Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка методологии комплектования деталей в роторных пакетах газотурбинных двигателей

Диссертация: Разработка методологии комплектования деталей в роторных пакетах газотурбинных двигателей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана программа расчета роторного пакета ГТД на ПК, позволяющая: а) определять взаимное положение сопрягаемых по базовым поверхностям деталей с учетом погрешностей изготовления как торцевых, так и радиальных поверхностейб) определять оптимальный вариант роторного пакета при обеспечении минимального уровня локальных эксцентриситетов и локальных дисбалансов, а также суммарного дисбаланса… Читать ещё >

Разработка методологии комплектования деталей в роторных пакетах газотурбинных двигателей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Состояние вопроса
    • 1. 1. Анализ актуальности проблемы
    • 1. 2. Обзор литературных данных, научных публикаций и дейст- ^ вующих методических материалов
    • 1. 3. Цель и задачи исследования
  • Глава 2. Определение фактического состояния роторов ГТД при 33 изготовлении, сборке и доводке
    • 2. 1. Реальное состояние ротора. Понятие о неуравновешенности 35 ротора
    • 2. 2. Дисбалансы в роторном пакете. Формирование динамических 40 характеристик ротора на первых этапах его изготовления
    • 2. 3. Вероятностный расчет дисбалансов
    • 2. 4. Эксплуатационные дисбалансы как показатель качества изго- 51 товления ротора. Изменение упругой линии ротора при работе
    • 2. 5. Выводы по главе
  • Глава 3. Анализ технологии изготовления ротора газогенерато- 57 ра турбовинтового двигателя
    • 3. 1. Последовательность технологического процесса сборки и до- 60 водки ротора газогенератора
    • 3. 2. Оценка сборочных методов изготовления сложного ротора с 66 заданными характеристиками
    • 3. 3. Выводы по главе
  • Глава 4. Математическая модель комплектования деталей в ро- 79 торном пакете ГТД
    • 4. 1. Постановка задачи
    • 4. 2. Исходные данные. Геометрия реального профиля поверхности
    • 4. 3. Разработка математической модели комплектования деталей 89 в роторном пакете ГТД
    • 4. 4. Выводы по главе
  • Глава 5. Разработка программного обеспечения для автоматизированного комплектования деталей и оптимизации их взаимного положения в роторе ГТД
    • 5. 1. Данные для расчета, метод их получения и результаты расчета
    • 5. 2. Обобщенная блок-схема программы комплектование деталей 112 и оптимизации их углового положения в роторном пакете
    • 5. 3. Описание алгоритма комплектование деталей и оптимизации 118 их углового положения в роторном пакете
    • 5. 4. Описание программы расчета ротора «ROTOR»
    • 5. 5. Выводы по главе
  • Глава 6. Практическое использование результатов работы
    • 6. 1. Расчет сопрягаемой пары деталей ротора
    • 6. 2. Расчет ротора газогенератора ТВД
    • 6. 3. Расчет технико-экономического эффекта использования авто- 145 матизированного метода сборки роторного пакета
    • 6. 4. Выводы по главе

В современных условиях развития науки и техники, а также внедрения научных методов познания практически во все сферы производства, вопрос разработки научно-обоснованных методов расчета и оптимизации сборки сложных конструкций, таких, к примеру, как авиационные двигатели (АД), имеет особое значение. Это в первую очередь связано с тем, что при значительном объеме деталей, входящих в изделие, очень сложна геометрия их поверхностей, рабочих движений, и при этом высоки требования к точности выходных параметров. В этих условиях часто даже предельно высокая при современном уровне развития производства точность изготовления деталей не всегда позволяет изготовить изделие с заданными параметрами качества, поскольку существенное значение здесь приобретают процессы и явления, сопутствующие основному процессу производства. При сборке изделия данные факторы, пожалуй, наиболее существенны.

В тоже время теория и практика доказывает, что использование научно-обоснованных моделей и методов расчета позволяет с определенной вероятностью прогнозировать выходные параметры изделия, определить необходимые требования к сборке деталей и узлов, а так же непосредственно в процессе сборки оперативно принимать необходимые решения с целью создания наиболее оптимального варианта изделия. При этом существенно снижается трудоемкость и повышается надежность изготовления за счет автоматизации ручной работы, увеличивается качество изделия за счет перехода на более высокий уровень производства.

Данная работа и направлена на создание одной из таких моделей — математической модели роторного пакета. Необходимость в ее разработке определяется как теоретическими предпосылками (доказательство — разработка рядом ученых методов расчета и оптимизации роторных конструкций при сборке), так и практической необходимостью (чему свидетельствуют статистические данные об изготовлении роторов перспективных изделий с ряда заводов), о чем будет подробно сказано в главе 1 данной работы. Работа является продолжением работы ученых с кафедры «Технологии производства авиационных двигателей и общего машиностроения» Рыбинской государственной авиационной технологической академии Безъязычного В. Ф. и Непомилуева В. В. в области исследования комплекса реально действующих процессов при сборке АД. Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность этим ученым за предоставленные знания и опыт, и оказанную помощь в написании данной работы. Так же автор выражает благодарность специалистам ОАО «Рыбинские моторы» за возможность апробирования данной работы в реальных производственных условиях и за практические рекомендации, полученные при работе на этом предприятии.

Теоретическая часть работы включает в себя:

— определение качественных параметров, характеризующих фактическое состояние ротора в процессе сборки и после ее завершения (глава 2);

— научный анализ технологии сборки роторного пакета ГТД, для чего необходимо было рассмотреть влияние наиболее существенных факторов сборки на реальное состояние изделия, характеризуемое комплексом соответствующих качественных параметров, и проведение сравнительного анализа основных сборочных методов, применяемых для изготовления гибкого ротора (глава 3);

— создание математической модели роторного пакета ГТД с целью расчета и оптимизации основных его технологических характеристик в процессе и после завершения сборки на основе реального качества изготовленных деталей (глава 4);

Практическая часть включает разработку программы расчета роторного пакета ГТД на базе созданной математической модели, проведение исследования технологии сборки роторов перспективных изделий на базе созданной 6 программы, и, с учетом проведенных исследований, разработку и внедрение технологических мероприятий по повышению качества сборки роторов ГТД.

Научная новизна данной работы заключается в том, что.

1) впервые разработана математическая модель расчета технологических характеристик роторного пакета ГТД, учитывающая:

— погрешности сборки деталей по торцевым и радиальным базовым поверхностям, выполненным с определенной степенью точности;

— начальные и остаточные дисбалансы деталей и сборочных единиц.

2) на основе созданной математической модели разработаны положения для создания автоматизированного метода комплектования деталей в роторном пакете при сборке.

3) определено влияние технологических параметров сборки деталей на динамику ротора.

К практическим результатам работы следует отнести испытание, доводку и внедрение программы расчета, анализа и оптимизации роторного пакета ГТД на ряде роторов перспективных изделий ТВД-1500 и РД-600 в ОАО «Рыбинские моторы». Разработанная методика автоматизированного расчета и оптимизации роторного пакета ГТД при сборке прошла испытания и была внедрена в производство на опытном заводе ОАО «Рыбинские моторы».

Общие выводы и результаты работы.

1. Определение и возможность оптимизации функции начального эксцентриситета е^г) деталей ротора на этапе его сборки позволяет решать целый комплекс конструкторских задач, связанных с изготовлением и доводкой гибкого ротора.

2. Определено, что одним из наиболее эффективных методов снижения величины главного вектора дисбалансов роторного пакета является метод компенсации локальных дисбалансов за счет взаимного подбора деталей и их положений с учетом погрешностей изготовления базовых поверхностей деталей и их остаточных дисбалансов.

3. Разработана математическая модель расчета основных технологических характеристик роторного пакета ГТД (распределения локальных эксцентриситетов и дисбалансов, размеров ротора), учитывающая:

— погрешности сборки деталей по торцевым и радиальным базовым поверхностям, выполненным с определенной степенью точности;

— начальные и остаточные дисбалансы отдельных деталей и сборочных единиц.

4. Доказано, что в современных производственных условиях использование автоматизированного метода расчета и выбора наиболее рационального варианта роторного пакета ГТД позволяет существенно сократить трудоемкость сборочных работ и с высокой степенью надежности обеспечить заданное качество изделия, а так же обеспечить конструктора адекватной информацией о реальном состоянии роторного пакета.

5. Разработана программа расчета роторного пакета ГТД на ПК, позволяющая: а) определять взаимное положение сопрягаемых по базовым поверхностям деталей с учетом погрешностей изготовления как торцевых, так и радиальных поверхностейб) определять оптимальный вариант роторного пакета при обеспечении минимального уровня локальных эксцентриситетов и локальных дисбалансов, а также суммарного дисбаланса в пределах допускаемых значений.

6. Проведены испытания, доводка и внедрение программы расчета и оптимизации роторного пакета ГТД на ряде роторов перспективных изделий ТВД-1500 и РД-600 в ОАО «Рыбинские моторы». Разработанная методика автоматизированного расчета и оптимизации роторного пакета ГТД при сборке прошла испытания и была внедрена в производство на опытном заводе ОАО «Рыбинские моторы».

7. Расчет технико-экономического эффекта использования автоматизированного метода подбора деталей при сборке показал, что трудоемкость сборки ротора с использованием автоматизированного метода существенно ниже трудоемкости сборки по традиционной технологии.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Автоматизация расчета размерных цепей на ЭВМ. / Емельянов В. И. и др., // «Вестник машиностроения», № 2, 1991.
  2. .М. Расчет точности машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984. -256с.
  3. .С. Теория и практика технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1982. — 367 с.
  4. А.И. Особенности балансировки роторных систем турбомашин // В кн. «Балансировка машин и приборов». М.: Машиностроение, 1979. -с.119−129.
  5. В.Ф., Ерошков В. Ю. Повышение точности сборки роторов // Сборник научных трудов «Автоматизированные технологические системы в машиностроении» УФА: УГАТУ, — 1997. — с.77−79.
  6. В.Ф., Непомилуев В. В. Повышение точности сборки роторов подбором относительного положения их деталей // Резание и инструмент в технологических системах: Международный научно-технологический сборник, выпуск 51- Харьков: ХГПУ, 1997. с. 32−34.
  7. В.Ф., Непомилуев В. В. Пути повышения качества сборки роторов // Вестник Международной академии наук высшей школы, 1998, N 2. с. 70−76.
  8. В.Н., Никитин А. Н. Сборка авиационных двигателей. М.: Машиностроение, 1971. — 236 с.
  9. H.A. Основные вопросы теории точности производства. М.: Машиностроение, 1950.
  10. Е.А., Симонов A.C. К вопросу о статистическом моделировании сборочных процессов с помощью ЭВМ // Исследования в области технологии механической обработки и сборки машин. Сборник. Тула: ТЛИ, 1978.-с. 110−118.
  11. A.A. Сборка авиационных двигателей. М.: Машиностроение, 1981.-223 с.
  12. А.И. Вероятностные методы решения конструкторско-технологических задач снижения вибраций роторных машин. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. -Самара: СКБМ, 1995. 34с.
  13. ГОСТ 22 061–76. Машины и технологическое оборудование. Система классов точности балансировки. М.: Госстандарт, 1977.
  14. ГОСТ 16 320–70. Цепи размерные. Методы расчета плоских цепей. М.: Госстандарт, 1970.
  15. H.A., Иванов В. А., Фадеев В. А. Методика расчета и обеспечения точности выходных геометрических параметров при сборке колес турбины ГТД // Технологические пути повышения качества авиадвигателей. Сборник. Куйбышев: КуАИ, 1986.
  16. A.A. Адаптивные устройства сборочных машин. М.: Машиностроение, 1979. -208с.
  17. A.A. Особенности разработки технологического процесса сборки в условиях автоматизированного производства изделий в машиностроении //
  18. Передовая технология и автоматизация управления процессами обработки деталей машин. JL: Машиностроение, 1975. 704с.
  19. A.A. Требования к технологичности конструкций изделий для автоматической сборки. Требования к технологичности деталей для автоматической сборки. Технология машиностроения М., 1975. — с.6−21.
  20. A.M., Кулешова J1.M. Сборка высокоточных соединений в машиностроении. М.: Машиностроение, 1988. — 304с.
  21. Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970.
  22. Ф.И. Исследование размерных связей соединений передач при конструировании и изготовлении изделий // Известия высших учебных заведений./ Авиационная техника, N 1. Казань, 1982.
  23. П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высшая школа, 1966.
  24. П.Ф. Размерные цепи. М.: Машгиз, 1963. — 308 с.
  25. М.Е. и др. Технология машиностроения. М.: Высшая школа, 1976. — 534 с.
  26. В.И. Совершенствование методики расчета размерных цепей РД 50−635−81 методом пригонки. / «Вестник машиностроения», № 6−7. -1992.
  27. В.А. Пути достижения заданного качества при сборке ГТД. М.: Машиностроение, 1983.
  28. В.А. Сборка двигателей. Куйбышев: КуАИ, 1978. — 70 с.
  29. В.А. Технология сборки и контроля подшипниковых опор ГТД. -М.: Машиностроение, 1985.
  30. В.А., Саурди Н. Г. Расчет сборочных размерных цепей с помощью ЭВМ.-М.: Машиностроение, 1984.
  31. А.К., Аверьянов С. И. Комплексная математическая модель функционирования высокоскоростных шпиндельных узлов на опорах качения / «Станки и инструменты», № 1 1995.
  32. В.А. Аналитическое определение выходных геометрических параметров колеса турбины авиадвигателя / Совершенствование технологических процессов изготовления авиадвигателей. Сборник. Куйбышев: КуАИ, 1985.
  33. В.А. Прогнозирование и обеспечение точности сборки колес. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Куйбышев: КуАИ, 1987. — 20 с.
  34. И.А. Проектирование технологических процессов производства двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1981. — 224с.
  35. И.А. Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации. М.: Машиностроение, 1975. — 221 с.
  36. А.И., Филимошин В. Г. Метод моделирования технологических размерных цепей // Сборник трудов Куйбышевского авиационного института, вып. XXVII. Куйбышев: КуАИ, 1967.
  37. С.А. Особенности расчета размерных цепей сборочных узлов на ЭВМ. / «Вестник машиностроения», № 7. -1991.
  38. И.М. Исследования связей между формой, поворотом и расстоянием плоских поверхностей деталей машин. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: Мосстанкин, 1967.
  39. Конструирование и проектирование авиационных газотурбинных двигателей / Под ред. Д. В. Хронина. М.: Машиностроение, 1989.- 368с.
  40. A.A., Колосов Ю. А., Народицкая Ю. И. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин. М.: Машиностроение, 1974 -152с.
  41. В.В. Исследование технологического процесса сборки лопаток с диском // Прогрессивные методы проектирования технологических процессов производства деталей двигателей летательных аппаратов. Сборник -Куйбышев: КуАИ, 1983.
  42. М.Е., Ройзман В. П. Вибрация и уравновешивание роторов авиадвигателей. М.: Машиностроение, 1970. — 172с.
  43. В.В., Тверской М. М., Бойков Ф. И. и др. Размерный анализ технологических процессов. М.: Машиностроение, 1982.
  44. Научные основы автоматизации сборки машин / Под ред. М. П. Новикова. -М.: Машиностроение, 1976. 472 с.
  45. В.В. Нежесткие размерные цепи // Проблемы повышения качества промышленной продукции. / Сборник трудов 3-ей международной научно технической конференции — Брянск: БГТУ, 1998. — с. 51−54.
  46. В.В. Разработка теоретических основ обеспечения точности упругих размерных цепей // Фундаментальные исследования в области машиностроения / Под ред. К. С. Колесникова и М. П. Мусьякова. М.: МОПО РФ, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. — с. 19−20.
  47. В.В. Расчет сборочной упругой размерной цепи ротора газотурбинного двигателя // Математическое обеспечение оптимизации операций механической обработки. Межвузовский сборник научных трудов -Ярославль: ЯПИ, 1988. с. 107−112.
  48. В.В. Сборка с управляемым процессом суммирования погрешностей сопрягаемых деталей // Проблемы повышения качества промышленной продукции. / Сборник трудов 3-ей международной научно-технологической конференции. Брянск: БГТУ, 1998, с. 95−97.
  49. А.Н. Технология сборки двигателей летательных аппаратов М.: Машиностроение, 1982. — 269 с
  50. Ю.М. Конструирование элементов деталей и узлов авиадвигателей М.: Машиностроение, 1968. — 324 с.
  51. Основы балансировочной техники. В 2-х т. / Под ред. В.А. Щепетильнико-ва- М.: Машиностроение, 1975.
  52. Основы технологии сборки машин и механизмов / Под ред. М. П. Новикова М.: Машиностроение, 1980. — 592с.
  53. ОСТ 1.41 185−72. Ротор компрессора с дисками, имеющими торцевые зубья. Типовой технологический процесс сборки. М.: Госстандарт, 1972.
  54. ОСТ 1.41 672−77. Статическая балансировка колес роторов ГТД путем распределения лопаток в дисках. М.: Госстандарт, 1977.
  55. ОСТ 1.41 798−78. Роторы ГТД. Точность балансировки. Общие технические требования. М.: Госстандарт, 1978.
  56. ОСТ 1.42 160−83. Роторы ГТД. Методы контроля дисбалансов. М.: Госстандарт, 1983.
  57. ОСТ 1.42 167−83. Роторы ГТД. Методы балансировки. М.: Госстандарт, 1983.
  58. В.А., Баскаков В. Д., Боярская Р. В., Решеткин С. И. Остаточные деформации и напряжения в цилиндрических оболочках при сборке сварке // Развитие производственных технологий в ВУЗах. Липецк: Липецкое изд., 1997. — с.107−108.
  59. Л.Н., Семенова C.B. Суммирование производственных погрешностей с помощью метода имитационного моделирования // Совершенствование технологических процессов изготовления авиадвигателей. Сборник. -Куйбышев: КуАИ, 1985, с. 41−51.
  60. С.А. Исследование точности соединений при многовариантных схемах сборки с групповой взаимозаменяемостью. / «Вестник машиностроения», № 6. 1991.
  61. РТМ-1.4.775−80. Сборка и балансировка роторов ГТД. Руководящий технологический материал. М.: НИАТ, 1981. — 125 с.
  62. А.Я. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. -Рига: Знание, 1975.
  63. Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1980. — 195с.
  64. Э.В., Суслов А. Г., Федоров В. П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М.: Машиностроение, 1979. -176с.
  65. Э.В., Колесников Ю. В., Суслов А. Г. Контактирование твердых тел при статических и динамических нагрузках. Киев, 1982.
  66. В.И. и др. Сборка авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. — 344с.
  67. А.П. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машгиз, 1955.-515с.
  68. И.С., Солонин С. И. Расчет сборочных и технологических размерных цепей. М.: Машиностроение, 1980. — 110с.
  69. Справочник по балансировке / М. Е. Левит, Ю. А. Агафонов, Л.Д. Вайнгор-тин, А. И. Максименко и др.- Под общ. ред. М. Е. Левита. М.: Машиностроение, 1992. -464с.
  70. А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. — 208с.
  71. Теория и практика уравновешивания машин и приборов / Под ред. В. А. Щепетильникова. М.: Машиностроение, 1978. — 320 с.
  72. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей / Под ред. С.М. Шлях-тенко. М.: Машиностроение, 1987. — 568с.
  73. Цепи размерные. Расчет динамических размерных цепей / Метод, указания РД 50−426−83. М.: Изд-во стандартов, 1984. — 26с.
  74. Цепи размерные. Расчет допусков с учетом условий контакта сопряженных деталей / Методические рекомендации 36−82. М.: ВНИИНмаш, 1982. -62с.
  75. A.C. Исследование точности размерных связей в авиадвигателе-строении. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Куйбышев: КуАИ, 1968.
  76. H.H. Стабилизация размерных параметров сборочных соединений. // Технология машиностроения, вып.40. «Исследование в области технологии механической обработки и сборки». Тула: ТПИ, 1975.-с.11−12.
  77. А.Н. Технологическое обеспечение точности сборки прецизионных изделий. -М.: Машиностроение, 1984.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!