Устройство для электрохимической обработки лопаток турбин
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛОПАТОК ТУРБИН , содержащее камеру с размещенной в ней жесткой опорой для крепления замковой части лопаткии плавающей опорой для крепления пера и фиксатор плавающей опоры , отличающееся тем, что, с целью повыщения точности обработки за счет уменьщения искажения геометрических параметров пера лопатки ,от внутренних напряжений, фиксатор плавающей опоры выполнен в виде электромагнита, установленного в камере, а плавающая опора выполнена в виде упругой пластины, консольно закрепленной на якоре электромагнита и снабженной зажимом для крепления пера. (О сд со 1C
„„Я0„„1110592
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК зд) В 23 Р 1/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
В. ."..::: )... ., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3558871/25-08 (22) 03.03.83 (46) 30.08.84. Бюл. № 32 (72) С. Н. Васин (53) 621.9.048 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 655497, кл. В- 23 P 1/04, 1977 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛОПАТОК ТУРБИН, содержащее камеру с размещенной в ней жесткой опорой для крепления замкоГ вой части лопатки и плавающей опорой для крепления пера и фиксатор плавающей опоры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки за счет уменьшения искажения геометрических параметров пера лопатки,от внутренних напряжений, фиксатор плавающей опоры выполнен в виде электромагнита, установленного в камере, а плавающая опора выполнена в виде упругой пластины, консольно закрепленной на якоре электромагнита и снабженной зажимом для крепления пера.
1110592 лектромагнита и снабженной зажимом для репления пера.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устойство для электрохимической обработки опаток газотурбинных двигателей, общий ид; на фиг. 2 — схема определения рабоей длины упругой пластины.
Предлагаемое устройство (фиг. 1) содерит камеру 1, в которой размещены жестая опора 2 для крепления замковой части брабатываемой лопатки 3 и плавающая.технологическая опора, фиксатор которой выполнен в виде электромагнита. Статор 4 электромагнита с обмотками 5 жестко закреплен в камере 1, а на якоре 6 электромаг нита жестко закреплена упругая пластина 7, на конце которой установлен зажим 8 с винтом 9 и штифтом 10 для крепления пера обрабатываемой лопатки 3. В стенках камеры 1 и якоря 6 электромагнита закреплена резиновая мембрана 11 которая служит для начального ориентирования якоря 6 электромагнита относительно статора 4 и герметизации полости между ними, заполненной, например, керосином.
После установки обрабатываемой лопатки 3 на опору 2 и зажим 8 благодаря зазору д между статором 4 и якорем 6 электромагнита якорь может перемещаться в плоскости, перпендикулярной оси пера лопатки.
При подаче напряжения на обмотки 5 возникает тяговое усилие электромагнита, под действием которого якорь 6 плотно прилегает к статору 4. Упругая пластина 7 изгибается в сторону жесткой опоры 2 и, так как длины пера лопатки 3 и упругой пластины 7 остаются неизменными, возникает смещение профиля пера лопатки относительно номинального положения.
Поскольку смещение профиля пера является одним из геометрических параметров, определяющих точность изготовления лопатки, то при конструктивной проработке предлагаемого устройства величины зазора д в электромагните, рабочей длины 1 упругой пластины и максимально допустимой величины смещения hm профиля пера должны быть взаимосвязаны. Величина зазора r$ определяет тяговое усилие электромагнита и его конструктивные элементы, поэтому при конструктивной проработке устройства в качестве варьируемой величины предпочтительнее взять величину рабочей длины 1 упругой пластины.
На схеме, (фиг. 2), пунктирными линиями отмечено положение устройства до подачи напряжения питания на обмотки 5 электромагнита. Линия А,О является осью профиля пера лопатки, линия AoKa — упругой пластиной. После подачи напряжения на обмотки электромагнита якорь электромагнита смещается в сторону статора на расстояние д, т. е. точка К занимает положение, отмеченное на схеме точкой К . Конец пера лопатки, начальное положение коИзобретение относится к электрофизичес- э ким и электрохимическим методам обработ- к ки металлов, в частности к электрохимической обработке лопаток газотурбинных дви- р гателей.
Известно устройство, реализующее способ электрохимической обработки нежестких деталей циклами обработки с перерывами между циклами, во время которых прекращают подачу тока на электроды и прокачку электролита, раскрепляют технологи- При снятии усилия гидроцилиндра техно- gp логическая опора расфиксируется и получает возможность поворота вокруг своей оси под действием внутренних напряжений в теле обрабатываемой лопатки, что позволяет уравновесить внутренние остаточные на25 пряжения в заготовке лопатки и снизить искажение геометрических параметров профиля пера лопатки. Недостатком известного устройства является ограниченная подвижность технологической плавающей опоры в плоскости, перпендикулярной оси лопатки, в то время как суммарная погрешность обработки лопатки, возникающая из-за релаксации внутренних напряжений, слагается из погрешности, связанной: со смещением профиля пера в указанной плоскости, и погрешности, свя- З занной с короблением, причем погрешность от смещения профиля, как правило, численно больше погрешности от коробления. Кроме того, в устройстве отсутствует возможность компенсации температурного удлинения пера лопатки от разогрева ее технологи- 40 ческим током, что может привести к изгибу пера лопатки, снижающему точность электрохимической обработки лопаток газотурбинных двигателей. Цель изобретения — повышение точнос- „ ти обработки за счет уменьшения искажения геометрических параметров пера лопатки от внутренних напряжений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрохимической обработки лопаток турбин, содержащем камеру с gp размещенной в ней жесткой опорой для крепления замковой части лопатки и плавающей опорой для крепления пера и фиксатор плавающей опоры, последний выполнен в виде электромагнита и упругой пластины, один конец которой закреплен на якоре электро- 55 магнита, установленного в камере, а плавающая опора выполнена в виде упругой пластины, консольно закрепленной на якоре 1110592 (2) Величины максимально допустимых смещений профиля пера лопатки по крайней мере на два порядка меньше длины пера (например, ОСТ 100194-75. Лопатки рабочие компрессоров и турбин. Предельные отклонения пера, 6 с), поэтому в подкоренном выражении уравнения (6) величинойЬ„, можно пренебречь. После дальнейших преобразований получают -3д (4 =0 Таким образом, чтобы при установке лопатки в предлагаемом устройстве величина смещения профиля пера не превосходила мак, симально допустимого значения, величина рабочей длины г. упругой пластины должна удовлетворять условию 1ъ . При нагре6 т ванин пера лопатки . в процессе обработки его длина увеличивается согласно. известной зависимости ?"ф = L«>(i+«>(., Я, где Ь вЂ” длина пера лопатки при нагревании, мм; Ь вЂ” длина пера лопатки в исходном состоянии, мм; торого отмечено на схеме точкой А, занимает положение, отмеченное точкой А,. Так как длины упругой пластины (. и пера лопатки L() остаются неизменными, то точка А1 является точкой пересечения окружности радиуса 1 с центром в точке К, и окружности радиуса Lð с центром в точке О. Выбирают систему декартовых координат XOY таким образом, что начальное положение пера лопатки совпадает с осью ОХ, а начало пера (точка О) совпадает с центром системы координат. Если положить ординату точки А численно равной максимально допустимому смещениюЬ,>, профиля пера лопатки, то ее абсцисса (в выбранной системе координат) равх (A, ) = - >, —. ü, (> > Y(pi, =-S<. Абсцисса точки К1 равна (1 ) (Lî и (3) а ордината м(К,) =- (4) Уравнение окружности радиуса 1 с центром в точке К1 в принятой системе координат с учетом значений координат точки К1 / запишется в виде х (L Д)" (ч0) =Е (5) Так как точка А принадлежит этой окружности, то подставляя в уравнение (5) значения Х и Y соответственно из соотношений (1) и (2), имеют (- ГБ: ((.. г»*« Ф(,* или после преобразований 2?- .-2(L. 6))l;- Z-1..- s- ь. .6-С(6) d — температурный коэффициент линейного расширения материала лопатки К ; д Т вЂ” разность температур пера лопатки в процессе обработки и в исход5 ном состоянии К. При удалении пера лопатки точка А1, отмечающая на схеме .(фиг. 2) положение конца пера, перемешается по дуге окружности радиуса 1 с центром в точке К,. Если удли10 нение пера лопатки оказывается таковым, что точка А,, отмечающая на схеме положение конца пера нагретой лопатки, имеет в принятой системе координат ординату, численно равную максимально допустимому смещению профиля пера, в этом случае по аналогии с формулами (1) и (2) абсцисса точки А равна х(е ) = — Ц: е (9) а ордината (10) Y(Aa)=-. е Подставляя в уравнение (5) значения Y и Х из формул (9) и (10) соответственно, получают (в Св: а„" ° (>., е d » т(в„ес >*- ((> > > Аналогично, пренебрегая в подкоренном выражении уравнения (11) значением Ь,п, за25 меняя значение L правой частью формулы (8) и делая преобразования, получают Lð +TÔ (T) — 2. d L .0 -ьТ-(аь е-0-)=0(12) Решая квадратное уравнение (12) относительно ьТ, получают значение разности тем30 ператур пера лопатки в процессе обра отки и в исходном состоянии, при которой смешение профиля пера равно максимально допустимому значению *т- (13) «("> ° 1 о Для реальных, конструктивно возможных значений величин зазора д" в электромагните, рабочей длины 1 упругой пластины, максимально допустимого смещения Ь,„профиля пера, длины пера L, лопатки, справедливо неравенство т 40 >10 Так как для сплавов, применяемых для изготовления лопаток газотурбинных двигателей, значение температурного коэффициента линейного расширения не превосходит величины 2-10 К, из формулы (13) сле45 дует,,что температура разогрева лопатки при электрохимической обработке, при которой смещение профиля становится равным максимально допустимому, должна составлять около 800 К. Так как на практике такие температуры нагрева лопаток при элек50 трохимической обработке не допускаются, то смешение профиля пера в предлагаемом устройстве не превышает максимально допустимогоо. Использование изобретения позволяет . устранить погрешности электрохимической обработки, вызываемые упругими и температурными деформациями. 1110592 Составитель М. Климовская Редактор С. Лисина Техред И. Верес Корректор О. Тигор 3а каз 5923/11 Тираж 1036 Подл исное ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
