Министерство образования РФ

Пермский государственный технический университет

Кафедра “Авиационные двигатели”

Группа АД-99-2

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по технологии авиационных двигателей

Тема: “Проектирование участка по изготовлению диска первой подпорной ступени ”

КП.130299.02.11.РЗ

Выполнил студент:	Патраков М.А.
Руководитель проекта:	Белослудцев И.М.

Пермь 2003

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
1. Назначение детали и анализ ее технологичности	4
2. Определение типа производства	10
3. Выбор заготовки	14
4. Выбор баз и методов обработки	15
5. Расчет припусков и межоперационных размеров	16
6. Расчет режимов обработки и норм времени	23
6.1. Токарная с ЧПУ	23
6.2. Сверлильная	28
6.3. Протяжная	33
6.4. Слесарная	36
7. Проектирование приспособления для протяжной операции	37
7.1. Определение силы зажима	37
7.2. Расчет на точность	39
8. Проектирование обрабатывающего инструмента	40
9. Проектирование измерительного инструмента	47
10. Определение потребного количества оборудования	48
11. Составление планировки участка	49
Заключение	50
Список использованной литературы	51

Введение

В данном курсовом проекте производится проектирование участка по изготовлению диска первой подпорной ступени. Диск является составной частью ротора подпорных ступеней двигателя ПС-90А.

Целью курсового проекта является получение наиболее рационального технологического процесса изготовления диска с минимальными производственными затратами и высокими показателями качества.

Основными путями решения данной задачи являются:

1. введение станков с числовым программным управлением (ЧПУ);

2. совершенствование методов контроля;

3. введение контрольных операций после ответственных этапов обработки;

4. применение высокопроизводительного обрабатывающего инструмента с применением прогрессивных материалов;

5. рациональный выбор метода получения заготовок, для данного масштаба производства;

6. правильное задание последовательности операций для достижения заданной точности детали и снижения общего времени;

7. рациональное расположение оборудования по ходу технологического процесса;

8. улучшение условий труда и техники безопасности.

1. Назначение детали и анализ ее технологичности

Диски компрессоров и турбин являются наиболее ответственными и определяющими элементами конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависят надежность, легкость конструкции авиационных двигателей в целом.

Диски компрессоров, в соответствии с условиями работы, отличаются тонкостенностью и легкостью конструкций. Как правило, они изготавливаются из кованных и штампованных алюминиевых и титановых сплавов.

Ступица и обод диска подпорных ступеней расположены относительно близко друг с другом в радиальном направлении и соединены между собой узкой полоской полотна. Крутящий момент с вала на диски передается через вал привода подпорных ступеней. Крепление дисков к валу привода осуществляется призонными болтами. Такая конструкция позволяет отказаться от шлицевого соединения дисков с валом.

При работе двигателя диски испытывают: напряжения растяжения от центробежных сил масс диска, масс рабочих лопаток; напряжения растяжения-сжатия, возникающие вследствие неравномерности нагрева диска по радиусу. В дисках осевых компрессоров неравномерность нагрева по радиусу невелика. Температура воздуха за подпорными ступенями около 100°С.

Диски передают крутящий момент от вала к лопаткам в компрессорах и от лопаток к валу в турбинах. Но напряжения кручения малы.

В дисках могут возникать также напряжения изгиба от действия газовых и центробежных сил на лопатки, от давления на боковые поверхности диска, от неравномерности нагрева по толщине диска, от действия гироскопического момента.

В сравнительно толстых дисках, а также в дисках, жестко связанных между собой по ободам кольцевыми буртиками, распорными или силовыми кольцами и другими конструктивными элементами, повышающими жесткость каждого диска и всего ротора, напряжения изгиба невелики.

При определенных температурных условиях и значительных напряжениях в отдельных участках диска возможны проявления ползучести материала и его пластическая деформация.

При больших ресурсах возрастает значение малоцикловой усталости в дисках, возникающей при многократном изменении режима работы двигателя.

По этим причинам диски турбин изготовляют из жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов, а диски компрессоров, работающие при пониженных нагрузках – из конструкционных, легированных, нержавеющих, жаропрочных и жаростойких сталей, титановых и алюминиевых сплавов и композиционных материалов. Но все эти детали относятся к трудно обрабатываемым.

Диски относятся к деталям повышенной сложности, к ним предъявляются высокие требования по качеству поверхности (диски полируют), и внутренней структуре. Диски имеют много переходных поверхностей, что уменьшает концентрацию напряжений в местах сопряжения поверхностей (все острые кромки в дисках скруглены).

В данном курсовом проекте рассматривается диск подпорной ступени (см. рис.1). Температурные нагрузки на диск не велики (температурный режим до 100 °С). Диск имеет пазы типа “ласточкин хвост” для установки лопаток. Обод диска имеет в передней и задней части кольцевые выступы с гребешками лабиринтного уплотнения. Диск выполнен с фланцем с одной стороны.

В качестве материала выбран титановый сплав ВТ3-1, который имеет низкую плотность (почти в два раза меньше, чем у стали) и практически не уступает многим легированным сталям по механическим свойствам.

Титановый сплав ВТ3-1 обладает высокими эксплуатационными качествами, прочностью, антикоррозийными свойствами, сопротивлением циклическим нагрузкам, что достигается определенным сочетанием компонентов сплава.

Таблица 1. Химический состав, %

Ti	Al	Mo	Cr	Fe	Si
Основа	5,5-7,0	2,0–3,0	0,8–2,3	0,2–0,7	0,15–0,4

Продолжение таблицы 1

Zr	C	О2	N2	H2	Сумма прочих примесей
не более
0,5	0,1	0,18	0,05	0,015	0,3

Т

Рис.1 Диск первой подпорной ступени

аблица 2. Механические свойства

Вид полуфабриката	Штампованный диск весом 20-100 кг.
Состояние контрольных образцов	Отожженные
Температура испытания, °С	20
	≥960
	950
	9
	20
	30
	–
	–
	3,2 – 3,7
	12000
	9,1
Предельные рабочие температуры	Детали компрессора 500 °С.

–предел прочности;

–условный предел текучести;

–относительное удлинение после разрыва;

–относительное сужение после разрыва;

–ударная вязкость;

–предел выносливости гладкого образца;

–предел длительной прочности;

–твердость по Бринеллю в диаметрах отпечатка от шарика;

–модуль упругости, определенный статическим методом;

–термический коэффициент линейного расширения.