Технологический процесс производства рабочей лопатки турбины ТНА ЖРД РД-180

Разработка алмазных правящих роликов соответствовала требованию максимального сокращения времени на восстановление профиля шлифовального инструмента. И по возможности настолько, чтобы восстановление профиля было возможно при проведении других обязательных операций, требующих вспомогательного времени, например, смена заготовок. И вместо того, чтобы с помощью отдельного алмаза

по копиру проходить весь профиль, было найдено решение, в соответствии с которым инструменту для правки придавалась форма всего профиля и при непродолжительном врезании в шлифовальный круг восстанавливался его профиль. Чтобы получить скорость правки, необходимую для восстановления профиля, без значительного сокращения числа оборотов шлифовального шпинделя, оказалось, что необходимо приводить и сам ролик для правки. Благодаря этому скорость правки стало возможным регулировать как относительную скорость между окружной скоростью шлифовального инструмента и правильного ролика.

Более простым и дешевым вариантом ролика для правки является блок для правки. Он жестко монтируется, и для восстановления профиля над ним проходит шлифовальный инструмент (например, на плоскошлифовальных станках). Для этого необходимо сократить число оборотов шлифовального шпинделя. Блоки для правки применяются прежде всего там, где существующая серийность не позволяет сделать экономичным изготовление дорогих роликов для правки. Ниже речь о блоках для правки будет идти только в том случае, где отличия в технологии по сравнению с роликом для правки окажутся достаточно важными. А в остальном, все сказанное имеет место и для того и для другого инструмента.

1.6.1 Виды изготовления алмазных роликов

Алмазные ролики и блоки для правки изготавливаются по-разному. Были разработаны различные виды исполнения, чтобы по возможности экономично выполнить различные поставленные задачи. И поэтому ролики в зависимости от вида профиля, припуска и стойкости изготовляются в следующих исполнениях:

а) MZ гальванические, изготовленные обратным методом, алмазное зерно рассеянное. Данным методом изготавливаются ролики для производства турбинной лопатки. В то время как у обычного гальванического алмазного инструмента нанесение покрытия на исходную форму осуществляется по внешнему контуру, то для алмазных роликов для правки выбирается противоположный путь. Изготовляется форма, внутренний контур которой покрывается гальваническим слоем. Последний позднее образует внешний контур инструмента для правки. Благодаря этому методу обработки уменьшается влияние различий гальванического роста на точность изображения и поэтому в основном предварительная корректировка не нужна. Это исполнение позволяет выдерживать самые жесткие допуски. Можно изготавливать и узкие профили с небольшими радиусами. Вследствие минимальной зернистости используемых алмазов обеспечивается очень плотное распределение, а поэтому и повышенная стойкость инструмента.

При изготовлении профиль помещается в графитовое тело, внутренний контур которого тщательно посыпается алмазами (Z), которые равномерно прижимаются к контуру и удерживаются с помощью вспомогательного покрытия. Путем следующих друг за другом нескольких гальванических покрытий и образуется связка и осаждение изнутри. Затем профиль со стержнем заливаются. Форма удаляется, и алмазный ролик подвергается окончательной обработке.

б) NS гальванические, изготовленные обратным методом, алмазы установленные. И это исполнение позволяет работать с очень жесткими допусками. Но так как отдельные алмазы устанавливаются вручную, а для этого нужны крупные алмазы, поэтому это исполнение не годится для прецизионных профилей. За исключением нанесения алмазов изготовление не отличается от исполнения NZ.

в)NM гальванические, изготовленные обратным методом, алмазы частично установленные вручную, частично рассеянные. В данном случае используются оба метода нанесения алмазов. Т.е. установка отдельных групп алмазов на важных участках, а в промежутках -- рассеивание. Благодаря этому соединению (М) двух методов достигается максимальная стойкость при высокой точности, особенно при работе со сложными профилями. И в этом случае изготовление, за исключением установки алмазов, соответствует исполнению NZ.

г) РМ гальванические, изготовленные позитивным методом. Это исполнение годится только для грубых допусков, т.к. зернистость алмаза влияет на точность и равномерность профиля. К тому же, следует учитывать и более высокие эффективные высоты неровностей и волнистость. Но если позволяют допуски, то это исполнение очень экономично вследствие невысоких затрат на изготовление. Для изготовления на тело ролика из стали наносится снаружи позитивный профиль (с учетом зернистости алмаза). Алмазы тщательно наносятся гальваническим методом. После гальванического нанесения покрытия можно для обеспечения предельных допусков дополнительно обработать алмазный слой.

д) 18 порошковая инфильтрация, обратный метод, алмазы установленные. Это исполнение позволяет выдерживать жесткие допуски. Благодаря нацеленной установке (S) алмазов и жесткой инфильтрационной (I) связке достигается очень хорошая стойкость. Но, как и для исполнения из-за установки алмазов ролики для правки, изготовленные по этому методу, не годятся для узких профилей с маленькими радиусами. Для изготовления профиль помещается в форму из графита. При этом необходимо учитывать линейную усадку (предварительная коррекция формы). Внутренний контур заполняется алмазом, который удерживается вспомогательным покрытием. В форме с сердечником внутренняя полость тола за профилем заполняется металлическим порошком. Форма покрывается инфильтрационным материалом. В инфильтрационной печи при высокой температуре этот материал проникает в металлический порошок и связывает алмазный слой. Если только при термообработке возникает коробление, выходящее за пределы допусков, то требуется дополнительная обработка алмазного слоя.

е) SM металлокерамическая связка, перемешанная с алмазом Это исполнение может использоваться только для простых профилей. И ролики используются таким образом, что они или долго сохраняют свою первоначальную форму (напр., в случае простых цилиндрических форм) или время от времени они дополнительно обрабатываются, чтобы добиться высокой суммарной стойкости. В отличие от всех других исполнений, где имеется только один алмазный слой, в этом исполнении мелкие алмазные зерна перемешиваются (М) с металлокерамической связкой (Б) и в горячем виде прессуются или спекаются в форме. После охлаждения осуществляется тщательная окончательная обработка, чтобы освободить алмазные зерна и получить точную окончательную форму.

1.6.2 Допуски

При изготовлении алмазных роликов и блоков для правки в настоящее время могут выдерживаться очень жесткие допуски. Но так как допуски оказывают большое влияние на стоимость, то они никогда не должны превышать необходимый уровень. При определении допусков в принципе следует исходить из допуска готового изделия. Этот диапазон автоматически берется за основу при посылке чертежей изделия. Соблюдение более жестких допусков требует рассмотрения и обусловливает повышенную цену.

1.6.3 Конструкция

Алмазные ролики для правки могут представлять собой одно целое или быть составными. В случае длинных профилей, профилей с пробелами или в случае профилей с цилиндрическими участками различного диаметра предпочтительнее, а часто просто необходимо, составное исполнение.

1.6.4 Зернистость

Зернистость алмаза оказывает большое влияние на эффективную в высоту неровностей. Если выбрана слишком мелкая зернистость, то в этом случае необходим соответствующий выбор условий правки. Особенно это имеет место в том случае, если точность профиля (напр., профиль резьбы) заставляет использовать мелкую зернистость. При использовании нескольких зернистостей приводится только основная зернистость связки.

1.6.5 Сорт алмаза -- D 711 А

Вид алмазов должен согласовываться со связкой алмазного ролика для правки как и с кругом, который правится. Вследствие огромного значения этого правильного соответствия нельзя принципиально говорить о хороших или плохих сортах алмазов, а речь должна идти о сортах, которые лучше или хуже пригодны. Отличительные буквы в соответствии с этим приданы различным сортам алмазов, применяемым для роликов, но без качественного определения.

1.6.6 Содержание алмазов

Величина, форм профиля и необходимая эффективная высота неровностей определяют при расчете алмазного ролика для правки в основном выбор зернистости и плотности распределения. Т.е. соответствующее содержание алмазов для изготовления роликов определяется почти принудительно.

1.6.7 Первичное изготовление и расчет нового алмазного ролика для правки

Для изготовления требуются следующие данные:

Чертеж требуемого алмазного ролика для правки или чертеж изделия с точным обозначением шлифуемых поверхностей, всех размеров и допусков и чистоты поверхности.

Точное обозначение и изготовитель обрабатываемого шлифовального круга.

-- Окружная скорость шлифовального круга, при необходимости, число оборотов и диапазон использования шлифовального круга.

-- Предусмотренное приспособление для правки с диаметром оправки, числом оборотов привода или диапазоном и мощностью.

-- При расположении ролика для правки, шлифовального круга и изделия с непараллельными осями в любом случае нужен компоновочный чертеж или чертеж профиля ролика для правки

Если после длительного использования алмазных роликов для правки точность профиля отшлифованного изделия или качество поверхности не соответствует требованиям, то возможна дополнительная обработка алмазного слоя, если только вид профиля позволяет это, т.е. если можно получить первоначальные размеры

1.6.8 Эксплуатация

а) Шлифовального станка.

Использование алмазных роликов для правки предъявляет зачастую требования к шлифовальному станку намного выше, чем они были при работе с простым инструментом для правки. Т.к. весь контур правится сразу, то эффективные поверхности большие. Возникающие силы нельзя сравнивать с теми, которые наблюдаются при правке с помощью однозернового инструмента или пластинок для правки. Жесткости станка должно хватать, чтобы воспринимать высокие нагрузки без сокращения стойкости или точности алмазного ролика для правки. Учитывать нужно, конечно, и установку приспособления для правки и его конструкцию.

б) Приспособления для правки

Для обеспечения жесткости и точности диаметр оправки для алмазного ролика должен быть по возможности большим. Рекомендуется для выполнения точных и сложных задач диаметр оправки не менее 63 мм. При универсальном использовании прибора рекомендуется исполнение с регулируемым приводом постоянного тока. Для одноцелевых задач часто может достаточно экономично использоваться привод с постоянным числом оборотов.

Точность по радиальному биению оправки должна составлять 0,002 мм или быть лучше, зазор на посадку к ролику должен составлять 0,003 -- 0,005 мм. Это предполагает допуск hз и безукоризненное состоянние, а в предельных случаях, несмотря на допуск hз, и согласование (настройку) по отношению к ролику.

Мощность должна быть достаточной, чтобы с гарантией избегать колебаний числа оборотов при правке. При оценке или новом расчете рекомендуется исходить из 5 Вт/мм ширины правки.

в) СОЖ

При правке с помощью алмазных роликов хорошая СОЖ играет ту же самую роль, как и при шлифовании. Количество СОЖ при правке должно поэтому оставаться таким же, как и при шлифовании.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Так как правка обычно осуществляется в другой точке периферии шлифовального круга по сравнению со шлифованием, поэтому необходим предельный подвод СОЖ. При расчете СОЖ необходимо прежде всего следить за тем, чтобы СОЖ подавалась в направления относительной скорости. Т.е. при правке с однонаправленным движением шлифовального круга и ролика для правки -- между ними. При правке со встречным вращением -- в направлении более высокой окружной скорости между роликом и кругом. В случае глубоких профилей используется сопло.

1.6.9 Расположение осей

а)Параллельные оси (рис 1.8, а)

Это расположение, при котором все три оси располагаются параллельно, используется чаще всего. Его легче всего реализовать на шлифовальных станках, и. кроме того, его преимущество заключается в неискаженной, а потому простой геометрии. Но, с другой стороны, это расположение имеет и недостатки, если профиль, как это показано на рисунке, сильно расчленен, и вследствие этого длины контакта алмазов для правки; становятся слишком большими. В этих местах эффективная высота неровностей шлифовального круга сильно сокращается. При шлифовании это может привести к появлению прижогов. Кроме этого, время правки в отдельных случаях может значительно увеличиться. В таких случаях рекомендуется наклонное расположение осей.

б) Ось круга с наклоном к оси изделия (рис 1.8, б)

Это расположение уменьшает различия в эффективной высоте неровностей и сокращает время на правку. Но недостатком его является искажение профиля ролика для правки.

в) Все оси с наклоном по отношению друг к другу (рис 1.8, б)

Самым предпочтительным в таких случаях является расположение, при котором все оси наклонены по отношению друг к другу под одним углом. Оно помогает избежать искажения профиля на алмазных роликах для правки. Но, как видно уже на чертеже, реальные формы сильно сокращают зазоры, которые могли бы использоваться для улучшения рабочих условий путем вариаций расположения. Так, например, симметричные уступы с крутыми углами исключают наклон осей по отношению друг к другу.

1.6.10 Режимы обработки

Целенаправленный выбор режимов предлагает широкие возможности воздействия на результаты при правке с помощью алмазных роликов, в особенности, что касается эффективной высоты неровностей.

а) Относительная окружная скорость. Самым главным средством влияния на эффективную высоту неровностей является изменение относительной окружной скорости шлифовального круга и алмазного ролика для правки.

При рассмотрении сначала следует провести границу между попутной и встречной правками. Принципиальное изображение влияния относительной окружной скорости при попутной и встречной правками (14) показывает следующую взаимосвязь:

При встречной правке (рис. 1.9, б) наблюдается меньшая эффективная высота неровностей. Поэтому ее следует предпочитать при правке мелкозернистых шлифовальных кругов с простыми профилями, где не появляются прижоги.

Попутная правка (рис. 1.9, а) позволяет получить большую эффективную высоту неровностей. Поэтому ей следует отдавать предпочтение при правке черновых шлифовальных кругов с высокой производительностью шлифования, правда такая правка может использоваться и для тонкого шлифования в случае критических профилей со склонностью к появлению прижогов. Преимуществом попутной правки является и то, что при ней путем изменения относительной окружной скорости можно в большем диапазоне влиять на эффективную высоту неровностей, чем при встречной правке. Данная схема применяется в технологическом процессе производства турбинной лопатки.

б) Выхаживание

Как при попутной, так и встречной правке с увеличением времени выхаживания или повышением числа оборотов выхаживания n, понижается эффективная высота неровностей.



Размещено на http://www.allbest.ru/

При появлении прижогов время выхаживания должно быть минимальным. Если поверхность изделия слишком грубая, то время выхаживания увеличивается.

Абсолютная продолжительность оптимального времени выхаживания в большой степени зависит от жесткости станка. Жесткие конструкции значительно сокращают эптимальное время выхаживания.

в) Скорость подачи

Чем выше скорость подачи, тем больше эффективная высота неровностей. Для попутной правки это даже характернее, чем для встречной. Рекомендуемые скорости подачи находятся в диапазоне 0,25-- 0,5 и/оборот шлифовального круга.

При длительном времени выхаживания влияние выхаживания почти полностью вводит на нет влияние скорости подачи. Поэтому скорость подачи следует изменять только гогда, т.е. повышать, когда необходимо увеличение эффективной высоты неровностей. Изменение скорости подачи не может использоваться для уменьшения эффективной высоты неровностей.

г) Глубина подачи

Глубина подачи должна выбираться такой, какая необходима для восстановления профиля круга и обеспечения оптимального режима шлифования. Как правило, она не должна превышать 0,01 -- 0,05 мм.

д) Стойкость

В зависимости от вида, параметров и эксплуатации стойкость роликов для правки изменяется в таком широком диапазоне, что об указаниях по стойкости можно говорить лишь приблизительно. Для приблизительных оценок можно взять за основу, что при шлифовании изделий с профилем нормальной сложности, средним допуском и качеством поверхности алмазным роликом можно провести 50000 -- 200000 правок. Но при правке деталей со сложными профилями, жесткими допусками и повышенным требованиями к качеству поверхности можно провести 10000 -- 50000 правок.

Полное использование стойкости предполагает выполнение следующих указаний:

-- Своевременная, нацеленная и достаточная подача СОЖ для правки.

Оптимизация отношения между частотой правки и глубиной подачи.

Отказ от длительного выхаживания благодаря правильному выбору относительной скорости шлифовального круга и ролика для правки, в случае если нужна небольшая эффективная высота неровностей.

Жесткость и точность станка и приспособления для правки, достаточный резерв мощности приспособления для правки, отличное состояние шлифовального шпинделя и оправки для алмазного ролика.

1.7 Выбор баз и обоснование последовательности обработки детали

Первыми операциями механической обработки лопатки турбины ТНА являются операции глубинного шлифования промежуточных технологических баз на отливке: полки со стороны спинки (операция № 12) и полки со стороны корыта (операция № 15). Эскизы данных обработок приведены на листе № 2 графической части. Конструкторскими базами для операции №12 являются: 2 точки на хвостовике со стороны спинки, полка со стороны корыта (2 точки), точка на корыте пера, точка на входной кромке пера. Для операции № 15 базами являются: 2 точки на хвостовике со стороны корыта, 2 точки на обработанной в предыдущей операции полке со стороны спинки, точка на полке и на точка на спинке пера.

Основной технологической базой для обработки лопатки является обработанный в операции № 25 профиль хвостовика лопатки. Промежуточными базами для данной операции служат: полка пера со стороны спинки (2 точки), входная кромка (2 точки), точка на полке, точка на спинке. Во всех последующих операциях механической обработки в качестве основной базы используется обработанный в этой операции хвостовик.

1.8 Расчет припуска на механическую обработку в операции №12

Минимальный припуск при обработке плоской поверхности рассчитывается по формуле:

- высота неровностей профиля на предшествующем переходе

- глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе

- суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе

Расчет производится для операции № 12 глубинного шлифования для плоской поверхности длиной 68 мм и размером 16.4 мм. Обработка осуществляется в два перехода. Отклонения поверхностей полки со стороны спинки и корыта:

- отклонения от параллельности, мкм / 1 мм обрабатываемой поверхности;

l- длина обрабатываемой поверхности.

Для заготовки:

Для первого прохода:

Исходные данные для расчета и результаты приведем в таблице 6:

Таблица 6

Операция	Элементы припуска, мкм	Расчетны й припуск	Допуск на изготовле ние Т, мкм	Округленные размеры, мм	Предельные припуски
		h	А				dmax	dmin	Zmax	Zmin
Литье	-	-	-	-	-	550	18.45	17.9	-	-
1-й проход	325	0	680	50	1055	250	16.85	16.5
2-й проход	15	20	20	50	110	100	16.5	16.4

1.9 Режимы резания

Режимы резания для операций глубинного шлифования сведены в таблицы 7 и 8

Таблица 7

№ Операции	№ Прохода	Скорость круга Vk, м/с	Скорость детали Уд, м/с	Глубина резания t, мм	Подача шпинделя Sp, мкм/100 оборотов круга	Частота вращения шпинделя п, об/мин
012	1	25	80	1.4	20	2880
	2	27	200	0.1	10	2880
015	1	25	80	1.4	20	2880
	2	27	200	0.1	10	2880
020		25	50	2	30	2880
025	1	25	40	3.45	30	2880
	2	25	50	1.0	30	2880
	3	27	150	0.05
030	1	25	40	3.45	30	2880
	2	25	50	1.0	30	2880
	3	27	150	0.05
050	1	25	50	4.5	30	2880
	2	25	50	1.4	30	2880
	3	27	200	0.1	10	2880
070	1	25	50	4.5	30	2880
	2	25	50	1.4	30	2880
	3	27	200	0.1	10	2880
075	1	25	50	1.5	30	2880
	2	27	200	0.1	10	2880
080		25	100	0.3	5	2880
090	1	25	50	2.4	30	2880
	2	27	200	0.1	5	2880

Таблица 8

№ Операции	№ Прохода	Скорость круга Vk, м/с	Скорость детали Уд, м/с	Длина обработки L, мм	Подача шпинделя Sp, мкм/100 оборотов круга	Подача круга Sk, мм/мин	Частота вращения шпинделя п, об/мин
45	1	25	100	10	30	30	2880
	2	25	100	10	10	30	2880
85	1	25	70	10	30	20	2880
	2	25	70	10	10	20	2880

Примечание: правка круга на всех проходах - непрерывная, движение стола - попутное.

1.10 Нормирование

Расчет проводился по рекомендациям справочника. Штучное время:

Где:

- основное машинное время, мин.

- вспомогательное время, мин.

- время на обслуживание (техническое и организационное), мин.

- время на отдых, мин.

- время на личные надобности, мин.

Также можно определить по формуле:

где а - время обслуживания рабочего места в % к оперативному времени, т.е.

b - время перерывов на отдых и личные надобности в % к оперативному времени, т.е.



Расчет по нормированию осуществляется на операциях глубинного шлифования. Данные были взяты по рекомендациям справочника [11]. Для операций глубинного шлифования:

Отсюда:

В результате получаем общую формулу для расчета штучного времени:

Твсп включает в себя время для задания данных на устройстве ЧПУ станка оператором; оно для каждого прохода одинаково и составляет 0.27 мин .

Тщт для всех операций, кроме операций №№ 45 и 85 рассчитывается по формуле:

- вертикальная подача круга, мкм/100 оборотов круга

t - глубина резания

n - частота оборотов шпинделя, для всех проходов она составляет 2880 об/мин. Тогда формула преобразуется:

Сведем расчет штучного времени для всех операций , кроме №№ 45 и 85 в таблицу

Таблица 9

№ Операции	№ Прохода	Глубина резания t, мм	Подача шпинделя Sp, мкм/100 оборотов круга	То	Твсп	Тшт
012	1	1.4	20	2.016	0.27	2.286
	2	0.1	10	0.288	0.27	0,558
015	1	1.4	20	2.016	0.27	2.286
	2	0.1	10	0.288	0.27	0,558
020		2	30	1.92	0.27	2,19
025	1	3.45	30	3,312	0.27	3,582
	2	1.0	30	0,96	0.27	1,23
	3	0.05	30	0,048	0.27	0,318
030	1	3.45	30	3,312	0.27	3,582
	2	1.0	30	0,96	0.27	1.23
	3	0.05	30	0,048	0.27	0,318
050	1	4.5	30	4,32	0.27	4,59
	2	1.4	30	1,344	0.27	1,614
	3	0.1	10	0.288	0.27	0,558
070	1	4.5	30	4,32	0.27	4,59
	2	1.4	30	1,344	0.27	1,614
	5	0.1	10	0.288	0.27	0,558
075	1	1.5	30	1,44	0.27	1,71
	2	0.1	10	0.288	0.27	0,558
	2	0.1	5	0,576	0.27	0,846
				36	5.94	41.94

Для операций № 45 и85 расчет То ведется по следующей формуле:

Где:

L - длина обрабатываемой поверхности;

- подача круга вдоль обрабатываемой поверхности. Расчет и его результаты сведем в таблицу 10

Таблица 10

№ Операции	№ Прохода	Длина обработки L, мм	Подача круга Sk, мм/мин	То	Твсп	Тшт
45	1	10	30	0.333	0.27	30
	2	10	30	0.333	0.27	10
85	1	10	20	0.5	0.27	30
	2	10	20	0.5	0.27	10
Итого				1.666	1.08	2.75

Общее штучное время для операций глубинного шлифования составляет: ТШТ = 2.75 + 41.94 = 44,69 мин.

Глава 2. Конструкторская часть

2.1 Описание приспособления

Приспособление для глубинного шлифования 330/А-108 “щучья пасть” (лист № 5) используется для обработки торца хвостовика со стороны выходной кромки (операция № 050),торца хвостовика со стороны входной кромки (операция № 070),полки пера со стороны корыта (операция № 080), образования выреза на полке пера со стороны входной кромки (операция № 090). Базой для обработки является профиль хвостовика лопатки.

В отверстие М10 в подушке 1 вкручивается шпилька 4. На шпильку одевается пружина 5. Затем на подушку устанавливается прижим 2, так что шпилька входит в отверстие 0 15. Затем прижим и подушка соединяются болтом 6 и двумя штифтами 10. После детали 1 и 2 стягиваются скобой 7 с натягом +0.005/+0.008. Скоба прикрепляется к деталям 1 и 2 четырьмя болтами 9. На шпильку 4 накручивается шайба 8 и рукоятка 3. Спецификация приспособления приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

№	Наименование	Кол- во	Материал	Нормаль
1	Подушка	1	Сталь ХГ
2	Прижим	1	Сталь ХГ
3	Рукоятка	1	7061-0012
4	Шпилька	1	M10*6h*55.58.05
5	Пружина	1		ГОСТ 13771-86 IN 252 -Н0 40
6	Болт	1	M6*35-5h.56.05	ГОСТ 7805-78
7	Скоба	1	Сталь 45
8	Шайба	1	10.05.05	ГОСТ 11371-78
9	Болт	4	M6*16-6h.56.05	ГОСТ 7805-70
10	Штифт	2	6n6*35	ГОСТ 3128-70

2.2 Расчет приспособления на силу зажима

Расчет зажимного устройства производится, исходя из величины и направления действия силы зажима заготовки и имеет своей целью определение мощности и размеров силового привода или величины усилия рабочего при ручном зажиме.

Сила винтового зажима определяется по формуле:

- средний радиус резьбы;

- угол подъема витка резьбы (у стандартных метрических резьб этот угол равен 2°30' );

- угол трения в резьбовом соединении (для метрических резьбы = 6°34');

- коэффициент, зависящий от формы и размеров поверхности соприкосновения зажимного элемента с зажимной поверхностью; для винта с плоским опорным торцом.

, где:

-- коэффициент трения на торце винта или гайки, = 0.15;

- радиус опорного торца винта ();

Для винтового зажима с достаточной степенью точности можно принять - крутящий момент, рассчитываемый по формуле

- длина рукоятки, равная 14 диаметрам резьбы;

- сила, прикладываемая рабочим к рукоятке ().

Таблица 2.2. Результаты испытаний упрочненных лопаток.

№№	Sa, МПа	N, циклы	Место разрушения
		упр
1	240	20000000	Без разрушения
2	240	20000000	Без разрушения
3	240	20000000	Без разрушения
4	260	20000000	Без разрушения
5	260	20000000	Без разрушения
6	260	16200000	Вых.кромка 68 мм от подошвы
7	280	20000000	Без разрушения
8	280	12300000	Вых.кромка 73 мм от подошвы
9	280	7050000	Вх.кромка 59 мм от подошвы
10	320	10700000	Вых.кромка 74 мм от подошвы
11	320	3160000	Ножка с корыта, спинки
12	320	6240000	Вх.кромка 69 мм от подошвы

Глава 3. Исследовательская часть

Применение в качестве материала лопатки ТНА литейного сплава ЦНК-7П привело к снижению усталостной прочности детали вследствие повышенной пористости материала. Изготовленные по новой технологии лопатки имели предел выносливости 180 МПа, что не удовлетворяло заказчика. В качестве процесса упрочнения был выбран метод гидродробеструйной обработки замка лопатки.

3.1 Основы процесса гидродробеструйного упрочнения

лопатка упрочнение испытание жаропрочный

Гидродробеструйное упрочнение - это процесс холодной обработки, при котором поверхность детали бомбардируется маленькими сферическими дробинками в среде СОЖ. Каждая дробинка, ударяясь о поверхность, действует как молоток, образуя на поверхности маленькие углубления. При этом в поверхностных слоях материала происходит процесс пластического растяжения. Подповерхностные слои воздействуют на поверхностный слой таким образом, чтобы вернуть его к исходной форме, и образуют в нем сжимающие остаточные напряжения. Хорошо известно, что трещины плохо образуются и распространяются в сжатом материале. Так как усталостные повреждения в основном образуются и накапливаются в поверхностных слоях, следовательно, сжимающие напряжения, образующиеся в результате обработки дробью, приводят к значительному повышению долговечности детали. Кроме того, у многих материалов происходит наклеп поверхности вследствие холодной пластической деформации.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Остаточными напряжениями называются напряжения, возникающие в ненагруженной детали после ее изготовления. Эти остаточные напряжения могут быть либо растягивающие, либо сжимающие. Типичная эпюра остаточных сжимающих напряжений по глубине детали показаны на рисунке 3.1.

Эпюра остаточных напряжений характеризуется четырьмя основными параметрами:

- поверхностные напряжения;

- максимальные сжимающие напряжения, как правило, залегающие под поверхностью;

d - глубина залегания сжимающих напряжений;

- максимальные растягивающие напряжения.

Максимальная величина сжимающих остаточных напряжений мало зависит параметров упрочнения и, в основном, определяется кривой деформирования материала -величиной предела текучести и модуля упрочнения. Максимальные сжимающие остаточные напряжения, как правило, составляют не меньше половины предела текучести материала.

Глубина поверхностного слоя, в котором залегают остаточные напряжения, существенно зависит от параметров упрочнения, таких как диаметр дроби, скорость дроби и т.д.

Из теории прочности известно, что наличие сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое повышает усталостную прочность детали.

Особое внимание следует обращать на применение гидродробеструйного упрочнения для деталей, подвергаемых последующему нагреву (при термической обработке, пайке, в эксплуатации и т.д.), так как такой нагрев может привести к релаксации благоприятных сжимающих остаточных напряжений или даже к растрескиванию поверхности вследствие разупрочнения наклепанного слоя. Предельные температуры, свыше которых происходит релаксация благоприятных сжимающих остаточных напряжений, показаны на рисунке 3.2.

Из диаграммы видно, что применение упрочнения возможно только для хвостовика лопатки турбины, так как перо лопатки, изготовленной из никелевого сплава ЦНК-7П, работает при температурах до 780С0, и его упрочнение не даст благоприятного эффекта вследствие релаксации сжимающих остаточных напряжений и может привести даже к разупрочнению.

Не существует неразрушающих методов контроля качества упрочнения деталей в результате обработки, поэтому важное значение имеет управление процессом упрочнения, чтобы обеспечить постоянное качество поверхности от детали к детали. Материал дроби, ее размер и твердость, так же как и скорость и угол удара должны жестко контролироваться в процессе гидродробеструйной обработки. Для того, чтобы эффективно управлять процессом упрочнения, особому контролю подвергаются следующие параметры.

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) Контроль дроби.

Дробь для упрочнения представляет собой небольшие тела сферической формы, изготавливаемые из проволоки литых углеродистых или нержавеющих сталей, керамики или стекла. Нержавеющие стали используются в том случае, когда важно содержание железа на поверхности детали. Данные материалы применяются и в процессе упрочнения лопатки турбины.

Дробь должна быть одного размера, как правило, сферической формы, без острых кромок и разрушенных частиц. Размер дроби контролируются просеиванием. На рисунках 3.3 и 3.4 показаны допустимые и недопустимые формы и размеры дроби.



Рис. 3.3 Допустимые и недопустимые размеры дроби.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На фотографии (рис. 3.3, а) показаны недопустимые частицы дроби разных размеров, включающие большое количество бесформенных частиц. Допустимая дробь (рис. 1.3, б) постоянна по размеру, округлая по форме и не содержит посторонних частиц и примесей. Разрушенные частицы или частицы с острыми концами опасны для поверхности детали. На рис 1.5 показано влияние слабого контроля дроби на качество упрочненной поверхности.



Рис 3.5 Поврежденная в результате слабого контроля дроби (а) и приемлемая (б) поверхности.

б) Контроль интенсивности упрочнения.

Калибровка энергии удара или интенсивности потока дроби во время обработки является очень важным для контроля упрочнения. Энергия потока дроби является функцией размеров, материала, твердости, скорости и угла атаки дроби. Для того, чтобы оценить, измерить и калибровать энергию удара дроби, Дж. О. Ольмен из исследовательской лаборатории компании "Дженерал Моторс" предложил использовать образец из инструментальной стали SAE1070, который назвали полосой Ольмена (контрольный образец). По описываемому методу контрольный образец закрепляется в стальном зажиме в камере обдувки и подвергается упрочнению. После удаления из блока контрольный образец сгибается под действием сжимающих остаточных напряжений и пластического деформирования поверхности. Высота прогиба, измеряемая в стандартном устройстве Ольмена, называется стрелой прогиба (рис 1.5). Контрольный образец не применяется повторно.

В настоящее время используются три стандартные полосы Ольмена: полоса А толщиной 0.051 дюйма (1.29 мм)(используется при обработке лопатки), полоса С толщиной 0.094 дюйма (2.39 мм), полоса N толщиной 0.031 дюйма (0.79 мм). Примерное соотношение между толщинами полос 3N=A=0.3C. Используемый диапазон стрелы прогиба от 0.1 мм до 0.6 мм.



Рис 3.6 Применение контрольного образца (полосы Ольмена) в процессе гидродробеструйного упрочнения

Размещено на http://www.allbest.ru/

в) Контроль насыщения. Полоса Ольмена не в полной мере характеризует процесс упрочнения, если не исследован процесс насыщения упрочнения, который характеризуется кривой (рис. 3.6). Кривая насыщения получается при упрочнении серии контрольных образцов с различным временем обработки. Насыщение достигается на той точке кривой, где двойное увеличение времени обработки приводит к увеличению стрелы прогиба не более чем на 10%.

г) Контроль покрываемости

Покрываемость определяется как степень (в %) полноты и равномерности следов ударов на обработанной поверхности детали. Покрываемость контролируется с помощью лупы 5... 10-кратного увеличения. Фотографии частичной и полной покрываемости показаны на рис 1.7.

Рис 3.8 Частичная (А) и полная (Б) покрываемость поверхности следами от ударов

100% покрываемость достигается, когда обрабатываемая поверхность полностью покрыта следами ударов. Она обязательна, когда гидродробеструйная обработка применяется для увеличения сопротивления усталости лопаток.

3.2 Технология процесса гидродробеструйного упрочнения

Гидродробеструйному упрочнению замок лопатки турбиныподвергается после окончательной механической и термической обработки. Гидродробеструйное упрочнение позволяет:

ликвидировать в поверхностном слое возможные после механической обработки растягивающие остаточные напряжения, стабилизировать и создать сжимающие остаточные напряжения заданной велиины;

Б) повысить твердость поверхности;

повысить и стабилизировать усталостную прочность; Д) повысить контактную выносливость.

3.2.1 Устройство и работа установки для гидродробеструйного упрочнения

Схема установки для обдувки дробью приведена в графической части. Камера для обдувки представляет собой сварную конструкцию коробочного типа с верхней крышкой для загрузки и разгрузки лопаток и приспособлений для проведения технологического процесса упрочнения.

В камере смонтирован экран-отражатель для предотвращения утечек масла через разъем камеры с крышкой и попадания шариков в разъем уплотнителя.

В днище камеры установлена плита с рабочими соплами в количестве 15 штук в каждой камере, расположенных в 3 ряда по пять сопел под каждым приспособлением (кассетой) для крепления лопаток. Нижняя часть камеры имеет сетку по всему боковому периметру для слива масла в процессе обработки лопаток в масляный бак.

Рама представляет собой сварную конструкцию из швеллера № 6.5. На раме установлены две рабочие камеры для обработки (правая и левая). Под камерами внутри имеются раздельные сливы масла в бак.

Привод состоит из:

Мотора-редуктора TGL.394 с вращением на выходе 40 об/мин. Редукторный двигатель с циклической зубчатой передачей имеет мощность N= 0.75 КВт.

Б) Цепной передачи с двумя звездочками:

Z1 =22; Z2=90; lВЬ1Х = 4; n=10 об/мин.

Цепи 12.7-1620-2-ГОСТ 13568-75 длиной Г=1850 мм.

Г) Рамы привода сварной конструкции из швеллера № 6.5 и листовой обшивки толщиной 10 мм

Д) Двух редукторов со следующими характеристиками шестерни:

· Z1 = 40; m=3;

· межцентровое расстояние между выходными валами

· количество выходных валов - 3.

На каждом выходном валу (всего в установке их имеется 6) крепится приспособление - кассета, в которую устанавливается лопатка так, что перо лопатки закрывается корпусом кассеты. Основание каждой лопатки прижимается неподвижным валом.

Система напорных трубопроводов от насосного агрегата к рабочим соплам в камерах обработки состоит из: двух боковых напорных коллекторов (труб) диаметром 80 мм с приваренными штуцерами диаметром 10 мм для раздачи масла к рабочим соплам с установленными в линии вентиляции штуцерами диаметром 15 мм (30 штук) для регулирования рабочего давления и выхода масла в соплах.

Узел подачи воздуха в цилиндре пневмозажима состоящий из следующих узлов и деталей:

· пневмозажимы - 4 штуки;

· пневмораспределители крановые 12-21 ГОСТ 18467-73 - К 3/8" - 2 штуки.

· рукав Г(IV) - 10-10-22 ГОСТ 18696-79

· вентиль d=15 мм. Резьба 1/2" трубная.

Пульт управления представляет собой безуголковую сварную конструкцию из листового железа. На пульте управления смонтированы посты управления, включения и отключения насосного агрегата и вращения детали, лампы сигнализации и реле времени.

Щиток управления также представляет собой сварную безуголковую конструкцию с пускозащитной аппаратурой.

Сопло гидродробеструйной установки состоит из трех деталей:

· корпус сопла

· форсунка

· трубка эжектора

Маслобак представляет собой сварную конструкцию из уголков и обшивки из листа толщиной 2 мм. Маслобак имеет змеевик для охлаждения или подогрева масла до требуемой температуры согласно инструкции.

Внутри маслобака смонтирован сетчатый фильтр для забора масла насосной установкой типа 4КМ-8. Объем маслобака - 1300 литров.

Габаритные размеры установки: длина - 2750 мм, ширина - 2500 мм, высота - 1700 мм.

В состав электрооборудования установки входят:

· двигатель маслоагрегата 4AMI80 S 2Ж мощностью 22 КВт и частотой вращения 2900 об/мин;

· двигатель вращения детали TGL.394 с вращением на выходе мощностью 0.75 КВт

· конечный выключатель

· щиток силовой

пульт управления

Технические данные работы электрооборудования:

· напряжение питающей сети - 380 В

· частота сети - 50 Гц

· число фаз -3

· потребляемый ток в рабочем состоянии - 48.3 А

· потребляемый ток в процессе смены лопаток - 0.01 А

Электрооборудование расположено следующим образом. В силовом щитке находится пускозащитная аппаратура для двигателей Ml, М2 - пускатели КМ1, КМ2. автоматический выключатель FA, предохранитель FU, набор клемм.

Вводной автоматический выключатель QF закреплен на боковине щитка, ручка выведена наружу.

На передней панели пульта управления находятся три лампы сигнализации -включения сети HLW, включения вращения детали HFG1 . включения маслонасоса HFG2, 2 поста управления - включения и выключения двигателей, реле времени, с помощью которого устанавливается время обработки хвостовиков лопаток.

Два конечных выключателя SQ1, SQ2, которые сигнализируют о закрытии крышек. Перед началом работы необходимо выполнить следующее:

· включить выключатель QF и подать питание в силовую часть установки и на пульт управления

· на пульте загорается сигнальная лампочка HFW "сеть"

· установить обрабатываемые детали

· закрыть крышки камер

· на реле времени установить время обработки замка.

Управление электросхемой осуществляется с пульта управления. Следует нажать кнопку SBCI "Пуск", подать питание на магнитный пускатель KMI, который встает на самопитание и своими силовыми контактами А1-А5, В1-В5, С1-С5 включает гидронасос М2, а контактом 8-9 включает реле времени КТ. На пульте загорается сигнальная лампочка HFG2. Гидронасос включается только при условии закрытия обеих камер (сработали концевики SQ и SQ2).

диаметр шариков рассчитывается о формуле d = (1.8...1.2)*R1, где R1 -минимальный радиус перехода от одной поверхности к другой. Для замка лопатки R1 = 1.6 мм, следовательно d = 1.6*1.3 = 2 мм Перед загрузкой в рабочую камеру стальные шарики просеивают через два сита: сначала через сито с размерами ячеек, соответствующих наибольшему диаметру шариков, а затем через сито с размерами ячеек, соответствующих наименьшему диаметру. Количество шариков устанавливается из условий обеспечения заданного расхода шариков каждым рабочим соплом при одновременной работе при отладке установки.

3.2.2 Технологические требования к процессу

Время упрочнения замка лопатки ТНА - 8 минут. Угол атаки (наклона форсунок) -45... 90°. При упрочнении замков лопаток турбины перо защищается кассетой.

Требования к дроби:

· материал дроби - сталь Б1, 0-200...Б5, 0-200 по ГОСТ 3722-81 и другими

· шариками по ТИ-190

· шероховатость поверхности не выше 1.25

· твердость-58...65 HRC

· разноразмерность шариков не более 0.3 мм

Требования к СОЖ:

· при упрочнении в качестве смазывающе-охлаждающей жидкости используется трансформаторное масло ГОСТ 982-8- или 5%-ная эмульсия масла МК-8 ГОСТ 6457-66 или другие жидкости, предотвращающие коррозию установки и стальных шариков давление жидкости - 2... 5.5 кгс/см

· содержание металлической примеси должно быть не более 0.5 %

· рабочая температура - 15... 40 С0 Требования к контрольным пластинам:

· длина - 70-0.74 мм, ширина - 20-0.52 мм, толщина -- 1.29 ± 0.04 мм

· шероховатость поверхности Rz = 2.5 мкм

· материал - углеродистая сталь УСА

· термообработка до 46.5... 51.5 HRC

· максимальное коробление пластин 0.2 мм

3.2.3 Порядок обработки

Перед операцией упрочнения лопаток необходимо убедиться в соответствии диаметра шариков и привести диаметр в соответствие с требованиями.

Б) По прибору проверить температуру масла в баке. Если температура масла ниже 25 С0 ,закрыть камеры крышками без установленных лопаток, включить насосный агрегат без подогрева воды в змеевике, довести температуру до 25 С0.

Установить лопатку в кассету, затем смонтировать кассету на привод вращения внутри камеры обработки и поджать в основание замка прижимом.

Д) Закрыть крышку камеры с помощью пневмозажимов.

Е) Включить вращение деталей (с помощью привода).

Ж) Включить насос рабочих сопел

З) Установить величину давления жидкости в коллекторе рабочих сопел согласно технологии (см. пункт 1.2.2).

И) Следить за режимом упрочнения по реле времени в течение обработки.

К) По окончании работы следует выключить насос рабочих сопел и электродвигатель привода вращения лопаток.

Л) Поочередно открыть крышки рабочих камер, снять приспособление с лопаткой, вынуть деталь из кассеты.

По истечении времени обработки срабатывает реле времени КТ, которые своим размыкающим контактом 1-2 разрывает цепь питания магнитных пускателей КМ1, КМ2, гидронасос и мотор-редуктор отключается. Процесс обработки закончен. Следует открыть крышки и достать детали. Следующий цикл обработки начинается с установки лопаток и нажатия кнопки "Пуск". Кнопки SBT1, SBT2 могут отключить двигатели Ml и М2 в любой момент времени.

Ниже приведены технические характеристики гидродробеструйной установки.

А) Гидродробеструйная установка для упрочнения замка лопатки турбины- 2-х камерная, количество одновременно обрабатываемых деталей в двух камерах - 6 штук:

· количество оборотов лопатки при обработке - 10 об/мин;

· эффективное ядро распыла дроби - 60... 70 мм

· расстояние от среза сопла до лопатки - 220 мм

· количество рабочих сопел в камере - 15 штук

· диаметр форсунки жидкостного сопла - 6 мм

· диаметр сопла - 14 мм

· количество дроби в обеих камерах - 50 кг

Б) Насосный агрегат 4КМ-8

· производительность - 90 м3/час

· напор - 55Н*м

· мощность на валу насоса - 18.5 КВт

· мощность электродвигателя - 33 КВт

· обороты электродвигателя - 2900 об/мин

· средний уровень звука - 84 дБ

· вес агрегата - 185 кг

3.2.4 Контроль упрочнения

Основным параметром контроля является прогиб контрольной пластины. Для замка лопатки турбиныон составляет 0.25±0.05 мм. Данную проверку следует проводить через 90 часов работы установки. Поверхности замков после гидродробеструйной обработки должны быть покрыты следами от ударов, поэтому через лупу 5... 10-кратного увеличения следует сравнить лопатку с контрольным образцом. По окончании обработки лопатку надо промыть в горячей воде с антикоррозийными добавками или в топливе марки Т-6 по ГОСТ 12308-80 или Т-1 по ГОСТ 10227-86 и т.п.

3.3 Определение остаточных напряжений

Произведено определение поверхностных остаточных напряжений на двух образцах, вырезанных из елочного замка рабочей лопатки ТНА после механической обработки - глубинного шлифования, и на двух образцах, взятых после механической обработки и последующего гидродробеструйного упрочнения.

Вырезка образцов производилась на электроэрозионном станке. Размеры образца 2*3 см; образец берется по всей длине хвостовика.

Рис. 1.8 Схема вырезки образца.

Измерялись напряжения, действующие вдоль (осевые) направления обработки.

Остаточные напряжения определялись методом послойного электрохимического травления исследуемой поверхности и одновременного измерения прогибов образца индуктивным датчиком.

Перед травлением осуществлялись:

· промывка образцов в ацетоне;

· определение веса образца на аналитических весах типа АДВ-200 с точностью до 0.5 мГс;

· определение ширины и толщины образца с точностью ±0.01 мм микрометром в трех сечениях с последующим вычислением их средних значений; измерение базовой длины образца штангенциркулем с точностью ±0.1 мм; закрепление образца на державке;

· нанесение воска на поверхность образца, не подлежащие травлению и на поверхности державки, погружаемые в электролит;

· установка полусферы на образце для осуществления контакта со штоком датчика; удаление наплывов на исследуемой поверхности и обработка ее тампоном, смоченном в ацетоне;

· измерение длины участка образца, подлежащего травлению штангенциркулем с точностью ±0.1 мм;

· закрепление державки в стойке прибора IV-II-2.

Подбор электролита и выбор режимов травления проводились в соответствии и Производственной инструкцией НИАТа ПИ 1.4.804-84.

Измерение прогиба образцов осуществлялась с помощью датчика М-217 с записью кривой деформирования на КСП-4.

По окончании травления образцы промывались водой, удалялось защитное покрытие, определялся вес образца после травления.

Расчет остаточных напряжений осуществлялся по формуле:

Где:

· - дополнительное напряжение в слое а1, возникающее при вырезке образца;

· - напряжение в слое а1 непосредственно перед его удалением;

· дополнительное напряжение в слое а1 от снятия предыдущих слоев

Результаты измерения остаточных напряжений показывают, что на поверхности образцов, взятых только после механической обработки, наблюдаются напряжения сжатия порядка 100-150 МПа, достигающие нулевой отметки на глубине порядка 70-90 мкм.

На поверхности же образцов, взятых из хвостовика лопатки после окончательной гидродробеструйной обработки, наблюдаются значительные сжимающие напряжения порядка 400-600 МПа, которые начинают уменьшаться на глубине более 100 мкм и достигают нулевого значения только на глубине 240 мкм.

3.4 Усталостные испытания лопаток

3.4.1 Цель испытаний

Усталостные испытания лопаток проводились с целью исследования сопротивления усталости литых рабочих лопаток турбиныТНА, изготовленных в АББ "Унитурбо" из сплава ЦНК-7П.

Получены данные о характеристиках сопротивления усталости лопаток. Проведен статистический анализ результатов испытаний с расчетом предела выносливости и циклической долговечности заданной вероятности разрушения. Определены собственные частоты первой изгибной формы колебаний.

3.4.2 Объект испытаний - лопатки турбиныТНА

Для проведения испытаний были взяты:

12 рабочих лопаток неупрочненных;

12 рабочих лопаток с упрочненными хвостовиками.

Лопатки были изготовлены в АЛЬСТОМ Пауэр "Унитурбо" г. Москва по чертежу 186.026.01 Л из сплава ЦНК-7П с равноосной структурой. На лопатки были предоставлены сертификат и номера индивидуальных плавок лопаток. В сертификате указано, что лопатки изготовлены в соответствии с требованиями чертежа, технических условий на изготовление 11-2500.ТУ и поставку 2-2500.ТУ и признаны годными для эксплуатации. Номер исходной плавки сплава ЦНК-7П МЦ139-4. Поставщик материала "Willan Metals Ltd". Предоставленные лопатки имели следующие индивидуальные номера плавок: М21836 и 921837.

3.4.3 Исследование собственных частот

Собственные частоты первой изгибной формы колебаний определялись на всех предоставленных лопатках для оценки разброса частот и их соответствия техническим требованиям чертежа. Собственные частоты колебаний лопаток определяются в специальном универсальном приспособлении.

Лопатки устанавливаются при консольном креплении за хвостовик в профильных зажимных элементах в приспособлении, жестко закрепленном на изолированном фундаменте. Усилие, направленное перпендикулярно плоскости симметрии хвостовика, с которым зажимаются лопатки в универсальном приспособлении, выбирается из условия неизменности замеряемой частоты при дальнейшем увеличении усилия и ограничивается допустимыми напряжениями смятия по рабочим поверхностям зубьев гребенки хвостовика. Усилие закрепления исследованных лопаток в профильных зажимных элементах составляло 10000кгс.

Возбуждение резонансных колебаний лопаток осуществляется волновым методом с помощью пьезоэлектрического вибратора, встроенного в корпус универсального приспособления, без контакта с пером лопатки. Сигнал возбуждения колебаний поступает на пьезовибратор от звукового генератора. Собственные частоты лопаток определяются по фигуре Лиссажу на экране электронного осциллографа, на который поступают сигнал возбуждения лопаток от звукового генератора и сигнал отклика от микрофона, установленного вблизи пера лопатки. Собственные частоты лопаток фиксируются на табло частотомера.

Результаты измерений собственных частот первой изгибной формы колебаний предоставленных лопаток турбиныТНА показали, что минимальная и максимальная частоты колебаний лопаток соответственно равны 836 и 857 Гц, разброс частот равен 21 Гц и соответствуют техническим требованиям чертежа.

3.4.4 Оборудование для усталостных испытаний лопаток

Электродинамический вибростенд.

Электродинамический вибростенд применяется для усталостных испытаний лопаток при колебаниях по собственным формам с частотой не более 2000 Гц. При больших частотах амплитуда колебаний лопаток уменьшается, что не позволяет разрушить лопатки.

Схема электродинамического вибростенда приведена в графической части проекта. Лопатка 1, закрепленная в специальном зажиме 2, устанавливается на столе-мембране вибростенда 3. Электродинамический вибростенд имеет две обмотки: стационарную и подвижную, прикрепленную к столу. На стационарную обмотку подмагничивания подается питание по цепи 9. Переменное электрическое напряжение с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний лопатки, от генератора переменных напряжений 7 через усилитель мощности 8 подается на подвижную обмотку. На эту обмотку в поле стационарной обмотки подмагничивания действует переменная электродинамическая сила с частотой переменного напряжения, подаваемого от генератора, что приводит к колебаниям подвижной обмотки вместе со столом-мембраной и закрепленными на нем зажимом и лопаткой. При совпадении частоты переменного напряжения генератора с частотой собственных колебаний лопатки ее колебания резко усиливаются и приводят к усталостному разрушению.

Контроль уровня механических переменных напряжений в лопатке производится с помощью приклеенного тензорезистора 10 и специальной тензоаппаратуры 11. Сигнал и частота колебаний лопатки выводятся на экраны осциллографа 12, вольтметра 13 и частотомера 14.