Розробка конструкторсько-технологічних рішень виготовлення порожнистої лопатки з титанових сплавів
Анотація
Гараненко Т. Р. Розробка конструкторсько-технологічних рішень виготовлення порожнистої лопатки з титанових сплавів // Обробка матеріалів тиском. – 2019. – № 2 (49). - C. 128-135.
Основною задачею удосконалення вентиляторних лопаток є зниження маси пера лопатки за рахунок конструктивно - технологічних рішень при збереженні експлуатаційних параметрів (властивостей статичної та динамічної міцності). Розроблений класифікатор є основою для вибору конструктивно-технологічних рішень при проектуванні лопатки. Кожен з класів має свої різновидності форм та елементів конструкції. Найбільш перспективним по масовій ефективності є лопатки 4 класу. Одним важливим питанням при створенні конструкції порожнистої лопатки це забезпечення міцності. Створення математичної моделі порожнистої лопатки з гофрою виконувалося в системі розрахункового комплексу ANSYS. Був аналітично проведений порівняльний аналіз з моделлю вентиляційної лопатки конкретного профілю, що знаходиться в льотній експлуатації. Отримані результати були прийняті в якості критерію при проведені подальшого чисельного моделювання. Аналіз показав, що рівень напружень в моделі порожнистої лопатки від прикладених навантажень нижче, ніж в суцільній робочій лопатки вентилятора. Виконаний модальний аналіз моделі пера порожнистої лопатки визначив форми і частоти власних коливань. Величини частот низькі і забезпечують відсутність резонансу в робочому діапазоні частот обертання ротора. На основі розрахунків була вибрана конструкція порожнистої лопатки. Відпрацювання технології отримання типового перерізу ґрунтується на отриманні порожнистої лопатки обмеженої довжини експериментально. Запропоновано структура технологічного процесу виготовлення порожнистих лопаток. Спроектовано пристрій призначений для дослідження деформування елементів порожнистої лопатки.
Посилання
Boguslaev V.A., Muravchenko F.M. et al. Technological support for operational characteristics of gas turbine engine parts. Blades of the compressor and fan. Part 1. Zaporizhzhya: JSC “Motor Sich”. 2003, 420 p. (in Russian).
Titov V.A., Garanenko T.R. Design and technological solutions of typical elements of hollow blades. Problems of friction and wear. 2019, 3 (84), pp. 69–75. (in Ukrainian).
Korygin A.A., Bagrov S.V., Pyatunin K.R. Development of the design of a monowheel of a fan with hollow blades for turbofan engines of a high degree of bypass ratio. Electronic journal "Transactions of MAI" [Online]. 2011, 45. http://trudymai.ru/upload/iblock/688/razrabotka–konstruktsii–monokolesa–ventilyatora–s–polymi–lopatkami–dlya–trdd–vysokoy–stepeni–dvukhkonturnosti.pdf?lang=ru&issue=45 (in Russian).
Potapov S.D., Quail D.D. Ensuring the strength reliability of a hollow broad–chord fan blade, taking into account the features of the stages of its life cycle. Engine. 2010, 5, pp. 30–33. (in Russian).
Slobodkina F.A., Malinin V.V., Malinin A.V. Optimization of the shape of a gas turbine blade by mathematical modeling. Engine. 2011, 5, pp. 28–30. (in Russian).
Akhunov A.X., Dmitriev S.V., Safiullin R.V., Safiullin A.R., Safin F.F. Calculation of the displacement fields of three–layer hollow structures for non–destructive quality control by digital holographic interferometry. Letters on materials. 2012, T. 2, pp. 90–94. (in Russian).
Kaybyshev O.A., Galimov A.K., Kruglov A.A., Lutfullin R.Ya., Safiullin R.V. Numerical analysis of design options for a hollow fan blade. Problems of mechanical engineering and machine reliability. 2004, 1, pp. 90–95. (in Russian).
Nihamkin M.Sh., Lubchik O.L. Theoretical stress concentration factors in hollow fan blades with injuries. Bulletin of PNIPU, Aerospace Engineering. 2012, 32, pp. 25–35. (in Russian).
Pavlov V.P., Nusratullin E.M., Filippov A.A. The strength of the compressor blade of an aircraft engine when replacing a titanium alloy with a composite material. Bulletin of USATU. Ufa. 2011, 4, pp. 98–106. (in Russian).
Gusev Yu.A., Sirenko F.F., Babiito N., Smartly V.V. Analysis of the stress–strain and dynamic state of a broad–chord fan blade of a turbofan engine. Bulletin of engine building. 2010, 2, pp. 109–113. (in Russian).
Kaplun A.B., Morozov E.M., Olferieva M.A. ANSYS in the hands of an engineer: A practical guide. Moscow: Book House "Librocom". 2015, 272 p. (in Russian).
Birger I.A., Shorr B.F., Iosilevich G.B. Strength analysis of machine parts. Handbook. Moscow: Mechanical Engineering. 1993, 640 p. (in Russian).
Garanenko T.R., Pribora T.I., Berezovsky E.K. Numerical study of wide–chord hollow fan blades. Bulletin of engine building. 2016, 1, pp. 18 – 23. (in Russian).
Pat. 1754857 Europe. Hollow fan blade detail half, hollow fan blade for turbine engine and corresponding manufacturing method. Weisse Michael A., United Technologies Corporation Hartford. 2012.
Pat. 0568201B1 Europe. A method of manufacturing an article by superplastic forming and diffusion bonding. John Owen Nelson, Richardson Brian Coln. ROLLS–ROYCE plc. London. 1996.
Peyton N.E. Superplastic forming of structural alloys. Trans. from English A.A. Alalykin, A.M. Afrikantov, A.I. Novikov. Moscow: Metallurgy. 1985, 312 p. (in Russian).
