CC BY
19
Машиностроение и машиноведение
УДК 621.9.01
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НЕСУЩИХ РАМ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
Пологлазкова Людмила Анатольевна, аспирант (e-mail: pologlazkova@mail.ru) Волков Дмитрий Иванович, д.т.н., профессор
(e-mail: d_i_volkov@rsatu.ru) РГАТУ имени П.А. Соловьева, г.Рыбинск, Россия
В данной статье описаны несущие рамные металлоконструкции для газотурбинных установок, раскрываются существующие проблемы достижения точностных параметров обрабатываемых поверхностей и их влияние на последующую сборку. Показано наиболее экономически целесообразное техническое решение достижения требуемых параметров.
Ключевые слова: сварная конструкция, крупногабаритный сварной узел, обработка длинномерных поверхностей, плоскостность.
Во всех конструкциях агрегатов и электростанций используются сварные рамы под установку двигателя и его систем обеспечения.
Требования к обработке данных сборочных единиц зависят от устанавливаемых на них узлов (двигатель, компрессор и маслобак), обеспечения взаимного расположения баз узлов и гарантии собираемости. Подобные конструкции имеют большой вес (до 13 тонн), габариты (длиной до 13000 мм, шириной до 3600 мм, высотой до 1620 мм) и являются несущими элементами агрегатов.
Кроме того, есть стыкуемые конструкции рам.
Пример конструкции рам и основные требования к механической обработке приведены на рис.1.
Рисунок 1 - Рамы на ГПА-6РМ Габариты рам 7100х3770х710 (на рисунке слева) и 6000х3780х1270 (на рисунке справа)
9. Отклонение от горизонтальности оси Ыю турбогенератора поз. 35 не более 0,3мм т метр.
Обеспечить рез/мробкоа омшмш болтов из комплект мстобка ТГ.
9. Опорное юбертхж турбогенератора домна бить очищена от механически* загрязнений и смазки.
10. Опорное поверхности турбогенератора, отжитое бота и болты поз. 12 покрыть сысокой универсальной №0-40.
11. На резьбовую чаете крепежных изделий нанести смазку гроуитнук СКо 2/6-гЗ ГОСТ 3333-80.
12. Отклонение от соосности проекции оси ротора турбогенератора
на горизонтальную плоскость относительно общей оси блока энергетического не более 2 мм. ГЗ. Псутбка полимером:
-установить форму & юна поз. 46 (а*. 6-6. 8-8) по тежлоеш предприятия- изготовителя полимера;
-вополнить подливку под лопат турбогенератора поэ.35 (см. Б-Б, 8-8) яшм/ной смолой ЕРУ (поз.45), предварительно ЗастабиВ турбогенератор, очистив мВеркноапь плит рана и усптобиВ болта поз. 12 на штатное места -после подливки удалить форму из пена и излишка полимера. Температура смешваетх компонентов должна бит б пределах 15-25'С, а температура окружавшей среда минимум ШС.
14. Вербую подли&ку 7Г осуществлять в присутствии представителя поставщика полимера ЕРУ.
15. Перед затяжкой болтай пса 12 отжимное болта боВернуть на I оборот.
16. Затяжку болтов поз. 12 производить крутящим моментом 950150 Н-м.
17. Момент шш гш поз.23 - 900±50 И-и.
II
Рч
Турбоген
Ра
Рама
отсека
Рисунок 2 - Постановка турбогенератора на раму
В энергетическом блоке (рис. 2) используются две рамы (рис. 1), собранные между собой. Отсюда вытекает требование обработки торцевых поверхностей и отверстий в них.
Далее устанавливается турбогенератор на раму, указанный на рис. 2.
С высокой точностью устанавливается трансмиссия. Допуск радиального смещения осей ±0,07 мм, перекос осей 0,07 мм.
Существующие проблемы для достижения требований, относительного положения обрабатываемых поверхностей, плоскостности и соосности отверстий:
1) Большие габариты и вес конструкции;
2) Сборочный узел является сварным каркасом, который подвергается последующей механической обработке;
3) В процессе изготовления формируются остаточные напряжения [1, с.76], приводящие к короблению конструкции рамы.
Вырезка элементов конструкции выполняется из толстолистового и профильного горячекатаного проката на плазменной установке MG 12001.25PrG , лазерной установке Fiber 3015 или автоматической линии термической резки FICEP 1202 DFRC. При таких способах вырезки в зоне реза происходит интенсивное термическое воздействие, которое приводит к созданию остаточных напряжений по контуру детали, как при сварке, зависящие от качества и марки металлопроката.
После сварки для снятия напряжений металлоконструкция подвергается виброобработке. Виброобработка обеспечивает только частичное снятие остаточных напряжений (17- 45%)[2, с.139], [3,4].
В итоге нет возможности достоверно оценить степень влияния остаточных напряжений в конструкции на ее коробление:
1) ввиду деформаций после процесса сварки (сварочных поводок) перепад по высоте обрабатываемых поверхностей достигает 5 мм (согласно проводимых замеров перед обработкой);
2) труднодоступность некоторых обрабатываемых поверхностей (платы под установку маслобака на раме заглублены на ~260 мм).
Эту задачу частично решили обработкой на оборудовании, позволяющем производить обработку подобных узлов за одну- две установки, с организацией производственного пространства для крупногабаритных узлов для свободного кантования рамы.
Современное решение - обработка на обрабатывающем центре портального типа модели M-G48140, габариты обрабатываемых деталей на котором L = 14 000 мм; B = 4 000 мм; H = 2 700 мм; выдерживающий нагрузку 80 тонн, точность обработки 0,03 мм [5]. При условии его комплектации системой RenishawRMP60[6],мы избегаем трудоемкой операции контроля, так как все длинновые размеры будут обеспечиваться оборудованием и контролировать необходимо будет только геометрические координаты и размеры отверстий.
Вторая, не менее сложная задача, стоит при постановке турбогенератора на раму (рис.2).
Для обеспечения отклонения от горизонтальности оси вала турбогенератора выполняли слесарную подгонку, замеряли щупами зазоры между установочными лапами и рамой, шлифовали прокладки и
подкладывали их под лапы турбогенератора и прокладки заливались эпоксидным клеем.
Это очень трудоемко и зависит от профессионализма исполнителя, поэтому было предложено использовать другой полимер и не использовать металлические прокладки.
Методика была разработана на основе предоставленных поставщиком методических материалов [7, 8].
Был выполнен количественный расчет, приведенный в таблице 1.
Таблица 1 - Расчет установки турбогенератора на подкладках ЕР Y
Описание Description Символ Symbol Величина Value Разбери. Unit Примечания Remarks
Вес машины (механизма) Engineweight W 196000 N
Эффективная площадь поверхности подкладок Effective total surface of cast resin chocks Ae 901602 2 mm
Удельная нагрузка от веса машины (механизма) Total surface pressure from engmeweight pw 0,22 N/mm" pw<(X7N/mm2
Наружный диаметр фундаментного болта Outer diameter of thread of holding down bolt Dohd 48 min Диаметр отверстя 62 мм
Количество фундаментных обычных болтов Number of holding down bolts nhd 6 штук pes
Количество отлитых фундаментных подкладок Number of cast resin chocks ПсЪ 6 штук pes
Суммарная удельная нагрузка на подкладки Total surface pressure on the chocks Р* 2,64 N/mm" ptmax=5N/mm2
Давление от усилия затяжки болтов Total surface pressure from bolts tension pt-w 2,43 N/mm" pt-w=pt-pw
Усилие в обжатом фундаментном болте Preloading bolt force exerted by tightening Fp 364609 N Fp=(pt-pw)Ae/nbd
Расчёт фундаментных болтов Calculation of holding down and fitted bolts
Внутренний диаметр резбовой части болта Thread root diameter of holding down bolt Dr 41,856 mm
Напряжение в фундаментном болте Holding down bolt tensile stress Or 265 N/mm" ReH=640N/mm2
Момент затяжки фундаментного болта Tightening torque of holding down bolt Tbd 3500 Nm Thd=FpDohd/5000
В конструкцию рамы по краям установочных плат введены пластины, представляющей опалубку, в платах выполняются дополнительные отверстия под отжимные болты.
Далее работы выполняются в следующем порядке:
1. Перед сборкой рама отсека турбогенератора должна быть выставлена в монтажное положение и с отклонением от горизонтальности поверхности под турбогенератором не более 0,5 мм на метр.
2. На очищенные установочные (опорные) поверхности покрываются смазкой WD-40.
3. Устанавливается турбогенератор на раму.
4. На резьбу отжимных болтов и винтов наносят смазку СКа 2/6-г3 ГОСТ 3333-80 и трубку Радпласт.
5. Турбогенератор с помощью винтов и отжимных болтов выставляют с отклонением от соосности не более 2 мм и отклонением от горизонтальности оси вала турбогенератора не более 0,1мм на метр.
6. Предохраняют болтовые соединения резиновыми кольцами ( из пластины ТМКЩ-М 3 ГОСТ 7338-90) и пенкой уплотнительной места установки самих опор генератора (с внутренней стороны).
7. Выполнить подливку под лапами турбогенератора полимером EPY.
Работы по приготовлению полимера и его заливке должны выполняться
при температуре компонентов и рамы в пределах 15-25°С.
Работы с полимером EPY выполняются при температуре окружающей среды ниже 10°С и более 25°С
Смешивание отвердителя (0,4 кг, которое составляет 7% от массы смолы) производится в течение 4...6 минут с помощью дрели с насадкой, со скоростью 600-800 об/мин.
После начала смешивания текучесть композиции сохраняется не более 20 минут. После смешивания смолу оставляют в спокойном состоянии на 3...5 минут для удаления воздуха. Тару для образцов и опалубку маркируют одним порядковым номером. Шесть опорных поверхностей, шесть образцов для последующих испытаний.
Форму заливают медленно и непрерывно, избегая свободных прерванных спадов жидкой композиции. Заливку выполнять до максимального возможного уровня, предусмотренного опалубкой рамы.
Некоторое количество смолы отливают в заранее приготовленную форму (толщина слоя - 20...30 мм). Образец необходим для измерения твердости. Образец оставляют отверждаться в тех же условиях, при которых отверждается полимер под генератором.
Возможные остатки смолы вылить под следующую опору генератора (применимо, когда заливка следующей опоры производится сразу после окончания заливки предыдущей).
Записывается фактическое время заливки в протокол
Время отвержения подкладки зависит от температуры окружающей среды:
- 72 часа при температуре 10°С
- 48 часов при температуре 15°С
- 24 часа при температуре 20°С
В процессе отверждения полимера исключаются работы, связанные с перемещением генератора, прокруткой ротора генератора, перемещение блока генератора.
Выполнить измерение твердости отвердевшей смолы EPY образцов при помощи твердомера динамического ударного Константа ТД.
Твердость должна равняться min 25НВ (рис.3).
140 130 120 1 ю
J 100
и ?->
= 90 ш с
m SO
СЕ 60 50 40 30
20 30 40 50 60 70 SO 90 100
Твёрдость, °В
Рисунок 3 - Диаграммы твердости в различных шкалах в функции
твердости, выраженной в В°
8. Выкручивают отжимные винты на 1-2 оборота.
9. Срезать с крепежных болтов трубку Радпласт.
10. Удалить уплотнительную пенку.
11. Закрепляют турбогенератор
При подобном креплении обеспечивается надежная фиксация турбогенератора на раме. А методика выставки и крепления турбогенератора позволяет значительно снизить цикл сборки (не требуется замера зазоров между установочными платанами и сложной шлифовки металлических прокладок, т.к. иногда необходима шлифовка под углом). В результате уменьшается влияние человеческого фактора на качество сборки.
Список литературы
1. Звонцов И.Ф., Иванов К.М., Серебреницкий Проектирование и изготовление заготовок деталей общего и специального машиностроения [Текст].// Балт.гос.техн.ун-т.-СПб., 2015.-179 с.
2. Ерёмина М. О. Вибрационная обработка сварных конструкций [Текст]. // Молодой ученый. — 2016. — №14. — С. 139-142.
3. Карпов А.Л. Совершенствование технологии изготовления конструктивных элементов аппаратов из стали 09Г2С с применением локальной виброобработки, Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat [электронный ресурс].-Режим доступа: http://www.dissercat.com/
4. Лащенко Г.И. Основы вибрационной обработки сварных конструкций ООО «НПФ «ВИСП» [электронный ресурс]. - режим доступа: https://visp-ltd.com/stati/
5. Руководство. Программирование. Mitsubishi точный фрезерный станок рамного типа M-G. том 3.- 55с. [ Текст ]
6. Проспект Н-2000-2304-01А ЯМР60-контактный датчик с дио передачей сигнала для станков с ЧПУ[электронный ресурс]. Режим доступа: //www.renishaw.ru
I / /
/
Fcckrral (1/3- &ЭН lira Кб lofldf / /
RocKwil ■ F ■ 1.11 fr ball 60 KG loa a; f, /f
Rdriijli (10 MM ball 500 KG toaai ? j
eke ¡1 n mn a rjjmti иГЗ 1
j
4- 1
/ -
/ / с w
t A sj-
у L /
/ /
У % J
/ / / /
/ J'/, /
A , /
/ / v у
/ у /
/ i / /
/ U У /
/ ✓ < t
/ /
/
7. Монтаж судовых машин и устройств с применением пластмассы EPY;
8. - Инструкция №8/7.5.1 «Установки судовых машин и устройств на подкладках литых из пластмасс: EPY, Chockfast, Epocast».
Pologlazkova Lyudmila Anatolievna, postgraduate (e-mail: pologlazkova@mail.ru)
Federal State-Financed Educational Institution of High Education «P.A. Solovyov Rybinsk State Aviation University», Rybinsk, RF Volkov Dmitry Ivanovich, doctor of technical science. professor (e-mail: d_i_volkov@rsatu.ru)
Federal State-Financed Educational Institution of High Education «P.A. Solovyov Rybinsk State Aviation University», Rybinsk , RF
PROVINING ACCURACY PARAMETERS OF MACHINED SURFACES OF BEARING METAL CONSTRUCTIONS FOR GAS TURBINES AND CHANING THE METHOD OF SUBSEQUENT ASSEMBLY
Abstract. In this article described bearing metal constructions for gas turbines, revealed existing features of providing accuracy parameters of machined surfaces and their influence to subsequent assembly. The most economically profitable modern technical decision for achieve required parameters and implemented solution of assembly. Keywords: welded construction, bulky wheldment, long-length machining (treatment), flat surface accuracy.
УДК 669.14.018.25 (031)
АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ГОРЯЧЕШТАМПОВОГО ИНСТРУМЕНТА Бартинов Илья Сергеевич, магистрант (e-mail:ilyab3499@yandex.ru) Якубович Ефим Абрамович, к.т.н., доцент, профессор Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
(e-mail: eyakubovich@mail.ru)
В данной работе обсуждаются пути повышения технико-экономических и эксплуатационных параметров горячештампового инструмента. Основное внимание уделено подбору оптимального состава стали, выбору наиболее рациональных режимов термообработки и применению современных методов проектирования и моделирования инструмента.
Ключевые слова: штамповый инструмент, легирование, инструментальная сталь, термообработка, закалка, отпуск, эффективность, CAD, CAM, CAE.
Создание высокостойкого штампового инструмента для горячего деформирования, а также формообразующей оснастки для литья под давлением является составной частью проблемы повышения технико-
