai šoninių kraštų 8, 9 kulnas 5 liečiasi su dviejų gretimų rotoriaus menčių kulnais. Visų pirma, siekiant sušvelninti vibraciją, kuri jas veikia eksploatacijos metu, ašmenys yra sumontuoti ant disko, turinčio didelį sukimo įtempį aplink savo pagrindinę ašį A. Kulnai 5 yra sukonstruoti taip, kad ašmenys būtų veikiami sukimo. įtempis, kai remiamas į gretimus peilius išilgai skersinių sekcijų 8", 9" šoninių kraštų 8, 9.

Pradedant nuo išorinio kulno 5 platformos 5a paviršiaus, daromos radialinės plokštės 10, 11 arba šukutės 10, 11, šiuo atveju dviejų; taip pat galima pateikti tik vieną plokštę arba daugiau nei dvi plokštes. Kiekviena plokštė 10, 11 yra padaryta skersai dujų turbininio variklio ašiai B, pradedant nuo išorinio kulno 5 platformos paviršiaus, tarp dviejų priešingų išilginių šoninių kraštų 8 sekcijų (8a, 8b, 9a, 9b). , 9 iš kulno 5.

Kulno 5 platforma 5a paprastai yra suformuota radialiniu kampu dujų turbininio variklio ašies B atžvilgiu. Iš tiesų, turbinoje dujų ir oro kelio skerspjūvis didėja nuo įleidimo iki išleidimo angos, kad būtų užtikrintas dujų plėtimasis; taigi kulno 5 platforma 5a pasislenka nuo dujų turbinos variklio ašies B nuo įvado iki išleidimo angos, o jos vidinis paviršius sudaro išorinę dujų-oro kelio ribą.

Kulno 5 platformoje 5a (dėl formos konfigūracijos) suformuota pirmoji vonelė 12. Ši pirmoji vonia 12 yra ertmė, suformuota iš periferinių paviršių 13, sudarančių apvadą, kurie yra pagaminti pradedant nuo išorinio paviršiaus. platforma 5a ir yra sujungtos su paviršiumi 14, sudarydami vonios 12 dugną 14. Periferiniai paviršiai 13 yra išdėstyti iš esmės radialiai ir šiuo atveju yra išlenkti vidinėje pusėje, sudarydami jungtį tarp platformos 5a išorinio paviršiaus ir vonios 12 dugno 14 paviršius. Šie išlenkti radialiniai paviršiai 15 paprastai yra lygiagretūs šoniniams kraštams 8, 9 ir kulno 5 skersiniams kraštams 6, 7 platformoms 5a, laikantis savo formos žiūrint iš viršaus (išilgai pagrindinė ašies ašis A 1). Kai kuriose kulno 5 zonose gali nebūti tokių radialinių paviršių 13, tokiu atveju vonios 12 dugno 14 paviršius eina tiesiai į šoninį kraštą (žr. kraštą 9a 2 pav.) (atkreiptinas dėmesys, kad fig. 4 šios zonos nėra toje pačioje vietoje).

Tokio tipo vonia 12 jau buvo naudojama žinomose mentelėse. Jo funkcija yra palengvinti kulną 5 jį išlaikant mechaninės savybės: kulno 5 platformos 5a storis yra reikšmingas prie šoninių kraštų 8, 9, kurių šoniniai paviršiai, besiliečiantys su gretimais ašmenimis, sukantis ašmenims 1, yra veikiami stiprių įtempimų, o centrinis dalis kulno 5 platformos 5a, kuriai tenka mažesnė apkrova, yra padaryta su įduba, sudarančia pirmąją vonią 12.

Be to, kulnas turi vonią 16 pirmoje vonioje 12, toliau vadinamą antrąja vonia 16. Antroji vonia 16 yra pagaminta sąsajos zonos 15 tarp kulno 5 ir plunksnos 4 lygyje. antroji vonelė yra padaryta išilgai pagrindinės ašmenų 1 ašies A priešais 15 zoną, susiejančią tarp 5 kulno ir 4 plunksnos.

Antroji vonia 16 yra ertmė, suformuota iš periferinių paviršių 17, sudarančių kraštą, jungiantį pirmosios vonios 12 apatinį paviršių 14 su paviršiumi 18, kuris sudaro antrosios vonios 16 dugną (ir yra vidinėje pusėje su pirmosios vonios 12 apatinio paviršiaus 14 atžvilgiu). Periferiniai paviršiai 17 yra išdėstyti iš esmės radialiai, šiuo atveju yra išlenkti išorinėje ir vidinėje pusėje, sudarydami konjugaciją tarp pirmosios vonelės 14 apatinio paviršiaus 14 ir antrosios vonelės 16 apatinio paviršiaus 18. Šie išlenkti radialiniai paviršiai 17 iš esmės yra lygiagrečios plunksnos 4 paviršiams ir atitinka jų formą žiūrint iš viršaus (išilgai ašmenų 1 pagrindinės ašies A) (žr. 4 pav.).

Antrasis kubilas 16 yra pagamintas liejimo metu (kitaip tariant, apvalkalo formos konfigūracija, skirta formuoti ašmenis 1, yra pritaikyta tokiai voniai 16 formuoti). Ašmenys gaminami liejant ant prarasto vaško modelių, kaip aprašyta aukščiau aprašyme.

Antrosios vonios 16 buvimas leidžia išvengti per didelio storio 15 sąsajos tarp kulno 5 ir plunksnos 4 zonoje. Dėl to liejant metalą į apvalkalo formą, metalas pasiskirsto tolygiau, todėl galima išvengti poringumo susidarymo, net jei metalas pilamas tik vienoje pylimo vietoje.

Taigi mentė 1 gali būti pagaminta investicinio liejimo būdu su vienu skysto metalo įpylimo anga kiekvienai apvalkalo formai, ir toks būdas yra paprastesnis ir pigesnis. Jei formos sujungiamos į blokus, metodas yra dar paprastesnis. Be to, pilant į apvalkalo formą per vieną išpylimo angą, pagamintame peilie yra tik vienas likutinis nuosėdas, kuris pašalinamas apdirbant. Tokios dalies apdirbimas yra paprastesnis.

Be to, geležtės 1 svoris ir, atitinkamai, kaina sumažėja dėl antrojo padėklo 16, o kulno 5, taip pat plunksnos 4 įtempimai yra geriau paskirstomi ir todėl geriau suvokiamas ašmenys 1.

Šiuo atveju rašiklis 4 yra pagamintas iš vientisos sienelės, tai yra, be aušinimo naudojant striukę arba ertmę, padarytą jos sienelės storyje. Pageidautina, kad antrojo kubilo 16 periferiniai paviršiai 17 ir apatinis paviršius 18 būtų suprojektuoti taip, kad mentelės 1 storis būtų iš esmės pastovus sąsajoje 15 tarp kulno 5 ir plunksnos 4. skiriamasis ženklas aiškiai matomas fig. 3. Konkrečiai, jei 15a, 15b pažymime lenktus plunksnos 4 paviršius sąsajos zonos 15 lygyje tarp plunksnos 4 ir kulno 5, tai Fig. 3 matyti, kad antrosios vonios 16 lenkti radialiniai paviršiai 17 yra iš esmės lygiagretūs plunksnos 4 lenktiems paviršiams 15a, 15b, prie kurių jie yra išdėstyti. Pavaizduotame įgyvendinimo variante antrosios vonios 16 lenktų radialinių paviršių 17 spindulys nėra identiškas plunksnos 4 priešingų lenktų paviršių 15a, 15b spinduliui, tačiau nepaisant to, šie paviršiai iš esmės yra lygiagretūs.

Dalis antrosios vonios 16, esančios Fig. 3 kairėje, pasižymi ištisine lenkta forma be jokio plokščio ploto tarp pirmojo padėklo 12 lenkto radialinio paviršiaus 13, pirmojo padėklo 12 dugno 14 ir antrojo padėklo 16 lenkto radialinio paviršiaus 17. ant antrojo padėklo 16, esančio Fig. 3 dešinėje, kiekviena iš šių sričių yra aiškiai matoma. Skirtingų sekcijų atlikimas tarp jų nagrinėjamoje srityje (skyryje) priklauso nuo kulno 5 paviršių padėties plunksnos 4 paviršių atžvilgiu.

Išradimas aprašytas kilnojamoms turbinos mentėms. Tuo pačiu metu iš tikrųjų jis gali būti naudojamas bet kokiam liejimo būdu pagamintam peiliui, kuriame yra plunksna, kurios gale pagamintas kulnas iš vientiso gabalo su plunksna.

REIKALAVIMAS

1. Dujų turbininio variklio mentė, pagaminta liejant, su plunksna, kurios gale yra kulnas, pagamintas iš vientiso gabalo su plunksna, su kuria ji yra sujungta sąsajos zona, o kulne yra platforma, ant kurios bent viena yra sandarinimo plokštė, o pirmoji vonia yra padaryta platformoje, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad antroji vonia yra padaryta pirmoje vonioje sąsajos zonos tarp plunksnų lygyje. ir kulnas.

2. Mentelė pagal 1 punktą, besiskirianti tuo, kad pirmoji vonia yra apibrėžta radialiniais paviršiais ir dugnu, o antroji vonia suformuota pirmosios vonios dugne.

3. Ašmenys pagal 1 punktą, besiskiriantys tuo, kad antrasis padėklas yra pagamintas išilgai pagrindinės ašmenų ašies (A), priešinga kulno ir plunksnos sąsajos zonai.

4. Ašmenys pagal 3 punktą, besiskiriantys tuo, kad rašiklis yra suformuotas iš vientisos sienelės ir turi išlenktus paviršius sutapimo zonoje, o antrame dėkle yra išlenkti radialiniai paviršiai ir apatinis paviršius, o antrojo padėklo išlenkti radialiniai paviršiai. yra iš esmės lygiagrečiai lenktiems rašiklio paviršiams sąsajos zonoje, o tai užtikrina iš esmės pastovų ašmenų storį sąsajos zonoje.

5. Turbina, turinti bent vieną mentę pagal 1 punktą.

6. Dujų turbininis variklis, turintis bent vieną turbiną pagal 5 punktą.

Darbo aktualumas

Orlaivių variklių išteklius ir patikimumą daugiausia lemia kompresoriaus menčių laikomoji galia (1 pav.), kurios yra svarbiausios ir labiausiai apkraunamos dalys, kurios eksploatacijos metu patiria dideles kintamąsias ir ciklines apkrovas, kurios jas veikia aukštu dažniu. . Kompresoriaus mentės yra masyviausia, labai apkrauta ir svarbiausia orlaivio variklio dalis.
Iš titano lydinių, kurie yra labai jautrūs įtempių koncentracijai, ypatumas yra tas, kad kompresoriaus mentės, turinčios plonus įėjimo ir išleidimo kraštus, yra tai, kad jos pirmosios susiduria su svetimkūniu (paukštis, kruša ir kt.), pateko į variklio taką.
Rizika, įtrūkimai, erozijos pažeidimai ir kiti defektai žymiai padidina vietinės vibracijos įtempių lygį, o tai smarkiai sumažina stiprumo charakteristikos pečių ašmenys. Todėl palankaus paviršiaus sluoksnio savybių derinio sukūrimas atliekant apdailos apdailos ir grūdinimo operacijas turi didelę įtaką padidėjimui. laikomoji galia dujų turbinos variklio mentės. Neatidėliotinas uždavinys – įvertinti paviršiaus įtempimo sukietėjimo poveikį peilių smūgio stiprumui susidūrus su pašaliniais objektais.

1 pav. GTE kompresoriaus mentės modelis (10 kadrų, 20 ciklų)

Šiuo metu kompresorių menčių gamyboje plačiai naudojami plastinės deformacijos ir mechaninio apdirbimo būdai bei sudėtingos technologinio proceso apdailos operacijos.
Vibroabrazyvinis apdirbimas (VO) specialiuose įrenginiuose buvo plačiai pritaikytas gaminant kompresorių mentes iš titano lydinių. Teigiamas poveikis vibroabrazyvinio apdorojimo efektyvumui yra chemiškai aktyvių skysčių naudojimas kartu su abrazyvu.
Ultragarsinis apdorojimas rutuliais (UZO) leidžia sudaryti palankų kompresoriaus menčių paviršinio sluoksnio savybių derinį, kuris pasižymi mažu standumu, dideliu gamybos tikslumu, sudėtinga konfigūracija ir plonomis briaunomis.
Pneumatinis šratavimas (SKVN) pasižymi slydimo rutulių susidūrimu su ašmenų aerodinaminio profilio paviršiumi, užkertant kelią jiems per daug sukietėti. Nustatyta, kad PDA lydi struktūrinio nehomogeniškumo sumažėjimas, todėl struktūra, fazių pasiskirstymas ir liekamieji gniuždymo įtempiai tampa vienodesni paviršinio ašmenų aerodinaminio profilio sluoksnyje. Siūlomas apdailos ir grūdinimo apdorojimo pneumatinis šratinio pūtimo būdas efektyviai neutralizuoja ankstesniuose technologinio proceso etapuose susidariusius paviršinio sluoksnio technologinius mikrodefektus, kartu žymiai padidėja ištvermės riba, sumažėja ilgaamžiškumo sklaida, nereikalauja vėlesnio plonų kraštų apdailos rankiniu poliravimu.
Vienas iš perspektyvių apdailos ir grūdinimo apdorojimo būdų yra magnetinio abrazyvinio poliravimo (MAP) metodas. Išskirtinis bruožas MAP – tai galimybė apdoroti skirtingų konfigūracijų dalis ir sujungti apdailos bei grūdinimo operacijas viename procese.
Dujų turbinų variklių menčių erozijos problema yra visuotinai pripažinta. Kompresoriaus menčių erozijos intensyvumas ir tipas priklauso ne tik nuo dalelių susidūrimo su aerodinaminiu paviršiumi sąlygų, bet ir nuo paviršinio sluoksnio savybių derinio.
Siekiant pagerinti peilių atsparumą dilimui, jie vis plačiau naudojami Skirtingos rūšys kompleksinės technologijos – plazminių dangų dengimas derinant su įvairiais apdailos ir grūdinimo būdais.
Variklių kūrimą ir įvedimą į serijinę gamybą šiuo metu lydi progresyvus dizainas ir technologiniai sprendimai, išreiškiami naujų dalių atsiradimu, iš esmės naujų konstrukcinių medžiagų naudojimu, taip pat gamybos, surinkimo ir testavimo technologijų tobulėjimu. Plačiai naudojami pažangūs technologiniai apdirbimo procesai, paremti greitojo pjovimo koncepcija, tobulinami apdailos-grūdinimo ir terminio apdorojimo būdai.
Glaudus ryšys tarp variklių projektavimo ir gamybos technologijos iš anksto nulėmė daugybę aktualių problemų, susijusių su sudėtingo profilio dalių laikomosios galios didinimu naudojant technologinius metodus.

Darbo tikslas ir uždaviniai

Tikslas- GTE kompresoriaus menčių ilgaamžiškumo ir kokybės didinimas, gerinant struktūrinę ir technologinę GTE kompresoriaus menčių gamybos procesų palaikymą.

Pagrindinės darbo užduotys:
1.) Atlikti GTE kompresorių menčių gamybos procesų struktūrinio ir technologinio palaikymo esamos būklės analizę;
2.) Ištirti kompresoriaus menčių ilgaamžiškumo didinimo galimybes dengiant jonų-plazmos dangas;
3.) Atlikti eksperimentus dilimui atsparios joninės plazminės dangos savybėms ištirti;
4.) GTE kompresorių menčių gamybos procesų struktūrinės ir technologinės paramos tobulinimo rekomendacijų rengimas.

Mokslinis darbo naujumas

Darbo mokslinė naujovė slypi rekomendacijų, kaip tobulinti GTE kompresorių menčių gamybos procesų struktūrinę ir technologinę palaikymą bei sukurti optimalią GTE kompresorių menčių apdirbimo technologinio proceso struktūrą, rengime. Taip pat šis darbas suteikia GTE kompresoriaus menčių ilgaamžiškumo ir atsparumo dilimui problemos sprendimą.

Pagrindinė dalis

Dujų turbininio variklio kompresoriaus mentės

GTE mentės veikia aukštoje temperatūroje, turbinoje pasiekiant daugiau nei 1200°C, o kompresoriaus – virš 600°C. Daugkartiniai variklio šiluminių darbo režimų pokyčiai – greitas kaitinimas užvedimo metu ir greitas aušinimas varikliui sustojus – sukelia ciklišką šiluminių įtempių pokytį, apibūdinamą kaip terminis nuovargis (2 pav.). Be to, profilinė aerodinaminė dalis ir ašmenų šaknis, be įtempimo ir lenkimo dėl išcentrinių jėgų, lenkimo ir sukimo momento dėl didelio greičio dujų srauto, patiria kintamus įtempius dėl vibracijos apkrovų, kurių amplitudė ir dažnis kinta per Platus pasirinkimas.

2 pav. Dujų srautų judėjimo dujų turbininiame variklyje schema (3 kadrai)

Kompresorių ir turbinų menčių veikimo patikimumas priklauso ne tik nuo jų konstrukcinio stiprumo, atsparumo ciklinėms ir ilgalaikėms statinėms apkrovoms, bet ir nuo jų gamybos technologijos, kuri tiesiogiai įtakoja koto ir mentės paviršinio sluoksnio kokybę. Paviršiniame sluoksnyje susidaro konstrukciniai ir technologiniai įtempių koncentratoriai, jį veikia darbinis grūdinimas ir vidiniai liekamieji įtempiai, atsirandantys dėl mechaninio apdirbimo. Be to, paviršinis sluoksnis yra veikiamas išorinių apkrovų esant pagrindinėms įtempių būsenoms (lenkimas, įtempimas, sukimas). išorinė aplinka. Šie neigiami veiksniai gali sukelti peilio sunaikinimą ir, atitinkamai, dujų turbinos variklio gedimą.
GTE peilių gamyba užima ypatingą vietą orlaivių variklių pramonėje, kurią lemia daugybė veiksnių, iš kurių pagrindiniai yra:
kompleksas geometrine forma ašmenų plunksna ir kotas;
didelis gamybos tikslumas;
brangių medžiagų, tokių kaip legiruotasis plienas ir titano lydiniai, naudojimas;
masinė peilių gamyba;
technologinio proceso įrengimas brangia specializuota įranga;
didelis gamybos sudėtingumas.
Šiandien GTE peilių gamybai būdingi šie apdirbimo būdai:
tempimas;
malimas;
valcavimas;
poliravimas;
vibracinis poliravimas arba vibracinis šlifavimas;
karščio gydymas .

Paviršiaus sluoksnio formavimas baigiant peilių gamybos operacijas

Gaminant GTE peiliukus, jų paviršiuose susidaro mikronelygumai ir rizikos, paviršiniame sluoksnyje vyksta struktūriniai ir faziniai virsmai. Be to, paviršiniame sluoksnyje pastebimas metalo kietumo padidėjimas ir liekamųjų įtempių susidarymas.
Eksploatacijos sąlygomis paviršinis sluoksnis suvokia didžiausias apkrovas ir yra veikiamas fizinių ir cheminių poveikių: mechaninio, terminio, korozijos ir kt.
Daugeliu atvejų GTE peilių paviršiaus eksploatacinės savybės pradeda blogėti dėl susidėvėjimo, erozijos, korozijos, nuovargio įtrūkimų, o tai gali sukelti gedimą.
Po to apdaila Atskirkite tokius paviršiaus defektus: rizikas, įbrėžimus, įbrėžimus, įlenkimus, poras, įtrūkimus, įtrūkimus ir kt.
Paviršiaus sluoksnio fizinės ir mechaninės savybės, susidarančios gaminant peilius, eksploatacijos metu, veikiant jėgai, temperatūrai ir kitiems veiksniams, labai kinta.
Dalies paviršius turi nemažai savybių, lyginant su šerdimi. Paviršiuje esantys atomai turi vienpusius ryšius su metalu, todėl yra nestabilios būsenos ir turi energijos perteklių, palyginti su viduje esančiais atomais.
Dėl difuzijos, ypač esant aukštai temperatūrai, cheminiai junginiai netauriųjų metalų su iš išorės prasiskverbiančiomis medžiagomis. Esant aukštesnei temperatūrai, didėja atomų difuzinis judrumas, todėl legiruojamųjų elementų koncentracija persiskirsto. Difuzija paviršiniame sluoksnyje turi didelę įtaką metalų savybėms. Tai ypač pasakytina apie tokią operaciją kaip šlifavimas, kai apdorojimo zonoje yra aukšta temperatūra.
Pagrindinės priežastys, dėl kurių atsiranda makroįtempių apdirbimo metu, yra plastinės deformacijos nehomogeniškumas ir paviršinio sluoksnio metalo vietinis įkaitimas, taip pat fazinės transformacijos.
Detalių paviršinio sluoksnio kietėjimo laipsnį ir gylį lemia apdirbimo būdai ir jie yra tiesiogiai susiję su išnirimų, laisvų vietų ir kitų metalo kristalinės gardelės defektų skaičiaus padidėjimu.
GTE dalių paviršinis sluoksnis susidaro dėl tarpusavyje susijusių reiškinių, vykstančių deformacijos zonoje ir gretimose zonose: daugybinių tamprių-plastinių deformacijų, metalo plastinių savybių pokyčių, trinties, mikro ir makrostruktūros pokyčių ir kt.
Kietėjimo metu dėl paviršiaus metalo deformacijos ir trinties darbo išsiskiria šiluma, kuri šildo detalę. Intensyviais apdorojimo režimais vietinės paviršiaus sluoksnių sritys šildomos, o lyginimas - iki 600-700 ° C, smūginiais metodais - iki 800-1000 ° C.
Dėl tokio kaitinimo sumažėja liekamųjų gniuždymo įtempių lygis šalia paviršiaus, todėl gali sumažėti kietėjimo efektas. Kai kuriais atvejais gniuždymo įtempiai paverčiami tempimo įtempiais.
Pagrindinė kietėjimo priežastis – prie šlyties linijų besikaupiančių išnirimų tankio padidėjimas ir vėlesnis jų sustojimas prieš įvairias kliūtis, kurios susidaro deformacijos metu arba egzistavo prieš tai. Skaldymas į metalinių tūrių blokus, uždarytas tarp slydimo plokštumų, šių blokų sukimasis, slydimo plokštumų kreivumas ir kristalinės gardelės sunaikinimo produktų kaupimasis ant jų prisideda prie nelygumų padidėjimo išilgai slydimo plokštumų ir , vadinasi, iki sukietėjimo.
Detalių apdirbimo metu liekamųjų įtempių susidarymas yra susijęs su netolygia paviršinių sluoksnių plastine deformacija, kuri atsiranda jėgos ir šiluminių veiksnių sąveikos metu.
Deformaciją lydi netolygus gylis ir tarpusavyje susiję konstrukcijos komponentų šlyties, perorientavimo, gniuždymo, pailgėjimo ar trumpėjimo procesai. Priklausomai nuo deformacijų pobūdžio, pastebimas detalės medžiagos tankio padidėjimas.
Esant stiprioms kietėjimo sąlygoms, gali atsirasti per didelis kietėjimas, dėl kurio paviršiniame sluoksnyje atsiranda pavojingų mikroįtrūkimų ir susidaro besisluoksniuojančio metalo dalelės. Pakartotinis grūdinimas yra negrįžtamas procesas, kurio metu kaitinant neatkuriama pirminė metalo struktūra ir jo mechaninės savybės.

Vibroabrazyvinis peilių apdorojimas

Peiliai yra būdingos orlaivių dujų turbinų variklių masės dalys, jos veikia esant didelėms statinėms, dinaminėms ir šiluminėms apkrovoms ir iš esmės lemia viso variklio tarnavimo laiką ir patikimumą.
Jų gamybai naudojami didelio stiprumo titano lydiniai, nerūdijantis plienas, karščiui atsparūs lydiniai nikelio pagrindu, taip pat kompozitinės medžiagos.
Daugumos dujų turbinų variklių konstrukcijų peilių gamybos sudėtingumas sudaro 30–40% viso variklio sudėtingumo. Ši savybė, kartu su peilių veikimo sąlygomis variklyje, reikalauja, kad gamyboje būtų naudojami progresyvūs ruošinių gavimo metodai, šiuolaikinės technologijos apdirbimas, ypač atliekant apdailos darbus, mechanizuojant ir automatizuojant technologinius procesus.
Eksploatuojant orlaivių dujų turbininius variklius, iš visų gedimų dėl dalių stiprumo gedimų priežasčių, mentės sudaro apie 60 proc. Didžioji dauguma ašmenų gedimų atsiranda dėl nuovargio. Tai dažnai palengvina menčių pažeidimai, kuriuos sukelia į variklio traktą patekusios kietosios dalelės (akmenys riedant ant žemės, paukščiai skrendant ir pan.). Dėl to reikia turėti pakankamai didelę menčių ciklinio stiprumo ribą, taip pat imtis specialių technologinių ir projektavimo priemonių, kad padidėtų jų patvarumas pažeidimo (įlenkimų) atveju.
Priklausomai nuo darbo sąlygų variklyje, menčių kintamų įtempių lygis paprastai yra 40-160 MPa ribose, o atsižvelgiant į būtiną saugos ribą, jų ištvermės riba dažniausiai reikalinga 300-500 ribose. MPa. Ašmenų atsparumas nuovargiui priklauso nuo medžiagos, ašmenų konstrukcijos ir jo gamybos technologijos, tačiau bet kokiu atveju paviršinio sluoksnio būklė labai įtakoja ištvermės ribos reikšmę. Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos paviršiaus sluoksnio kokybei, yra šie:
- liekamieji įtempiai - jų ženklas, dydis, gylis, pasiskirstymo detalės pjūvyje pobūdis ir kt.;
- paviršiaus mikroreljefas - mikronelygybių dydis ir pobūdis, įbrėžimų buvimas;
- paviršinio sluoksnio struktūra.
Dėl skubos užduoties padidinti peilių atsparumą nuovargiui buvo sukurti ir įdiegti specialūs apdorojimo metodai, o pramonėje buvo įdiegta daugybė specialių jų paviršiaus apdorojimo metodų.
Vibroabrazyvinio apdirbimo vieta mechaninio peilių apdorojimo technologiniame procese, kaip taisyklė, yra apdailos procesas, atliekamas paskutiniame apdorojimo etape. Atsižvelgiant į ašmenų medžiagą, ankstesnio apdorojimo tipą ir pradinę paviršiaus mikronelygumo vertę bei kai kuriuos kitus veiksnius, priskiriami apdorojimo režimai - virpesių amplitudės dažnis ir dydis, darbinių kūnų charakteristikos (abrazyvinis lūžimas, formuoti vibruojantys korpusai, keramikiniai, stikliniai ar metaliniai rutuliukai, mediniai kubeliai ir pan.), masės santykiai ir kt. Tai leidžia pasiekti norimą rezultatą esant gana plačiam pradinių paviršiaus būsenų diapazonui. Taigi mažų ir vidutinių iš plieno ir titano lydinių pagamintų kompresorių mentėms galutinė formavimo operacija yra šaltasis valcavimas, o po to kraštai apvalinami abrazyviniu ratuku. Šiuo atveju paviršiaus šiurkštumas yra Ra = 1,6 ir didesnis, todėl paviršiaus mikronelygumams išlyginti ir paviršiaus sluoksnio gniuždymo įtempiams sukurti naudojami „minkštieji“ vibracijos apdorojimo režimai. Šiuo atveju naudojamas masinis apdorojimas (be tvirtinimo dalių) toroidiniuose vibratoriuose. Kai kuriais atvejais apdorojimo technologija numato abrazyvinį šlifavimą paskutinėse operacijose, o po to poliruojamas ašmenų aerodinaminio profilio paviršius. Tokie peiliai yra intensyviau apdorojami vibroabrazyviniu būdu, siekiant pašalinti mikronelygumus ir užtikrinti liekamuosius gniuždymo įtempius paviršiniame sluoksnyje.
Daug sunkiau įgyvendinti efektyvų didelių turbomašinų menčių vibracijos apdorojimą. Didelė tokių dalių masė, atsižvelgiant į konteinerio svorį ir darbo aplinka sudėtinga sukurti vibracinę mašiną su priimtinu dviejų ar trijų koordinačių virpesių dažniu ir amplitude dėl staigaus reikiamos pavaros galios padidėjimo ir dinaminių mašinos elementų perkrovų. Be to, šios detalės yra prasčiausia kokybė pradinis paviršius, o tai sumažina apdorojimo produktyvumą.
„Motor Sich“ įmonėje naudojamas išilginio vienos koordinatės vibracijos apdorojimas uždarame konteineryje (POVO).
Tradicinėse vietinėse ir užsienio vibroabrazyvinėse mašinose birus užpildas varomas iš svyruojantys judesiai konteinerio dugnas, kuris visada yra apačioje. Tokiu atveju užpildas grąžinamas atgal laisvas kritimas. Šio metodo veiksmingumas nėra pakankamai didelis.
Detalių vibroabrazyvinio apdirbimo procesas žymiai suaktyvėja ir suintensyvėja uždarame konteineryje, kurio dugnai yra vienas priešais kitą, jei tarp jų aktyviai svyruoja tūrinis užpildas, gaudamas kinetinę energiją iš kiekvieno dugno. Žymiai padidėja užpildo smūgio į ruošinį intensyvumas. Talpyklos šoninės sienelės yra nuožulnios (kūginės), o tai sukuria papildomą užpildo suspaudimą jo judėjimo metu, o tai padidina dinaminio veikimo jėgas tarp abrazyvinio užpildo ir talpyklos sienelių, kurių viduje yra apdirbtos dujų dalys. turbininis variklis yra fiksuotos arba laisvos būklės.
Vibruojant šiuo metodu abrazyvinėmis granulėmis ir grūdinto plieno rutuliais, metalo pašalinimas nuo paviršiaus ir detalių paviršiaus mikrodeformacija vyksta intensyviau nei tradiciniuose vibratoriuose, todėl padidėja paviršiaus gniuždymo įtempių dydis ir gylis bei padidėja detalių atsparumas nuovargiui.
3 paveiksle pavaizduotos peilių, pagamintų iš 14Kh17N2Sh, paviršiaus šiurkštumo pokyčių kreivės, atsižvelgiant į vibracinio įrenginio su U formos konteineriu apdorojimo trukmę.

3 pav. Šiurkštumo priklausomybė nuo vibroabrazyvinio apdorojimo U formos inde (1) ir POVO metodu (2)

Šiurkštumas Ra=1,5 µm POOH metodu, kaip matyti iš 3 pav., pasiekiamas maždaug per 30 minučių, o naudojant įprastą vibroabrazyvinį apdorojimą - 1,5 valandos.
Turbinų ir kompresorių menčių vibroabrazyvinio apdorojimo tyrimas parodo šio proceso privalumus lyginant su rankiniu poliravimu ir poliravimu. Tyrimo rezultatai parodė, kad vibrošlifavimo ir vibracijos poliravimo ašmenų ištvermės riba yra 410 MPa ir atitinka TS reikalavimus. Tirtų peilių likutinių įtempių dydis ir pobūdis yra palankesni nei peilių su rankiniu poliravimu ir blizgesiu.

Išvada

Didelė svarba Sprendžiant orlaivių dujų turbinų variklių išteklių ir patikimumo užtikrinimo problemą, taip pat kuriant naujos kartos variklius, kuriami, tobulinami ir kuriami nauji technologiniai procesai, dalių ir įrangos apdirbimo metodai, kurie padidina ne tik našumą, bet ir taip pat gamybos kokybę.
Šiuolaikinių orlaivių variklių tipų ir modifikacijų atsiradimą nuolat lydi nauji dizaino sprendimai, sukeliantys technologinių sunkumų. Norint jas įveikti laiku ir sumažinti atotrūkį tarp „idealaus“ dizaino požiūriu ir „realaus“ gamybos technologijos požiūriu, būtina aktyviai diegti progresyvius mechaninio ir apdailos-grūdinimo apdorojimo metodus. į gamybą.

Literatūra

1. Boguslavev V.A., Yatsenko V.K., Pritchenko V.F. Technologinė pagalba ir GTE dalių laikomosios galios prognozavimas. -K.: Rankraščių leidybos įmonė, 1993. - 332 p.
2. Driggs I. G., Pancaster O. E. Aviacijos dujų turbinos. Per. iš anglų kalbos. G.G. Mironovas. - M., Oborongiz, 1957 - 265 p.
3. Zhiritsky G.S. Aviacijos dujų turbinos. -M., Oborongiz, 1950 - 511 p. 4. Doronin Yu.V., Makarovas V.F. Titano peiliukų plunksnos profilio defektų susidarymo poliravimo metu priežastys.// Ten pat. - 1991. - Nr.12. – 17-19 p
5. Kološčiukas E.M., Šabotenko A.G., Khazanovičius S.V. Tūrinis vibroabrazyvinis GTE dalių apdirbimas. // Aviacija. prost. - 1973. - Nr.6. С7 13 -16
6. Boguslajevas V.A., Jacenka V.K., Zhemanyuk P.D., Pukhalskaya G.V., Pavlenko D.V., Benas V.P. GTE dalių apdaila ir grūdinimas - Zaporožė, red. OJSC "MotorSich", 2005 - 559 p.
7. Demin F. I., Pronichev N. D., Shitarev I. L. Dujų turbininių variklių pagrindinių dalių gamybos technologija: Proc. pašalpa. - M.: Mashinostroenie. 2002. - 328 p.; nesveikas.
8. Sulima A.M., Šulovas V.A., Yagodkin Yu.D. Mašinų dalių paviršiaus sluoksnis ir eksploatacinės savybės. M.: Mashinostroyeniyu, 1988.240 m.
9. Skubachevskiy G.S. Orlaivių dujų turbininiai varikliai: vadovėlis aviacijos universitetų studentams. M.: Mashinostroenie, 1969-544 p.
10. Matalin A. A. Inžinerinė technologija: vadovėlis universiteto studentams. M.: Mashinostroenie, 1985-512 p.
11. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
UAB "Naro-Fominsk mašinų gamybos gamykla" GTE kompresoriaus mentės
12. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
Technikos mokslų daktaras Jurijus Elisejevas, FSPC MMPP „Salyut“ generalinis direktorius, pažangios GTE peilių gamybos technologijos

Svarbi pastaba!
Rašant šią santrauką, magistro darbas dar nebaigtas. Galutinis užbaigimas: 2009 m. gruodžio mėn Pilnas tekstas darbus ir medžiagą šia tema galima gauti iš autoriaus ar jo vadovo po nurodytos datos.