В ПНИПУ разработали дешевый и надежный способ сборки авиадвигателей

Исследование опубликовано в сборнике «Материалы VIII Международного научно-технического семинара “Современные технологии сборки “». Разработка проведена при финансовой поддержке гранта РНФ.

Основная часть турбины – ротор – это вращающаяся деталь, состоящая из вала с насаженным на нем рабочим колесом, на котором укреплены лопатки. Ротор служит для преобразования кинетической и потенциальной энергии газового потока в механическую работу двигателя.

Дисбаланс ротора – один из наиболее распространенных дефектов оборудования, который сопровождается резким увеличением вибрации. Он возникает, когда в механизме не совпадают центр массы и оси вращения. Причиной могут быть ошибки при изготовлении или материал разной плотности. Дисбаланс приводит к повышению нагрузки, меняет режим работы и ускоряет разрушение двигателя. Ученые ПНИПУ предложили свой алгоритм сборки турбины. По сравнению с современной серийно применяемой технологией новый алгоритм долговечнее и дешевле.

Для сборки колеса турбины используется специальное программное обеспечение, разработанное учеными ПНИПУ. Оно заранее моделирует погрешности. Перед сборкой лопатки сортируют по мере уменьшения их относительной статической неуравновешенности и укладывают попарно. Затем проводят контроль по специальной программе, корректируют смоделированный комплект.

«Правильная укладка обеспечивает соблюдение требований к неуравновешенности лопаток и уменьшает этот показатель у колеса. Постоянный контроль величины и направления дисбаланса после укладки каждой группы лопаток позволяет вовремя вносить корректировки. Если все сделано правильно, то сборка выполняется по подготовленному варианту. В таком случае колесо уже не требует балансировки», – объясняет младший научный сотрудник и инженер центра высокопроизводительных вычислительных систем ПНИПУ Маргарита Серегина.

«Разработанный нами алгоритм минимизирует начальные дисбалансы ротора при установке каждого элемента и нормализует локальные монтажные дисбалансы при его установке в двигатель. По сравнению с современной серийно применяемой технологией, наш способ снижает стоимость процесса сборки», – подводит итог доцент кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ Сергей Белобородов.

Метод ученых ПНИПУ повышает точность сборки ротора и позволяет создать автоматизированные рабочие места с постоянным контролем, а применение расчетов сокращает объем работ. Это позволит в скором будущем быстро создавать конкурентоспособные и надежные отечественные двигатели для авиатехники.