CC BY
30Решетнеескцие чтения. 2015
ской щели между вращающимся диском и неподвижной стенкой // Известия вузов. Сер. «Авиационная техника». 2002. № 3. С. 76.
4. Кишкин А. А., Черненко Е. В., Жуйков Д. А., Делков А. В., Черненко Д. В. Автоматизированная система термогидрогазодинамического расчета и оптимизации параметров элементов турбомашин (ASTROPET) : Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2013610054 от 09.01.2013. Заявка № 2012619448 от 02.11.2012.
5. Экспериментальные исследования течения несжимаемой вязкой жидкости в торцевой щели между вращающимся диском и неподвижной стенкой / Д. А. Жуйков, В. О. Фальков, А. А. Кишкин, А. А. Зуев,
B. П. Назаров // Вестник СибГАУ. 2012. Вып. 5(45).
C. 123-126.
References
1. Schlichting G. Theory of the boundary layer. Moscow: Nauka, 1969. 744 p.
2. Kishkin A. A., Zuev A. A., Chernenko E. V., Smirnov P. N., [Liquid rotation over the motionless basis under the law of a solid body]: University News. North-Caucasian Region. Technical Sciences Series, 2011, Vol. 1, p. 126-131 (In Russ.)
3. Zhuykov D. A., Kishkin A. A., Krayev M. V. [Flow ofan incompressible viscous fluidin a clearancegapbetween a rotatingdisc andstationary wall]:
Izv. VUZ. Aviatsionnaya Tekhnika, 2002, Vol. 3, p. 76. (In Russ.)
4. Kishkin A. A., Chernenko E. V., Zhuykov D. A., Delkov A. V., Chernenko D. V. Avtomatizirovannaya sistema termogidrogazodinamicheskogo rascheta i optimizatsii parametrov elementov turbomashin (ASTROPET) Svidetel'stvo gosudarstvennoy registratsii programmy dlya EVM № 2013610054 [Automated system of thermo hydro gas-dynamic calculation and optimization ofparameters of turbomachineryelements (ASTROPET)]: Certificate of state registration of the computer program No 2013610054]. SibGAU, 2013 (In Russ.).
5. Zhuykov D. A., Falkov V. O., Kishkin A. A., Zuev A. A., Nazarov V. P. [Experimental studies of incompressible viscous fluid in a front gap between rotating disk and fixed wall]: VestnikSibGAU, 2012, Vol. 5(45), p. 123-126. (In Russ.)
© Швецова Д. С., Королева Т. А., Жуйков Д. А., Замятина Э. В., 2015
УДК 621.454.2
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПУТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ
Е. Н. Ярцев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Предлагается решение по модернизации участка сборки-сварки ракетного двигателя, направленное на повышение производительности и качества выпускаемой продукции.
Ключевые слова: технологический процесс, автоматизация, робот.
ENSURING QUALITY AND RELIABILITY OF ROCKET ENGINE BY AUTOMATIC ASSEMBLING
E. N. Yartsev
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: [email protected]
The research proposes a solution to upgrade assembly-welding of a rocket engine, aimed at increasing productivity and product quality.
Keywords: workflow, automation, robot.
Для надежной работы двигательной установки (ДУ) необходимо обеспечивать максимальную герметичность и прочность всех соединений, которые должны отвечать требованиям наименьшего значения массы и гидравлического сопротивления [1].
Соединения узлов и агрегатов ракетного двигателя (РД) подразделяют на разъемные и неразъемные.
Разъемное соединение - наиболее вероятное место негерметичности ДУ, поэтому при разработке конст-
Ракетно-космические двигатели, энергетические установки летательными космических аппаратов
рукции двигателя используется, по возможности, наименьшее их количество [1].
Неразъемные соединения, которые применяются при сборке РД, - сварные и паяные.
При использовании таких соединений устраняются массивные фланцы, болты, шпильки, что, безусловно, способствует уменьшению массы двигательной установки в целом. Но сварные соединения, в свою очередь, являются потенциальным местом возникновения трещин из-за термических напряжений при застывании шва. Поэтому к качеству выполнения и контроля таких соединений предъявляются высокие требования, которые учитываются при создании технологического процесса (ТП) сборки ракетного двигателя [2].
В современном ракетно-космическом машиностроении при проектировании ракетных двигателей, а также при разработке ТП их сборки закладываются следующие принципы:
- высокая степень унификации сборочных единиц и деталей;
- конструктивно-технологическое членение двигателя на блоки;
- рациональная компоновка двигательной установки (ДУ) с целью уменьшения габаритных размеров и увеличения технологичности процесса сборки;
- выбор в качестве базового элемента сборки агрегата или блока РД;
- использование взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц;
- типизация технологических операций в процессе сборки;
- использование объективных методов контроля на соответствие конструкторской и технологической документации выпускаемых изделий;
- применение средств механизации и автоматизации операций сборки [2].
Последний из приведенных принципов позволяет не только сократить длительность цикла изготовления РД, но и снизить его стоимость за счет сокращения численности персонала, повышения эффективности
производственного процесса, качества продукции, снижения расходов сырья, повышения показателей безопасности, экологичности и экономичности.
В общем представлении под автоматизацией технологического процесса подразумевают совокупность методов и средств, предназначенных для реализации системы, позволяющей осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.
Автоматизация в рамках одного производственного процесса позволяет подготовить базу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.
Одной из основных проблем, препятствующих внедрению автоматизации сборочного процесса, является неполная унификация деталей, что неизбежно влияет на увеличение номенклатуры применяемого инструмента и препятствует типизации операций.
Также немаловажным является кардинально другой подход к рассмотрению технологии производства ракетного двигателя, основанного на автоматизации процессов производства.
В современном производстве реализация автоматизированного выполнения технологических процессов возлагается на роботизированную технику. Благодаря широко внедряемым гибким решениям автоматизации роботы пришли на смену дорогим специальным машинам [3].
Ранее промышленные роботы применялись исключительно в автомобилестроении и крупносерийном производстве.
Благодаря непрерывному развитию робототехники и техники управления на сегодняшний день роботы используются далеко за пределами данных отраслей.
Например, подобные технологии широко применяются такими авиационно-космическими компаниями, как «Airbus» и «Boeing», при мелкосерийном производстве продукции.
Решетнееские чтения. 2015
В настоящее время развитие роботизированных систем достигло такого уровня, что их стало возможно применять практически на любом этапе технологического цикла производства РД: для производства заготовок, в качестве контрольно-измерительного средства, при механической обработке, нанесении покрытий, а также на сборочных и сварочных участках и т. д.
Например, сборочно-сварочный участок может быть укомплектован непосредственно сварочным источником, двумя или тремя роботами и несколькими одно- или двухосевыми манипуляторами, обеспечивающими управляемое вращение свариваемого изделия.
Этого достаточно, чтобы автоматизировать большинство выполняемых операций.
Применение на производстве промышленного робота KR 16 arc HW [4] (Hollow Wrist) для дуговой сварки одной из известных мировых компаний по производству подобного оборудования «KUKA» (см. рисунок).
Характеристики робота:
- рабочая зона;
- макс. радиус действия - 1 636 мм;
- количество осей - 6;
- вес - 245 кг.
Робот выполняет некоторые функции, делающие его абсолютно уникальным. Например, пропускное отверстие размером 58 мм в манипуляторе и руке позволяет безопасно перемещать в руке комплект шлангов для защитного газа. Это означает улучшенную доступность к сварочным швам. Высокая точность и качество выполнения шва исключают его последующую механическую обработку. Также его область применения можно расширить до выполнения других видов сварочных работ, пайки, сборки, манипулирования, нанесения покрытий [3-5].
Использование подобного автоматизированного робототехнического решения позволит существенно повысить производительность как в сварке, так и в манипулировании: уменьшится длительность ра-
бочего цикла, возрастет качество изготавливаемых изделий.
Библиографические ссылки
1. Гахун Г. Г., Володин В. В., Краев М. В. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей : учебник. М. : Машиностроение, 1989. 424 с.
2. Моисеев В. А., Тарасов В. А., Колмыков В. А., Филимонов А. С. Технология производства жидкостных ракетных двигателей. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.
3. Банк патентов [Электронный ресурс]. URL: http://bankpatentov.ru/node/364488. (дата обращения: 23.08.2015).
4. KUKA Robotics RUS: [Электронный ресурс]. URL: http://www.kuka-robotics.com/russia/ru/. (дата обращения: 23.08.2015).
5. The Lincoln Electric Company [Электронный ресурс]. URL: http://www.lincolnelectric.com/. (дата обращения: 23.08.2015).
References
1. Gakhun G. G. Konstrukciya i proektirovanie zhidcostnikh raketnikh dvigatelei [The construction and design of liquid rocket engines]. Moscow, Mashinostroe-nie Publ., 1989, 424 p.
2. Moiseev V. A., Tarasov V. A., Kolmykov V. A., Filimonov A. S. Tekhnologiya proizvodstva zhidcostnikh raketnikh dvigatelei [Technology of production of liquid rocket engines]. Moscow, Publishing House of the MSTU. NE Bauman, 2008, 381 p.
3. The Bank of patents. Available at: http://bankpatentov.ru/node/364488. (accessed 23.08.2015).
4. KUKA Robotics RUS. Available at: http://www.kuka-robotics.com/russia/ru/. (accessed 23.08.2015).
5. The Lincoln Electric Company. Available at: http://www.lincolnelectric.com/. (accessed 23.08.2015).
© Ярцев Е. Н., 2015
