Оптимизация относительного углового расположения деталей в роторе ГТД смешанного типа

• Автор: Тимофеева, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Введение

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ актуальности проблемы

1.2. Обзор литературных данных и научных публикаций

1.3. Конструктивные особенности роторов ГТД смешанного типа

1.4. Дисбалансы в роторном пакете

1.5. Типовой технологический процесс сборки ротора смешанного типа

1.6. Анализ существующих методов достижения требуемой точности при сборке роторов ГТД

1.7. Выводы по главе

1.8. Цель и задачи исследования

Глава 2. ВИРТУАЛЬНАЯ СБОРКА И ВИРТУАЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ РОТОРА ГТД

2.1. Технология виртуальной сборки ротора ГТД
2.2. Виртуальное испытание
2.3. Выводы по главе
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ В РОТОРНОМ ПАКЕТЕ
3.1. Анализ существующих математических моделей
3.2. Математическая модель комплектования деталей в роторном пакете с учётом сборочных деформаций
3.3. Выводы по главе
Глава 4. КРИТЕРИЙ ОПТИМАЛЬНОСТИ ДЛЯ ВЫБОРА ВАРИАНТОВ РОТОРНОГО ПАКЕТА
4.1. Традиционные критерии оптимальности для выбора варианта роторного пакета
4.2. Методика расчёта приведённого изгибающего момента
4.3. Приведённый суммарный изгибающий момент как технологический критерий оптимальности для выбора варианта комплектования роторного пакета

4.4. Выводы по главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ В РОТОРНОМ ПАКЕТЕ
5.1. Обобщённая блок-схема программы оптимизации углового положения деталей
5.2. Опис ание алгоритма расчёта
5.3. Описание программы расчёта ротора «Assembly»
5.4. Исходные данные и результаты расчёта
5.5. Расчёт базовых вариантов ротора
5.6. Расчёт технико-экономического эффекта использования предложенной методики автоматизированного подбора углового положения деталей роторного пакета
5.7. Выводы по главе
Глава 6. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НА КАЧЕСТВО СБОРКИ РОТОРА ГТД
6.1. Учёт остаточных дисбалансов рабочих колёс
6.2. Влияние параметров шероховатости, волнистости и состояния поверхностного слоя контактирующих торцев
6.3. Влияние параметров макроотклонений контактирующих поверхностей
6.4. Рекомендации по использованию результатов исследования
6.5. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список использованных источников
Приложение
Приложение
Приложение

Введение
В высокоточных узлах машин при сборке и эксплуатации часто действуют значительные усилия, приводящие к возникновению деформаций, существенно изменяющих величины замыкающих звеньев в таких узлах. В результате возникают трудности с обеспечением требуемой точности размерных цепей. Эта проблема актуальна для многих отраслей машиностроения, но особенно для авиадвигателестроения, где предъявляются высокие требования к точности, а увеличение жёсткости деталей невозможно из-за недопустимости их утяжеления.
Ротор - одна из наиболее сложных и ответственных частей ГТД. Детали роторов изготавливаются более точно, чем другие детали авиационных двигателей. В сборочных узлах - роторах ГТД устанавливаются жёсткие допуски на зазоры, натяги и положения деталей друг относительно друга. Но даже несмотря на столь высокую точность изготовления деталей, сборка таких изделий чрезвычайно трудоёмка и сопровождается эмпирическим подбором деталей и их относительных положений, пригонкой, многократными переборками. Результат этого - чрезвычайно низкая производительность и высокая себестоимость изготовления ГТД, недостаточная эксплуатационная надёжность их.
Наибольшие сложности при сборке современных гибких роторов вызывает обеспечение взаимосвязанных показателей их геометрической точности и уравновешенности. Дополнительные трудности связаны с тем фактом, что все геометрические параметры, а значит, и качество изделия, непрерывно изменяются на протяжении его жизненного цикла. Поэтому необходимо не просто стремиться к достижению при сборке заданной точности, но и к сохранению её в дальнейшем, то есть необходима разработка способов управления качеством ротора с учётом изменений, происходящих в нём. Данная задача может быть решена при наличии адекватной модели конкретного экземпляра ротора.
Качество сборки в настоящее время принято оценивать величиной суммарного технологического дисбаланса, вектора суммарного дисбаланса, а так-

Поскольку наиболее вероятная величина начального технологического дисбаланса ротора после его сборки может в несколько раз превышать допустимую, на предприятиях осуществляется так называемая технологическая сборка, в процессе которой производится контроль осевых и радиальных биений, и при их несоответствии заданным осуществляется разворот сопрягаемых деталей вокруг оси вращения для достижения заданного уровня биений.
Метод компенсации погрешностей позволяет значительно снизить технологический дисбаланс ротора, причём не требуется повышать точность изготовления деталей. Применение метода технологической сборки позволяет в большинстве случаев при сборке двигателя РД-600 скомплектовать изделие с величиной технологического дисбаланса около 2000 г-мм, что уже близко к допустимой. Однако, вследствие низкой точности и надёжности, на заключительных этапах сборки и балансировки часто выявляются ротора со значительными отклонениями биений и дисбалансов от допустимых. Поэтому многие роторы перебирают несколько (до 7-8 и даже более) раз, несколько раз балансируют, производят доработку деталей, а в некоторых случаях роторы приходится отправлять на раскомплектацию.
1.5. Типовой технологический процесс сборки ротора смешанного типа
Технология сборки роторов смешанного типа является многоэтапной и весьма и трудоёмкой. Жёсткие требования к качеству сборки определяются в значительной степени высокими рабочими скоростями их вращения. Это объясняется возникновением индуктированного дисбаланса, вызванного деформациями ротора при высоких скоростях, и нарушением в результате этого уравновешенности ротора, достигнутой при его низкочастотной балансировке.
Перед сборкой ротора производится внешний осмотр и 100%-й контроль основных посадочных размеров деталей. На все ответственные детали собираемого ротора после их изготовления заполняются соответствующие паспор-