Повышение эксплуатационной технологичности зубчатых колес газотурбинных двигателей организационными и технологическими методами

Характеристика механических свойств конструкционных материалов для изготовления деталей машин. Расчет прочности детали, неразрушения подшипников и вала. Анализ работоспособности системы. Экономический эффект замены исходного материала на сталь 15Х2ГН2ТРА.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный технологический университет имени П.А.Соловьева»

Факультет Авиадвигателестроения

Кафедра «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения»

Дипломный проект

Повышение эксплуатационной технологичности зубчатых колес газотурбинных двигателей организационными и технологическими методами

на соискание квалификации инженера

по специальности 160700 Двигатели летательных аппаратов

Соискатель студент группы

ДТС-11 Ящелтов Иван Андреевич

Руководитель

Урядов Сергей Анатольевич

Рыбинск 2014г.



Введение

С ростом рыночной стоимости газоперекачивающих агрегатов, энергетических установок и затрат на их техническое обслуживание изменились и методы проектирования газотурбинных двигателей. Если ранее они были направлены в основном на достижение таких эксплуатационных параметров, как КПД и удельный расход топлива, то в настоящее время целью методов проектирования является снижение эксплуатационных расходов. Повышение уровня эксплуатационной технологичности однозначно ведет к снижению эксплуатационных расходов, а именно временных, трудовых и стоимостных затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт.

Эксплуатационная технологичность является важным технико-экономическим показателем совершенства газотурбинных двигателей. Двигатель должен иметь конструкцию, которая может сохранять или восстанавливать пригодное к эксплуатации состояние на протяжении всего периода эксплуатации. Эксплуатационная технологичность обязательно закладывается на этапах разработки современных газотурбинных двигателей и должна подтверждаться и оцениваться на всех других этапах производственного процесса. Самый совершенный двигатель и сам газоперекачивающий агрегат не будет интересен эксплуатанту, если из-за низкой эксплуатационной технологичности его техническое обслуживание или текущий ремонт потребуют больше средств, чем на эксплуатацию.

Мероприятия по повышению эксплуатационной технологичности в основном заключаются в совершенствовании технической системы обслуживания, содержания и периодичности выполнения работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту. Несмотря на то, что сама возможность применения прогрессивных стратегий технического обслуживания является результатом определенного сочетания внутренних конструктивных свойств изделия, связь между конструктивными особенностями деталей и узлов изделий и показателями эксплуатационной технологичности зачастую не раскрывается. Снижение затрат на эксплуатацию, а следовательно, и увеличение эксплуатационной технологичности, в этих случаях достигается не при отработке конструкции изделия на технологичность на этапе проектирования, а на этапе эксплуатации. В данной работе мы изменим материал детали тем самым немного повысив её свойства и понизив стоимость изготовления.



1. Надежность объекта как эксплуатационное свойство. Показатели надежности

Надежность изделия зависит от надежности его элементов, и чем выше их надежность, тем выше надежность всего изделия. Ввиду выполняемых функций каждое изделие характеризуется выходными параметрами, которые и определяют его качество. Выходными могут параметры характеризующие точность срабатывания, механическую прочность, динамическую устойчивость, время выполнения работы, мощность, скорость движения и другие. Изменение выходных параметров в допустимых пределах обеспечивает его работоспособность. Рассмотрим основные термины из области надежности (устанавливаются ГОСТ 27. 002-89).

В соответствии с ГОСТ 27 002-89, надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Недостаточная надежность объекта приводит к огромным затратам на его ремонт, простою машин, оборудования, прекращению снабжения населения электроэнергией, водой, газом, транспортными средствами, невыполнению ответственных задач, иногда к авариям, связанными с большими экономическими потерями, разрушением крупных сооружений и с человеческими жертвами. Чем меньше надежность машин, тем большие партии приходится изготавливать, что приводит к перерасходу металла, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию.

Надежность объекта является комплексным свойством, её оценивают по четырем показателям - безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или по сочетанию этих свойств.

Безотказность - свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в течение некоторого времени или некой наработки. Это свойство особенно важно для сложных технических систем, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей.

Эксплуатационная технологичность определяет совместно с безотказностью величину простоев, снижающих производительность автомобилей и затрат, необходимых для поддержания автомобилей в работоспособном состоянии

Долговечность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью работы объекта по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническом обслуживании. Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния недопустимо или нецелесообразно.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта. Важность ремонтопригодности технических систем определяется огромными затратами на ремонт изделий.

Из определения терминов эксплуатационная технологичность и ремонтопригодность следует, что оба эти понятия включают одно и то же общее для них свойство технологичности при техническом обслуживании. Однако использование термина эксплуатационная технологичность и соответствующих показателей для его оценки имеет практическое значение, так как позволяет более полно характеризовать эксплуатационные свойства машин

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. Практическая роль этого свойства велика для деталей, узлов и механизмов, находящихся в комплекте запасных частей и принадлежностей.

Большинство технических систем являются сложными системами, состоящими из отдельных узлов, деталей, агрегатов, систем управления и т.п. Под сложной системой понимается объект, предназначенный для выполнения заданных функций, который может быть расчленен на элементы (компоненты), каждый из которых также выполняет определенные функции и находится во взаимодействии с другими элементами системы.

Объекты подразделяют на невосстанавливаемые, которые не могут быть восстановлены потребителей и подлежат замене (например, подшипники, шестерни, конденсаторы, резисторы, лампочки т.д.), и восстанавливаемые, которые могут быть восстановлены потребителем.

Надежность объекта характеризуется следующими состояниями исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное.

Исправное состояние -- такое состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Исправное изделие обязательно работоспособно.

Неисправное состояние - такое состояние объекта, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, приводящие к отказам. Например, повреждение окраски автомобиля означает его неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен. Посторонний стук или скрежет при движении автомобиля означает его неисправное состояние, но он может привести к разрушению детали, узла, механизма и, соответственно, к отказу.

Работоспособным состоянием называют такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, соответствующие нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неработоспособное изделие является одновременно неисправным.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Отказы по характеру возникновения подразделяют на случайные и неслучайные (систематические).

Случайные отказы вызваны непредусмотренными нагрузками, скрытыми дефектами материалов, погрешностями изготовления, ошибками обслуживающего персонала.

Неслучайные отказы - это закономерные явления, вызывающие постепенное накопление повреждений, связанные с влиянием среды, времени, температуры, облучения и т.д.

В зависимости от возможности прогнозировать момент наступления отказа все отказы подразделяют на внезапные (поломки, заедания, отключения) и постепенные (изнашивание, старение, коррозия).<...