Повышение качества поверхности лопаток в крыльчатках ТНА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.923.9

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАТОК В КРЫЛЬЧАТКАХ ТНА

Н. С. Теряев, Л. П. Сысоева, А. С. Сысоев Научный руководитель - С. К. Сысоев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: teryaev-kmz@mail.ru

Исследовано влияние качества поверхности деталей летательных аппаратов на их эксплуатационные показатели. Проанализированы особенности обработки сложнпрофильных и труднодоступных поверхностей. Предложена методика повышения равномерности обработки и качества поверхностного слоя лопаток крыльчатки ТНА.

Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, качество поверхности, равномерность обработки, рабочая среда, абразивное зерно, крыльчатка, сложнопрофильная поверхность, направляющий аппарат.

IMPROVING THE SURFACE QUALITY OF THE IMPELLER BLADES OF TURBOPUMP ASSEMBLY

N. S. Terjaev, L. P. Syisoeva, A. S. Sysoev Scentific Supervisor - S. K. Sysoev

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: teryaev-kmz@mail.ru

The influence surface quality of aircraft detail for them performance specification is studied. The treatment features of profilecomposite and «hard-to-get» surface are analyzed. The technique for improving of quality and treatment uniformity of the impeller blades of turbopump assembly is offered.

Keywords: Abrasive Flow Machining, work medium, surface quality, treatment uniformity, abrasive grain, impeller, profilecomposite surface, guide apparatus.

Уменьшение шероховатости газового тракта турбин, направляющих и сопловых аппаратов, корпусов и др. приводит к повышению КПД и надежности работы агрегатов за счет уменьшения трения газового потока в пограничном слое, препятствует возникновению газовой коррозии, образованию термоусталостных трещин, повышает прочность и коррозионную стойкость [1].

Для сложнопрофильных деталей турбонасосных агрегатов (ТНА), таких как крыльчатка (рис. 1), практически все заготовки получают литьем по выплавляемым моделям. После литья имеются геометрические погрешности, поры, раковины, шероховатость каналов составляет Ra = 20...6,3 мкм, что требует дополнительной механической обработки. Форма поверхности лопаток крыльчатки и их расположение затрудняет подвод режущего инструмента и требует сложной траектории его движения [2].

Для обработки сложнопрофильных и труднодоступных поверхностей предложено использовать метод абразивно-экструзинной обработки (АЭО). Обработка осуществляется на установках экструзи-онного шлифования (УЭШ). Процесс АЭО заключается в следующем: в рабочую камеру закладывается инструмент - рабочая среда (РС) - полимер, наполненный абразивными зернами, РС с помощью цилиндров под давлением экструдируется вдоль обрабатываемой поверхности, повторяя ее форму. Съем металла производится в результате массового микрорезания микро- и субмикро выступами единичных абразивных зерен [3].

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1

Анализ обработанной поверхности показал, что на поверхности лопаток вследствие неправильного задания направления абразивному потоку имелись зоны с мало изменившейся шероховатостью начальной части лопатки. По внешнему кольцу детали имеются вкрапления и вмятины от воздействия абразива, съем металла был неравномерен по длине лопатки и зависит от режимов АЭО. В середине канала наблюдается больший съем металла, чем по краям. Это значит, что при изменении направления потока теряется его энергия, то есть давление при расширении потока по краям проема между лопатками уменьшается, поэтому съем металла по краям меньше чем в середине.

Крыльчатка была обработана установке УЭШ - 100.

Для установки заготовки на УЭШ было спроектировано и изготовлено специальное приспособление (рис. 2).

Рис. 2. Приспособление для установки заготовки на УЭШ-100

Проведенный в ряде работ анализ показал, что для обеспечения равномерности прижатия абразивного зерна по всей длине обрабатываемой поверхности используются разнообразные направляющие и выравнивающие аппараты [1; 4].

Было принято решение о доработке приспособления в части установки в него вкладыша с направляющими аппаратами, которые с обеих сторон лопатки будут ее продолжением (рис. 3).

После обработки не изменилась плоскостность базовых поверхностей и толщина кромок лопаток. Шероховатость каналов после доработки приспособления изменилась, стала равномерной по всей длине лопатки и составила Яа = 0,32 мкм.

Рис. 3. Направляющие аппараты для выравнивания потока РС

Библиографические ссылки

1. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хонингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

2. Сысоев А. С. Абразивно-экструзионное улучшение качества внутренних поверхностей каналов после электроэрозионной обработки в деталях летательных аппаратов : автореф. дис. ... канд. техн. наук ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2002. 20 с.

3. Рабочая среда как инструмент для абразивно-экструзионной обработки / Л. П. Сысоева, С. К. Сысоев, В. А. Левко, А. С. Сысоев // Машиностроение - основа технологического развития России ТМ-2013 : сб. науч. ст. V Междкнар. науч.-техн. конф. / редкол. : Е. И. Яцун [и др.] ; Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2013. С. 345-349.

4. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : монография / В. А. Левко ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. 228 с.

© Теряев Н. С., Сысоева Л. П., Сысоев А. С., 2016