Материал: Изготовление коллектора камеры сгорания

Изготовление коллектора камеры сгорания

РЕФЕРАТ

Отчёт по практике представляет собой разработку технологического процесса механической обработки детали типа "коллектор" камер сгорания НК-33. Включает в себя анализ имеющегося технологического процесса, технологический анализ чертежа детали, обоснование выбора марки материала, обоснование формообразования детали, выбор оборудования.

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе рассмотрена технология изготовления коллектора камеры сгорания ЖРД.

Для детали описаны технологические требования (ТТ) изготовления и проведен анализ пунктов ТТ. Приведены стадии процесса изготовления детали.

Средний коллектор, предназначенный для подачи топлива , устанавливается на корпусе камеры сгорания двигателя НК-33.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕТАЛИ

1.1 Анализ функционального назначения сборочной единицы

Средний коллектор устанавливается на камере сгорания двигателя НК-33 (жидкостного, ракетного, однокамерного, двигателя выполненного по "замкнутой" схеме, с подачей компонентов топлива в камеру центробежными насосами). Предназначен для подачи топлива.

Условия работы:

-высокое давление;

агрессивная среда;

высокие температуры (40-60 ̊C).

1.2 Конструкция сборочной единицы и принцип работы

Топливный коллектор (рисунок 1) состоит из:

Рисунок 1 - Топливный коллектор

Патрубок - (поз. 1) в количестве 2 штук (рисунок 2);

Рисунок 2 - Патрубок

Коллектор - (поз. 4) в количестве 2 частей (рисунок 3).

Рисунок 3 - Коллектор

На камере сгорания установлены 3 коллектора:

-верхний коллектор;

средний коллектор;

нижний коллектор.

Подача топлива происходит через “Y”-образный трубопровод с фланцем "Г" в средний топливный коллектор.

Горючее от насоса поступает в коллектор 37 (рисунок 4) и через отверстия в кольце 16 в каналы первой секции сопла, где распределяется на два потока: часть горючего (64%) направляется к головке, остальное горючее - к срезу сопла.

Горючее в третьей секции сопла проходит по каналам Л и М в коллектор 35. При этом по каналам М горючее проходит до среза сопла и через кольцевую канавку г и каналы Л (на участке от среза сопла до коллектора 35) возвращается в коллектор.

Из коллектора 35 горючее по трём трубопроводам направляется в коллектор 40. Через отверстия в кольце завесы 4 горючее поступает в каналы средней части, где происходит соединение его с другим потоком. Далее горючее направляется в головку и через форсунки - в камеру.

1 - кольцо цилиндра; 2 - оболочка (оболочка 1 блока); 3 - рубашка цилиндра; 4 - кольцо завесы; 5 - патрубок; 6 - соединительное кольцо; 7 - кольцо; 8 - оболочка (оболочка 2 блока); 9 - докритическое кольцо; 10 - наружное критическое кольцо; 11 - соединительное кольцо; 12 - кольцо; 13 - внутренняя оболочка; 14 - наружная оболочка; 15 - патрубок; 16 - кольцо; 17 - соединительное кольцо; 18 - кольцо; 19 - внутренняя оболочка; 20 - наружная оболочка; 21 - гофр; 22 - кольцо; 23 - соединительное кольцо; 24 - кольцо; 25 - гофр; 26 - наружная оболочка; 27 - патрубок; 28 - кольцо коллектора; 29 - кольцо защиты; 30 - наружная оболочка; 31 - внутренняя оболочка; 32 - наружное; 33 - нижнее кольцо; 34 - третья секция; 35 - нижний коллектор; 36 - вторая секция; 37 - средний коллектор; 38 - первая секция; 39 - средняя часть (2 блок); 40 - верхний коллектор; 41 - средняя часть (1 блок)

Рисунок 4 - Камера сгорания НК-33

1.3 Конструкция и геометрические параметры детали

Необходимо проанализировать основные размеры среднего коллектора:

±0,4;

Поверхность ØА = Ø646Н11 (цилиндрическая поверхность);

Поверхность ØБ = (Ø633) (цилиндрическая поверхность);

Угол 156°±2° (Рисунок 3);

R23±1,5 (Рисунок 3);

,5±1,5 (Рисунок 3);

Деталь имеет точный размер: ØА = (Ø646Н11).

ØА выполнен по 11 квалитету точности в системе отверстия Н11.

В чертеже на коллектор внесены требования по отклонениям формы и расположениям поверхностей:

. Неплоскостность торца Г относительно поверхности Д не более

,8 мм.

Шероховатость поверхностей 12,5 мкм. Это связано с тем, что данные поверхности получены в результате механической обработки точением поверхностей детали для последующих сварочных операций. На коллекторе выполнен паз под перегородку (рисунок 5), которая обеспечивает равномерность распределения давления по охлаждающим каналам.

Рисунок 5 - Перегородка

1.4 Обоснование выбора марки материала 06Х15Н6МВФБ-Ш (ВНС16-Ш)

Ранее для изготовления коллектора использовался материал 11Х11Н2В2МФ (ЭИ962).

В соответствии с действующими нормативными документами материал 11Х11Н2В2МФ (ЭИ962) не разрешен к применению при проектировании новых изделий.

В связи с этим для отработки процесса ремонта коллекторов предварительно был выбран материал 06Х15Н6МВФБ-Ш (ВНС-16Ш).

Сравнение свойств материалов 11Х11Н2В2МФ (ЭИ962) и 06Х15Н6МВФБ-Ш (ВНС-16Ш) приведено в таблицах 1, 2, 3, 4.

Таблица 1 - Химический состав стали ВНС16-Ш, в % (по ТУ 14-1-3405-2007)

Таблица 2 - Коэффициент термического линейного расширения

Таблица 3 - Коэффициент теплопроводности

Таблица 4 - Удельная теплоемкость

Механические свойства полуфабрикатов из стали 06Х15Н6МВФБ-Ш и 11Х11Н2В2МФ приведены в таблицах 5, 6.

Таблица 5 - Механические свойства полуфабрикатов из стали ВНС16-Ш

Таблица 6 - Механические свойства полуфабрикатов из стали ЭИ962

При выборе материала учитывались следующие факторы:

- преимущество химических, физических и механических свойств материала 06Х15Н6МВФБ-Ш относительно материала 11Х11Н2В2МФ;

существующий опыт использования материала 06Х15Н6МВФБ-Ш при изготовлении подобных деталей камер в жидкостных ракетных двигателей отечественных аналогах двигателя НК-33;

наличие отработанной технологии по работе с материалом 06Х15Н6МВФБ-Ш у потенциальных изготовителей камер для двигателя НК-33;

отсутствие ограничений на использование материала 06Х15Н6МВФБ-Ш.

Для окончательного выбора материала и подтверждения возможности использования при ремонте и изготовлении деталей камеры двигателя НК-33 была проведена исследовательская работа по определению свойств материала ВНС-16Ш, а именно:

- исследование механических свойств листовой стали 06Х15Н6МВФБ-Ш с использованием различных видов сварки и термообработки применительно к деталям коллектора двигателя

НК-33 - определение предела прочности и угла изгиба сварных соединений;

определение влияния температуры нагрева на снятие остаточных напряжений в сварных соединениях, полученных разными видами сварки и с разным исходным состоянием материала, применительно к деталям коллектора;

исследование коррозионной стойкости материала

Х15Н6МВФБ-Ш под напряжением.

Результаты проведенных работ показали, что используемые в технологии изготовления коллекторов виды сварки и режимы термической обработки для материала 06Х15Н6МВФБ-Ш позволяют получить высокий уровень прочности и пластичности сварных соединений.

Проведенные исследования на образцах свидетельствуют об удовлетворительной коррозионной стойкости материала 06Х15Н6МВФБ-Ш под напряжением, при этом скорость образования коррозии на образцах из материала 06Х15Н6МВФБ-Ш ниже, чем у образцов из материала 11Х11Н2В2МФ.

1.5 Анализ технологичности конструкции детали

В ГОСТ 188.11-73, 1.4202-73-1.4204-73,14.205-83 дано следующее определение технологичности конструкции:

технологичностью конструкции изделия называют совокупность свойств, определяющих приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, технологическом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ;

из определения ясно, что понятие технологичности конструкции охватывает весь жизненный цикл изделия, а уровень технологичности характеризуется совокупностью количественных относительных и качественных показателей.

В зависимости от области проявления свойств конструкции различают производственную и эксплуатационную технологичность:

1. Производственная технологичность конструкции изделия выражается в экономии затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также на изготовление изделия.

2.      Эксплуатационная технологичность конструкции изделия характеризуется сокращением затрат средств и времени на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Основные показатели технологичности конструкции:

1.   Заготовка коллектора обладает достаточно высокой жесткостью конструкции, которая позволяет обрабатывать деталь с оптимальной производительностью и точностью согласно КД.

2.     Штамповка взрывом является наиболее технологичной для формообразования коллектора. Обладаем наименьшим КИМ.

3.      Возможность выполнения заданных требований по точности изготовления экономичными методами.

.        Конструкция детали обеспечивает удобство подвода режущего инструмента в процессе обработки и мерительного инструмента для контроля размеров.

.        При установке детали в приспособление для обработки выбранные технологические базы обеспечивают минимальную погрешность получаемых размеров.

После анализа технологичности конструкции детали типа «коллектор» следует вывод что деталь является технологичной.

деталь сборочный коллектор двигатель

2. ПЛАНИРОВАНИЕ СЕРИЙНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «КОЛЛЕКТОР»

Рассмотрим технологический маршрут изготовления детали типа «коллектор», представленный в таблице 7.

Таблица 7 - Технологический маршрут изготовления детали типа «коллектор»