CC BY
123
УДК 629.735.015
СБОРКА УЗЛОВ (МОДУЛЕЙ) АВИАДВИГАТЕЛЯ Д-36 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛОСКИХ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
Р.А. ЕПИФАНОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Пивоваровым В.А.
В статье представлен метод замера геометрической схемы плоской размерной цепи, позволяющей контролировать при сборке узлов двигателя Д-36 осевые зазоры.
Ключевые слова: двигатель Д-36, осевой зазор, контроль, плоская размерная цепь.
Двигатель Д-36 состоит из 12 узлов (рис. 1), представляющих отдельные модули, каждый из которых можно заменять в процессе эксплуатации. Его конструкция позволяет осуществить разборку-сборку в эксплуатации практически всех его отдельных узлов [1].
Рис. 1. Двухконтурный двигатель Д-36 модульной конструкции:
1 - колесо вентилятора; 2 - спрямляющий аппарат вентилятора; 3 - вал вентилятора; 4 - компрессор низкого давления; 5 - коробка приводов; 6 - узел задней опоры в сборе с реактивным соплом; 7 -турбина вентилятора; 8 - турбина низкого давления; 9 - корпус опор турбин; 10 - турбина высокого давления; 11 - камера сгорания; 12 - компрессор высокого давления в промежуточном корпусе
Определенную трудность при сборке узлов представляют вопросы их стыковки в связи с некоторыми расхождениями геометрических параметров [2].
Расчеты точности геометрических параметров основаны на теории размерных цепей. Как известно, размерная цепь - это совокупность взаимосвязанных размеров, расположенных по замкнутому контуру. В размерную цепь входят только те размеры, которые необходимы для решения конструкторских, технологических, измерительных задач. Важнейшим условием для составления и анализа размерной цепи является условие ее замкнутости.
Построение схемы размерной цепи начинают с изображения замыкающего звена в виде отрезка. По часовой стрелке от замыкающего звена располагаются остальные звенья цепи. Если все звенья цепи образовали замкнутый контур, то схема цепи построена правильно [1].
По взаимному расположению звеньев размерные цепи делятся на плоские и пространственные, представленные в табл. 1.
Размеры (длины, диаметры, углы, различные отклонения), образующие размерную цепь, называют звеньями.
Таблица 1
Схема звеньев размерной цепи
Замыкающий размер - это размер, который получают последним. В сборочной размерной цепи замыкающим размером обычно является зазор или натяг, либо величина осевого допускаемого смещения детали Ад . В подетальной размерной цепи замыкающий размер может
быть определен после установления последовательности обработки размеров.
Составляющие размеры, по своему влиянию на замыкающий размер, делятся на две группы [2]: увеличивающие; уменьшающие.
Увеличивающий размер (®) - размер, при увеличении которого замыкающий размер увеличивается. На рис. 2 размер А является увеличивающим.
Уменьшающий размер(—) - размер, при увеличении которого замыкающий узел уменьшается. На рис. 2 размеры А2 , А3 являются уменьшающими.
Ниже будет рассмотрена в основном плоская линейная размерная технологическая цепь, с которой особенно часто приходится встречаться при модульной сборке ГТД при проведении восстановительного ремонта двигателю в условиях эксплуатации. Применительно к сборке, используя эту цепь, решают так называемую обратную задачу - определяют размер, когда известны номинальные значения, координаты середин полей и величины полей допусков составляющих звеньев.
На рис. 2 показана схема плоской размерной цепи с параллельными звеньями, которая соответствует размерной цепи узла ТНД двигателя Д-36.
Из схемы [3] размерных цепей (рис. 2) видно, что номинальная величина замыкающего звена Ад - зазора регулировочного кольца 1 - равна алгебраической сумме номинальных
размеров увеличивающих (®) и уменьшающих (—) звеньев
Ад = А1
- — А2+А3
(1)
У
В общем виде можно записать
т -1
Е X А,
. , г г
г = 1
где т - общее количество звеньев цепи, включая замыкающее; ^ -передаточное отношение составляющего звена размерной цепи; ^ - коэффициент, характеризующий степень влияния
д
(2)
Рис. 2. Ротор турбины низкого давления двигателя Д-36
отклонения 1-го звена на отклонение замыкающего. В зависимости от вида размерной цепи и характера решаемой задачи эта степень может иметь различные значения. В данном случае для линейных цепей с параллельными звеньями ф=+1 - для увеличивающих звеньев и ф=-1 - для уменьшающих.
Для оценки поля рассеяния юд замыкающего звена в зависимости от полей рассеяния
составляющих звеньев юг размерной цепи можно воспользоваться полным дифференциалом,
учитывая, что величины полей рассеяния составляют малую величину по сравнению с величинами самих звеньев. Действительно, так как величина замыкающего звена размерной цепи является функцией нескольких независимых переменных, представляющих составляющие звенья, т.е.
АД=Р( А, А,-V- Ат - !>•
23
то, написав полный дифференциал функции
Г ЭА, 1 г ЭА ^
ЭА1 +
ЭА. = Д
Д
ЭА1
Д
ЭА
V 2 у
ЭА2 +...
ЭА
Д
ЭА
V т -1 у
ЭА
т -1
(3)
(4)
и заменив в нем дифференциалы малыми конечными приращениями, представляющими в данном случае всегда положительные величины полей рассеяния, получим
(О . =
АД
ЭА
Д
ЭА1
(О . + А1
ЭА
Д
ЭА
(О . +...
А2 ...
ЭА
Д
ЭА
т-1
О
т -1
(5)
или
т -1
Од=
I = 1
ЭА
Д
ЭА
I
О.
I
(6)
Для плоских размерных полей с параллельными звеньями формула (6) упрощается, так как
величина каждой из частных производных равна единице, т. е.
т -1
(7)
Следовательно, при сборке партии изделий поле рассеяния замыкающего звена плоской размерной цепи с параллельными звеньями равно сумме абсолютных значений, величин полей рассеяния всех составляющих звеньев.
Как было сказано выше, на стадии проектных расчетов поля рассеяния составляющих звеньев, как правило, неизвестны. Но поскольку поле допуска представляет собой допустимую величину поля рассеяния, постольку для расчета допусков могут быть использованы формулы (6), (7) после замены в них обозначений полей рассеяния юд, Юг обозначениями
соответствующих полей допусков 8 д , 5', что дает
Предусмотрено два метода расчета размерных цепей: на максимум-минимум и
вероятностный.
Уравнения (8), (9) используются при расчетах по методу максимума-минимума, когда предполагается, что составляющие звенья выполнены с предельными значениями, а сочетание их при сборке таково, что замыкающие звенья также получают экстремальные значения -максимальное и минимальное.
Ввиду того, что вероятность появления таких сочетаний предельных размеров деталей, входящих в качестве звеньев в размерные цепи, ничтожно мала, результаты расчетов оказываются сильно завышенными по сравнению с действительными значениями, получаемыми при сборке изделий. Поэтому расчеты по указанным уравнениям ведут в тех случаях, когда при сборке должна быть установлена полная 100 % взаимозаменяемость.
В результате сборки может оказаться, что суммарная погрешность юд сборочного
параметра будет больше, или меньше, или равна заданному (чертежом) допускаемому значению 8д. Обеспечить заданную точность параметра означает добиться тем или иным
способом, чтобы суммарная погрешность была меньше или равна заданному значению, т.е. чтобы соблюдалось условие юд -8д.
Но, так как на этапах проектирования технологического процесса сборки и подготовки производства изделий действительная суммарная погрешность сборочного параметра юд , как
правило, неизвестна, то с заданной точностью сопоставляют расчетную допускаемую
I
погрешность 8д, полученную суммированием допускаемых погрешностей (допусков) составляющих звеньев. Соответственно условие достижения заданной точности запишется в виде
установлено, что условие (10) выполняется, то сборка рассматриваемого объекта может
(8)
для расчета допусков звеньев размерных цепей в общем случае
111 _1
(9)
(10)
Если расчеты 8д проводились по методу максимума-минимума и в результате
осуществляться методом полной взаимозаменяемости. То есть сборка может осуществляться из любых деталей данного типоразмера, и все они, включаясь в качестве звеньев в размерную цепь, обеспечат заданную точность замыкающего звена без каких-либо дополнительных операций (выбора, подбора, изменения размера).
Описанный метод характеризуется следующими особенностями: относительной простотой и малой трудоемкостью сборочных операций, благодаря чему:
- операции удешевляются и требуются сборщики менее высокой квалификации;
- упрощением нормирования операций, планирования и организации всего производства;
- облегчением и удешевлением ремонта двигателя.
Надо заметить, что при реализации данного метода требуется повышенная точность изготовления деталей, входящих в качестве звеньев в размерные цепи. Из уравнения (9) видно, что при заданном допуске замыкающего звена точность (и стоимость) составляющих звеньев тем выше, чем больше их число, поэтому при любых видах и технических уровнях производства метод экономически эффективен.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бейлин Л.А., Назаров Ю.В. Ремонт самолетов, вертолетов и авиационных двигателей. - М.: Транспорт, 1979.
2. Никитин А.Н., Серебренников Г.З. Технология сборки и автоматизация производства воздушно -реактивных двигателей. - М.: Машиностроение, 1992.
3. Руководство по среднему ремонту трехвального Д-36. - Запорожье: ЗМКБ «Прогресс», 1994.
ASSEMBLY UNITS (MODULES) THE AIRENGINE D-36 WITH USE CIRCUITS FLAT
Yepifanov R.A.
In clause the method gauging of the geometrical circuit flat a circuit allowing to supervise at assembly of the engine D-36 axial backlashes is submitted.
Key words: jet engine D-36, axial backlashes, circuit flat.
Сведения об авторе
Епифанов Роман Александрович, 1980 г.р., окончил МГТУ ГА (2003), аспирант кафедры технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, область научных интересов - диагностика ГТД, ремонт авиадвигателей в условиях эксплуатации.
