Разработка технологического процесса Вала КНД

Содержание

Ведение

1. Актуальность упрочнения отдельных деталей двигателя АЛ-31Ф

2. Конструктивные особенности двигателя АЛ-31Ф

2.1. Конструктивная компоновочная схема двигателя АЛ-31Ф

2.2. Работа

3. Повышение надежности и увеличение ресурса особонагруженных деталей двигателя

3.1. Расчет на прочность вала КНД

3.1.1. Основные технические требования

3.1.2. Общие положения

3.1.3. Нагрузки на валы и расчетные схемы

3.1.4. Расчет статической прочности, жесткости и устойчивости валов

3.1.5. Определение критических частот вращения вала

4. Способы повышения надежности и прочности особонагруженных деталей двигателя

4.1. Классификация методов упрочнения

4.2. Упрочнение химико-термическими методами

4.2.1. Сущность метода ионного азотирования

4.2.2. Ионное азотирование деталей

4.2.3. Оборудование

4.3. Упрочнение металлических материалов методом поверхностного пластического деформирования (ППД)

4.3.1. Общие положения

4.3.2. Классификация и особенности применения методов ППД

4.3.3. Дробеструйная обработка микрошариками

4.3.3.1. Укрупненная структурная схема дробеструйной обработки

4.3.3.2. Технологические системы упрочнения с использованием ЭВМ

4.3.3.3. Схема процесса, характер формирования очага деформирования

4.3.3.4. Выбор параметров обработки дробью

4.3.3.5. Контроль режимов упрочнения

4.4. Повышение эксплуатационных свойств деталей, обработанных ППД

4.4.1. Сопротивление усталости

4.4.2. Износостойкость

4.4.3. Сопротивление схватыванию

4.4.4. Коррозионная стойкость

4.4.5. Сопротивление контактной усталости

4.5. Комплексное упрочнение вала

5. Определение основных экономических показателей

5.1. Расчет ожидаемого экономического эффекта

5.2. Расчет единовременных затрат на подготовку производства изделий

5.2.1. Расчет единовременных затрат на подготовку производства изделий при первом варианте

5.2.1.1. Расчет затрат на материальные расходы

5.2.1.2. Расчет затрат на специальное оборудование

5.2.1.3. Расчет затрат на основную плату разработчиков (участников НИР, ОКР)

5.2.1.4. Расчет затрат на дополнительную плату

5.2.1.5. Расчет единого социального налога

5.2.1.6. Расчет затрат на амортизацию оборудования

5.2.1.7. Расчет затрат на электроэнергию

5.2.1.8. Расчет затрат на работы и услуги сторонних организаций

5.2.1.9. Расчет затрат на командировки

5.2.1.10. Расчет величины накладных расходов

5.2.2. Расчет единовременных затрат на подготовку производства изделий при втором варианте

5.2.2.1. Расчет затрат на материальные расходы

5.2.2.2. Расчет затрат на специальное оборудование

5.2.2.3. Расчет затрат на основную плату разработчиков (участников НИР, ОКР)

5.2.2.4. Расчет затрат на дополнительную плату

5.2.2.5. Расчет единого социального налога

5.2.2.6. Расчет затрат на амортизацию оборудования

5.2.2.7. Расчет затрат на электроэнергию

5.2.2.8. Расчет затрат на командировки

5.3. Калькуляция полной себестоимости изделия (продукции, работы)

5.3.1. Расчет оптовой цены изделия

Выводы

6. Проблемы акустики в современной авиации

6.1. Акустика пассажирских самолетов

6.2. Акустика современных самолетов 2000-х годов

6.2.1. Шум на местности

6.2.2. Основные пути снижения шумов самолетов на местности

6.2.3. Снижение шума в канале с помощью ЗПК

6.2.4. Структурная акустика

6.2.5. Активные методы гашения шума в авиации

6.3. Шум и борьба с ним

6.4. Расчет освещенности

6.5. Расчет системы шумоглушения

Выводы

Приложение

Литература

Введение

Основой Политики предприятия в области качества является создание, производство и выпуск надежных, безопасных авиадвигателей для военной и гражданской авиации и промышленных газотурбинных установок, соответствующих требованиям и ожиданиям потребителей, при высокой эффективности и экономичности разработок и производства и, как следствие, обеспечение стабильности работы предприятия и его финансового положения.

На базе более совершенной организации управления предприятием, использования имеющегося научного и технического потенциала, новейших достижений в отечественном и зарубежном двигателестроении, совершенствования производственных процессов за счет разработки и внедрения новых прогрессивных технологий, многофункционального оборудования с программным управлением, новых материалов, внедрения автоматизированных систем управления и статистических методов регулирования технологических процессов, всесторонней подготовки кадров обеспечить предприятию лидирующее положение в области двигателестроения.

Инструментом реализации «Политики» является действующая на предприятии система менеджмента качества, разработанная на основе принципов и в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 90012001/МС ИСО 9001:2000. Руководство предприятия берет на себя обязательства обеспечить соответствие системы менеджмента качества предъявляемым требованиям и постоянно повышать ее результативность.

Качество для нашего предприятия - это основа стратегии развития и процветания.

Участие в процессе обеспечения и управлении качеством всех без исключения работников предприятия - от генерального директора до рабочего и взаимовыгодные партнерские отношения с Потребителями и Поставщиками, основанные на доверии, являются гарантией выполнения заявленных в «Политике» обязательств.

Руководство предприятия берет на себя ответственность за создание необходимых организационных и юридических условий, выделение технических и материальных ресурсов для реализации «Политики», намерено неукоснительно следовать изложенным в ней принципам, и призывает к этому весь коллектив предприятия.

Политика ОГК1 в области качества строится на основе политики предприятия и направлена на удовлетворение требований и запросов потребителей, обеспечение по линии отдела стабильной работы предприятия по выпуску надежных и безопасных авиадвигателей для военной и гражданской авиации.

Это достигается за счет:

- обеспечения качественной отработки конструкторской документации при приемке ее от разработчика и выдачи документации в производство с учетом требований автоматизированных систем управления производством,

- постоянной работы над повышением надёжности и ресурса серийно выпускаемых двигателей,

- качественной, с учётом новейших достижений в отечественном и зарубежном двигателестроении, разработке конструкторской документации,

- соблюдения приоритетности вопросов обеспечения качества в работе каждого работника отдела

Руководство отдела берёт на себя ответственность за создание необходимых организационных, технических и юридических условий для реализации «Политики ОГК1 в области качества», намерено неукоснительно следовать изложенным в ней принципам и призывает к этому весь коллектив отдела.

Актуальность упрочнения отдельных деталей двигателя АЛ-31Ф

Газотурбинные двигатели (ГТД) начали применяться в авиации в конце Великой Отечественной войны. За сравнительно короткий срок поршневые двигатели были совершенно вытеснены из скоростной авиации и заменены газотурбинными, которые во многих отношениях оказались более совершенными. Установка ГТД самолете позволила резко повысить скорость полета.

Проектирование начинается обычно с получения от потребителя технического задания на двигатель, где изложены необходимые требования к данным будущего двигателя. Задается величина тяги (или мощности) для нескольких высотных и земных точек, указывается тип двигателя, его масса (вес), габаритные размеры, ресурс, положение центра тяжести и др.

Рабочее проектирование ведется на основе эскизной компоновки и заключается в конструктивной и прочностной обработке всех узлов двигателя и его деталей.

После выполнения рабочих компоновок выполняются рабочие чертежи, одновременно ведутся подробные расчеты деталей на прочность и уточняются расчеты на колебания. При этом проверяются отдельные осевые и диаметральные зазоры и посадки, величина которых может меняться при работе из-за температурных деформаций и других причин.

Сборка первого опытного образца нередко показывает, что характеристики отдельных узлов двигателя не имеют достаточной согласованности, некоторые узлы и детали оказываются недостаточно прочными и при испытаниях ломаются. Устранение этих дефектов, установление причин поломок деталей, их упрочнение достигаются в процессе доводки двигателя.

Летные испытания двигателя начинаются непосредственно после обеспечения надежной работы двигателя в течение минимально необходимого числа часов (обычно 25 часов). Государственные - испытания и летные испытания являются заключительным этапом доводки двигателя, после чего он передается в серийное производство.

Принято считать, что надежность закладывается при проектировании двигателя, обеспечивается при его изготовлении и поддерживается в эксплуатации.

Статистика показывает, что примерно 60% отказов ГТД в эксплуатации вызывается разрушением и поломкой деталей из-за недостаточной их прочности. Из этого количества примерно 70% деталей разрушается вследствие их вибраций. При проектировании двигателей должно быть уделено большое внимание расчету деталей на прочность и на колебания.

При проектировании должны быть выбраны такие формы деталей, которые давали бы наибольшую долговечность; концентрации напряжений в них должны быть возможно меньшими; допускаемые напряжения и коэффициенты запаса прочности нужно выбирать учетом температуры нагрева и времени работы деталей. Материал для деталей и способ их изготовления нужно выбирать такими, чтобы остаточные напряжения, возникающие при обработке деталей, были возможно меньшими или совершенно отсутствовали.

Работа

Воздух из самолетного воздухозаборника поступает в КНД. В промежуточном корпусе (за КНД) воздух разделяется на два потока – внутренний и наружный.

Поток воздуха во внутреннем контуре поступает на КВД в основную камеру сгорания, где смешивается с топливом, впрыскиваемым через двухкаскадные форсунки коллектора основной топливной системы. Смесь воспламеняется разрядом полупроводниковых свечей. Топливо, сгорая, повышает температуру смеси. Образовавшийся газ поступает за турбину (ТВД и ТНД), вращающую роторы высокого и низкого давления.

Поток воздуха в наружном контуре обтекает трубчатые модули теплообменника, снижая температуру воздуха, поступающего на охлаждение элементов турбины.

Смешение потоков газа внутреннего контура и воздуха наружного контура происходит в смесителе.

На форсированных режимах в ФК подается топливо, которое, сгорая, повышает энергию газа. Дополнительная энергия реализуется в РС, в результате чего увеличивается тяга двигателя.

Оборудование

Установка ионного азотирования типа ИОН30 предназначена для азотирования деталей из сталей и чугунов в плазме тлеющего заряда.

Ионное азотирование обладает рядом существенных преимуществ перед газовым азотированием:

- большей скоростью насыщения;

- возможностью проведения регулируемых процессов насыщения;

- возможностью азотирования нержавеющих сталей без предварительной депассивации;

- незначительными деформациями в процессе обработки;

- экономичностью и экологической безопасностью.

Ионному азотированию могут подвергаться самые разнообразные детали, а также инструмент.

Для того чтобы охватить более широкий ассортимент обрабатываемых деталей, разработано пять различных модификаций установок одной мощности. Эти модификации отличаются друг от друга размерами и количеством рабочих камер.

Установка ИОН30 предназначена для азотирования короткомерных деталей и имеет две рабочие камеры.

Технологический процесс азотирования одновременно возможен только в одной из рабочих камер. Во второй камере в это время можно проводить режим охлаждения деталей после азотирования, съем готовых деталей и подготовку новой садки.

Детали, подвергаемые обработке, устанавливаются на катодной плите.

Газовая рампа и источник питания являются унифицированными для всех модификаций установок ИОН30.

Установка ионного азотирования является сложной системой, от надежности работы различных узлов которого зависит эффективность ее использования. Для нормальной работы установки необходимо выполнить ряд условий, главными из которых являются:

Соблюдение требований вакуумной гигиены в помещении, где установлена установка;

Обслуживание установки постоянной, специально обученной бригадой;

Профилактический осмотр вакуумного и электронного оборудования не реже одного раза в квартал.

Ионное азотирование – современный высокоэффективный процесс, позволяющий улучшить качество азотируемых изделий, увеличить производительность труда, резко повысить ритмичность производства, а также поднять на новую качественную ступень процессы химико-термической обработки в машиностроении.

В комплект установки ионного азотирования входит:

Механическая часть:

рабочая камера, комплект 1-2

газовый шкаф, комплект 1

газовая рампа, комплект 1

Система электропитания и автоматика

силовой шкаф, комплект 1

шкаф управления, комплект 1

ЗИП, комплект 1

Выводы

1. Основой Политики предприятия в области качества является создание, производство и выпуск надежных, безопасных авиадвигателей для военной и гражданской авиации и промышленных газотурбинных установок, соответствующих требованиям и ожиданиям потребителей, при высокой эффективности и экономичности разработок и производства и, как следствие, обеспечение стабильности работы предприятия и его финансового положения.

2. Сборка первого опытного образца нередко показывает, что характеристики отдельных узлов двигателя не имеют достаточной согласованности, некоторые узлы и детали оказываются недостаточно прочными и при испытаниях ломаются. Устранение этих дефектов, установление причин поломок деталей, их упрочнение достигаются в процессе доводки двигателя.

3. Технические условия на изготовление валов зависят от требований к конструкции. Обработку валов производят, как правило, в центрах. Наиболее жесткие требования по точности и шероховатости поверхности предъявляются к шейкам валов, на которые устанавливают подшипники качения. Предел выносливости деталей и из элементов определяют на базе 2107 циклов, кроме специальных случаев. При расчетной оценке влияния эксплуатационных, конструктивных и технологических факторов используются зависимости и экспериментальные данные, соответствующие базе 2107 циклов. Испытания деталей ГТД и их элементов с целью определения пределов выносливости должны проводиться в условиях, наиболее имитирующих реальные условия работы. Влияние факторов, невоспроизведенных при испытаниях деталей, должно быть учтено по результатам испытаний образцов, изготовленных из материала детали.

Испытания таких образцов необходимо проводить с одновременным воспроизведением нескольких факторов: асимметрия цикла и температуры; асимметрия цикла, температуры и концентрации напряжений; концентрации напряжений, температуры, шероховатости поверхности и упрочнения.

Основными для валов являются постоянные и переменные нагрузки от деталей передач и рабочих дисков (например, дисков компрессора, турбины и т.д.). Переменные напряжения в валах могут вызываться изменяющейся по времени внешней нагрузкой.

Постоянные по величине и направлению силы передач вызывают во вращающихся валах переменные напряжения, изменяющиеся по асимметричному циклу. Валы могут быть нагружены и постоянными напряжениями (например, от неуравновешенности вращающихся деталей).

На статическую прочность валы рассчитывают по наибольшей возможной кратковременной нагрузке (с учетом динамических и ударных воздействий), повторяемость которой мала и не может вызвать усталостного разрушения. Так как валы в основном работают в условиях изгиба и кручения, а напряжения от продольных усилий не велики, то эквивалентное напряжение в точке наружного волокна.

4. Упрочнение поверхностным деформированием, обеспечивающим получение в поверхностном слое структур с повышенным содержанием дефектов, широко используется для повышения сопротивления усталости как деталей без концентраторов напряжений, так и деталей с концентраторами напряжений, работающих при умеренных температурах нагрева (до температур возврата).

5. Химико-термические и термические упрочняющие методы обработки (поверхностная закалка, цементация, ионное азотирование, алитирование, борирование) позволяют резко изменить физико-химическое состояние поверхностного слоя деталей и обеспечить требуемые эксплуатационные свойства (износостойкость, сопротивление усталости, жаростойкость и др.). Применение этих методов является не только эффективным, но в ряде случаев, единственно возможным способом обеспечения заданного ресурса и надежности работы деталей.

6. Целью комплексного упрочнения (поверхностное деформирование микрошариками с последующим ионным азотированием) является повышение, наряду с характеристиками износостойкости и контактной стойкости, характеристик выносливости детали.

7. Анализируя приведенные в экологической части данные, можно сделать вывод, что, применяя перечисленные средства индивидуальной и общей защиты от шума и правильно подбирая освещенность помещений, можно достичь таких значений, при которых воздействия на человека не приводили бы к неблагоприятным последствиям.

Общий уровень шума при работе установки со значением в 91 дБ удовлетворяет санитарным нормам уровня шума.