Разработка технологических основ обеспечения качества сборки высокоточных узлов газотурбинных двигателей

• Автор: Непомилуев, Валерий Васильевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 356 с. : ил. + Прил. (140 с.: ил.)

Глава 1. Анализ актуальности проблемы. Постановка задачи исследования

1.1 Основные конструктивные типы роторов ГТД и особенности технологии их сборки

1.2 Современные технологии сборки роторов ГТД и их основные недостатки

1.3 Типовой технологический процесс сборки ротора дискового типа

1.4 Типовой технологический процесс сборки ротора смешанного типа

1.5 Анализ возможностей существующих способов оптимизации относительного положения деталей роторов при сборке
1.6 Перспективы использования методов достижения требуемой точности при сборке роторов ГТД

1.7 Выводы по главе

1.8 Цель и задачи исследования

Глава 2. Технология виртуальной сборки

2.1 Ограниченность классической теории размерных цепей

2.2 Нежесткие размерные цепи. Определение, формулировка задачи расчета
2.3 Специфические свойства нежестких размерных цепей
2.4 Расчет нежестких размерных цепей
2.5 Технология виртуальной сборки ротора ГТД
2.6 Разработка методологических основ эффективного использования технологии виртуальной сборки
2.7 Основные вопросы практической реализации технологии виртуальной сборки
2.8 Виртуальное испытание ротора ГТД
2.9 Основные проблемы применения и развития технологии виртуальной сборки в авиадвигателестроении

2.10 Основные задачи, которые необходимо решить для реализации технологии виртуальной сборки
2.11 Выводы по главе
Глава 3. Расчет нежесткой сборочной размерной цепи ротора ГТД дискового типа
3.1 Определение осевых перемещений и сил в системе диски-вал при опрессовке роторного пакета
3.2 Определение контактных деформаций в системе диски-вал
3.3 Определение суммарных осевых деформаций деталей ротора
3.4 Определение деформаций в роторном пакете после снятия усилия пресса
3.5 Алгоритм расчета нежестких сборочных размерных цепей роторов дискового типа
3.6 Определение жесткости деталей
3.6.1 Определение осевой жесткости дисков
3.6.2 Определение осевой жесткости других деталей ротора
3. 7 Определение положения деталей ротора с учетом сборочных
деформаций
3.8 Выводы по главе
Глава 4. Расчет нежесткой сборочной размерной цепи ротора ГТД смешанного типа
4.1 Координатные системы ротора
4.2 Определение положения деталей ротора в сборочной системе координат
4.3 Предварительное определение выходных параметров качества сборки ротора
4.4 Расчет положения деталей с учетом сборочных деформаций
4.4.1 Расчет радиального смещения присоединяемой детали
4.4.2 Расчет углового смещения присоединяемой детали
4.5 Определение параметров качества сборки, необходимых для виртуального испытания ротора ГТД

4.6 Алгоритм расчета нежестких сборочных размерных цепей роторов смешанного типа
4.7 Контроль геометрических параметров деталей и качества сборки ротора
4.8 Выводы по главе
Глава 5. Размерный анализ нежестких размерных цепей роторов ГТД
5.1 Теоретическое исследование влияния отклонений технологических факторов на точность замыкающего звена нежесткой размерной цепи ротора ГТД дискового типа
5.1.1 Влияние осевой жесткости дисков
5.1.2 Влияние параметров шероховатости, волнистости, макроотклонений и состояния поверхностного слоя контактирующих торцев
5.1.3 Влияние усилий пресса и затяжки гаек
5.1.4 Влияние величин зазоров между торцами дисков
5.1.5 Влияние отклонений размеров ступиц деталей
5.1.6 Влияние отклонений размеров деталей по ободу
5.2 Теоретическое исследование влияния эксплуатационных факторов на точность замыкающего звена нежесткой размерной цепи ротора ГТД дискового типа
5.2.1 Влияние изменения температуры
5.2.2 Влияние эксплуатационных нагрузок
5.3 Исследование размерных цепей методом статистических испытаний
5.4 Исследование размерных цепей методом имитационного моделирования
5.5 Исследование возможных способов регулирования нежестких
размерных цепей
5.5.1 Исследование возможных способов регулирования нежесткой размерной цепи лабиринта
5.6 Исследование возможностей предложенной методики оптимизации относительного положения деталей роторного пакета
5.7 Оценка эффективности использования технологии виртуальной сборки

а) нагрузок (дополнительный изгиб вала, радиальное смещение лопаток из-за контактных деформаций в сопряжении лопатка-диск, поворот лопаток -смещение центра тяжести вдоль оси ротора из-за разности размеров поперечных сечений хвостовика лопатки и паза диска),
б) температур (изменение модулей упругости и пределов текучести материалов, неравномерные температурные деформации),
в) вибраций (ускоренная релаксация остаточных напряжений, изменение коэффициентов трения).
Реальные роторы, имеющие локальные эксцентриситеты и дисбалансы, при вращении деформируются под воздействием центробежных сил, вследствие чего возрастают эксцентриситеты неуравновешенных масс, что увеличивает деформации и колебания опор. Это явление, называемое индуктированным дисбалансом, вызывает очень серьезные затруднения. Следовательно, для хорошей балансировки реального ротора необходимо добиться не только совмещения главной центральной оси инерции и оси вращения ротора, но и сведения к минимуму локальных эксцентриситетов и дисбалансов, чтобы избежать моментов и внутренних напряжений, которые зависят от квадрата частоты вращения ротора. Это чаще всего заставляет проводить отдельно балансировку составных частей реального ротора до сборки и балансировать собранный ротор в трех и более плоскостях коррекции. Если реальный ротор должен работать в широком диапазоне частот вращения, то остаточный дисбаланс в плоскостях коррекции будет в большой степени зависеть от частоты его вращения.
Выражение для неуравновешенной силы диска в самом простом случае, когда ротор сидит на невесомом валу, опирающемся на два подшипника, имеет следующий вид /99
2 2 теаа2 ,,
Р = тесо +тсо т-, (1.3)
1-тасо
где т - масса диска, е - эксцентриситет центра тяжести, а - угловая скорость вращения, а - коэффициент влияния вала в месте посадки диска.