ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК



ПЕРВОЙ СТУПЕНИ КОМПРЕССОРА

 

Технологический анализ чертежа детали,

Назначение, условия работы и материалы

 

Лопатки ротора компрессора являются ответственными элементами

ГТД. От качества работы компрессора зависит надежность и экономич-

ность всего изделия.

Вращение компрессора выполняется от различных ступеней турби-

ны ГТД. Так, вращение роторов низкого и среднего давления ГТД,

представленного на рис. 1.1, осуществляется от 2 и 3 ступени турбины.

Соединение ступеней турбины и компрессора обеспечивается шлице-

вым элементом вала ротора низкого давления.

Рабочие лопатки компрессоров испытывают значительные осевые и

радиальные нагрузки. Профильная часть – перо – кроме растяжения от

центробежных сил, изгиба и кручения испытывает переменные напря-

жения от вибрационных нагрузок. При взлете и крейсерском режиме

летательного аппарата температурный режим в компрессоре изменяет-

ся. Эти изменения проявляются во всех ступенях компрессора. Так,

первая ступень компрессора, имеющая крупногабаритные лопатки, ис-

пытывает изменения температурного режима от +50 до – 50оС.

Для производства лопаток первой ступени компрессора используют-

ся качественные материалы. В современных ГТД, используются леги-

рованные стали или титановые сплавы (см. табл. 3.2). Лопатка первой

ступени компрессора, показанная на рис. 3.15, изготовлена из титано-

вого сплава ВТ-9.

В конструкции лопаток выделены три элемента – замок (хвостовик),

перо и бандажные полки. Хвостовик представляет собой замок елочно-

го типа. В отличие от замка турбины первой ступени (см. рис. 3.2) ко-

личество гребешков елки сведено до минимума. В представленной кон-

струкции используется один елочный паз. Этот замок обеспечивает ос-

новное ориентирование лопатки в диске компрессора первой ступени и

создает координатную систему данной детали. Поверхности профиля

замка являются основными конструкторскими поверхностями и выпол-

няются с высокими показателями качества:

1. Точность угла профиля елочного паза ± 5′.

2. Точность шага елки ± 0,01 мм.

 

 

107


 

 

Рис. 3.15. Лопатка первой ступени компрессора

 

108

 


 

3. Смещение пазов елки относительно друг друга не более 0,01 мм.

4. Допуск на толщину замка (размер В) 0,1…0,15 мм. При установке

лопаток в диск в процессе сборки по размеру В осуществляется подбор

и проверка необходимого зазора. Зазор между лопаткой и диском дол-

жен обеспечить заданное значение качки лопатки.

5. Шероховатость поверхностей елки 0,32 мкм по Ra.

Перо лопатки имеет протяженную сложную пространственную

форму. Длина рабочей части пера составляет 500 мм с переменным

профилем в поперечных сечениях вдоль оси Z (см. рис. 3.15.). Эти се-

чения строго ориентированы относительно базовой расчетной плоско-

сти и профиля елочного замка. В поперечных сечениях заданы расчет-

ные значения точек, определяющих профиль спинки и корыта лопатки

в координатной системе X,Y. Значения этих координат задаются таб-

личным способом. Поперечные сечения повернуты относительно друг

друга и создают закрутку пера лопатки.

6. Точность профиля пера лопатки в координатной системе XYZ оп-

ределяется допустимым отклонением от заданных номинальных значе-

ний каждой точки профиля пера. В нашем примере это отклонение со-

ставляет 0,5 мм. Угловая прогрешность при этом по закрутке пера не

должна превышать значения ± 20′.

Толщина пера С1(элемент А) имеет малые значения. На входе и вы-

ходе воздушного потока в компрессор она для различных сечений из-

меняется от 1,45 мм (сечение 0 0) до 2,5 мм (сечение 13 13). При

этом допуск на толщину колеблется от 0,2 до 0,1 мм. Высокие требова-

ния предъявляются также для формирования радиуса перехода на входе

и выходе пера лопатки. Радиус при этом изменяется от 0,5 мм для сече-

ния 0 0 до 0,8 мм для сечения 13 13.

Шероховатость профиля пера лопатки должна быть не ниже 0,32

мкм по Ra.

В средней части пера лопатки расположены опорные бандажные

полки, сложной профильной конструкции (разрез 6 6). Эти полки иг-

рают роль вспомогательных конструкторских поверхностей лопаток, и

на их опорные поверхности наносятся твердосплавные покрытия кар-

бида вольфрама и карбида титана (WC, TiC). Средние бандажные пол-

ки, соединяясь между собой, создают единое опорное кольцо в первом

колесе ротора компрессора.

7. Точность стыковочных элементов полок и положение их относи-

тельно координатной системы лопатки задается в пределах 0,1 мм (раз-

мер h = 58,3 … 0,1). Перекос стыковочных поверхностей допускается

109


 

 

не более ± 5′. Поверхности полок обеспечивают плавный переход в

профильную часть пера лопатки. Шероховатость поверхностей профи-

ля полки не ниже 2,5 мкм по Ra.

В нижней части лопатки расположена замковая полка, которая имеет

сложную пространственную форму с изменяемыми параметрами сече-

ний. Нижние полки лопаток создают замкнутый контур в колесе ком-

прессора и обеспечивают плавность подачи воздуха в компрессор. Изме-

нение зазора между этими полками выполняется в пределах 0,1…0,2 мм.

Верхняя часть пера лопатки имеет фасонную поверхность, обра-

зующая которой точно расположена относительно профиля елочного

замка и входной кромки пера лопатки. От точности выполнения этого

профиля зависит зазор между вершинами лопаток и корпусом колеса

статора компрессора первой ступени.

Рабочий профиль пера лопатки бандажных полок, карманов (облег-

чений) и замка подвергается упрочняющим методам обработки с целью

создания на образующих поверхностях сжимающих напряжений. Эти

операции выполняются гидродробеструйной обработкой или другими

упрочняющими методами. Высокие требования предъявляются также к

состоянию поверхностей лопаток, на которых не допускаются трещи-

ны, прижоги и другие дефекты производства.

Материал лопатки относится ко второй группе контроля, которая

предусматривает тщательную проверку качества каждой лопатки. Для

партии лопаток готовится также специальный образец, который под-

вергается лабораторному анализу. Требования, предъявляемые к каче-

ству лопаток компрессора весьма высокие.

Способы получение исходных заготовок для таких деталей и исполь-

зование традиционных и специальных методов при дальнейшей обра-

ботке определяют выходные качественные и экономические показатели

производства.

Исходные заготовки лопаток первой ступени компрессора получают

методом штамповки. При этом могут быть получены заготовки повы-

шенной точности, с малыми припусками на механическую обработку.

Штамповки невысокой точности (в пределах IT–15, IT–16, ЛТ–8, ЛТ–9)

увеличивают припуски и напуски и требуют значительного количества

операций для дальнейшей механической обработки.

Выбор способа получения исходной заготовки и соответствующего

технологического процесса механической обработки может быть обос-

нован качественными и экономическими показателями производства.

 

110


 

 

При использовании исходных заготовок невысокой точности требу-

ется введение специальных технологических прибылей для надежного

и точного ориентирования заготовок в технологических системах на

этапе черновой обработки. Кроме того, с целью уменьшения коробле-

ния заготовок в процессе механической обработки необходимы специ-

альные приемы по ориентированию заготовок в технологических сис-

темах и использовать термические стабилизирующие операции.

Ниже рассмотрен технологический процесс изготовления лопаток

первой ступени компрессора, исходная заготовка которой, получена

методом горячей штамповки обычной точности. При создании та-

кой заготовки были определены пути, уменьшающие трудоемкость из-

готовления и выполнения перечисленных показателей качества лопаток

первой ступени компрессора.

При разработке технологического процесса ставились следующие

задачи:

1) создать исходную заготовку методом горячей штамповки с мини-

мальным припуском по перу лопатки;

2) создать технологические прибыли для ориентирования и надеж-

ного закрепления заготовки в технологической системе;

3) разработать технологическую оснастку и применить метод ориен-

тирования исходной заготовки в технологической системе относитель-

но профиля пера лопатки с целью распределения (оптимизации) при-

пуска на различных этапах механической обработки;

4) использовать станки с ЧПУ для обработки сложных контуров на

фрезерных операциях;

5) использовать отделочные методы обработки шлифованием и по-

лированием с гарантированием качественных показателей поверхно-

стей;

6) создать систему контроля качества исполнения операций на ос-

новных этапах производства.

 


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2013; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!