Способ сборки и окончательной балансировки составного ротора турбомашины

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при сборке и балансировке составных роторов турбомашин, в частности роторов авиационных ГТД, газотурбинных стартеров и вспомогательных силовых установок. Способ заключается в подборе взаимных угловых положений деталей роторного пакета, затяжке его и последующей балансировки, выполняемой дважды, при номинальном усилии затяжки и при затяжке, составляющей 10-20% от номинального значения, при этом оценку кондиционности сборки ротора определяют нормируемой величиной изменения дисбаланса, которая при малой величине, соответствующей норме, позволяет направить ротор на сборку двигателя, а при повышенной величине изменения дисбаланса ротор поступает на переборку роторного пакета, в ходе которой вновь подбирают взаимное угловое положение деталей роторного пакета, при необходимости, дорабатывают или заменяют отдельные детали. Такой способ позволит исключить существенную разбалансировку роторов вследствие искривления вала ротора при стягивании на нем пакета деталей.

Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке составных роторов турбомашин, в частности быстроходных роторов малоразмерных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), газотурбинных стартеров (ГТС) и вспомогательных силовых установок (ВСУ).

Уровень техники В качестве аналогов рассмотрены стандартные способы сборки и балансировки роторов ГТД (см.: 1) ГОСТ 22061-76. "Машины и технологическое оборудование. Система классов точности балансировки. Основные положения", издательство стандартов, М. , 1977, с. 109, п. 1.3.7.2) ОСТ 1.42.167-03. "Роторы ГТД. Методы балансировки", М. , 1984, изд. НИАТ, с. 5, п.2.8.3) РТМ-1.4.775-80. "Сборка и балансировка роторов ГТД", М., 1981, изд. НИАТ, с. 6, п. 1.4).

Отметим, что в указанных аналогах и в других источниках информации не оговариваются, как правило, технические условия на затяжку роторных пакетов, исключающие изгибную деформацию оси ротора. Между тем известно, что при затяжке роторных пакетов (в частности, подшипниковых пакетов) могут возникать нагрузки, изгибающие ось цапфы ротора.

В качестве прототипа принято следующее указание: "В технических условиях на общую сборку изделия должны быть указаны требования к сборке роторной системы, исключающие существенную разбалансировку роторов вследствии искривления вала ротора при стягивании на нем пакета деталей, если указанные детали снимают с отбалансированного перед общей сборкой изделия" (см. упомянутый ранее РТМ-1.4.775-80, с. 107, п.9.1.1).

Приведенное указание представляет собою постановку задачи. В отличие от него, предложенный способ является реальным решением этой задачи, апробированном на различных типах роторов опытных и серийных двигателей.

Сущность изобретения Сущность изобретения состоит в том, что в способе сборки и окончательной балансировки составного ротора турбомашины, включающем подбор взаимных угловых положений деталей роторного пакета, затяжку его и окончательную балансировку ротора, согласно изобретению затяжку роторных, в частности, подшипниковых пакетов и последующую балансировку выполняют дважды, - при номинальном усилии затяжки и при слабой затяжке, составляющей (10-20)% от номинального значения, при этом оценка кондиционности сборки ротора определяется нормируемой величиной изменения дисбаланса, которая при малой величине, соответствующей норме, позволяет направить ротор на сборку двигателя, а при повышенной величине изменения дисбаланса ротор поступает на переборку роторного пакета, в ходе которой вновь подбирают взаимное угловое положение деталей роторного пакета, при необходимости, дорабатывают или заменяют отдельные детали, после чего вновь повторяют все операции. На достаточно жестких роторах, у которых изменение дисбалансов при номинальной и слабой затяжке отсутствует предлагаемый способ ограничивается разовым или периодическим контролем.

В роторах же малой жесткости при больших усилиях затяжки стыков, особенно подшипниковых пакетов, предложенный способ позволяет на ранней стадии отбраковывать роторы с дефектами сборки и восстанавливать их.

Контроль изменений биений дает, как правило, грубые результаты, т.к. заданные условные смещения центров тяжести таких роторов составляют менее 1 мкм.

Иными словами, деформация оси отдельных экземпляров роторов часто становится функцией усилия затяжки, что выявляется по изменениям дисбалансов, а устраняется переборкой ротора, в ходе которой переставляют или заменяют детали пакета, подшлифовывают торцы регулировочных колец, ремонтируют резьбовые элементы стяжки пакетов, обеспечивают перпендикулярность оси резьбы к упорному торцу гайки подшипникового пакета.

Предложенные действия сводятся к технологии обеспечения соосности поверхностей шеек ротора и монтажа колец подшипников качения на ротор без перекосов.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Относительно дополнительного (иногда частичного) использования предложенного способа следует отметить, что на этапах разработки и доводки новых двигателей большинство конструкций роторов, окончательная сборка и затяжка которых выполняется при сборке двигателя, должны собираться таким образом, чтобы дисбаланс ротора не менялся в зависимости от усилия затяжки, причем периодичность подобных работ, систематическое или разовое их исполнение определяется практикой и результатами их проведения.

В качестве примера конкретного выполнения приведем ротор турбокомпрессора газотурбинного стартера типа ГТДЭ-117, используемом на военных самолетах МиГ-29 и Су-27.

Указанный ротор систематически собирается и балансируется предложенным способом, который позволил резко снизить уровень вибраций стартера и значительно сократить число досрочных съемов его с испытаний.

Формула изобретения

Способ сборки и окончательной балансировки составного ротора турбомашины, включающий подбор взаимных угловых положений деталей роторного пакета, затяжку его и окончательную балансировку ротора, отличающийся тем, что затяжку роторных, в частности, подшипниковых, пакетов и последующую балансировку выполняют дважды, при номинальном усилии затяжки и при слабой затяжке, составляющей 10-20% от номинального значения, при этом оценка кондиционности сборки ротора определяется нормируемой величиной изменения дисбаланса, которая при малой величине, соответствующей норме, позволяет направить ротор на сборку двигателя, а при повышенной величине изменения дисбаланса ротор поступает на переборку роторного пакета, в ходе которой вновь подбирают взаимное угловое положение деталей роторного пакета, при необходимости, дорабатывают или заменяют отдельные детали, после чего вновь повторяют все операции.

PD4A - Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:Открытое акционерное общество "Климов" (RU)

Адрес для переписки:194100, Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, д. 11, ОАО "Климов", начальнику патентного отдела Н.М. Ситниковой.

Извещение опубликовано: 27.04.2007        БИ: 12/2007

---