Jaunās paaudzes asmeņu ražošanas tehnoloģija ir nodota ražošanā umpo. No vienkristāla neatdzesētām lāpstiņām līdz turbīnu lāpstiņām ar caurlaidīgu (transpirācijas) dzesēšanu, kas ražotas, izmantojot piedevu tehnoloģijas (pārskats par litotehnoloģiju

Gāzes turbīnu dzinēju (GTE) lāpstiņas ir masīvākās detaļas šo spēkstaciju ražošanā.

Kopējais lāpstiņu skaits GTE rotorā un statorā atkarībā no tā konstrukcijas var sasniegt vairākus tūkstošus gabalu ar divu līdz trīs desmitu vienību diapazonu, savukārt pēc izmēra tie var svārstīties no vairākiem desmitiem milimetru līdz pusotram metram. Turbīnu lāpstiņas ir visgrūtāk izgatavojamas un visatbildīgākās darbībā. Šo detaļu izgatavošanas darbietilpība kopējās darbaspēka izmaksās gāzturbīnu dzinēju ražošanai ir vismaz 70 - 80%.

Pilnība tehnoloģiskie procesi gāzturbīnu dzinēju (GTE) ražošanas lāpstiņām galvenokārt jāatrisina palielināšanas problēma ekonomiskie rādītāji process, proti: materiāla izmantošanas līmeņa paaugstināšana; ražošanas sarežģītības samazināšana; detaļu izgatavošanas tehnoloģiskā cikla un ražošanas tehnoloģiskās sagatavošanas izmaksu samazināšana.

Šīs problēmas risināšanas pamatā ir grupu tehnoloģiju izstrāde gāzturbīnas dzinēja galveno daļu ražošanai, kas nosaka tā izmaksas. Šīs daļas galvenokārt ietver turbīnu un kompresoru lāpstiņas, atvērtus un daļēji slēgtus lāpstiņriteņus. Vienas vai citas tehnoloģijas izvēle ir atkarīga no dizaina iezīmes detaļas. Taču vienai un tai pašai asmens konstrukcijai var izmantot dažādus tehnoloģiskos procesus, no kuriem tiek noteikta optimālākā izvēle ekonomiskā iespējamība tā izmantošana konkrētas izlaiduma programmas ietvaros, t.i. vienas un tās pašas detaļas ražošanā dažādos ražošanas attīstības posmos - no vienreizējās uz sērijveida - tiek izmantotas dažādas tehnoloģijas, savukārt pāreju no vienas tehnoloģijas uz citu var ievērojami samazināt, ja tiek ievēroti noteikti vispārīgi principi.

Šiem principiem ir jāatbilst nosacījumiem automatizēta ražošana, kur nepieciešamās ģeometriskās precizitātes un virsmas slāņa kvalitātes sasniegšanu garantē vienas vai otras grupas tehnoloģiju ievērošana, kas ieviesta uz daudzfunkcionālajām mašīnām un īpašu procesu izmantošana.

Viens no ievērojamākajiem padomju zinātniekiem un dizaineriem bija Mihails Mils. Šī unikālā persona strādāja par galveno dizaineri helikopteru būvniecībā. Izmantojot viņa izcilās zināšanas, tika izveidoti helikopteri Mi-1, Mi-2, Mi-4, Mi-6, Mi-8, Mi-10, Mi-12, Mi-24 u.c.

Grupas tehnoloģija balstās uz detaļu standarta projektiem. Pēdējo klasifikācija Dažādi veidi tiek veikta, ņemot vērā to dizaina īpašību un funkcionālā mērķa līdzību. Tas ļauj apstrādāt noteiktas grupas daļas, lai izmantotu līdzīgas tehnoloģijas. Pamats līdzīgu detaļu grupu veidošanai ir dažādas detaļas, ko izmanto gāzturbīnu dzinējos (GTE).

Pamatojoties uz vienotām detaļu līdzības un atšķirību pazīmēm, var izveidot šādas grupas ar raksturīgām pazīmēm: turbīnu rotora lāpstiņas; sprauslu asmeņi; kompresora lāpstiņas; gredzeni; diski; vārpstas; deflektori; balsti utt. Līdz ar to tiek dota detaļu grupa - GTE kompresora lāpstiņas, kuras vajadzētu ražot vienas standarta tehnoloģijas ietvaros.

Lai izmantotu grupu tehnoloģiju kā vienu no ražošanas posmiem, ir nepieciešama tās obligāta kodēšana, pamatojoties uz detaļu klasifikācijas sistēmu. Šī sistēma ir veidota pēc principa, ka produkta dizainers sadala detaļas grupās. Detaļu ģeometriskajai līdzībai ir izšķiroša loma. Šī līdzība nosaka vēl vienu kopību – apstrādes metožu līdzību, t.i. viena un tā pati darbību secība, griešanas metodes un attiecīgi tās pašas tehnoloģiskās iekārtas to ražošanai.

Nākamais klasifikācijas posms ir grupu tehnoloģiju operāciju kodu (skaitļu) izmantošana. Operācijas kodam ir jāietver konkrēta tehnoloģiska darbība, kas nosaka vienu vai otru grupas tehnoloģijas posmu.

Piemēram, operācija 005 - tehnoloģisko bāzu izgatavošana apstrādei no lietuvju pamatnēm; operācija 095 - virsmu apstrāde, kas savienojas ar citu tehnoloģiskās bāzes daļu utt. Tādējādi, sastādot jauna tehnoloģija konkrētā grupā ietilpstošas ​​detaļas izgatavošanai operācijas numurs (kods) tiek izmantots, lai šo daļu integrētu šajā darbībā iesaistītajās tehnoloģiskajās jaudās.

Tomēr esošās nozares jau ietver liels skaitlis iepriekšējā periodā radītās tehnoloģijas, kuras arī būtu jāapvieno grupas tehnoloģiju ietvaros, saglabājot to esošo klasifikācijas sistēmu detaļām, tehnoloģiskajiem procesiem, instrumentiem u.c.

Turklāt tajā pašā grupā var būt daļas ar dizaina atšķirībām, kas nozīmē papildu darbību ieviešanu tehnoloģijā. Šīs operācijas radikāli nemaina grupas tehnoloģiju, tās tiek veiktas tās ietvaros. Taču tie būtiski maina konkrētas šajā grupā iekļautās daļas tehnoloģiju. Šo dizaina atšķirību dēļ, lai veiktu vienu vai otru grupu tehnoloģijas posmu konkrētai detaļai, to var izmantot atšķirīgs numurs tehnoloģiskās operācijas un, attiecīgi, ierīces, griešanas un mērinstruments utt.

Tādējādi grupas tehnoloģiju tehnoloģiskā sistēma ir veidota, no vienas puses, lai vispārinātu iepriekšējo uzņēmuma attīstības posmu pieredzi, no otras puses, lai izveidotu sakārtotu ražošanas tehnoloģiskās sagatavošanas sistēmu turpmākai uzņēmuma attīstībai.

Lietderīgais modelis attiecas uz dzinēju ražošanas jomu, un to var izmantot gāzturbīnu dzinēju (GTE) lāpstiņās aviācijā, kuģos un uz zemes (kā spēkstacijas daļa). Lietderīgais modelis atrisina lāpstiņas lieces noguruma stiprības palielināšanas problēmu, samazinot stiepes spriegumus tā fiksatorā, lai izvairītos no priekšlaicīgas asmens atteices. Papildu uzdevums ir iespēja piemērot piedāvāto risinājumu atdzesētiem GTE asmeņiem. Problēmu atrisina tas, ka GTE turbīnas lāpstiņā ir eglītes slēdzene, uz kuras urbuma veidā ir izveidots sprieguma koncentrators. Jaunums piedāvātajā lietderības modelī ir tas, ka caurums atrodas gar GTE asmeņa asi. Asmenī var būt kanāls, kas sazinās ar caurumu, veidojot vienu sprieguma koncentratoru. Šāda GTE turbīnas lāpstiņas skujiņas slēdzenes konstrukcija palielina lāpstiņas lieces noguruma izturību, samazinot stiepes spriegumus tā slēdzenē, kas ļauj izvairīties no priekšlaicīgas lāpstiņas atteices.

Lietderīgais modelis attiecas uz dzinēju būvniecību, un to var izmantot gāzturbīnas dzinēja (GTE) lāpstiņās aviācijā, kuģos un uz zemes (kā spēkstacijas daļu).

Pazīstams ar gāzturbīnas dzinēja turbīnu lāpstiņu konstrukciju, kas satur Ziemassvētku eglītes slēdzeni (Skubachevsky G.S. Gaisa kuģu gāzturbīnu dzinēji. Detaļu projektēšana un aprēķins. - M.: Mashinostroenie, 1981, 89. lpp., 3.27. att.).

Asmens ar šādu slēdzeni trūkums ir tāds, ka tas neparedz sprieguma koncentratora ieviešanu. Koncentratora neesamība noved pie ne tikai asmeņu, bet arī diska iznīcināšanas, kad slodze tiek pēkšņi noņemta.

Zināms ir arī GTE asmens dizains, kas satur Ziemassvētku eglītes slēdzeni un vismaz vienu sprieguma koncentratoru cauruma veidā slēdzenē, kas atrodas pāri asmens asij (patents GB 1468470, datēts ar 30.03.1977.).

Šīs konstrukcijas trūkums ir tāds, ka Ziemassvētku eglītes slēdzene darbības laikā ir pakļauta stiepes spriegumiem, kuru palielināšanās noved pie nepietiekamas lieces noguruma izturības. Rezultāts ir priekšlaicīga GTE asmeņa atteice. Arī šo konstrukciju nevar izmantot atdzesētos asmeņos, jo notiek dzesēšanas gaisa noplūde.

Lietderīgā modeļa tehniskais mērķis ir palielināt asmens lieces noguruma izturību, samazinot stiepes spriegumus tā fiksatorā, lai izvairītos no priekšlaicīgas asmens atteices.

Papildu tehniskais izaicinājums ir iespēja piemērot piedāvāto risinājumu atdzesētiem GTE asmeņiem.

Problēmu atrisina tas, ka GTE turbīnas lāpstiņā ir eglītes slēdzene, uz kuras urbuma veidā ir izveidots sprieguma koncentrators.

Jaunums piedāvātajā lietderības modelī ir tas, ka caurums atrodas gar GTE asmeņa asi.

Turklāt asmenī var būt kanāls, kas sazinās ar caurumu, veidojot vienu sprieguma koncentratoru.

Piedāvātais zīmējums parāda gāzturbīnas turbīnas lāpstiņas garengriezumu.

Gāzes turbīnas dzinēja lāpstiņā ir Ziemassvētku eglītes slēdzene 1. Ziemassvētku eglītes slēdzene 1 satur sprieguma koncentratoru cauruma 2 veidā, kas izveidots gar lāpstiņas asi 3.

GTE turbīnas lāpstiņa ir aprīkota ar kanālu 4 dzesēšanai, kas ir savienots ar atveri 2.

GTE turbīnas riteņa darbības laikā pēkšņas slodzes noņemšanas atteices gadījumā palielinās diska griešanās ātrums pieaugošu centrbēdzes spēku ietekmē. Savukārt centrbēdzes spēki palielina spiedes un lieces spriegumus egles slēdzenē 1 un diskā (nav parādīts zīmējumā), savukārt stiepes spriegumi tiek samazināti, pateicoties sprieguma koncentratora klātbūtnei izveidotā cauruma 2 veidā. uz egles slēdzenes 1 pa asmens asi. Tas noved pie lieces noguruma stiprības palielināšanās asmens fiksatorā, kas ļauj izvairīties no priekšlaicīgas asmens atteices.

Gāzes turbīnas dzinēja turbīnas lāpstiņa darbojas kā atdzesēta lāpstiņa, kad gaiss iet caur dzesēšanas kanālu 4, kas savienots ar lāpstiņas egles slēdzenes 1 dzesēšanas atveri 2.

Šī GTE turbīnas lāpstiņas konstrukcija ļauj palielināt lāpstiņas lieces noguruma izturību, samazinot stiepes spriegumus tā fiksatorā, lai izvairītos no priekšlaicīgas lāpstiņas atteices; to var pielietot atdzesētiem GTE lāpstiņām.

Lietderīgā modeļa formula

1. Gāzes turbīnas dzinēja turbīnas lāpstiņa ar Ziemassvētku eglītes slēdzeni, uz kuras ir izveidots vismaz viens sprieguma koncentrators urbuma veidā, kas raksturīgs ar to, ka caurums ir izveidots gar lāpstiņas asi.

2. Gāzes turbīnas dzinēja turbīnas lāpstiņa saskaņā ar 1. punktu, kas raksturīga ar to, ka lāpstiņa satur vismaz vienu dzesēšanas kanālu, kas ir savienojumā ar atveri.

GTE lāpstiņu ražošana ieņem īpašu vietu lidmašīnu dzinēju nozarē, ko nosaka vairāki faktori, no kuriem galvenie ir:

aerodinamiskā spārna un lāpstiņas kāta sarežģīta ģeometriskā forma;

augsta ražošanas precizitāte;

dārgu un ierobežotu materiālu izmantošana asmeņu ražošanai;

asmeņu masveida ražošana;

asmeņu ražošanas tehnoloģiskā procesa aprīkošana ar dārgu specializētu aprīkojumu;

kopējā ražošanas sarežģītība.

Kompresora un turbīnu lāpstiņas ir masīvākās gāzes turbīnu dzinēju daļas. To skaits vienā dzinēja komplektā sasniedz 3000, un ražošanas darbietilpība ir 25 ... 35% no kopējās dzinēja darba intensitātes.

Lāpstiņas spalvai ir paplašināta sarežģīta telpiskā forma

Pildspalvas darba daļas garums ir no 30-500 mm ar mainīgu profilu šķērsgriezumos pa asi. Šīs sekcijas ir stingri orientētas attiecībā pret pamata konstrukcijas plakni un bloķēšanas profilu. AT šķērsgriezumi ir dotas punktu aprēķinātās vērtības, kas nosaka asmeņa aizmugures un siles profilu koordinātu sistēmā. Šo koordinātu vērtības ir norādītas tabulas veidā. Šķērsgriezumi tiek pagriezti viens pret otru un rada lāpstiņas spalvas vērpjot.

Lāpstiņas aerodinamiskā profila precizitāti koordinātu sistēmā nosaka katra aerodinamiskā profila punkta pieļaujamā novirze no dotajām nominālvērtībām. Piemērā tas ir 0,5 mm, savukārt pildspalvas pagrieziena leņķiskā kļūda nedrīkst pārsniegt 20 '.

Pildspalvas biezumam ir mazas vērtības, gaisa plūsmas ieplūdē un izplūdē uz kompresoru tas svārstās no 1,45 mm līdz 2,5 mm dažādām sekcijām. Šajā gadījumā biezuma pielaide svārstās no 0,2 līdz 0,1 mm. Augstas prasības tiek izvirzītas arī pārejas rādiusa veidošanai pie lāpstiņas gaisa spārna ieejas un izejas. Rādiuss šajā gadījumā mainās no 0,5 mm līdz 0,8 mm.

Lāpstiņas aerodinamiskā profila nelīdzenumam jābūt vismaz 0,32 µm.

Lāpstiņas aerodinamiskā spārna vidusdaļā ir izvietoti kompleksa profila konstrukcijas balstu apvalku plaukti. Šie plaukti pilda asmeņu papildu dizaina virsmu lomu, un uz to gultņu virsmām tiek uzklāti cieta sakausējuma pārklājumi no volframa karbīda un titāna karbīda. Vidējie apvalka plaukti, savienojoties viens ar otru, veido vienu atbalsta gredzenu kompresora rotora pirmajā ritenī.

Lāpstiņas apakšējā daļā atrodas slēdzenes plaukts, kuram ir sarežģīta telpiskā forma ar mainīgiem šķērsgriezuma parametriem. Lāpstiņu apakšējie plaukti rada slēgtu ķēdi kompresora ritenī un nodrošina vienmērīgu gaisa padevi kompresoram. Atstarpes maiņa starp šiem plauktiem tiek veikta 0,1 ... 0,2 mm robežās. Lāpstiņas aerodinamiskā spārna augšējai daļai ir formas virsma, kuras ģenerators ir precīzi novietots attiecībā pret slēdzenes profilu un spārna priekšējo malu. Klīrenss starp lāpstiņu virsotnēm un kompresora statora riteņa korpusu ir atkarīgs no šī profila precizitātes.

Vanšu asmens spalvas un slēdzenes darba profils tiek pakļauts rūdīšanas apstrādes metodēm, lai radītu spiedes spriegumus uz ģenerātoru virsmām. Augstas prasības tiek izvirzītas arī asmeņu virsmu stāvoklim, uz kurām nav pieļaujamas plaisas, apdegumi un citi ražošanas defekti.

Asmens materiāls pieder pie otrās kontroles grupas, kas paredz katra asmens rūpīgu kvalitātes pārbaudi. Asmeņu partijai tiek sagatavots arī īpašs paraugs, kas tiek pakļauts laboratorijas analīzei. Kompresora lāpstiņu kvalitātes prasības ir ļoti augstas.

Metodes šādu detaļu sākotnējo sagatavju iegūšanai un tradicionālo un speciālo metožu izmantošana tālākai apstrādei nosaka produkcijas kvalitāti un ražošanas ekonomiskos rādītājus. Kompresora lāpstiņu sākotnējās sagataves tiek iegūtas, štancējot. Šajā gadījumā var iegūt paaugstinātas precizitātes sagataves ar nelielām pielaidēm apstrādei. Zemāk mēs aplūkojam kompresora lāpstiņu ražošanas tehnoloģisko procesu, oriģinālo sagatavi, kas iegūta ar parasto precizitātes karsto štancēšanu. Veidojot šādu sagatavi, ir identificēti veidi, kas samazina ražošanas sarežģītību un uzskaitīto rādītāju ieviešanu, kompresora lāpstiņu kvalitāti.

Izstrādājot tehnoloģisko procesu, tika izvirzīti šādi uzdevumi:

Sākotnējās sagataves izveidošana ar karsto štancēšanu ar minimālu pielaidi asmens spalvām.

Tehnoloģiskās peļņas radīšana sagataves orientācijai un drošai nostiprināšanai tehnoloģiskajā sistēmā.

Tehnoloģiskā aprīkojuma izstrāde un sākotnējās sagataves orientēšanas metodes pielietošana tehnoloģiskajā sistēmā attiecībā pret lāpstiņas aerodinamisko profilu, lai sadalītu (optimizētu) pielaidi dažādos apstrādes posmos.

CNC mašīnas izmantošana sarežģītu kontūru apstrādei frēzēšanas operācijās.

Apstrādes apdares metožu izmantošana slīpējot un pulējot ar virsmu kvalitātes rādītāju garantiju.

Kvalitātes kontroles sistēmas izveide darbību veikšanai galvenajos ražošanas posmos.

Maršruta tehnoloģija asmeņu ražošanai. Zīmogošana un visas ar to saistītās darbības tiek veiktas, izmantojot parasto precīzās karstās štancēšanas tehnoloģiju. Apstrāde tiek veikta uz kloķa presēm atbilstoši tehniskajām prasībām. Štancēšanas slīpumi ir 7…10°. Štancēšanas virsmu pārejas rādiusi veikti R=4mm robežās. Horizontālo un vertikālo izmēru pielaides saskaņā ar IT-15. Pieļaujamais pārvietojums pa zīmogu atdalīšanas līniju nav lielāks par 2 mm. Oriģinālās sagataves spalva ir pakļauta profilētai braukšanai. Zibspuldzes pēdas visā sagataves kontūrā nedrīkst pārsniegt 1 mm.

Kompresora lāpstiņas ir viens no vissvarīgākajiem un masveidā ražotajiem dzinēju produktiem, un, tā kalpošanas laiks no vairākām stundām līdz vairākiem desmitiem tūkstošu stundu, tie piedzīvo plašu dinamisko un statisko spriegumu, augstas temperatūras gāzes plūsmas, kas satur abrazīvu, ietekmi. daļiņas, kā arī vides oksidatīvie produkti un degviela. Tajā pašā laikā jāņem vērā, ka atkarībā no darbības ģeogrāfiskās atrašanās vietas un dzinēja darbības režīma temperatūra tā ceļā svārstās no -50 ... -40 ° C līdz

700…800 С° kompresorā. Kā Būvmateriāli moderno gāzturbīnu dzinēju kompresoru lāpstiņām tiek izmantoti titāna sakausējumi (VT22, VT3-1, VT6, VT8, VT33), karstumizturīgi tēraudi (EN961 Sh, EP517Sh) un niķeļa bāzes lietie sakausējumi (ZhS6U, ZhS32). izmanto turbīnu lāpstiņām.

Militāro lidmašīnu dzinēju ekspluatācijas un remonta pieredze liecina, ka piešķirtā 500-1500 stundu resursa nodrošināšana lielā mērā ir atkarīga no kompresora un turbīnu lāpstiņu bojājumu līmeņa. Tajā pašā laikā vairumā gadījumu tas ir saistīts ar robu parādīšanos, noguruma un termiskā noguruma plaisām, punktveida un gāzes koroziju, kā arī erozīvu nodilumu.

Noguruma robežas kritums 4. pakāpes asmeņiem, pamatojoties uz 20 * 10 6 cikliem, ir 30% (no 480 MPa asmeņiem bez defektiem, līdz 340 MPa remonta asmeņiem), lai gan maksimālie spriegumi uz remontētajiem asmeņiem 4. posms, lai gan tie samazinās, tomēr ievērojami pārsniedz spriegumu uz asmeņu malām bez iegriezumiem. Iegriezumi uz kompresora rotora lāpstiņām izraisa ievērojamu jauno lāpstiņu noguruma izturības zudumu. Ievērojams skaits asmeņu tiek noraidītas un neatgriezeniski zaudētas, jo tiem ir iegriezumi, kas pārsniedz remonta pielaides robežu. No titāna izgatavotām konstrukcijām ar salīdzinoši mazu svaru ir augsta izturība pret koroziju, labas mehāniskās īpašības un skaists izskats.

Izgudrojums attiecas uz lietuvju ražošanu. Gāzes turbīnas dzinēja lāpstiņa ir izgatavota ar ieguldījumu liešanu. Plecu lāpstiņā ir spalva 4, kuras galā ir papēdis 5, kas izgatavots viengabala formā ar spalvu. Papēdis satur platformu 5a, kurā pirmā vanna 12 ir izgatavota ar radiālām virsmām 13 un dibenu 14. Vanna 12 samazina papēža biezumu. Pirmajā vannā saskarnes zonas 15 līmenī starp spalvu un papēdi tiek izgatavota otrā vanna 16, kas ļauj ieliet metālu čaulas veidnē tikai vienā punktā. Pateicoties vienmērīgajam metāla sadalījumam, tiek novērsta porainības veidošanās lāpstā. 3 n. un 3 z.p. f-ly, 4 slim.

RF patenta 2477196 rasējumi

Šis izgudrojums attiecas uz lietmetāla asmeni un tā izgatavošanas metodi.

Gāzes turbīnu dzinējs, piemēram, turboreaktīvo dzinējs, ietver ventilatoru, vienu vai vairākas kompresora pakāpes, sadegšanas kameru, vienu vai vairākas turbīnas pakāpes un sprauslu. Gāzes tiek darbinātas ar ventilatora, kompresora un turbīnas rotori, jo rotoru perifērijā ir piestiprinātas radiālās lāpstiņas.

Iekšējās, ārējās, radiālās, priekšējās vai aizmugurējās pozīcijas vai atrašanās vietas jēdzieni jāņem vērā saistībā ar gāzes turbīnas dzinēja galveno asi un gāzes plūsmas virzienu šajā dzinējā.

Kustīgajā turbīnas lāpstiņā ir kāja, ar kuru tā ir piestiprināta pie rotora diska, platforma, kas veido iekšējās sienas elementu, kas ierobežo gāzes-gaisa ceļu, un spalva, kas atrodas galvenokārt gar radiālo asi un tiek izpūsta. ar gāzēm. Atkarībā no dzinēja un turbīnas pakāpes, tā galā, kas atrodas attālināti no kāta, lāpstiņa beidzas ar elementu šķērsām aerodinamiskās spārna galvenajai (galvenajai) asij, ko sauc par papēdi, kas veido ārējās sienas elementu, kas ierobežo gāzi. - gaisa ceļš.

Uz papēža ārējās virsmas ir izgatavota viena vai vairākas radiālās plāksnes vai ķemmīšgliemenes, kas kopā ar pretējo statora sienu veido labirinta starpliku, kas nodrošina hermētiskumu attiecībā pret gāzēm; šim nolūkam, kā likums, minētā statora siena ir izgatavota noberzējama materiāla gredzena formā, pret kuru plātnes berzē. Plāksnēm ir priekšpuse un aizmugure, kas atrodas šķērsām gāzes plūsmai.

Asmens var būt monobloks, tas ir, kāja, platforma, spalva un papēdis ir izgatavoti viena gabala formā. Asmens ir izgatavots liešanas procesā, ko sauc par "pazaudēto vaska liešanu", un tas ir labi zināms nozares profesionāļiem. Pa šo ceļu:

Iepriekš lāpstiņas modelis tika izgatavots no vaska;

Modelis ir iegremdēts ugunsizturīgā keramikas slipā, kas pēc apdedzināšanas veido apvalku;

Vasks tiek izkausēts un noņemts, kas dod iespēju iegūt ugunsizturīga materiāla "čaulas formu", kura iekšējais tilpums nosaka asmens formu;

Izkausētu metālu ielej čaulas veidnē, savukārt vairākas čaumalu veidnes tiek apvienotas blokā vienlaicīgai metāla ieliešanai;

Apvalka veidne ir salauzta, kas ļauj iegūt metāla lāpstiņu.

Vietās, kur metāls tiek ieliets veidnē, uz veidnē ielietā metāla asmens veidojas samērā biezi metāla izaugumi, kas pēc asmens ieveidošanas ir jāapstrādā. Parasti metālu ielej asmens papēža līmenī. Ieliešanas kanāla diametrs un līdz ar to arī pēc tam izveidojusies uzkrāšanās ir ievērojama, un izliešana notiek pie labirinta blīves plāksnēm, kurām ir mazs biezums; kā rezultātā, ja tiek nodrošināts tikai viens liešanas punkts, metāls ir slikti sadalīts korpusa veidnē un rodas problēmas ar asmens porainību, jo īpaši tā asmeņu līmenī.

Šo problēmu var atrisināt, nodrošinot divas izliešanas ieplūdes, savukārt izliešanas kanālu diametrs attiecīgi tiek samazināts. Tādējādi viena ieliešanas kanāla vietā liels diametrs tiek iegūti divi mazāka diametra liešanas kanāli, kas atrodas viens no otra, kas nodrošina labāku metāla sadali un novērš porainības problēmas.

Tomēr ir vēlams risināt šīs porainības problēmas, saglabājot tikai vienu izliešanas punktu.

Šajā sakarā izgudrojuma priekšmets ir gāzturbīnas dzinēja lāpstiņa, kas izgatavota ar liešanu, satur spalvu, kuras galā ir papēdis, kas izgatavots viena gabala veidā ar spalvu, ar kuru tas tiek izgatavots. savienots saskarnes zonas līmenī, savukārt papēdis satur platformu, uz kuras saskaņā ar vismaz vienu blīvējuma plāksni un platformā ir izgatavota pirmā vanna, kas raksturīga ar to, ka otrā vanna ir izgatavota pirmajā vannā pie saskarnes līmenis starp spalvu un papēdi.

Vienas vannas klātbūtne citā vannā saskarnes zonas līmenī starp gaisa spārnu un papēdi novērš pārmērīgu sabiezēšanu šajā zonā, un lāpstiņas formēšanas laikā ar liešanu nodrošina labāku šķidrā metāla sadalījumu veidnē. Uzlabotais šķidrā metāla sadalījums veidnē ļauj izmantot liešanas metodi ar vienu metāla liešanas punktu. Priekšrocība, ražojot asmeni ar vienu ieliešanas punktu, ir čaulas veidnes un, ja nepieciešams, čaulas veidņu bloka izcilā vienkāršība; tiek samazinātas asmeņu ražošanas izmaksas, vienlaikus uzlabojot to kvalitāti.

Turklāt tiek optimizēts materiāla daudzums papēža līmenī, kas samazina asmens svaru un izmaksas.

Turklāt tiek optimizēta mehāniskā slodze uz papēdi un/vai spalvu, un asmens tos labāk absorbē, jo tiek panākts labāks masas sadalījums.

Vēlams, lai pirmā vanna būtu ierobežota ar radiālajām virsmām un dibenu, bet otrā vanna ir izveidota pirmās vannas dibenā.

Vēlams arī, lai otrais paliktnis būtu izgatavots gar asmens galveno asi pretī saskarnes zonai starp papēdi un spalvu.

Ir vēlams, lai lāpstiņas aerodinamisko spārnu veidotu cieta siena un tajā būtu izliektas virsmas savienojuma zonā, otrajā vannā būtu izliektas radiālas virsmas un apakšējā virsma, un otrās vannas izliektās radiālās virsmas atrastos būtībā paralēli gaisa spārnu izliektas virsmas pārošanās zonā, kas nodrošina būtībā nemainīgu lāpstiņas biezumu saskarnes zonā.

Izgudrojuma mērķis ir arī turbīna, kas satur vismaz vienu lāpstiņu saskaņā ar šo izgudrojumu.

Izgudrojuma mērķis ir arī gāzes turbīnas dzinējs, kas satur vismaz vienu turbīnu saskaņā ar šo izgudrojumu.

Izgudrojuma priekšmets ir arī metode gāzturbīnas dzinēja lāpstiņas izgatavošanai, kas ietver šādas darbības:

Tiek izgatavots asmeņa vaska modelis, kas satur spalvu, kuras galā ir izveidots papēdis, kas veido vienotu daļu ar spalvu, ar kuru tas ir savienots saskarnes zonas līmenī, savukārt papēdī ir platforma uz kuras ir izgatavota vismaz viena blīvējuma plāksne, savukārt pirmajā vannā uz platformas, otrā vanna tiek veikta pirmajā vannā konjugācijas zonas līmenī starp spalvu un papēdi,

No vaska izgatavota lāpstiņa ir iegremdēta ugunsizturīgā plāksnē,

Korpusa veidne ir izgatavota no ugunsizturīga materiāla,

Izkausētu metālu ielej korpusa veidnē caur vienu ieliešanas atveri,

Apvalka forma tiek salauzta un iegūta lāpstiņa.

Šis izgudrojums būs skaidrāk redzams no sekojošā apraksta par vēlamā asmens iemiesojumu saskaņā ar šo izgudrojumu un tā izgatavošanas metodi, atsaucoties uz pievienotajiem zīmējumiem.

att. 1 ir shematisks turbīnas lāpstiņas sānskats saskaņā ar šo izgudrojumu.

att. 2 - priekšējais izometriskais skats ārējā puse asmeņu papēži.

att. 3 ir lāpstiņas šķērsskats gar plakni III-III attēlā. viens.

att. 4 ir izometrisks lāpstiņas papēža ārējās puses skats no sāniem.

Kā parādīts attēlā. 1, lāpstiņa 1 saskaņā ar šo izgudrojumu ir veidota būtībā gar galveno asi A, kas būtībā ir radiāla attiecībā pret gāzturbīnas dzinēja asi B, kurā atrodas lāpstiņa 1. Šajā gadījumā mēs runājam par turboreaktīvo dzinēja turbīnas lāpstiņu. Plecu lāpstiņa 1 satur kāju 2, kas atrodas iekšpusē, platformu 3, spalvu 4 un papēdi 5, kas atrodas ārpusē. Papēdis 5 savienojas ar spalvu 4 saskarnes zonā 15 . Kāja 2 ir paredzēta uzstādīšanai rotora ligzdā, lai to varētu uzstādīt uz šī rotora. Platforma 3 ir izveidota starp kāju 2 un spalvu 4, un tajā ir virsma, kas atrodas šķērsvirzienā attiecībā pret lāpstiņas 1 asi A, veidojot sienas elementu, kas ierobežo tās gāzes-gaisa ceļu. iekšā; minēto sienu veido visas attiecīgās turbīnas pakāpes lāpstiņu 1 platformas 3, kas atrodas blakus viena otrai. Spalvas 4 parasti atrodas gar lāpstiņas 1 galveno asi A, un tai ir aerodinamiskā forma, kas atbilst tās mērķim, kā tas ir zināms nozares speciālistiem. Papēdis 5 satur platformu 5a, kas ir izgatavota gaisa spārna 4 ārējā galā būtībā šķērsām lāpstiņas 1 galvenajai asij A.

Kā parādīts attēlā. 2. un 4. attēlā, papēža platforma 5 satur priekšējo malu 6 un aizmugurējo malu 7, kas vērsta šķērsām attiecībā pret gāzes plūsmu (plūsma parasti ir paralēla turboreaktīvo dzinēja asij B). Šīs divas šķērseniskās malas, priekšpuse 6 un aizmugurē 7, ir savienotas ar divām sānu malām 8, 9, kurām ir Z formas profils: katra sānu mala 8, 9 satur divas gareniskās daļas (attiecīgi 8a, 8b, 9a, 9b) , savstarpēji savienota sekcija attiecīgi 8", 9", kas būtībā ir šķērsvirziena vai veidota vismaz leņķī attiecībā pret gāzes plūsmas virzienu. Tieši gar sānu malām 8, 9 papēdis 5 saskaras ar divu blakus esošo rotora lāpstiņu papēžiem. Jo īpaši, lai slāpētu vibrācijas, kurām tie ir pakļauti darbības laikā, asmeņi ir uzstādīti uz diska ar būtisku vērpes spriegumu ap to galveno asi A. Papēži 5 ir konstruēti tā, ka asmeņi tiek pakļauti vērpes ietekmei. spriegums, kad tas tiek atbalstīts uz blakus esošajiem asmeņiem gar šķērsgriezumiem 8", 9" sānu malām 8, 9.

Sākot no papēža 5 platformas 5a ārējās virsmas, tiek izgatavotas radiālās plāksnes 10, 11 vai ķemmīšgliemenes 10, 11, šajā gadījumā divu apjomā; ir iespējams arī nodrošināt tikai vienu plāksni vai vairāk nekā divas plāksnes. Katra plāksne 10, 11 ir izgatavota šķērsām gāzturbīnas dzinēja asij B, sākot no papēža 5 platformas ārējās virsmas, starp diviem pretējiem sānu malu 8 gareniskajiem posmiem (8a, 8b, 9a, 9b). , 9 no papēža 5.

Papēža 5 platforma 5a parasti ir veidota radiālā leņķī attiecībā pret gāzturbīnas dzinēja asi B. Patiešām, turbīnā gāzes-gaisa ceļa šķērsgriezums palielinās no ieplūdes līdz izplūdei, lai nodrošinātu gāzu izplešanos; tādējādi papēža 5 platforma 5a attālinās no gāzturbīnas dzinēja ass B no ieejas uz izeju, savukārt tā iekšējā virsma veido gāzes-gaisa ceļa ārējo robežu.

Papēža 5 platformā 5a (pateicoties veidnes konfigurācijai) ir izveidota pirmā vanna 12. Šī pirmā vanna 12 ir dobums, ko veido perifērās virsmas 13, kas veido apmali, kuras tiek veidotas, sākot no veidnes ārējās virsmas. platformas 5a un ir savienotas ar virsmu 14, veidojot vannas 12 dibenu 14. Perifērās virsmas 13 ir izvietotas būtībā radiāli un šajā gadījumā ir izliektas no iekšpuses, veidojot savienojumu starp platformas 5a ārējo virsmu un vannas 12 dibena 14 virsma. Šīs izliektās radiālās virsmas 15 parasti ir paralēlas papēža 5 sānu malām 8, 9 un šķērsmalām 6, 7 platformām 5a, ievērojot to formu, skatoties no augšas (gar asmens galvenā ass A 1). Dažas papēža 5 zonas var nesaturēt šādas radiālas virsmas 13, tādā gadījumā vannas 12 dibena 14 virsma iet tieši uz sānu malu (skat. malu 9a 2. att.) (jāpiebilst, ka att. 4 šīs zonas neatrodas vienā un tajā pašā vietā).

Šāda veida vanna 12 jau ir izmantota zināmās lāpstiņās. Tās funkcija ir atvieglot papēdi 5, vienlaikus saglabājot to mehāniskās īpašības: papēža 5 platformas 5a biezums ir būtisks pie sānu malām 8, 9, kuru sānu virsmas, saskaroties ar blakus esošajiem asmeņiem, asmeņa 1 rotācijas laikā tiek pakļautas spēcīgiem spriegumiem, savukārt centrālās daļa no papēža 5 platformas 5a, kas ir pakļauta mazākam spriegumam, ir izgatavota ar padziļinājumu, kas veido pirmo vannu 12.

Turklāt papēdis satur vannu 16 pirmajā vannā 12, kas turpmāk saukta par otro vannu 16. Otrā vanna 16 ir izveidota saskarnes zonas 15 līmenī starp papēdi 5 un spalvu 4. Jo īpaši, otrā vanna ir izgatavota gar asmens 1 galveno asi A pretī zonai 15, kas savieno pāri starp 5. papēdi un spalvu 4.

Otrā vanna 16 ir dobums, ko veido perifērās virsmas 17, kas veido malu, kas savieno pirmās vannas 12 apakšējo virsmu 14 ar virsmu 18, kas veido otrās vannas 16 dibenu (un atrodas iekšējā pusē ar attiecībā pret pirmās vannas 12 apakšējo virsmu 14). Perifērās virsmas 17 ir izvietotas būtībā radiāli, šajā gadījumā tās ir izliektas ārējā un iekšējā pusē, veidojot konjugāciju starp pirmās tvertnes 14 apakšējo virsmu 14 un otrās tvertnes 16 apakšējo virsmu 18. Šīs izliektās radiālās virsmas 17 būtībā ir paralēli spalvas 4 virsmām, ievērojot to formu, skatoties no augšas (gar asmens 1 galveno asi A) (sk. 4. att.).

Otrā vanna 16 tiek izgatavota formēšanas laikā (citiem vārdiem sakot, čaulas veidnes konfigurācija asmens 1 formēšanai ir pielāgota šādas tvertnes 16 formēšanai). Asmens ir izgatavots, atlejot uz zaudētiem vaska modeļiem, kā aprakstīts iepriekš aprakstā.

Otrās vannas 16 klātbūtne novērš pārmērīgu biezumu 15. saskarnes zonā starp papēdi 5 un spalvu 4. Līdz ar to, metālu ielejot korpusa veidnē, metāls tiek sadalīts vienmērīgāk, kas padara iespējams izvairīties no porainības veidošanās, pat ja metāls tiek izliets tikai vienā liešanas punktā.

Tādējādi lāpstiņu 1 var izgatavot ar ieguldīšanas liešanas metodi ar vienu šķidrā metāla ieliešanas ieeju katrai čaulas veidnei, un šāda metode ir vienkāršāka un lētāka. Ja veidlapas apvieno blokos, metode ir vēl vienkāršāka. Turklāt, ielejot apvalka veidnē caur vienu ieliešanas atveri, izgatavotajā asmenī ir tikai viens atlikums, kas tiek noņemts, apstrādājot. Šādas daļas apstrāde ir vienkāršāka.

Turklāt asmeņa 1 svars un līdz ar to arī izmaksas tiek samazinātas, pateicoties otrajai paliktnei 16, savukārt spriedze uz papēža 5, kā arī spriegumi uz spalvas 4 tiek labāk sadalīti un, tāpēc asmeni labāk uztver 1.

Šajā gadījumā pildspalva 4 ir izgatavota cietas sienas formā, tas ir, bez dzesēšanas, izmantojot apvalku vai dobumu, kas izveidots tās sienas biezumā. Vēlams, lai otrās tvertnes 16 perifērās virsmas 17 un apakšējā virsma 18 būtu veidotas tā, lai lāpstiņas 1 biezums saskarnē 15 starp papēdi 5 un spalvu 4 būtu būtībā nemainīgs. pazīšanas zīme skaidri redzams attēlā. 3. Jo īpaši, ja mēs apzīmējam spalvu 4 izliektās virsmas 15a, 15b saskarnes zonas 15 līmenī starp spalvu 4 un papēdi 5, tad 4. attēlā. 3 ir redzams, ka otrās vannas 16 izliektās radiālās virsmas 17 būtībā ir paralēlas pildspalvas 4 izliektajām virsmām 15a, 15b, pret kurām tās atrodas. Ilustrētajā iemiesojumā otrās vannas 16 izliekto radiālo virsmu 17 rādiuss nav identisks spalvas 4 pretējo izliekto virsmu 15a, 15b rādiusam, bet tomēr šīs virsmas ir būtībā paralēlas.

Daļa no otrās vannas 16, kas atrodas Fig. 3 pa kreisi, ir raksturīga nepārtraukta izliekta forma bez plakanas zonas starp pirmās paplātes 12 izliekto radiālo virsmu 13, pirmās paplātes 12 apakšējo daļu 14 un otrās paplātes 16 izliekto radiālo virsmu 17. otrās paplātes 16 daļā, kas atrodas Fig. 3 labajā pusē, katrs no šiem laukumiem ir skaidri redzams. Dažādu sekciju izpilde starp tām aplūkojamajā zonā (sekcijā) ir atkarīga no papēža 5 virsmu stāvokļa attiecībā pret spalvu 4 virsmām.

Izgudrojums ir aprakstīts kustīgai turbīnas lāpstiņai. Taču patiesībā to var uzklāt uz jebkura liešanas veidā izgatavota asmeņa, kas satur spalvu, kuras galā tiek izveidots papēdis viena gabala veidā ar spalvu.

PRASĪBAS

1. Liešanas ceļā izgatavota gāzturbīnas dzinēja lāpstiņa, kas satur spalvu, kuras galā ir papēdis, kas izgatavota viena gabala veidā ar spalvu, ar kuru tas ir savienots saskarnes zona, bet papēdis satur platformu, uz kuras vismaz viena ir blīvējuma plāksne, un platformā ir izveidota pirmā vanna, kas raksturīga ar to, ka otrā vanna ir izveidota pirmajā vannā saskarnes zonas līmenī starp spalvām un papēdis.

2. Lāpstiņa saskaņā ar 1. punktu, kas atšķiras ar to, ka pirmo vannu nosaka radiālas virsmas un dibens, bet otrā vanna ir izveidota pirmās vannas dibenā.

3. Asmens saskaņā ar 1. punktu, kurā otrais paliktnis ir izgatavots pa asmens galveno asi (A) pretī saskarnes zonai starp papēdi un spalvu.

4. Asmens saskaņā ar 3. punktu, kurā pildspalva ir veidota no cietas sienas un satur izliektas virsmas savienojuma zonā, un otrajā paplātē ir izliektas radiālās virsmas un apakšējā virsma, bet otrā paliktņa izliektās radiālās virsmas. atrodas būtībā paralēli pildspalvas izliektajām virsmām saskarnes zonā, kas nodrošina praktiski nemainīgu asmens biezumu saskarnes zonā.

5. Turbīna, kas satur vismaz vienu lāpstiņu saskaņā ar 1. punktu.

6. Gāzes turbīnas dzinējs, kas satur vismaz vienu turbīnu saskaņā ar 5. punktu.

Darba atbilstība

Lidmašīnu dzinēju resursus un uzticamību galvenokārt nosaka kompresoru lāpstiņu nestspēja (1. att.), kas ir viskritiskākās un visvairāk noslogotās daļas, kuras ekspluatācijas laikā piedzīvo ievērojamas mainīgas un cikliskas slodzes, kas uz tām iedarbojas augstās frekvencēs. . Kompresora lāpstiņas ir masīvākā, ļoti noslogotākā un kritiskākā gaisa kuģa dzinēja daļa.
Kompresora lāpstiņas, kurām ir plānas ieplūdes un izplūdes malas un ir izgatavotas no titāna sakausējumiem, kas ir ļoti jutīgi pret sprieguma koncentrāciju, ir tāda, ka tie pirmie sastopas ar svešķermeni (putnu, krusu utt.), kas ir iekļuva dzinēja traktā.
Riski, spraugas, erozijas bojājumi un citi defekti ievērojami palielina lokālo vibrācijas sprieguma līmeni, kas krasi samazina stiprības īpašības lāpstiņas. Tāpēc virsmas slāņa labvēlīgas īpašību kombinācijas izveidošana apdares apdares un rūdīšanas operācijās ļoti ietekmē pieaugumu. nestspēja gāzturbīnas dzinēja lāpstiņas. Steidzams uzdevums ir novērtēt virsmas deformācijas sacietēšanas ietekmi uz asmeņu triecienizturību, iedarbojoties ar svešķermeņiem.

1. attēls — GTE kompresora lāpstiņas modelis (10 kadri, 20 cikli)

Šobrīd kompresoru lāpstiņu ražošanā plaši tiek izmantotas plastiskās deformācijas un mehāniskās apstrādes metodes, kā arī sarežģītas tehnoloģijas tehnoloģiskā procesa apdares operācijās.
Vibroabrazīvā apstrāde (VO) īpašās iekārtās ir atradusi plašu pielietojumu kompresoru lāpstiņu ražošanā no titāna sakausējumiem. Pozitīva ietekme uz vibroabrazīvās apstrādes efektivitāti ir ķīmiski aktīvu šķidrumu izmantošana kopā ar abrazīvu.
Ultraskaņas apstrāde ar bumbiņām (UZO) ļauj veidot labvēlīgu kompresora lāpstiņu virsmas slāņa īpašību kombināciju, kam ir zema stingrība, augsta ražošanas precizitāte, sarežģīta konfigurācija un plānas malas.
Pneimatisko strūklu strūklu (ACVN) raksturo bumbiņu slīdoša sadursme ar lāpstiņas aerodinamisko spārnu virsmu, novēršot to pārcietēšanu. Konstatēts, ka PDA pavada struktūras neviendabīguma samazināšanās, un tas padara struktūru, fāžu sadalījumu un atlikušos spiedes spriegumus vienmērīgāku lāpstiņas aerodinamiskās virsmas slānī. Piedāvātā apdares un rūdīšanas apstrādes pneimatiskā skrošu strūklu metode efektīvi neitralizē tehnoloģiskā procesa iepriekšējos posmos radušos virsmas slāņa tehnoloģiskos mikrodefektus, ko pavada ievērojams izturības robežas pieaugums, izturības izkliedes samazināšanās, neprasa vēlāku plānu malu apdari ar manuālu pulēšanu.
Viena no perspektīvām apdares un cietināšanas apstrādes metodēm ir magnētiskās abrazīvās pulēšanas (MAP) metode. Atšķirīga iezīme MAP ir iespēja apstrādāt detaļas ar dažādu konfigurāciju un apvienot apdares un rūdīšanas darbības vienā procesā.
Gāzes turbīnu dzinēju lāpstiņu erozijas problēma ir vispāratzīta. Kompresora lāpstiņu erozijas intensitāte un veids ir atkarīgs ne tikai no daļiņu sadursmes apstākļiem ar gaisa spārnu virsmu, bet arī no virsmas slāņa īpašību kombinācijas.
Lai uzlabotu asmeņu nodilumizturību, arvien plašāk tiek izmantots Dažādi sarežģītas tehnoloģijas - plazmas pārklājumu uzklāšana kombinācijā ar dažādām apdares un cietināšanas metodēm.
Dzinēju izstrādi un ieviešanu sērijveida ražošanā šobrīd pavada progresīvi dizaina un tehnoloģiskie risinājumi, kas izpaužas kā jaunu detaļu parādīšanās, principiāli jaunu konstrukcijas materiālu izmantošana, kā arī ražošanas, montāžas un testēšanas tehnoloģiju pilnveidošana. Plaši tiek izmantoti progresīvi apstrādes tehnoloģiskie procesi, kuru pamatā ir ātrgriešanas koncepcija, tiek pilnveidotas apdares-rūdīšanas un termiskās apstrādes metodes.
Ciešā saikne starp dzinēju konstrukciju un ražošanas tehnoloģiju noteica vairākus aktuālus jautājumus, kas saistīti ar sarežģīta profila detaļu nestspējas palielināšanu, izmantojot tehnoloģiskās metodes.

Darba mērķis un uzdevumi

Mērķis- GTE kompresoru lāpstiņu izturības un kvalitātes paaugstināšana, uzlabojot strukturālo un tehnoloģisko atbalstu GTE kompresoru lāpstiņu ražošanas procesiem.

Darba galvenie uzdevumi:
1.) Veikt GTE kompresoru lāpstiņu ražošanas procesu strukturālā un tehnoloģiskā atbalsta pašreizējā stāvokļa analīzi;
2.) Izpētīt iespējas palielināt kompresora lāpstiņu izturību, uzklājot jonu-plazmas pārklājumus;
3.) Veikt eksperimentus nodilumizturīga jonu-plazmas pārklājuma īpašību izpētei;
4.) Rekomendāciju izstrāde GTE kompresoru lāpstiņu ražošanas procesu strukturālā un tehnoloģiskā nodrošinājuma uzlabošanai.

Darba zinātniskā novitāte

Darba zinātniskā novitāte slēpjas ieteikumu izstrādē GTE kompresoru lāpstiņu ražošanas procesu strukturālā un tehnoloģiskā nodrošinājuma uzlabošanai un optimālas struktūras izveidei GTE kompresoru lāpstiņu apstrādes tehnoloģiskajam procesam. Tāpat šis darbs sniedz risinājumu GTE kompresora lāpstiņu izturības un nodilumizturības problēmai.

Galvenā daļa

Gāzes turbīnas dzinēja kompresora lāpstiņas

GTE lāpstiņas darbojas augstā temperatūrā, sasniedzot vairāk nekā 1200°C turbīnai un virs 600°C kompresoram. Vairākas izmaiņas dzinēja termiskajos darba režīmos – strauja uzkarsēšana iedarbināšanas brīdī un strauja dzesēšana, kad dzinējs ir apturēts – izraisa cikliskas termiskās spriegumu izmaiņas, ko raksturo kā termisko nogurumu (2. att.). Turklāt aerodinamiskā spārna profila daļa un lāpstiņas sakne papildus spriedzei un liecei no centrbēdzes spēkiem, liecei un griezes momentam no ātrgaitas gāzes plūsmas piedzīvo mainīgus spriedzes no vibrācijas slodzēm, kuru amplitūda un frekvence mainās plaša spektra.

2. attēls - Gāzes plūsmu kustības shēma gāzes turbīnas dzinējā (3 kadri)

Kompresora un turbīnu lāpstiņu darbības uzticamība ir atkarīga ne tikai no to konstrukcijas izturības, izturības pret cikliskām un ilgstošām statiskām slodzēm, bet arī no to izgatavošanas tehnoloģijas, kas tieši ietekmē kāta un lāpstiņas spalvu virsmas slāņa kvalitāti. Strukturālie un tehnoloģiskie spriegumu koncentratori veidojas virsmas slānī, to ietekmē darba rūdīšana un iekšējie atlikušie spriegumi no mehāniskās apstrādes. Turklāt virsmas slānis ir pakļauts ārējām slodzēm galvenajos sprieguma stāvokļa veidos (liece, spriedze, vērpes) ārējā vide. Šie negatīvie faktori var izraisīt lāpstiņas iznīcināšanu un līdz ar to arī gāzes turbīnas dzinēja atteici.
GTE lāpstiņu ražošana ieņem īpašu vietu lidmašīnu dzinēju nozarē, ko nosaka vairāki faktori, no kuriem galvenie ir:
komplekss ģeometriskā forma asmeņu spalva un kāts;
augsta ražošanas precizitāte;
dārgu materiālu, piemēram, leģētā tērauda un titāna sakausējumu, izmantošana;
asmeņu masveida ražošana;
tehnoloģiskā procesa aprīkošana ar dārgu specializētu aprīkojumu;
augsta ražošanas sarežģītība.
Mūsdienās GTE asmeņu ražošanai ir raksturīgi šādi apstrādes veidi:
stiepšanās;
frēzēšana;
ripo;
pulēšana;
vibrācijas pulēšana vai vibrācijas slīpēšana;
termiskā apstrāde .

Virsmas slāņa veidošana apdares operācijās asmeņu izgatavošanai

GTE asmeņu izgatavošanas laikā uz to virsmām veidojas mikroraupjumi un riski, virsmas slānī notiek strukturālas un fāzu transformācijas. Turklāt virsmas slānī tiek novērota metāla cietības palielināšanās un paliekošo spriegumu veidošanās.
Ekspluatācijas apstākļos virsmas slānis uztver vislielākās slodzes un tiek pakļauts fizikālai un ķīmiskai iedarbībai: mehāniskai, termiskai, korozijai utt.
Vairumā gadījumu GTE asmeņu virsmas ekspluatācijas īpašības sāk pasliktināties nodiluma, erozijas, korozijas, noguruma plaisāšanas dēļ, kas var izraisīt bojājumus.
Pēc apdare atšķirt šādus virsmas defektus: riskus, skrāpējumus, skrāpējumus, iespiedumus, poras, plaisas, urbumus utt.
Asmeņu izgatavošanas laikā radušās virsmas slāņa fizikālās un mehāniskās īpašības darbības laikā būtiski mainās spēka, temperatūras un citu faktoru ietekmē.
Daļas virsmai ir vairākas pazīmes, salīdzinot ar serdi. Atomiem, kas atrodas uz virsmas, ir vienvirziena saites ar metālu, tāpēc tie atrodas nestabilā stāvoklī un tiem ir enerģijas pārpalikums salīdzinājumā ar atomiem iekšpusē.
Difūzijas rezultātā, īpaši, ja tiek pakļauta paaugstinātai temperatūrai, ķīmiskie savienojumi parastais metāls ar vielām, kas iekļūst no ārpuses. Paaugstinātā temperatūrā palielinās atomu difūzijas mobilitāte, kas izraisa leģējošu elementu koncentrācijas pārdali. Difūzijai virsmas slānī ir būtiska ietekme uz metālu īpašībām. Tas jo īpaši attiecas uz tādu darbību kā slīpēšana, kad apstrādes zonā ir augsta temperatūra.
Galvenie makrosprieguma rašanās iemesli apstrādes laikā ir virsmas slāņa metāla plastisko deformāciju un lokālās uzkarsēšanas neviendabīgums, kā arī fāzu pārvērtības.
Detaļu virsmas slāņa sacietēšanas pakāpi un dziļumu nosaka apstrādes režīmi, un tie ir tieši saistīti ar dislokāciju, vakanču un citu defektu skaita palielināšanos metāla kristāliskajā režģī.
GTE detaļu virsmas slānis veidojas deformācijas zonā un blakus zonās notiekošu savstarpēji saistītu parādību rezultātā: daudzkārtējas elastīgi-plastiskas deformācijas, metāla plastisko īpašību izmaiņas, berze, mikro un makrostruktūras izmaiņas u.c.
Cietināšanas laikā virsmas metāla deformācijas un berzes darba rezultātā izdalās siltums, kas silda detaļu. Ar intensīviem apstrādes režīmiem virsmas slāņu lokālās zonas tiek uzkarsētas, savukārt izlīdzināšana - līdz 600-700 ° C, ar trieciena metodēm - līdz 800-1000 ° C.
Šāda karsēšana noved pie atlikušo spiedes spriegumu līmeņa samazināšanās virsmas tuvumā, kas var izraisīt cietināšanas efekta samazināšanos. Dažos gadījumos spiedes spriegumi tiek pārveidoti stiepes spriegumos.
Galvenais sacietēšanas iemesls ir dislokāciju blīvuma palielināšanās, kas uzkrājas bīdes līniju tuvumā un to sekojošā apstāšanās dažādu šķēršļu priekšā, kas veidojas deformācijas procesā vai pastāvēja pirms tā. Sadalīšanās metāla tilpumu blokos, kas atrodas starp slīdēšanas plaknēm, šo bloku rotācija, slīdēšanas plakņu izliekums un kristāla režģa iznīcināšanas produktu uzkrāšanās uz tiem veicina nelīdzenumu palielināšanos gar slīdēšanas plaknēm, un , līdz ar to uz sacietēšanu.
Detaļu apstrādes laikā paliekošo spriegumu veidošanās ir saistīta ar virsmas slāņu nevienmērīgu plastisko deformāciju, kas rodas spēka un termisko faktoru mijiedarbības laikā.
Deformāciju pavada nevienmērīgs dziļums un savstarpēji saistīti bīdes, pārorientācijas, drupināšanas, pagarinājuma vai konstrukcijas sastāvdaļu saīsināšanas procesi. Atkarībā no deformāciju rakstura tiek novērots detaļas materiāla blīvuma pieaugums.
Smagos sacietēšanas apstākļos var rasties pārcietēšana, kā rezultātā virsmas slānī parādās bīstamas mikroplaisas un iezīmējas atslāņojošā metāla daļiņu veidošanās. Atkārtota sacietēšana ir neatgriezenisks process, kurā karsēšana neatjauno metāla sākotnējo struktūru un tā mehāniskās īpašības.

Asmeņu vibroabrazīvā apstrāde

Lāpstiņas ir gaisa kuģu gāzturbīnu dzinēju raksturīgās masas daļas, darbojas augstas statiskās, dinamiskās un termiskās slodzes apstākļos un lielā mērā nosaka dzinēja kalpošanas laiku un uzticamību kopumā.
To ražošanai tiek izmantoti augstas stiprības titāna sakausējumi, nerūsējošie tēraudi, karstumizturīgi sakausējumi uz niķeļa bāzes, kā arī kompozītmateriāli.
Asmeņu ražošanas sarežģītība lielākajā daļā gāzturbīnu dzinēju konstrukciju ir 30–40% no dzinēja kopējās sarežģītības. Šī funkcija kopā ar asmeņu darbības apstākļiem dzinējā prasa izmantot progresīvas metodes sagatavju iegūšanai ražošanā, modernās tehnoloģijas apstrāde, īpaši apdares operācijās, tehnoloģisko procesu mehanizācijā un automatizācijā.
Lidmašīnu gāzturbīnu dzinēju darbībā no visām kļūmēm, kas radušās detaļu stiprības atteices cēloņu dēļ, lāpstiņas veido aptuveni 60%. Lielākajai daļai asmeņu kļūmju cēlonis ir nogurums. To bieži veicina asmeņu bojājumi, ko izraisa cieto daļiņu iekļūšana dzinēja traktā (akmeņi manevrējot pa zemi, putni lidojumā utt.). Tas rada nepieciešamību nodrošināt pietiekami augstu asmeņu cikliskās izturības robežu, kā arī veikt īpašus tehnoloģiskus un dizaina pasākumus, lai palielinātu to noturību bojājumu (iespiedumu) gadījumā.
Atkarībā no darbības apstākļiem dzinējā mainīgo spriegumu līmenis asmeņos parasti ir robežās no 40-160 MPa, un, ņemot vērā nepieciešamo drošības rezervi, to izturības robeža parasti ir nepieciešama robežās no 300-500. MPa. Asmens noguruma pretestība ir atkarīga no materiāla, asmens konstrukcijas un tā izgatavošanas tehnoloģijas, taču jebkurā gadījumā virsmas slāņa stāvoklis lielā mērā ietekmē izturības robežas vērtību. Galvenie faktori, kas ietekmē virsmas slāņa kvalitāti, ir:
- paliekošie spriegumi - to zīme, lielums, dziļums, sadalījuma raksturs pa detaļas posmu utt.;
- virsmas mikroreljefs - mikronelīdzenumu izmērs un raksturs, skrāpējumu klātbūtne;
- virsmas slāņa struktūra.
Asmeņu noguruma pretestības palielināšanas uzdevuma steidzamība ir novedusi pie īpašu apstrādes metožu izstrādes un ieviešanas un vairāku īpašu metožu ieviešanas nozarē to virsmu apstrādei.
Vibroabrazīvās apstrādes vieta asmeņu mehāniskās apstrādes tehnoloģiskajā procesā, kā likums, ir apdares process, kas tiek veikts apstrādes beigu posmā. Atkarībā no asmens materiāla, iepriekšējās apstrādes veida un virsmas mikroraupjuma sākotnējās vērtības un dažiem citiem faktoriem tiek piešķirti apstrādes režīmi - svārstību amplitūdas biežums un lielums, darba ķermeņu īpašības (abrazīvs lūzums, formēti vibroķermeņi, keramikas, stikla vai metāla bumbiņas, koka klucīši utt.), masas attiecības utt. Tas ļauj sasniegt vēlamo rezultātu diezgan plašā sākotnējo virsmas stāvokļu diapazonā. Tātad maza un vidēja izmēra kompresoru lāpstiņām, kas izgatavotas no tērauda un titāna sakausējumiem, galīgā formēšanas darbība ir aukstā velmēšana, kam seko malu noapaļošana ar abrazīvu riteni. Šajā gadījumā virsmas raupjums ir Ra = 1,6 un lielāks, tāpēc tiek izmantoti “mīkstie” vibrācijas apstrādes režīmi, lai izlīdzinātu virsmas mikroraupjumus un radītu spiedes spriegumus virsmas slānī. Šajā gadījumā tiek izmantota lielapjoma apstrāde (bez fiksējošām daļām) toroidālajos vibratoros. Dažos gadījumos apstrādes tehnoloģija nodrošina abrazīvu slīpēšanu pēdējās darbībās, kam seko lāpstiņas gaisa spārna virsmas pulēšana. Šādi asmeņi tiek pakļauti intensīvākai vibroabrazīvai apstrādei, lai novērstu mikroraupjumus un nodrošinātu atlikušos spiedes spriegumus virsmas slānī.
Daudz grūtāk ir īstenot efektīvu vibrācijas apstrādi lielām turbomašīnu lāpstiņām. Liela šādu detaļu masa, ņemot vērā konteinera svaru un darba vidi apgrūtina vibrācijas mašīnas izveidi ar pieņemamu divu vai trīs koordinātu svārstību frekvenci un amplitūdu, jo strauji palielinās vajadzīgā piedziņas jauda un mašīnas elementu dinamiskas pārslodzes. Turklāt šīs detaļas ir sliktākā kvalitāte sākotnējā virsma, kas samazina apstrādes produktivitāti.
Uzņēmumā Motor Sich tiek izmantota gareniskās vienas koordinācijas vibrācijas apstrādes metode slēgtā konteinerā (POVO).
Tradicionālajās vietējās un ārvalstu vibroabrazīvās iekārtās irdeno pildvielu dzen no svārstīgas kustības konteinera apakšā, kas vienmēr atrodas apakšā. Šajā gadījumā pildviela tiek atgriezta atpakaļ Brīvais kritiens. Šīs metodes efektivitāte nav pietiekami augsta.
Detaļu vibroabrazīvās apstrādes process tiek ievērojami aktivizēts un pastiprināts slēgtā traukā ar diviem dibeniem, kas atrodas viens otram pretī, ja starp tiem aktīvi svārstās bulku pildviela, saņemot kinētisko enerģiju no katra apakšas. Ievērojami palielinās pildvielas triecienu intensitāte ar sagatavi. Tvertnes sānu sienas ir slīpas (koniskas), kas rada pildvielas papildu saspiešanu tās kustības laikā, kas palielina dinamiskās darbības spēkus starp abrazīvo pildvielu un tvertnes sienām, kurās tiek apstrādātas gāzes daļas. turbīnas dzinējs atrodas fiksētā vai brīvā stāvoklī.
Vibrējot ar šo metodi ar abrazīvām granulām un rūdītām tērauda lodītēm, metāla noņemšana no virsmas un detaļu virsmas mikrodeformācija ir intensīvāka nekā tradicionālajos vibratoros, kas palielina virsmas spiedes spriegumu lielumu un dziļumu un palielina detaļu noguruma izturību.
3. attēlā parādītas no tērauda 14Kh17N2Sh izgatavotu asmeņu virsmas raupjuma izmaiņu līknes apstrādes laikā uz vibrācijas bloka ar U formas konteineru.

3. attēls. Nelīdzenuma atkarība no vibroabrazīvās apstrādes U veida traukā (1) un POVO metodes (2)

Raupjuma Ra=1,5 µm sasniegšana ar POOH metodi, kā izriet no 3. att., notiek aptuveni 30 minūtēs, bet ar parasto vibroabrazīvo apstrādi - 1,5 stundās.
Turbīnu un kompresora lāpstiņu vibroabrazīvās apstrādes pētījums parāda šī procesa priekšrocības salīdzinājumā ar manuālo pulēšanu un pulēšanu. Pētījuma rezultāti parādīja, ka vibro slīpēšanai un vibropulēšanai pakļauto asmeņu izturības robeža ir 410 MPa un atbilst TS prasībām. Izpētīto asmeņu atlikušo spriegumu lielums un raksturs ir labvēlīgāks nekā asmeņiem ar manuālu pulēšanu un spīdumu.

Secinājums

Liela nozīme lidmašīnu gāzturbīnu dzinēju resursa un uzticamības nodrošināšanas problēmas risināšanā, kā arī jaunu paaudžu dzinēju radīšanā ir izstrādāti, pilnveidoti un radīti jauni tehnoloģiskie procesi, detaļu un iekārtu apstrādes metodes, kas palielina ne tikai produktivitāti, bet arī ražošanas kvalitāti.
Mūsdienu gaisa kuģu dzinēju tipu un modifikāciju rašanos nepārtraukti pavada jauni dizaina risinājumi, kas rada tehnoloģiskas grūtības. Lai tos pārvarētu savlaicīgi un samazinātu plaisu starp "ideālo" dizaina ziņā un "reālo" ražošanas tehnoloģiju ziņā, nepieciešams aktīvi ieviest progresīvas mehāniskās un apdares-rūdīšanas apstrādes metodes. ražošanā.

Literatūra

1. Boguslavevs V.A., Jacenko V.K., Pritčenko V.F. Tehnoloģiskais atbalsts un GTE detaļu nestspējas prognozēšana. -K.: Rokrakstu izdevniecība, 1993. - 332 lpp.
2. Driggs I. G., Pancaster O. E. Aviācijas gāzes turbīnas. Per. no angļu valodas. G.G. Mironovs. - M., Oborongiz, 1957 - 265 lpp.
3. Žiritskis G.S. Aviācijas gāzes turbīnas. -M., Oborongiz, 1950 - 511 lpp. 4. Doroņins Ju.V., Makarovs V.F. Titāna asmeņu spalvas profila defektu veidošanās iemesli pulēšanas laikā.// Turpat. - 1991. - 12.nr. – 17.-19.lpp
5. Kološčuks E.M., Šabotenko A.G., Hazanovičs S.V. GTE detaļu tilpuma vibroabrazīvā apstrāde. // Aviācija. prost. - 1973. - 6.nr. С7 13 -16
6. Boguslavevs V.A., Jacenko V.K., Žemanjuks P.D., Puhalskaja G.V., Pavļenko D.V., Bens V.P. GTE detaļu apdares un sacietēšanas apstrāde - Zaporožje, red. OJSC "MotorSich", 2005 - 559 lpp.
7. Demin F. I., Pronichev N. D., Shitarev I. L. Gāzes turbīnu dzinēju galveno daļu ražošanas tehnoloģija: Proc. pabalstu. - M.: Mashinostroenie. 2002. - 328 lpp.; slim.
8. Sulima A.M., Šulovs V.A., Yagodkin Yu.D. Virsmas slānis un mašīnu detaļu ekspluatācijas īpašības. M.: Mashinostroyeniyu, 1988. 240. gadi.
9. Skubachevskiy G. S. Gaisa kuģu gāzturbīnu dzinēji: mācību grāmata aviācijas augstskolu studentiem. M.: Mashinostroenie, 1969-544 lpp.
10. Matalin A. A. Inženiertehnoloģija: mācību grāmata augstskolu studentiem. M.: Mashinostroenie, 1985-512 lpp.
11. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
AS "Naro-Fominsk Machine-Building Plant" GTE kompresoru lāpstiņas
12. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
Tehnisko zinātņu doktors Jurijs Elisejevs, FSPC MMPP "Salyut" ģenerāldirektors, progresīvas tehnoloģijas GTE asmeņu ražošanai

Svarīga piezīme!
Rakstot šo kopsavilkumu, maģistra darbs vēl nav pabeigts. Galīgā pabeigšana: 2009. gada decembris Pilns teksts darbus un materiālus par tēmu var saņemt pie autora vai viņa darba vadītāja pēc norādītā datuma.