Устройство соединения деталей газотурбинной установки



Устройство соединения деталей газотурбинной установки
Устройство соединения деталей газотурбинной установки
Устройство соединения деталей газотурбинной установки
Устройство соединения деталей газотурбинной установки

 


Владельцы патента RU 2561895:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к газотурбинным установкам, двигателям внутреннего сгорания, где детали и их соединения работают при высокой температуре длительное время. Устройство соединения деталей газотурбинной установки, содержащее торцевые опорные поверхности - болт крепления в виде цилиндрического стержня с головкой и резьбой, проходящий сквозь располагающиеся на одной линии отверстия, выполненные в соединяемых деталях, шайбу и гайку, навинченную на резьбу до затягивания соединяемых деталей с нормированным моментом, при этом, по меньшей мере, на одной торцевой опорной поверхности головки болта, и/или гайки, и/или шайбы выполнены одна и более кольцевая канавка под смазку, при этом отношение шага резьбы к глубине и шага резьбы к ширине канавки составляет 1,5…15 и 0,75…3 соответственно, а величина усилия момента страгивания при отворачивании гайки или болта превышает нормированный момент затягивания не более чем на 30%. Канавка может содержать смазку в виде коллоидного графита С 1 или С 2 или смеси на меловой основе ПС1. Применение изобретения позволяет увеличить количества повторного использования болтов и гаек более чем на 20% и снизить экономические затраты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к газотурбинным установкам, двигателям внутреннего сгорания, где детали и их соединения работают при высокой температуре длительное время.

При таких условиях работы происходит схватывание (спекание, диффузионное прихватывание и другое) опорных торцов гайки и болта со стопорными гайками или фланцами. При отворачивании гаек и болтов моменты страгивания в несколько раз превышают допустимые моменты для закручивания. В этих условиях гайки и болты в большей части повреждаются и бракуются. Использование покрытий, в частности на опорных поверхностях, и противопригарных смазок мало помогает, поскольку покрытие при откручивании и закручивании стирается, а смазка выдавливается.

Известно устройство соединения деталей газотурбинной установки, где имеются болтовое соединение корпусов и ротора. Устройство содержит имеющие торцевые опорные поверхности - болт крепления в виде цилиндрического стержня с головкой и резьбой, проходящий сквозь располагающиеся на одной линии отверстия, выполненные в соединяемых деталях, шайбу и гайку, навинченную на резьбу до затяжки соединяемых деталей с нормированным моментом. /RU 2343325, МПК F16B 5/02, F16B 39/00. Опубликовано 10.01.2009./

Известное решение широко используется в современных турбинах, где температура фланцев корпусов и дисков значительно превышает 500°C и при закручивании гаек происходит стирание покрытия на опорных торцах и выдавливание противопригарной смазки. При длительной работе при высокой температуре, более 500°C происходит прихватывание опорных торцов болтов и гаек к стопорным шайбам или к основному металлу. При отворачивании моментным ключом момент страгивания в 2…3 раза превышает допустимый момент на закручивание, поэтому болты и гайки забраковываются.

Задача изобретения - повышение эффективности устройства соединения деталей.

Ожидаемый технический результат увеличение количества повторного использования болтов и гаек и снижение экономических затрат.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в устройстве соединения деталей газотурбинной установки, содержащем торцевые опорные поверхности:- болт крепления в виде цилиндрического стержня с головкой и резьбой, проходящий сквозь располагающиеся на одной линии отверстия, выполненной в соединяемых деталях, шайбу и гайку, навинченную на резьбу до затягивания соединяемых деталей с нормированным моментом, согласно изобретению, по меньшей мере, на одной торцевой опорной поверхности головки болта, и/или гайки, и/или шайбы выполнены одна и более кольцевая канавка под смазку, при этом отношение шага резьбы к глубине и шага резьбы к ширине канавки составляет 1,5…15 и 0,75…3 соответственно, а величина усилия момента страгивания при отворачивании гайки или болта превышает нормированный момент затягивания не более чем на 30%. Канавка может содержать смазку в виде коллоидного графита С 1 или С 2 или смеси на меловой основе ПС1.

Сущность изобретения заключается в том, что кольцевые канавки, выполненные на опорной торцевой поверхности болта, и/или гайки, и/или шайбы, разделяют общую площадь схватывания на отдельные участки, тем самым позволяют уменьшить момент страгивания при отворачивании гайки или болта. Наличие канавок позволяет сохранить смазку на торцевых опорных поверхностях, что также уменьшает момент страгивания.

Авторами установлено, что в рамках данного предложения момент страгивания не должен превышать нормированный момент затягивания не более чем на 30%.

Момент затягивания болтов и гаек далее ″Нормированный предел затягивания″, выбирается в зависимости от диаметров болта и гайки и материалов, из которых они изготовлены, при этом осевое усилие затяжки болта и гайки должно находиться в пределах зоны упругости материала. ″Момент страгивания″ болтов или гаек не должен превышать момент затягивания на 30%, при этом осевое усилие страгивания, не должно доходить до предела текучести материала на 10…15%, в соответствии с нормами допустимых износов данных изделий.

Создание этих условий достигается путем выполнения необходимого количества канавок на различных опорных элементах соединения и/или одновременного выполнения дополнительных канавок на одной из опорных поверхностей. Авторами предложения эксперементально установлено, что глубина и ширина канавки для болтов и гаек типа М5-М10 определяется шагом резьбы и устанавливается из отношений (шаг резьбы/глубина канавки и шаг резьбы/ширина канавки) равными 1,5…15 и 0,75…3 соответственно. Тогда оптимальные канавки для болтов и гаек размером от М5 и выше составляют: ширина 0,43…1,67 мм, глубина 0,083...0,83 мм. Выполнение таких канавок на болтах, шайбах и гайках соответствует условиям напряжения при затягивании и не требует увеличения их размеров.

Количество смазки, удерживаемой в канавке с размерами, не оказывает существенного влияния на момент страгивания. Учитывая высокие температуры, в которых предполагается использовать соединения, в изобретении предусмотрено использование высокотемпературных видов смазок, в частности определенных видов , в виде коллоидного графита С 1 или С 2 или смеси на меловой основе ПС1.

На фиг. 1 показан продольный разрез соединения корпусов турбины.

На фиг. 2 показана гайка с кольцевой канавкой.

На фиг. 3 показана шайба с кольцевой канавкой

Болтовое соединение содержит корпусы турбины 1 и 2, которые стягиваются болтами 3 с кольцевыми канавками 4 на опорном торце головки болта, стопорными шайбами 5 и гайкой 6 с кольцевыми канавками 7 на опорном торце. Возможен вариант выполнения кольцевых канавок 8 на опорных поверхностях шайб 5. Для болтов с шагом резьбы 1,5 мм канавка на опорных торцах гаек и болтов или шайб должна иметь глубину H=0,1…1,0 мм и ширину П=0,5…2,0 мм.

Перед сборкой на резьбу и опорные торцы болтов и гаек наносили противопригарную смазку на основе мела или графита. После затягивания стыка противопригарная смазка остается в кольцевых канавках 4 и 7 опорных торцов болтов 3 и гаек 6.

Пример

Соединение диска турбин высокого давления и валов компрессора высокого давления осуществляли болтами и гайками из материала ХН73МБТЮ-ВД. Использовалась канавка шириной 1,0 мм и глубиной 0,2 мм. Нормированный момент затягивания болтов и гаек выбирали в зависимости от диаметра болта и допустимой степени износа установленной инструкциями (см., 09.09 ИН), при этом осевое усилие затяжки болта находилось в пределах зоны упругости материала. Определяли максимально допустимый момент страгивания для условий данного соединения и, если эти условия превышали пределы зоны упругости материала, использовали болты гайки и шайбы с дополнительными канавками.

Пример расчета момента страгивания для резьбы М8×1,25: Максимальный момент затяжки 2.4×1.3=3,12 кгс·м, где 1,3 - на 30% увеличен максимальный момент затяжки.

После работы газотурбинной установки производили плановую разборку болтового соединения ее деталей динамометрическим ключом.

Опыты показали, что до 80% соединений имели момент страгивания, не превышающий 30% момента их затягивания.

Анализ повреждения покрытий и целостности деталей показал, что количество повторного использования болтов и гаек увеличилось более чем на 20%.

Применение изобретения позволяет увеличить количества повторного использования болтов и гаек более чем на 20% и снизить экономические затраты за счет уменьшения болтов и гаек с повышенной массой.

1. Устройство соединения деталей газотурбинной установки, содержащее торцевые опорные поверхности - болт крепления в виде цилиндрического стержня с головкой и резьбой, проходящий сквозь располагающиеся на одной линии отверстия, выполненные в соединяемых деталях, шайбу и гайку, навинченную на резьбу до затягивания соединяемых деталей с нормированным моментом, отличающееся тем, что, по меньшей мере, на одной торцевой опорной поверхности головки болта, и/или гайки, и/или шайбы выполнены одна и более кольцевая канавка под смазку, при этом отношение шага резьбы к глубине и шага резьбы к ширине канавки составляет 1,5…15 и 0,75…3 соответственно, а величина усилия момента страгивания при отворачивании гайки или болта превышает нормированный момент затягивания не более чем на 30%.

2. Устройство соединения деталей газотурбинной установки по п.1, отличающееся тем, что оно в канавке содержит смазку в виде коллоидного графита С1 или С2 или смеси на меловой основе ПС1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к педальному тормозному устройству транспортного средства. Педальное тормозное устройство транспортного средства содержит корпус, прикрепленный к приборной панели, педаль тормоза, совершающую движение качения вокруг несущего вала, и несколько втулок заданного наружного диаметра и высоты, служащих в качестве распорных деталей для создания пространства между корпусом и приборной панелью, расположенных вокруг сквозного отверстия, выполненного в подложке корпуса.

Изобретение относится к устройству для механического соединения посредством поворотной оси по меньшей мере двух деталей и направлено на упрощение соединения деталей посредством поворотной оси.

Легкосъемное беззазорное крепежное соединение фланцев относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано для стягивания и жесткой фиксации фланцев полумуфт валов машин во время монтажа и ремонтов.

Изобретение относится к устройству для крепления первой детали ко второй детали, которая сама по себе прикреплена к третьей детали, и направлено на повышение качества сборки элементов конструкции.

Изобретение относится к области механосборочного производства конструкций, к которым предъявляются высокие требования надежности и ресурса при воздействии циклических нагрузок, в частности к способам соединения металлических деталей авиационных конструкций.

Изобретение относится к области общего и специального тяжелого машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкций.

Изобретение относится к области строительства, в частности к болтовым соединениям тонкого листа с толстым, и направлено на повышение прочности соединения. Болтовое соединение тонкого листа с толстым, включающее тонкий лист, выполненный с отверстием для прохождения болта, и толстый лист, выполненный с отверстием большего диаметра, в которое завальцованы кромки тонкого листа, шайбы, болт и гайку.

Изобретение относится к семейству устройств крепления с переменной конусностью. Семейство устройств крепления элементов с предварительно выполненными в них цилиндрическими отверстиями, при этом каждое устройство содержит: винт, выполненный вокруг оси и содержащий усеченный конусный стержень и головку, втулку, выполненную с возможностью захождения в нее стержня винта, при этом втулка выполнена вокруг той же оси и содержит цилиндрическую наружную поверхность и усеченную конусную внутреннюю поверхность, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, два устройства, втулки которых до посадки с натягом имеют одинаковый наружный диаметр и разную степень конусности внутренней поверхности.

Изобретение относится к разъемным средствам крепления объектов на стержнях в области строительства и направлено на повышение надежности соединения. .

Изобретение относится к области общего и специального тяжелого машиностроения и применяется для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкций. Способ создания гарантированной затяжки в дифференциально-резьбовом соединении деталей включает ввинчивание шпильки резьбовой частью с фрикционным покрытием через отверстие одной соединяемой детали в резьбовое отверстие другой соединяемой детали, навинчивание гайки на резьбовую часть шпильки, выполненную с антифрикционным покрытием, завинчивание ключом гайки и шпильки, при этом шпилька, выполненная из пружинной стали, скручивается в стержневой части в направлении затяжки соединения за счет крутящего момента, накапливая упругую энергию, а при ослаблении соединения в процессе эксплуатации раскручивается под действием упругих сил и вкручивается в корончатую гайку, создавая усилие затяжки. Таким образом, ослабления элементов соединения не происходит и вследствие самозатяжки соединяемых деталей повышается надежность соединения при эксплуатации. 1 ил.

Изобретение может быть использовано для соединения заготовок или деталей, изготовленных из слоистого металлокомпозита, например алюмостеклопластика СИАЛ, содержащего алюминиевые листы и слои термопластичного композита со стекловолокнами различной структуры. С наружных сторон состыкованных без зазора чередующихся слоев из тонких металлических листов и слоев из термопластичного композита размещают покрывные металлические листы и устанавливают полученный пакет в сборочном приспособлении между верхней и нижней накладными соединительными пластинами с крепежными отверстиями. Через крепежное отверстие в верхней соединительной пластине вводят вращающийся пуансон с усилием трения 5-10 кН и продавливают при его осевом движении листы пакета с образованием крепежного отверстия. Разогретые кромки металлических листов при этом выдавливают с формированием на них втулок и кольцевых буртов. В полученных сквозных крепежных отверстиях устанавливают стержневые крепежные детали. Упомянутые втулки и бурты обеспечивают увеличение площади контакта стержней крепежных деталей с кромкой отверстия в тонких металлических листах и снижение концентрации нагрузки, передаваемой со стороны стержня, а также позволяют увеличить число витков резьбы в отверстии листа при винтовом соединении. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам крепления съемных частей к корпусу. Конусный замок содержит конус с фланцем, закрепленным на отъемной части корпуса самолета, конусное гнездо с фланцем, закрепленным на корпусе самолета, болт, самоконтрящуюся гайку и пружину. На конусе и на конусном гнезде выполнены цилиндрические выступы-пояса одинаковых диаметров с ответными отверстиями в отъемной части и в корпусе самолета, которые в стянутом положении образуют один цилиндрический стержень. Изобретение направлено на повышение ресурса соединения. 4 ил.

Изобретение относится к скрепляемой конструкции и направлено на повышение жесткости соединения. Скрепляемая конструкция содержит первый элемент, выполненный с внутренней резьбой; второй элемент, выполненный с отверстием; и охватываемый винт, крепящий первый элемент и второй элемент друг с другом и включающий участок внешней резьбы и участок головки, имеющий опорную поверхность. Участок внешней резьбы врезается во внутреннюю резьбу через отверстие второго элемента. Второй элемент выполнен с по существу круглым согнутым участком, включающим изогнутую поверхность, определяющую отверстие, и включающим свободный конец, имеющий край, прижатый к опорной поверхности винта. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх