Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0131

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0131
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева"
Название доклада
Разработка комплекса технологий ремонта и восстановления функциональных характеристик ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок.
Докладчик
Мурзин Сергей Петрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью работ является повышение эксплуатационных свойств деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок посредством разработки комплексной технологии ремонта и восстановления функциональных характеристик таких деталей с использованием методов лазерной обработки.
Задачи, на решение которых направлен реализуемый проект: разработка технических требований и предложений по созданию технологий ремонта и восстановления функциональных характеристик деталей и сборочных единиц газотурбинных двигателей и энергетических установок, позволяющих осуществить повышение качества и эффективности, а также снижение стоимости ремонта изделий.
Актуальность и новизна исследования
Транспортные системы являются единым связующим, обеспечивающим функционирование государства как единого целого. Ключевой частью транспортных систем определяющей их возможности и эффективность являются двигательные установки. Одним из самых распространенных типов силовых установок являются газотурбинные двигатели. Они применяются на воздушном, водном и железнодорожном транспорте, широко используются в энергетике и индустриальной технике, обеспечивающей транспортировку ресурсов, к которой относят системы нефте- и газоперекачки, а также подготовки и хранения транспортируемых сред, например, дожимные компрессора. Важнейшей технико-экономической задачей является необходимость поддержания существующего парка двигателей в исправном состоянии.
Общий подход к решению проблемы разработки комплекса технологий ремонта и восстановления функциональных характеристик ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок базируется на основе разработки и применения технологических мероприятий по управлению макрогеометрией деталей с учетом актуальных параметров и формирования структур их поверхностей методами лазерной обработки для повышения эксплуатационных свойств. Разрабатываемый комплекс технологий характеризуется возможностью унификации и решения не только задач ремонта, но также уникальных производственных задач. Однако наибольшую актуальность исследования приобретают в плане проектирования именно технологий ремонта и восстановления деталей.
Описание исследования

В процессе выполнения ПНИЭР разрабатываются требования и предложения по производству ремонта и восстановлению функциональных характеристик деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики. 

В результате выполнения ПНИЭР создаются следующие научно-технические результаты.

Методика оценки неопределенностей координатных измерений, основанная на формировании и использовании базы знаний и реализации предсказательного моделирования в пространстве параметров подобия процесса измерения предназначена для определения действительной точности измерений геометрических параметров деталей газотурбинного двигателя.

Метод формирования лазерным воздействием структур материалов деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с повышением эксплуатационных свойств предназначен для использования при восстановлении геометрии деталей.

Математическая модель оптимизации параметров выполнения измерений для обеспечения заданной точности и экономической эффективности использования средств измерений предназначена для определения оптимальных параметров измерений геометрии деталей с использованием средств измерений, оснащенных системами ЧПУ.

Математическая модель оценки параметров единичного сопряжения поверхностей пары собираемых деталей, учитывающая действительную геометрию, основанная на методах декомпозиции и нелинейной оптимизации предназначена для определения взаимного положения поверхностей пар сопрягаемых деталей в проверочных и технологических расчетах.

Методика оценки вероятностных пространственных параметров сопряжений деталей, основанная на методах теоретико-вероятностного анализа, инвариантная к видам исходных законов распределений предназначена для определения вероятностных характеристик геометрических параметров сопряжений пар деталей в проверочных и технологических расчетах.

Методика оценки точности сборочных параметров изделий, основанная на использовании моделей сопряжения деталей предназначена для оценки точности сборочных параметров узлов газотурбинных двигателей в проверочных и технологических расчетах.

Методика регулирования распределения интенсивности лазерного излучения в зоне термического влияния на поверхности обрабатываемых деталей предназначена для определения параметров лазерной обработки деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Математическая модель тепловых процессов в конструкционных материалах при воздействии движущихся распределенных поверхностных тепловых источников предназначена для использования при определении параметров лазерной обработки.

Математическая модель оптимизации и синтеза ремонтных размерно-точностных параметров ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок, обеспечивающая геометрическую точность сборочных параметров, предназначена для решения задач определения и подбора размерно-точностных параметров деталей при осуществлении ремонтных работ.

Компьютерная модель «виртуальной сборки» сложных изделий на многопроцессорных вычислительных системах предназначена для определения сборочных геометрических параметров узлов газотурбинных двигателей с учетом действительных размеров деталей формирующих сборку.

Результаты исследования

Основные результаты реализации проекта за 2015 год:

На первом этапе выполнения ПНИЭР для определения действительной точности измерений геометрических параметров деталей газотурбинного двигателя разработана методика оценки неопределенностей координатных измерений с использованием современных средств измерений реализующих компьютерную поддержку и сличение с CAD моделями деталей. Разработан метод формирования лазерным воздействием структур материалов деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с повышением эксплуатационных свойств.

Индустриальным партнером выполнен выбор и обоснование перечня деталей и сборочных единиц двигательных установок для проведения теоретических работ по тематике ПНИЭР; проведено исследование состояния деталей узла бывшего в эксплуатации газотурбинного двигателя с целью выбора объектов для исследований по разработке технологии ремонта и восстановления функциональных характеристик ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Основные результаты реализации проекта за 9 месяцев 2016 года:

Разработана математическая модель оптимизации параметров выполнения измерений, позволяющая обеспечить достоверность контроля геометрических параметров на современных координатных средствах измерений. Разработана математическая модель оценки параметров единичного сопряжения поверхностей пары собираемых деталей. Модель является существенным элементом технологии виртуальной сборки. Разработана методика оценки вероятностных пространственных параметров сопряжений деталей. Разработана методика регулирования распределения интенсивности лазерного излучения в зоне термического влияния на поверхности обрабатываемых деталей. Методика применима для определения параметров лазерной обработки деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Проведены теоретические исследования распределения интенсивности лазерного излучения в зоне термического влияния при использовании устройств формирования лазерных потоков. Разработана математическая модель тепловых процессов в конструкционных материалах при воздействии движущихся распределенных поверхностных тепловых источников. Осуществлено математическое моделирование тепловых процессов в конструкционных материалах при лазерном воздействии и определены закономерности формирования температурных полей.

Индустриальным партнером проведено исследование достигаемой геометрической точности деталей и узлов газотурбинного двигателя при выполнении ремонтных и сборочных работ стандартными методами. Исследуются детали энергетической газотурбинной установки типа маложёсткое кольцо и проставка. К геометрическим параметрам данных деталей предъявляются требования по допустимым отклонениям на уровне IT8…IT10.

Практическая значимость исследования
Результаты исследований позволят создать предпосылки для разработки конкурентоспособных технологий, пригодных для последующей коммерциализации, что обеспечит развитие производственно-технологической инновационной инфраструктуры. Разработанные после проведения опытно-технологических работ новые технологии ремонта и производства деталей, узлов и агрегатов транспортных систем найдут применение при изготовлении изделий на предприятиях авиастроения, двигателестроения, автомобилестроения, машиностроения и других отраслей промышленности и в перспективе будут способствовать импортозамещению.