CC BY
11УДК 616-073.75 + 621.791.92
Г. Г. Крушенко
Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ ТУРБОНАСОСНОГО АГРЕГАТА ДВИГАТЕЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Показано, что в результате применения некоторых технологических и математических методов представляется возможным повысить качество деталей и надежность работы турбонасосного агрегата летательного аппарата
Рабочие колеса (РК) и вал ротора турбонасосного агрегата (ТНА) двигателя летательного аппарата работают в условиях высоких нагрузок [1]: скорость вращения ротора ТНА достигает 50 000 об/мин, вибрация находится в диапазоне частот от 10 до 10 000 Гц, что представляет особую опасность [2], скорости движения жидких компонентов топлива достигают 200 м/с, в связи с чем к качеству РК и вала предъявляются повышенные требования.
РК представляет собой деталь в форме диска, между ободом которого и ступицей, располагается несколько десятков тонкостенных лопастей сложного профиля. РК изготовляют литьем по выплавляемым моделям из жаропрочного сплава на никелевой основе, в котором содержатся основные упрочняющие интерметаллидные у'-фазы №3А1, №3Т с ГЦК-решеткой и др., которые вследствие тонкой дисперсности и когерентности с твердым раствором при их образовании создают максимальную жаропрочность [3].
К качеству РК предъявляются высокие требования, что вызывает их значительную отбраковку на каждой контрольной операции по причине выявления разного рода дефектов, начиная от визуального осмотра и до рентгенопросвечивания.
С целью установления причин возникновения дефектов и принятия мер по их предотвращению было проведено исследование с применением метода экспертных оценок [4], основанном на априорном выявлении значения влияния отдельных факторов на возникновение тех или иных дефектов, что определяли на основании опыта специалистов, накопленного ими в предшествующей деятельности.
В результате обработки полученных данных было установлено, что качество отливок в основном связано с конструкцией литниково-питающей системы. В результате ее изменения было предотвращено возникновение литейных дефектов, что обеспечило 100-процентную годность отливок по рентгеновскому контролю, и уменьшили в 2,5-3 раза отсев на других контрольных операциях.
В результате изучения и дополнения расчетно-аналитического метода определения припусков была разработана программа по минимизации припусков на механическую обработку резанием вала ТНА [5], который, являясь одной из наиболее нагруженных деталей, определяет ресурс и надежность работы двигателя.
Применение разработанной методики расчета позволило уменьшить размеры заготовки, получаемой методом проката из хромо-никелевой коррозионно-стойкой и жаростойкой стали 08Х18Н10Т, максимально приблизив их к конечным размерам вала. В результате уменьшения объема снимаемого при резании металла (точность обработки: 5 квалитет, Яа = 3,2) проявляется как бы «дополнительный» эффект упрочнения поверхности вала в связи с сохранением упрочнения, возникающего при получении исходной заготовки вследствие деформационного воз -действия на металл, что установлено, например, на хромо-никелевой стали А1Б1 304, близкой по химическому составу и свойствам к стали 08Х18Н10Т в работе О. В. Рыбальченко [6]. Так, при степени деформации стали А1Б1 304 даже до 5,0 % временное сопротивление ств возрастает с 358 до 447 МПа, предел текучести - с 579 до 649 МПа, а твердость по Виккер-су - со 188 до 208 единиц. Согласно эффект упрочнения связан с усилением торможения перемещений дислокаций ввиду того, что их плотность увеличивается в процессе деформации, а также ввиду наибольшего измельчения поверхностного слоя металла. Кроме того, в их работе установлено, что в результате интенсивной пластической деформации коррозионно-стойких аустенитных хромо-никелевых сталей происходит формирование нано- и субмикрокристаллической структуры, в результате чего величина зерна измельчается с 100-250 нм до 50 нм, что приводит к существенному упрочнению металла по мнению О. В. Рыбальченко и других исследователей [6]. Следовательно, чем меньший слой металла снимается при обработке резанием, тем в большей степени сохраняется упрочненный при деформации поверхностный слой. Именно этот эффект и достигается в результате реализации разработанных режимов резания вала ротора ТНА.
Библиографические ссылки
1. Прочность и ресурс ЖРД / Н. А. Махутов, В. С. Рачук, М. М. Гаденин и др. М. : Наука, 2011.
2. Масленков С. Б., Масленкова Е. А. Стали и сплавы для высоких температур : справ. Изд : в 2 кн. Кн. 2. М. : Металлургия, 1991.
3. Крушенко Г. Г. Применение метода экспертных оценок с целью совершенствования технологии литья
Решетневскце чтения
рабочих колес турбонасосного агрегата // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники : материалы VII Всерос. науч.-технич. конф. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2012. С. 80-84.
4. Краев В. В., Крушенко Г. Г. Расчет припусков на механическую обработку с учетом технологической наследственности // Технология металлов. 2010. № 4. С. 38-41.
5. Milad M., Zreiba N., Elhalouani F., Baradai C. The effect of cold work on structure and properties of AISI 304 stainless steel // Journal of Materials Processing Technology. 18 July 2008. Vol. 203, Iss. 1-3. P. 80-85.
6. Strength of ultrafine-grained corrosion-resistant steels after severe plastic deformation / O. V. Rybal'chenko [et al.] // Materials Science and Engineering: A, Vol. 387389. 2004. 15 December. P. 244-248.
G. G. Krushenko
Institute of Computational Modelling of Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Russia, Krasnoyarsk
TECHNOLOGICAL AND MATHEMAYIL METHODS INCREASING THE QUALITY OF COMPONENTS OF TURBO-PUMP ASSEMBLY ENGINE OF FLYING VEHICLE
It is demonstrated that it is possible to increase quality of components and safety of turbo-pump assembly power set offlying vehicle as a result of using some technological and mathematical methods.
© KpymeHKO r. r., 2012
УДК 629.783.002.71
С. Н. Лозовенко, Е. Н. Головенкин, А. И. Антипьев, А. В. Цайтлер, Д. В. Метелица
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
О СОЗДАНИИ ТРАНСПОРТНОГО КОНТЕЙНЕРА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ КАНТОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассмотрен транспортный контейнер разработки ОАО «ИСС», предназначенный для транспортирования автоматических космических аппаратов с обеспечением поддержания комфортных условий и возможностью кантования космического аппарата из горизонтального в вертикальное положение и наоборот.
Современный цикл подготовки автоматических космических аппаратов к запуску на космодроме «Байконур» в целях безопасности обслуживающего персонала и изделий включает межоперационное транспортирование между техническими комплексами, предназначенными для определенных видов работ с космическими аппаратами. Это вызвано тем, что заправка космических аппаратов ксеноном и амидолом должна производиться в отдельно имеющемся сооружении. Однако для подготовки спутников к запуску требуется специальное наземное технологическое оборудование, такое как кантователь космического аппарата, но не все площади корпусов полигона, фундамент которых заложен еще в прошлом веке, позволяют разместить подобное оборудование. В связи с вышеуказанной необходимостью транспортирования космических аппаратов между площадками и адаптацией под существующие сооружения космодрома «Байконур» зародилась инженерная идея создания транспортного контейнера, предназначенного для транспортирования автоматических космических аппаратов с обеспечением поддержания комфортных условий и возможностью кантования космического
аппарата из горизонтального в вертикальное положение и наоборот.
Уникальное конструктивное исполнение транспортного контейнера, разработанного в ОАО «ИСС», зона полезного груза которого составляет 9,2 метра в длину и 4 метра в диаметре, позволяет размещать как уже созданные современные космические аппараты, так и только разрабатываемые. Вследствие этого габаритные размеры контейнера составили: 11,55 м в длину, 4,46 м в ширину, 4,58 м в высоту. Конструкция транспортировочного контейнера предусматривает закрепление изделия массой до 5 тонн по двухопор-ной схеме закрепления, в которой одной из опор является рама устройства для кантования с возможностью ее перевода на 90° при помощи грузоподъемных средств, а другой - съемная передняя опора, предназначенная для снижения циклических нагрузок, действующих на космический аппарат при его транспортировании, до допустимого уровня. Другая схема закрепления предусматривает закрепление малых космических аппаратов консольно на раме кантователя, при этом обеспечивается момент до 12 тонн на метр. Перевод рамы устройства для кантования из горизон-
