2.2.2. Разработка стенда для проливки опоры ст.

Составление технического задания.

Назначение – проверка расхода на форсунках подачи масла к подшипникам опор свободной турбины.

1. Рабочая жидкость –

смесь 75% масла МС-20 или МК-22 и 25% трансформаторного масла.

2. Скорость движения рабочей жидкости м/с – 6.

3. Давление МПа – 0,300,01.

4. Температура ^оС – 20⁺⁵

5. Подача рабочей жидкости м³/с – (3,8…5)10^-4

Подбор комплектующих изделий

Бак

Емкость бака должна быть такой, чтобы обеспечивать работу установки в течение проверки форсунок. Исходя из того, что подача должна находиться в пределах

(3,8…5)10^-4 м³/с и минимальное время замера расхода масла через опоры свободной турбины 30 с, то емкость бака принимается равной 0,06 м³.

Трубопроводы

Диаметр проходного сечения трубопроводов приближенно можно определить исходя скорости движения масла равной 6 м/с.

Зная расход масла, можно записать:

,

где Q – подача масла, м³/с;

F – площадь проходного сечения трубопровода, м²;

V – скорость масла с трубопроводе, м/с.

Диаметр трубопровода d определяется из предыдущего равенства

,

.

Получаем:

м.

Согласно сортаменту трубопроводов, выбираем толщину стенки трубопровода

1 мм, а саму трубу 12х10 мм из алюминиевого сплава АД1 по ГОСТ 18475-82.

Трубопроводная арматура подбирается согласно сечениям трубопровода.

Насосы (2 шт)

Т.к. необходимо поддерживать избыточное давление в системе 0,300,01 МПа и подачу рабочей жидкости (3,8…5)10^-4 м³/с, то подбирается пластинчатый насос 707И.

Насос 707И

Создаваемое давление, МПа 0,3^+0,05

Номинальная подача рабочей жидкости, дм³/ч 2000

Номинальная частота вращения вала, мин^-1 2500

Электродвигатели (3 шт)

Определим потребную мощность электродвигателя привода насосов. Мощность, необходимая для привода насоса 707И, равна:

, кВт,

где Р – давление, создаваемое насосом, МПа;

Q – подача насоса, м³/с;

_м – механический КПД (принимаем равным _м=0,8);

_q – объемный КПД (принимаем равным _q=0,8).

Давление, создаваемое насосом 707И равно 0,4 МПа. Получим:

кВт

Исходя из полученной мощности подбираем электродвигатель привода насоса:

Электродвигатель 4АА63В2У3

Мощность, кВт 0,55

Напряжение питания, В 380

Частота вращения ротора, мин^-1 2500

Электродвигатель обеспечивает необходимую мощность.

Центрифуга

Центрифуга для очистки масла от воздуха с двигателя НК-16СТ с номинальной частотой вращения вала 2500 мин^-1. Для ее привода подбирается электродвигатель 4АА63В2У3.

Вентили, фильтры, манометр, указатель температуры, расходомер

Выбираем для управления подачи рабочей вентили АК-5 ГОСТ 22508-77, d_у = 10 мм, температура рабочей среды до 100⁰С.

Манометр МО-1 ГОСТ 2405-63.

Указатель температуры ТЭУ-48.

Фильтры ВД.2.966.504-02, d_у = 10 мм.

Расходомер ТДР-2,5.

ТЭН

ТЭН рассчитывается при условии, что бак заправили зимой и температура масла 4^оС.

Для подбора ТЭНа необходимо рассчитать его мощность, необходимую для прогрева жидкости в баке за 5 минут. Мощность расчитывается по формуле:

,

где V – объем бака , м³;

C – теплоемкость рабочей жидкости, Дж/кг^оС;

Т – температура, на которую необходимо нагреть рабочую жидкость, ^оС;

t – время, необходимое для нагрева, с.

Т=Т_Н-Т_К,

где Т_H – температура начала нагрева, ^оС;

Т_K – температура окончания нагрева, ^оС.

V = 0,06 м3;

С = 880 дЖ/кг^оС;

t = 5мин = 300 с;

Т_Н = 4 ^оС;

Т_К = 20 ^оС.

Т=20-4;

Т = 16 ^оС.

;

W = 2,82 кВт.

Принимаем мощность ТЭНа равной 3 кВт. Подбираем нагреватель

ТЭН-200-И-4-2-3-220 ГОСТ 13268-83.

Подшипники

В опоре для передачи крутящего момента с электродвигателя насосу и центрифуге стоят подшипники 302 ГОСТ 8338-75, для которых С=8900 Н, С₀=5510 Н, n_Ж=20000 об/мин.

1. Особенности конструкции установки для проливки опоры свободной турбины.

Установка предназначена для испытания форсунок подачи масла к подшипникам опор СТ. Рабочее тело: смесь 75% масла МС-20 или МК-22 и 25% трансформаторного масла.

Стенд для проливки свободной турбины состоит из следующих основных узлов и агрегатов: бака для масла, фильтров для очистки масла, центрифуги, насосов, электродвигателей, запорной и регулирующей арматуры и измерительных приборов. Все узлы крепятся на каркасе.

2.3.2. Работа установки для проливки опоры свободной турбины.

Масло из бака Б через вентиль ВН1, нагнетающий насос Н1, фильтр Ф1 и вентиль ВН3 циркулирует для нагрева его до температуры 20^{+5 о}С. Температура контролируется по указателю температуры УТ. Уровень жидкости в баке контролируется по указателю уровня УУ. После прогрева рабочей жидкости до необходимой температуры открывается вентиль ВН2 подачи масла в изделие. Регулировка давлений до значения 0,3⁺0,01 МПа производится вентилями ВН2 и ВН3. Контроль давления осуществляется по манометру МН на пульте управления. Контроль подачи масла осуществляется по расходомеру РМ. В откачивающей магистрали масло через обратный клапан ОК1 вентиль ВН6 и центрифугу Ц поступает в бак Б. После окончания процесса измерения подачи масла, откачка масла из двигателя производится через вентиле ВН4, откачивающий насос Н2, фильтр Ф2 и центрифугу Ц масло поступает в бак Б.

При проливке опоры свободной турбины снимаются заглушки со шлангов подачи и откачки масла Ш1 и Ш2 и с маслоколонки опоры свободной турбины. Шланг подачи масла Ш1 присоединяется к маслоколонке опоры свободной турбины. На фланец крепления коробки приводов свободной турбины присоединяется шланг откачки масла Ш2. После включения установки измеряется расход масла в течение 30 секунд (давление 0,3⁺0,01 МПа). Расход масла при проливке свободной турбины должен быть

(3,8…5)10^-4 м³/с. После этого производится демонтаж шлангов подачи и откачки масла, ставятся заглушки.

2.3.3. Инструкция по эксплуатации установки для

проливки свободной турбины.

В условиях эксплуатации на элементы конструкции установки для проливки свободной турбины действует комплекс факторов, связанных с условиями технической эксплуатации.

1. Включение насосов, центрифуги и ТЭНа.

• Для включения насоса Н1 необходимо нажать на черную кнопку включателя с надписью «Насос 1»

• Для включения насоса Н2 необходимо нажать на черную кнопку включателя с надписью «Насос 2»

• Для включения центрифуги Ц необходимо нажать на черную кнопку включателя с надписью «Центрифуга»

• Для включения ТЭНа необходимо нажать на черную кнопку включателя с надписью «ТЭН»

2. Выключение насосов, центрифуги и ТЭНа.

• Для выключения насоса Н1 необходимо нажать на красную кнопку включателя с надписью «Насос 1»

• Для выключения насоса Н2 необходимо нажать на красную кнопку включателя с надписью «Насос 2»

• Для выключения центрифуги Ц необходимо нажать на красную кнопку включателя с надписью «Центрифуга»

• Для выключения ТЭНа необходимо нажать на красную кнопку включателя с надписью «ТЭН»

3. Присоединение шлага к фланцу крепления коробки приводов СТ.

• На ответный фланец шланга откачки положить резиновую уплотнительную прокладку

• К фланцу крепления коробки приводов СТ приложить ответный фланец на шланге, совместив отверстия под болты

• Закрепить фланец шланга на фланце крепления коробки приводов СТ, затянув болты

При работе на техническое состояние конструкции влияют целостность и наличие заземления электрооборудования, чистота масла и чистота фильтров.

Поэтому:

Перед использованием установки по целевому назначению:

1. Проверять визуально наличие и целостность заземления электрооборудования.

2. Проверять визуально целостность изоляции электропроводки.

3. Производить чистку установки и фильтров.

В дни использования установки по целевому назначению:

4. Промывать фильтры с разборкой и дефектацией фильтрующих секций не реже одного раза в пять дней.

5. Проверять масло для проливки на содержание влаги и механических примесей и на чистоту по гранулометрическому составу механических примесей не реже одного раза в неделю.

6. Проверять масло для проливки на содержание водорастворимых кислот и щелочей и на кислотность не реже одного раза в месяц.

При простое установки:

7. Производить чистку установки и фильтров не реже одного раза в месяц.

8. Производить полную чистку установки, включая трубопроводы не реже одного раза в два года.

2.3.4. Инструкция по технике безопасности.

1. Не включать установку со снятым защитным кожухом.

2. Не включать установку с установленными технологическими заглушками на шлангах подачи и откачки масла.

3. Не включать установку без установки защитного заземления.

4. Для монтажных и демонтажных работ при выполнении ТП по проливке опоры СТ использовать только исправный инструмент.

5. Монтаж и демонтаж ниппельных соединений производить, используя два ключа.

6. Не допускать очагов открытого огня вблизи установки.

7. Не допускать в процессе проливки присутствия на площадке для проливки посторонних предметов.

8. Использовать для проливки только исправный инструмент.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе качественного анализа эксплуатационной технологичности сделаны выводы, что конструкция двигателя НК-12СТ соответствует требованиям на 59%. Предложено применение блочного метода, самоконтрящихся соединений, оборудовать двигатель устройствами регистрирующими наработку с учетом фактических нагрузок, рассмотреть применение новых видов масел. Количественный анализ показал, что свободная турбина двигателя соответствует требованиям технологичности. Оценочные коэффициенты удовлетворяют современным требованиям технологичности.

Произведен количественный и качественный анализ эксплуатационной надежности. На основе качественного анализа эксплуатационной надежности сделаны выводы, что наибольшее количество отказов происходит из-за трения, приходится на опору и лопатки и появляется из-за конструктивно-производственных недостатков. Предложено вынести подшипники опоры из зоны высоких температур, изменить условия смазки и улучшить культуру производства.

Проведено исследование причин появления неисправностей. Объектом исследования являлся роликоподшипник АВ32132Р6 передней опоры свободной турбины. На его основе сделаны выводы, что разрушение подшипника произошло из-за проскальзывания роликов, из-за чего произошел перегрев подшипника, уменьшился смазочный слой в контакте ролика с внутренним кольцом, произошло заедание и выкрашивание роликов. Предложено заменить подшипник на аналогичный меньшей массы. Предложен подшипник сверхлегкой серии 6-2672832Р5У. Произведен расчет обоих подшипников на проскальзывание, заедание и долговечность.

Произведен анализ организационной структуры. Построена логическая модель процесса сборки свободной турбины. Произведена оценка структуры сборки свободной турбины, и предложены мероприятия для его усовершенствования.

Произведена разработка оборудования для проливки опоры свободной турбины. В ходе разработки произведен подбор комплектующих изделий. Произведено описание работы установки и инструкции по ее эксплуатации.

Произведено технико-экономическое обоснование внедрения установки для проливки свободной турбины. Установка приведена в соответствие нормам охраны труда и окружающей среды.

Произведен сравнительный анализ запатентованных аналогичных установок.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Техническое обслуживание и ремонт авиационной техники: Методические указания по курсовому проектированию /Самарский государственный аэрокосмический университет; Составитель И.М. Макаровский. Самара, 1994. 40 с.

2. Анализ эксплуатационной надежности авиационной техники: Методические указания /Самарский государственный аэрокосмический университет; Составитель Е.А. Милов. Самара, 1992. 31с.

3. Исследование причин появления неисправностей авиационной техники: Методические указания /Куйбышевский авиационный институт; Подготовили Н.Н. Игонин, Г.А. Новиков, И.Г. Старостин. Куйбышев, 1984. 28с.

4. Акифьев В.И. Совершенствование методики расчета роликовых подшипников опор ГТД с учетом проскальзывания и заедания. Диссертация. канд. техн. наук. /Самарский государственный аэрокосмический университет. Самара, 1998. 136с.

5. Требования к оформлению учебных текстовых документов //РД КуАИ 144-1-87 /Методические указания – Куйбышев: РИО КуАИ, 1988 – 29с.

6. Ремонт самолетов и авиадвигателей: Методические указания по курсовому проектированию /Куйбышевский авиационный институт; Составитель И.Г. Старостин. Куйбышев, 1972. 51с.

7. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов/ Е.Я. Юдин, С.В. Белов, С.К. Баланцев и др.; Под ред. Е.Я. Юдина, С.В. Белова – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983, 432 с., ил.

8. О.А. Сенина Дипломное проектирование раздела «Охрана труда»/ Куйбышевский авиационный институт; Куйбышев, 1988. 20 с.

9. Технологичность конструкций изделий: Справочник/ Т.К. Алферова, Ю.Д. Амиров, П.Н. Волков и др.; Под ред. Ю.Д. Амирова. – М.: Машиностроение, 1985. – 368 с., ил. – (Б-ка конструктора)

10. Авиационные подшипники качения/ Р.В. Коросташевский, А.М. Зайцев; Под ред. Р.В. Коросташевского. – Оборонгиз, 1963. – 340 с.

11. Эксплуатация авиационных подшипников качения/ А.М. Зайцев, Р.В. Коросташевский; Изд-во «Транспорт», 1968. – 224 с.

12. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей, - 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 550 с., ил.

13. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки»/ С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов и др.; Под ред. Д.В. Хронина. – М.: Машиностроение, 1989. – 368 с.: ил.

14. Двигатель НК-12СТ: Техническое описание/ Изд-во «Волжская коммуна», Куйбышев, 1977.

15. Двигатель НК-12СТ: Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию/ Изд-во Куйбышевского обкома КПСС, Куйбышев, 1984.

16. Примеры расчета характеристик надежности авиационной техники: Методические указания/ СГАУ. Сост. Е.А. Милов. Самара, 1992. - 38с.

17. Жуков К.А., Милов Е.А., Епишев Н.И. Эксплуатационная надежность авиационной техники: Учебной пособие. – Куйбышев: КуАИ, 1987. – 109с.

18. Макаровский И.М., Углов Б.А. Методические указания по дипломному проектированию для студентов. – Куйбышев: КуАИ, 1987. – 20с.

19. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1, 2, 3. – 7-е изд., прераб. и доп. – Машиностроение, 1992.