Технологічне забезпечення якості несучих поверхонь моноколіс компресорів газотурбінних двигунів із титанових сплавів - Автореферат

Технологічне забезпечення якості несучих поверхонь моноколіс компресорів газотурбінних двигунів із титанових сплавів Спеціальність 05.07.02 - проектування, виробництво та випробування літальних апаратів Роботу виконано в Запорізькому національному технічному університеті Міністерства освіти i науки, молоді та спорту України. Науковий керівник доктор технічних наук, професор Качан Олексій Якович, Запорізький національний технічний університет, завідувач кафедри технології авіаційних двигунів.Відсутність у наш час науково-обґрунтованих технологічних рекомендацій з механічної і оздоблювально-зміцнювальної обробки зазначених деталей приводить до формування в поверхневому шарі на їх несучих поверхнях низьких значень параметрів якості, що приводить до руйнування лопаток і дострокового зняття двигуна з експлуатації. Метою роботи є технологічне забезпечення характеристик якості несучих поверхонь осьових і відцентрових моноколіс компресорів ГТД із титанових сплавів шляхом формування раціонального сполучення характеристик поверхневого шару на формотворному і фінішному етапах обробки, що підвищують опір втомленості. Встановити закономірності і дослідити процес формування характеристик поверхневого шару несучих поверхонь осьових і відцентрових моноколіс із титанових сплавів при високошвидкісному фрезеруванні (ВШФ) з різними режимами. Встановити закономірності і дослідити процес формування характеристик поверхневого шару несучих поверхонь осьових і відцентрових моноколіс із титанових сплавів різними методами оздоблювально-зміцнювальної обробки. Вперше, на підставі комплексного і системного дослідження характеристик поверхневого шару несучих поверхонь осьових і відцентрових моноколіс із титанових сплавів у взаємозвязку з послідовністю виконання технологічних операцій, їх режимами і установленими емпіричними закономірностями впливу характеристик поверхневого шару на опір втомленості деталей, дано наукове обґрунтування технологічного забезпечення високої несучої здатності моноколіс, шляхом їх формоутворення високошвидкісним фрезеруванням і наступним формуванням сприятливого сполучення характеристик поверхневого шару комбінованим зміцненням: ультразвуковою обробкою сталевими кульками і наступним обдуванням скляними мікрокульками.Аналіз технологічних методів формоутворення і оздоблювально-зміцнювальної обробки лопаток моноколіс за матеріалами літературних джерел, які присвячено дослідженням цих процесів, дозволив виявити ряд питань, що вивчено недостатньо або обсяг публікацій за якими обмежений. Типовими представниками для досліджень були обрані осьове та відцентрове моноколеса з титанових сплавів (рис. На основі компютерного моделювання процесу формоутворення пера лопаток і проточної частини моноколіс розроблено технологію їх обробки високошвидкісним фрезеруванням з вказівкою етапів, інструмента і режимів обробки (рис. Запропоновано методи керування вектором фрези в процесі формоутворення моноколіс і показано технологічні особливості і можливості застосування кожного з них, що дозволило визначити необхідні переміщення інструмента і керуючу програму пятикоординатної обробки (рис. Результати модального аналізу і експериментального дослідження спектра частот коливань пластини в процесі високошвидкісного рядкового фрезерування показали, що незалежно від режимів і напрямку обробки, коливання пластини відбуваються за власними формами і відповідними їм частотами (рис.У дисертації отримано нове рішення науково-прикладної задачі технологічного забезпечення характеристик якості несучих поверхонь осьових і відцентрових моноколіс компресора з титанових сплавів шляхом системного дослідження і установлення закономірностей їх формування при механічній і зміцнювальній обробках, а також розробки раціональної структури технологічного процесу їх виготовлення. На основі компютерного моделювання процесу формоутворення пера лопаток і проточної частини моноколіс розроблено технологію їх обробки високошвидкісним фрезеруванням зі значним зниженням рівня вібрацій за рахунок динамічного балансування оправки і фрези на двох рівнях, а також оптимізації режимів фрезерування шляхом мінімізації значень вихідних параметрів синтезованих нейросіткових моделей, що описують залежність середнього значення амплітуди отриманих сигналів від спільного впливу режимів фрезерування, що дозволило забезпечити задану точність і якість виготовлення. Експериментально встановлено, що після виконання наступної оздоблювально-зміцнювальної обробки значення шорсткості пера лопатки знижуються і підвищується її стабільність по його висоті в порівнянні з попереднім високошвидкісним фрезеруванням, а максимальний рівень залишкових стискаючих напружень безпосередньо на поверхні і їх мінімальний перепад між поверхнею і підшаровою областю спостерігається після виконання комбінованого зміцнення УЗЗ «стакан» скляні мікрокульки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ