Особенности сборки различных роторов.

1.сборка сварных роторов.

Сборка под сварку. Сварка с последующей т/о для обеспечения min напряжений, коробления, рад-ных и торцевых биений и для обеспечения min неуравновешенности.

Так собирается (РКВД 99изд.) где барабан состоит их 3-х дисков.

2. сборка с использованием стяжного болта и радиальных винтов.

1. сборка отдельно взятых дисков с лопатками

2. сборка переднего и заднего дисков с цапфами

3. динамическая банасировка

Сборка ротора состоит в следующем:

Последовательное соединение дисков, начиная с первого, и стягивание их штангой или стяжным болтом.

Затяжка оценивается по удлинению штанги на 1,5-1,8 мм.

Устанавливают ротор на призму и проверяют его биение. Если биение больше допустимого, то штангу освобождают и диски разворачивают относительно друг друга на своих посадочных поясках добиваясь минимальной величины биения.

Диски скрепляют штангой и радиальными штифтами.

Усилие затяжки штанги 5-10т.

Чтобы не было смятия резьбы на штанге и на гайке, диски предварительно сжимают на прессах или спец-ных гидравлических установках.

3. скрепление дисков роторов радиальными штифтами.

(изделие РД9Б,37,55,95, и 1^н пояс 99)

Заданный натяг в соед-ии дисков по поясам достигается путем подбора сопр-мых дисков.

Вел-на натяга в соед-ии дисков и цапф задается в зав-сти от Æ и мат-ла диска. Колеблется от 0,5-0,7 мм. Диски с охватывающими поясками нагревают до расчетной t°С в электропечах. T_нагр=400-950°С. t_выд-ки=10-20мин

Для повышения жесткости барабана за счет уменьшения торцевых зазоров охлаждения барабана, сверление отверстий, развертывание их и установка штифтов осущ-ся при стянутом барабане.

Фиксирующие штифты подбираются с натягом от 0,1-0,3 мм в зависимости от диаметра под штифт.

Для исключения выпадания штифтов при работе их завальцовывают.

 

 

Для контроля точности сборки роторов их устанавливают цапфами на призмы или одной цапфой в стакан.

 

 

Допуск биения по торцу цапф в местах установки подшипников не более 0,01мм.

Допуск биения по диаметру цапфы- 0,03мм.

Допуск биения по периферии диска –0,15мм.

Допуск биения по периферии барабана –0,2мм.

При установке ротора в призмы невозможно опр-ть относительное биение цапф. Это можно сделать только при установке одной из цапф в стакан.

4. сборка лопаток.(СЛ).

СЛ первой ступени, имеющих большие размеры, осущ-ся после подбора их по весу и статическому моменту для уменьшения дисбаланса.

Прим-ют 2 варианта расстановки лопаток на диск:

1. без предварительного уравновешивания диска.

2. с предварительным уравновешиванием диска за счет погашения дисбаланса подбором лопаток.

Подбор лопаток осущ-ся с учетом частоты собственных колебаний для исключения автоколебаний и с учетом статического момента.

Средние по величине лопатки расставляются по той же схеме, как и большие. Для них разность в массе не должна превышать 5 г.

Лопатки последних ступеней К, имеющих малые габариты и незначительно отличающиеся по массе, устанавливают без подбора.

Одновременно лопатки К подбираются по посадочным гнездам и подгонка их осущ-ся за счет снятия припуска с торца замка лопаток.

Прим-ся 3 вида посадок:

· с зазором

· с натягом

· переходные

 

Особенности сборки статора компрессора:

Корпус компрессора состоит из собственно корпуса (литого, сварного, механически обработанного или комбинированного) и спрямляющих аппаратов по числу ступеней компрессора.

Корпус компрессора может быть цельным (двигатель НК-25, НК-32 и изделие 99 КНД) или разъемным в плоскости оси или перпендикулярно оси.

Лопатки спрямляющего аппарата крепятся непосредственно в корпус (изделие 97, 21, 37), в съемных кольцах (КНД изделия 99) или в полукольцах (КВД изделия 99, изделия 95).

Крепление лопаток к корпусу осуществляется точечной сваркой (изд.37, 21, 97), пайкой или резьбовыми соединениями.

К внутренним кольцам – сваркой, пайкой, развальцовкой.

В некоторых случаях соединения с внутренними кольцами делается подвижным.

В разъемных корпусах собранный скрепляющий аппарат устанавливается при сборке статора, а в неразъемных корпусах – при общей сборке, последовательно, соответственно ступеням компрессора.

 

Особенности общей сборки ВРД:

Общие требования при сборке любого ВРД (ГТД):

1. Тщательное совмещение клемм спаренности сопрягаемых деталей (особенно для деталей и сборочных единиц прошедших балансировку).

2. Соблюдение осевых и радиальных зазоров в каждой ступени компрессора и турбины.

3. Обеспечение соосности опор подшипников и лабиринтных уплотнений. 4. Равномерная затяжка болтовых соединений в определенной последовательности и с определенным усилием (центрирующие болты затягиваются в первую очередь).

5. Обеспечение герметичности мест соединения масляных и топливных трубопроводов, агрегатов, заглушек и т.д. на внешнем контуре двигателя.

 

Укрупненная общая сборка ГТД включает:

1. Сборка компрессора со спрямляющим аппаратом.

2. Установка корпусов с подшипниками.

3. Сборка камеры сгорания.

4. Сборка турбины

5. Сборка коробки передач.

6. Сборка реактивной трубы.

7. Монтаж агрегатов.

8. Обвязка (все трубопроводы).

Компрессор, турбина и ряд других сборочных единиц не являются сборочными единицами с технологической точки зрения, т.к. не могут быть окончательно собраны до общей сборки изделия. Некоторые из них перед общей сборкой приходится разбирать.

 

 

Балансировка роторов АД:

Ряд узлов современных АД имеют значительную массу и работают при высоких частотах вращения, поэтому они для исключения значительного силового воздействия на подшипник (опоры), подвергаются балансировке на различных стадиях изготовления и сборки.

 

ВИДЫ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ:

Различают три вида неуравновешенности:

1. Неуравновешенность сил.

При неравенстве расстояний вращающихся масс от оси центра или от оси вращения, или при неравенстве масс находящихся на одинаковом расстоянии.

 

 

РИС

 

В обоих случаях центр тяжести смещен от оси вращения и при вращении ротора возрастают центробежные силы, которые отрицательно воздействуют на опоры двигателя (подшипники) и вызывают вибрации.

2. Неуравновешенность сил и моментов.

Может быть и следующее, когда вращающиеся массы имеют одинаковую величину и расположены на одинаковом расстоянии от центра вращения, но лежат в разных плоскостях.

 

 

РИС

 

 

В этом случае центр тяжести не смещен относительно оси вращения, но при вращении возрастает момент сил, который приводит к возникновению отрицательного воздействия на подшипник и вызывает вибрации.

Если в первых двух случаях неуравновешенность может быть выявлена и устранена как статической, так и динамической балансировкой, то в третьем – только при динамическом балансировании.

3. Аэродинамическая неуравновешенность.

Может возникать на воздушных винтах, на лопатках компрессора и турбин, из-за неточности их изготовления или разного уровня коробления в процессе эксплуатации.

 

 

РИС

При наличии любого вида неуравновешенности возникают инерционные силы или момент изгиба, создающие дополнительные нагрузки на подшипники и вызывающие вибрации двигателя и изделия в целом.

Инерционные силы действуют перпендикулярно оси вращения и рассчитываются:

или

где М - масса ротора,

w - угловая скорость вращения.

е - эксцентриситет

m - неуравновешенная масса ротора, находящаяся на расстоянии r.

Как видно из формул левые части равны, а следовательно:

, пусть

Тогда, [г/см] – неуравновешенность.

– удельная неуравновешенность.

 

Методы определения неуравновешенности и способы их устранения:

1. Статическая балансировка – применяется для устранения неуравновешенности сил, т.е. когда центр тяжести смещен относительно оси вращения.

При статической балансировке балансирующий диск устанавливается на ось или на оправку, которая в свою очередь устанавливается на опоры (ножи, призмы, ролики, цапфы), позволяющие ей свободно поворачиваться вокруг своей оси.

 

РИС

 

 

Ротор поворачивается и тяжелое место оказывается внизу. К легкому месту к верхней части диска на определенном радиусе прикрепляют пластилин или воск, добиваясь «безразличного» положения ротора.

Неуравновешенность в производственных условиях устраняется либо снятием металла с тяжелого места (шлифовка, высверливание) или ввертыванием специальных пробок (штифтов, втулок) в специальные гнезда, расположенные по окружности диска, для исключения выпадания этих грузиков в процессе вращения их завальцовывают.

Недостатки:

1. Низкая точность.

2. Невозможность устранения неуравновешенности моментов.

Более точной балансировкой является статическая балансировка в динамическом режиме.

Статическая балансировка применяется в основном для балансировки дисков, когда соблюдается условие:

B – ширина диска

D – диаметр диска

2. Динамическая балансировка – применяется для уравновешивания сил и моментов.

Она является более точной по сравнению со статической балансировкой, но не позволяет разделить неуравновешенность сил и моментов, поэтому при балансировке устраняется их совместное влияние.

Неуравновешенность устраняется в специальных плоскостях, заранее указанных конструктором, которые называются плоскостями приведения.

Плоскости действительного приложения неуравновешенных сил и моментов остаются неизвестными, определяется только угловое расположение и величина неуравновешенной массы в плоскости перпендикулярной оси вращения.

Балансировка выполняется на специальных балансирующих станках, наиболее распространенным из которых является станок нерезонансного типа с электромагнитными датчиками.

 

 

РИС

 

 

1 – ротор, 2 – ветви приводного ремня, 3, 4 – электромагнитные датчики, 5, 6 – потенциометры, 7 – гальванометр, 8 – стробоскоп (лампа), 9 – усилитель сигнала.

 

Рабочие обороты таких станков 450-800 об/мин.

Величина неуравновешенности, которую удается достичь q=5…8 г/см.

Допуск на дисбаланс: , из которой выводится ,

где - ускорение [ ].

В настоящее время для контроля неуравновешенности используется коэффициент виброускорения (виброперегрузки):

, где g – ускорение свободного падения.

Допустимое К тогда, когда .

Часто, вместо ускорения определяют амплитуду колебаний оси ротора А:

 

Допустимые величины для современных АД:

1. Смещение центра тяжести от оси вращения е=0,9…1,5 мкм

2. Амплитуда колебания А≤50 мкм

3. Ускорение колебаний а≤2,4

4. Коэффициент виброперегрузки К=0,25

5. Скорость колебания v≤10 мм/сек

 

Балансировочные станки с электромагнитными датчиками и подвижными опорами не соответствуют условиям работы ротора в двигателе в реальных условиях, поэтому в последние годы стали применяться балансировочные станки на опорах с пьезодатчиками.

Условия балансировки на этих станках приближены к работе ротора в условиях эксплуатации, поэтому они позволяют более точно производить балансировку На этих станках можно производить балансировку роторов в широком весовом диапазоне.

На ОАО «УМПО» применены следующие станки для балансировки ротора ВМ1000 (от 10 до 1000 кг – ротора):

- максимальная сила на опоры, которые выдерживают станок 600 Н;

- минимальная остаточная неуравновешенность 0,2 г/см

- максимальный коэффициент снижения неуравновешенности 95%

- предельные габариты ротора:

максимальный диаметр 1900 мм

максимальная общая длина 4000 мм

- диапазон скоростей для балансировки 350-1500 об/мин.