Способ уменьшения погрешностей сборки роторов турбокомпрессоров серийных газотурбинных двигателей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Дворяк Павел Анатольевич

• Дворяк Павел Анатольевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Дворяк Павел Анатольевич

1.1 Состояние вопроса

1.2 Конструктивно технологические особенности роторов турбокомпрессоров

1.2.1 Динамика системы «ротор-опоры-корпус-подвеска»

1.3 Динамические характеристики и их связь с вибрациями АД

1.4 Методы и средства определение механической подвижности системы -динамических характеристик роторов

1.5 Погрешности изготовления детали сборочных единиц ДСЕ, влияющие на ДХ роторов

1.5.1 Геометрические погрешности

1.5.2 Прессовые соединения

1.5.3 Резьбовые соединения

Выводы по главе

Глава 2 Моделирование влияния производственных погрешностей сборки ротора на динамические характеристики

Введение

2.1 Математическая модель ротора

2.2 Расчет динамических характеристик

2.3 Методика определения влияния производственных погрешностей сборки ротора

2.4 Расчет влияния погрешностей сборки ротора на динамические характеристики

2.4.1 Расчет влияния погрешностей сборки прессовых соединений на ДХ ротора40

2.4 Влияние неуравновешенности на ДХ

2.4.3 Влияние погрешности усилий затяжки на динамические характеристики

Выводы по главе

Глава 3 Методики и средства измерения ДХ

3.1 Методика измерения ДХ и устройство дисбалансного комплекса для их измерения

3.1.1 устройство дисбалансного вибровозбуждающего комплекса

3.1.2 Методика измерения и расчета погрешностей сборки

3.1.3 Программное обеспечение комплекса

3.1.4 Технологическая схема сборки ротора

3.2 Методики определения ДХ другими методами

3.2.1 Методика определения ДХ ударным методом

3.2.2 Методика возбуждения электродинамическим способом

3.2.3 Вакуумная камера МАИ

Глава 4 Экспериментальное исследование погрешностей сборки роторов . 58 Введение

4.1 Погрешности изготовления и сборки резьбовых соединений

4.2 Выбор способа возбуждения для экспериментального определения динамические характеристик роторов

4.2.1 Ударные испытания ротора свободной турбины

Место нанесения

4.2.2 Электродинамическое возбуждение присоединенным электродинамическим возбудителем (ЭДВ)

4.2.3 Возбуждение дисбалансным методом

4.2.4 Испытания на рабочих оборотах

4.2.5 Сравнение результатов

4.3 Экспериментальное определение динамических характеристик

4.4 Экспериментальное определение влияния производственных погрешностей сборки роторов турбокомпрессора

Выводы по главе

Глава 5 Опытно - промышленная проверка разработанного способа

5.1 Результаты статистического анализа производственных погрешностей сборки и балансировки роторов

5.2 Экспериментальное определение производственных погрешностей сборки серийного ротора

5.3 Экспериментальное определение погрешностей сборки ротора в составе двигателя

5.4 Итоги опытно-промышленной проверки

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Способ уменьшения погрешностей сборки роторов турбокомпрессоров серийных газотурбинных двигателей»

ВВЕДЕНИЕ

Качество серийных ГТД оценивают по ряду параметров. Одним из важнейших показателей качества, которые характеризуют надёжность и ресурс двигателя принимают уровень вибраций [1-4]. При приёмно-сдаточных испытаниях двигателя измеряют его обобщённую виброскорость на всех режимах работы, а также вибрации, происходящие с частотами вращения каждого ротора отдельно. Для своевременного выявления дефектов производства и обеспечения контроля стабильности технологического процесса по параметру вибрации устанавливают производственную норму вибраций серийных двигателей. Превышение этой нормы свидетельствует о появлении производственных погрешностей изготовления деталей и сборки двигателя и его составных частей, превышающие допустимые значения. Выявление этих погрешностей осуществляется статистическими методами.

Источниками вибраций двигателей являются вращающиеся роторы и движение рабочего тела (воздуха и газа) [5]. Их уровень зависит от неуравновешенности роторов и коэффициента динамичности системы «ротор -опоры - корпус - подвеска», а также режимами нагружения и условиями работы: влажностью, давлением и температурой воздуха на входе в двигатель. Динамическую модель двигателя, жесткостные и массовые параметры, упруго-диссипативные характеристики выбирается расчётно - экспериментальным путём. По результатам выполнения опытно - конструкторских и доводочных работ устанавливают допустимые значения динамических характеристик - частот собственных колебаний, конструкционного и вязкого демпфирования, форм изгибных колебаний роторов, динамических коэффициентов влияния дисбалансов роторов на вибрации, которые обеспечивают допустимые уровни вибраций двигателя. На основании динамических характеристик ротора выбирают метод его балансировки и устанавливают допустимые начальные и остаточные дисбалансы [6,7]. Так как роторы турбокомпрессоров - гибкие, т.е. критическая частота ниже 1,3 максимальной рабочей частоты, то такие роторы уравновешивают методами многоплоскостной низкочастотной балансировки [8-10] .

В течении жизненного цикла двигателя происходят изменения динамических характеристик роторов, что наглядно видно при их ремонте.

Технологический процесс сборки ротора представляет процесс соединения взаимно ориентированных составных частей (деталей и сборочных единиц), осуществляемых в определённой последовательности заданными методами: полной взаимозаменяемости, подбора и пригонки. Точность сборки оценивают по следующим основным параметрам: геометрическим, кинематическим, физико -механическими, к которым относят неуравновешенность, усилия, прилагаемые к роторам в процессе сборки прессовых и резьбовых соединений, а также же жёсткость.

Технологический процесс сборки роторов серийных двигателей предусматривает прямой контроль многих сборочных параметров. Однако контроль жёсткости ротора, в большинстве случаев не осуществляется, т.к. считается, что он обеспечивается методом полной взаимозаменямости при его сборке из годных составных частей - ротора компрессора и ротора турбины. Кроме того, в процессе сборки двигателя ротор перебирается несколько раз. Первая сборка - на балансировку ротора, вторая - при сборке двигателя на приёмочные испытания, третья - на балансировку ротора после испытаний, четвёртая - при сборке двигателя на приёмосдаточные испытания. При каждой сборке возникают погрешности базирования из-за погрешностей сборочных усилий, например, 10-тая затяжка резьбового соединения [11-13] увеличивает его коэффициент трения в резьбовом соединении почти в 2 раза. Следовательно, усилие затяжки уменьшится, и жёсткость ротора изменится, что приводит к росту производственных вибраций. На серийном производстве постоянно ведётся статистический анализ вибрационного состояния новых и ремонтных двигателей при выполнении стендовых испытаний, который показывает, что уровни вибраций ремонтных двигателей выше значений вибраций новых двигателей. При превышении производственной нормы вибраций двигатель подлежит разборке выявлению и устранению причин, повторной сборке и проведении стендовых испытаний, что ведёт к росту трудоёмкости сборки на 40% [14]. Поэтому, разработка способов

улучшения характеристик двигателей, находящихся в серийном производстве -актуальна.

Целью диссертационной работы являлась разработка способа сборки роторов турбокомпрессоров ГТД, заключающийся в соединении деталей и сборочных единиц в готовое изделие, отличающийся определением динамических характеристик в процессе сборки, с помощью которых позволяющий выявлять места возникновения сборочных погрешностей и уменьшать их методами подбора составных частей ротора, а также устанавливать индивидуальные допустимые значения остаточных дисбалансов для каждого ротора.

Актуальность темы исследования. При проведении приемо-сдаточных испытаний газотурбинных двигателей регистрируются случаи превышения допустимых уровней вибрации, установленных производственными нормами. Одним из доминирующих источников возникновения повышенной вибрации является ротор турбокомпрессора, что обусловлено наличием погрешностей его сборки. В современных производственных условиях точность сборки ротора оценивается по совокупности геометрических, кинематических, физико-механических параметров, а также по величине остаточной неуравновешенности.

На этапах проектирования и доводки двигателя осуществляется идентификация критических и резонансных режимов колебаний системы «ротор -опоры - корпус - подвеска», а также определяются требуемые динамические характеристики подсистем, включая ротор, для обеспечения регламентированных уровней вибрации. В серийном производстве для мониторинга стабильности технологического процесса и своевременного выявления дефектов вводятся производственные нормы вибрации, оцениваемые по уровню виброскорости в частотном диапазоне, соответствующем первым роторным гармоникам, и по среднеквадратическому значению (СКЗ) в заданной полосе частот. Однако, непосредственный контроль динамических характеристик ротора на этапе сборки в серийном производстве, как правило, не осуществляется, за исключением выборочного измерения частот собственных колебаний отдельных компонентов, таких как диски и лопатки, на специализированных вибростендах.

Физико-механические погрешности, возникающие вследствие неоптимальных характеристик резьбовых и прессовых соединений, приводят к отклонению реальных динамических характеристик от проектных значений. К числу таких характеристик относятся частоты и формы собственных колебаний, коэффициент конструкционного демпфирования и динамический коэффициент влияния дисбаланса на вибрацию. Для прессовых посадок ключевым требованием является соблюдение допуска на величину натяга, в то время как для осевых соединений критическим параметром является величина осадки пакета деталей под заданным усилием. Ряд исследований демонстрирует существенное влияние величины натяга в посадках дисков ротора компрессора высокого давления на частоты собственных колебаний. Несмотря на это, контроль частот собственных колебаний ротора в настоящее время применяется исключительно на этапах проектирования и доводки.

При сборке роторов предъявляются строгие требования к методам и точности обеспечения заданных усилий затяжки резьбовых соединений. Однако, погрешности изготовления элементов резьбовых пар (болтов и гаек), а также их неидеальная комплектация вызывают разброс усилий затяжки и нецентральное приложение нагрузки, что приводит к статическому изгибу ротора и, как следствие, к отклонению его динамических характеристик от расчётных значений.

Указанные факторы обусловливают возникновение повышенных вибраций на этапе приемо-сдаточных испытаний двигателей в серийном производстве, что влечёт за собой значительные экономические издержки, связанные с проведением дополнительных разборочно-сборочных работ, поиском дефектов и повторными испытаниями. Статистические данные свидетельствуют, что доля двигателей, снимаемых со стендовых испытаний по причине повышенной вибрации, достигает 30% на этапе приемочного контроля и 11% на этапе приемо-сдаточных испытаний, что приводит к росту трудоёмкости сборки до 40% в случае необходимости проведения даже одной переборки.

На этапе серийного производства в настоящее время имеются возможности осуществлять контроль некоторых динамических характеристик (например,

частота собственных колебаний), но нет метода выявления места погрешностей сборки по показателям динамических характеристик и способов их уменьшения. Поэтому в данной работе предлагается: Метод сборки гибкого ротора авиационного ГТД, заключающийся в соединении деталей, отличающийся определением его динамических характеристик в процессе сборки, позволяющий определить место, возникновения погрешностей, и способы их снижения.

Цель работы - заключается в выявлении погрешностей сборки роторов, возникающих в серийном производстве, и способах их уменьшения для предотвращения повышенных производственных вибраций при ПСИ двигателей.

Объектом исследования является технологический процесс сборки ротора турбокомпрессора авиационного газотурбинного двигателя.

Предмет исследования - погрешности сборки, влияющие на динамические характеристики роторов в условиях серийного производства.

Задачи работы:

1. Определить влияние погрешностей сборки роторов на их динамические характеристики расчетными и экспериментальными методами;

2. Разработать методику определения динамических характеристик и экспериментально проверить, а также подобрать способ позволяющий определять динамические характеристики в условиях серийного производства роторов;

3. Разработать метод сборки гибкого ротора авиационного ГТД, отличающийся определением его динамических характеристик в процессе сборки, позволяющий снизить вибрации двигателя;

4. Проверить эффективность разработанного метода в условиях серийного производства.

Научная новизна результатов исследований:

1. Разработана методика численного моделирования, позволяющая определять влияние производственных погрешностей сборки ротора на его динамические характеристики;

2. Предложен экспериментальный метод определения динамических характеристик ротора способом центробежного гармонического возбуждения от допустимых остаточных дисбалансов ротора в диапазоне рабочих частот ращения непосредственно в технологическом процессе сборки;

3. Разработана методика выявления и уменьшения производственных погрешностей сборки ротора.

Практическая значимость результатов исследований:

Снижение переборок/съемов двигателей с приёмо-сдаточных испытаний по значению повышенной производственной вибрации и, как следствие, уменьшение трудоёмкости их изготовления.

Методология и методы исследования:

В работе использовались аналитические и численные методы исследования. Для проведения расчета - симуляции

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика численного анализа производственных погрешностей сборки ротора и влияние на динамические характеристики;

2. Метод сборки ротора авиационного ГТД, заключающийся в соединении деталей, отличающийся определением его динамических характеристик в процессе сборки, позволяющий определить место, где возникают погрешности, и способы их снижения;

3. Способ экспериментального определения динамических характеристик гибкого ротора в процессе его сборки;

4. Рекомендации по выявлению и уменьшению производственных погрешностей сборки гибких роторов турбокомпрессоров авиационных ГТД.

Внедрение - разработанный метод сборки гибкого ротора турбокомпрессора внедрён в технологические процессы изготовления и ремонта авиационного двигателя АИ-222-25. Данный метод предлагается для применения в серийном производстве как авиационных ГТД, а также в турбомашинах наземного применения с целью повышения стабильности производственных вибраций изделий (имеется акт внедрения ПК «САЛЮТ»).

Достоверность результатов исследования основывается на:

Строгости использованных математических методов, проверкой разработанных алгоритмов и программ на модельных и тестовых задачах, сопоставлением полученных автором результатов с известными результатами исследований и результатами, полученными с применением МКЭ комплексов общего назначения, применение при экспериментальных работах средств внесенных в Государственный реестр СИ. Апробация работы

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены

на:

- XLVIII Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (Москва, 2022 г.);

- Шестая международная научно-техническая конференция динамика и виброакустика машин DVM-2022 (Самара, 2022 г.);

- 21 - я Международная конференция «Авиация и космонавтика 2022» (Москва, 2022 г.);

- Седьмая международная научно-техническая конференция динамика и виброакустика машин DVM-2024 (Самара, 2024 г.);

- Международная научно-техническая конференция по авиационным двигателям «International Conference on Aviation Motors», ICAM 2025 (Москва, 2025 г.).

Публикации по теме диссертации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК и приравненных к ним опубликовано 3 работы в том числе свидетельство о регистрации программы для ЭВМ. Внедрение результатов работы

Разработанный вибровозбуждающий и виброизмерительный комплекс применяется на предприятии входящем в состав АО ОДК - ПК «САЛЮТ».

Вклад автора в проведенное исследование заключается в следующем: участие в постановке целей и задач исследования, проведение расчетных исследований, анализ и обработка результатов, непосредственное участие в проведении экспериментов, разработка программного обеспечении, разработка конструкции и принципа работы вибровозбуждающего комплекса

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 94 наименований и 3 приложения. Общий объем работы 115 страницы, 50 рисунка, и 27 таблиц.

Глава 1 Состояние вопроса - влияние погрешностей сборки на производственные вибрации

1.1 Состояние вопроса

Производство авиационных газотурбинных двигателей боевой авиацией относится к среднесерийному производству. Основы технологии сборки машин и механизмов были рассмотрены в [15], а технология сборки двигателей летательных аппаратов в [14]. Авторы отмечают, что трудоемкость сборочных работ авиадвигателей составляет 60% от общей трудоемкости изготовления. Процесс изготовления двигателя включает стадии сборки, проведение сдаточных и контрольных испытаний, переборки ротора с целью диагностирования его технического состояния и сдаточные испытания. Если двигатель имеет повышенные вибрации, то производится его повторная разборка, поиск и устранение дефектов, и повторные приемосдаточные испытания (ПСИ). Если принять за 100% трудоемкость общей сборки, то переборка составляет порядка 40%., то есть общая трудоемкость возрастает в 1,4 раза без учета стоимости ПСИ.

Эксплуатационная особенность двигателей боевой авиации в следующих режимах работы: номинальный, крейсерский (взлетный), форсированный, малый форсированный, полный форсированный малый газ, полный газ, реверсивный, причем во время полета пилот в условиях приближенных к боевым неоднократно меняет режимы работы двигателей. Следовательно, при работе двигатель неоднократно проходит резонансные режимы работы (рис с циклограммой с резонансами).

1.2 Конструктивно технологические особенности роторов турбокомпрессоров

Турбокомпрессоры имеют конструкцию барабанно - дискового типа, состоятящие из ротора компрессора с валом и ротора турбины (рис. 1).

Рисунок 1 - Ротор турбокомпрессора Роторы работают в широком диапазоне оборотов от режима малого газа до максимального. Как показывают расчеты и практика, в этом диапазоне находятся резонансные режимы работы, в том числе и критические. Согласно ГОСТ 31320 -2006 «Вибрация, методы и критерии балансировки гибких роторов» [16] максимальная рабочая частота вращения превышает 30% от собственной изгибной частоты и ротор турбокомпрессора можно считать гибким (класс 2 -квазижесткий).

Сборка ротора заключается в соединении деталей и сборочных единиц. В конструкции применяются следующие типы неподвижных соединений: прессовые, резьбовые, фланцевые, шлицевые и штифтовые.

Сборка таких роторов в среднесерийном производстве выполняется методами полной взаимозаменяемости, подбора, а иногда и пригонки [17]. В процессе соединения возникают погрешности. Точность сборки оценивают точностью объекта сборки и стабильностью технологического процесса. Основными параметрами точности сборки являются геометрические, физико-механические погрешности, и некоторые другие погрешности, например начальная неуравновешенность ротора после сборки

К геометрическим параметрам относятся: биения контрольных поверхностей (торцевые и радиальные), зазоры, размеры пакетов деталей до и после осадки, несоосность цапф ротора.

Физико-механические параметры обусловлены статическим изгибом ротора от сборочных усилий возникающие при опрессовке и затяжки резьбовых соединений [18]. В результате меняется жесткость ротора, и она может отличаться от расчетных значений. Поэтому, показателем точности сборки при изготовлении служит также отклонение динамические характеристики от расчетных значений, полученных на этапах проектирования, конструирования, опытно -конструкторских работ и доводки. Однако в настоящее время данный показатель точности сборки ротора в серийном производстве не учитывается. К ним относятся [19-21], частоты амплитудных резонансов и фазовых, формы колебаний, декременты колебаний, динамические коэффициенты влияния.

Ротор собирают из предварительно отбалансированных ДСЕ, то есть распределение начального дисбаланса вдоль ротора неизвестно. Однако, величину начальных дисбалансов ограничивают исходя из возможности корректировки массы.

Один из основных контролируемых параметров при приемо-сдаточных испытаниях являются вибрации двигателя [22-25]. Допустимые уровни вибраций устанавливают в ходе опытно-конструкторских работ и доводки. Для своевременного выявления погрешностей производства и обеспечения контроля параметра вибрации, устанавливают производственную норму вибрации серийных двигателей.

1.2.1 Динамика системы «ротор-опоры-корпус-подвеска»

Помимо определения критических скоростей роторов авиационного двигателя, также определяют и динамические характеристики системы ротор-опоры-корпус-подвеска [26,27], которые могут меняться от ряда технологических факторов, рассмотренных выше.

Погрешности сборки напрямую влияют на динамические характеристики системы [28-30], (моделируемые динамические дисбалансы). После сравнения эталонных значений с измеренными значениями динамических характеристик делают выводы о качестве изготовления и качестве сборки системы ротор-опора-

корпус-подвеска, причем рассматриваемая система включает подвеску по той причине, что жесткость подвеса двигателя на ЛА может значительно повлиять на величины собственных частот роторов [31,32].

В качестве особенностей колебательной системы рассматривают влияние роторных частот на корпуса, а корпусных частот на ротор, анизотропия системы из-за особенностей подвески двигателя, а также зазоров в подшипниках, тонкостенность конструкции двигателя [33,34].

1.3 Динамические характеристики и их связь с вибрациями АД

Под динамическими характеристиками обычно понимают [35] несколько физических величин:

- Под амплитудным резонансом понимают такую частоту системы, при которой возникает максимум амплитуды при совпадении частоты внешнего гармонического воздействия с одной из собственных частоты системы. Фазовый резонанс указывает частоту при которой возникает изгибная частота и характеризуется такой резонанс состоянием при котором фаза между радиусом вектора оси вращения вала и вектором центробежной силы [36].

- Форма колебаний - это пространственное распределение перемещений ротора при возникновении резонанса амплитудного или фазового для собственных колебаний это собственная форма, а для вынужденных форма отклика.

- Декремент колебаний - параметр, характеризующий скорость затухания свободных колебаний системы.

- ДКВ - коэффициент связывающий дисбаланс и вибрацию на определенной частоте, демонстрирует насколько система чувствительна к дисбалансу и зависит от жесткости, демпфирования и частоты.

Частота собственных колебаний позволяет косвенно оценить резонансные режимы работы ротора условно близкие к критическим частотам двигателя [11]. Критическая частота ротора и собственная частота близкие, но не равные понятия. Критическая частота — это пересечение линии рабочих режимов с собственной частотой, а собственная частота, это частота, которая зависит от массово -

инерционных, а также жесткостных характеристик [38]. На жесткость роторов влияют прессовые соединения, но при сборке не контролируют возникающие усилия, по причине высоких трудозатрат применяемых методов [39], [40]. Следовательно, появляется необходимость в разработке метода, позволяющего определять качество прессовых соединений серийных роторов.

Декремент затухания характеризует уменьшение амплитуды с течением времени в общем случае, а с точки зрения применения в авиационном двигателе, позволяет говорить о наличие нелинейностей возникающих в процессе производства или сборки двигателя, например неплотно собранный стык ТВД и вала КВД можно будет заметить по изменению декремента затухания, также используется для поиска трещины в лопатке или диске ГТД [41].

Формы собственных колебаний позволяют оценить каким образом изгибается ротор при вращении на критической частоте. При проведении расчетов определяются места наибольшего прогиба и определяются значения для первых трех изгибных форм колебаний. Обычно рассматривают 1 - ю форму колебаний, так как её возникновение во время работы двигателя требует зачастую меньшее количество энергии чем более сложные формы изгиба, однако более сложные формы создают суперпозицию форм колебаний [42,43]. При колебании роторов возникает суперпозиция нескольких форм колебаний. Так ротор может одновременно колебаться сразу по двум изгибным формам колебаний или при совмещении изгибной и крутильной формы. Также при совмещении осевой и изгибной формы может проявиться повышенный износ подшипников из-за динамического увеличения осевого биения.

Динамические коэффициент влияния есть коэффициент пропорциональности между вибрацией и вызывающим её дисбалансом (1).

а^= О)

V

Где д. - дисбаланс, а V - виброскорость.

1.4 Методы и средства определение механической подвижности системы - динамических характеристик роторов

В качестве методов и средств контроля [35,44] применяют:

1) Метод удара

2) Метод вибростенда

3) Ультразвуковой метод

4) Дисбалансный метод

Метод удара регламентируется ГОСТом ИСО 7626-5-99 (Вибрация и удар экспериментальное определение механической подвижности часть 5 измерения, использующие ударное возбуждение возбудителем, не прикрепляемым к конструкции). Для проведения измерений с использованием ударного возбуждения используется следующее оборудование: ударник с встроенным датчиком силы, датчики вибрации на конструкции, система, производящая дискретное преобразование Фурье [45]. Метод состоит в нанесении удара по конструкции и оценке частотного отклика. Датчик силы на молотке служит для регистрации силы удара и времени продолжительности, и позволяет учитывать влияние этого параметра на полученный частотный отклик. При отсутствии такого датчика на ударном молотке, измерения проводятся, но в таком случае сила, приложенная к конструкции, будет неизвестна и точность таких измерений носит частотный характер. В этом случае сравнивают с расчетными значениями собственных частот или частотным откликом [46,47]. Например, для получения эталонных значений можно провести расчет при помощи КЭМ программ.

Плюсы этого метода заключаются в его мобильности, дешевизне и простоте эксплуатации оборудования, перенос точки возбуждения, перенос точки измерения, минимально влияние со стороны возбудителя на конструкцию.

Недостатки данного метода:

- Влияние нелинейности конструкции, искажающее результаты;

- Возникновение паразитных частот, в следствии особенностей конструкции или способа нанесения удара;

- Ограничение по разрешающей способности частоты;

- Влияние человеческого фактора;

- Измерение формы колебаний является трудоемким процессом.

Вибростенды представляют собой вибростол подключенный к генератору

сигнала и систему измерения. Таким образом вибростенд позволяет проводить различные испытания [48], позволяющие в полной мере оценивать различные характеристики конструкции. Метод позволяет измерить в полном объеме и с минимальными искажениями динамические характеристики.

Недостатки данного метода:

- Высокая стоимость оборудования, которое устанавливается в специально подготовленных помещениях в соответствии с ГОСТ Р ИСО 10813-1-2011;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дворяк Павел Анатольевич, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Хвостиков А.С. Повышение Стабильности Работы Высокоскоростных Газовых Турбин // Современные Наукоемкие Технологии. 2020. №2 4-2. С. 256-260.

2. Саубанов О.М. Совершенствование удаленной диагностики газоперекачивающих агрегатов на базе штатного оборудования: дис. канд. техн. наук: 2.8.5. - Уфа, 2022. - 187 с.

3. Пат. 2536759 Российская Федерация : МПК G01M 15/14 / С. Е. Способ технического диагностирования газотурбинной установки / Цыганков С.Е. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ООО "Газпром трансгаз Уфа". - № 2013153509/06; заявл. 02.12.2013; опубл. 27.12.2014, Бюл. № 36. - 8 с.

4. Кривошеев И.А. и др. Увеличение надежности и ресурса двигателей летательных аппаратов путем снижения вибрационных нагрузок в турбонасосных агрегатах // Вестник Уфимского Государственного Авиационного Технического Университета. 2018. Т. 22, № 3 (81). С. 56-62.

5. Сиротин Н.Н. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей. М.: РИА «ИМ-Информ», 2002. 441 с.

6. Левит М.Е. и др.; Справочник по балансировке. М.: Машиностроение, 1992. - 464 с. ил.

7. Левит М.Е., Рыженков В.М. Балансировка деталей и узлов. - М.: Машиностроение, 1986. - 248 с., ил.

8. Корнеев Н.В. Методы прогнозирования и снижения вибрации гибких систем турбоагрегатов: дис. канд. техн. наук: 05.04.02. - Москва, 2008. - 187 с.

9. Авторское свидетельство SU317937 СССР: МПК G01M 1/24 / Способ уравновешивания гибких роторов / Левит М.Е., Ройзман В.П. Заявитель и патентообладатель Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе - №№ 1141558/25-28; заявл. 02.12.2013; опубл. 27.12.2014, Бюл. №№ 31. - 1 с.

10. Авторское свидетельство № SU 104545 A1 СССР: МПК G01M 1/28 / Способ уравновешивания жестких и гибких роторов в собственных опорах при рабочем числе оборотов / заявитель и патентообладатель Таманцев С.Г. заявл. 10.11.1951 опубл. 01.01.1956.

11. Дронов А.А., Могучев А.И. Влияние Приработки Резьбового Замкового Соединения На Коэффициент Трения И Момент Отворота // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело" - 2015. - № 3. 77-90 с.

12. Jiao Y. и др. Investigation of repeated tightening behavior of zinc-plated bolts under different torque levels // Structures. 2025. Т. 77. С. 109100.

13. Соловьев В.Л. Повышение равномерности затяжки групповых резьбовых соединений при сборке узлов летательных аппаратов // Труды МАИ. 2013. - № 70.

- 12 с.

14. Никитин А.Н., Серебренников Г.З. Технология сборки и автоматизация производства воздушно-реактивных двигателей: Учебник для авиац. спец. вузов -Москва: машиностроение, 1992. - 367 с. ил.

15. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов — 5-е изд., испр. — Москва: Машиностроение, 1980. — 592 с.: ил.

16. ГОСТ 31320-2006 Вибрация. Методы и критерии балансировки гибких роторов М.: Стандартинформ, 2006. 28 с.

17. Rendle J., Staudacher S. Assessment of Aero Engine Assemblability During Preliminary Design // Procedia CIRP. 2016. Т. 57. С. 473-478.

18. Zhang M. и др. A coaxiality measurement method for the aero-engine rotor based on common datum axis // Measurement. 2022. Т. 191. С. 110696.

19. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомей. -М.: Машиностроение, 1980 - Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов.

- Под ред. Ф.М. Диментберга, 1981, 545 с.: ил.

20. Гусаров А.А. Динамика и балансировка гибких роторов / Отв. ред. Ф.М. Диментберг. Институт машиноведения им. А.А. Благонравова. — М.: Наука, 1990.

- 150, с. ил.

21. Тондл А. Динамика роторов турбогенераторов / Пер. с англ. Б.Ш. Неймана; под ред. В.И. Олимпиева. — Ленинград: Энергия. Ленингр. отделение, 1971. — 387 с. ил.;

22. Christiansson A.-K., Ring D., Harefors M. Implementation and testing of sampled-data Ню control of jet engines // IFAC Proc. Vol. 2005. Т. 38, № 1. С. 544-549.

23. Gupta R.K., Nakum J., Gupta P. A Machine Learning Approach for Turbofan Jet Engine Predictive Maintenance // Procedia Comput. Sci. 2025. Т. 259. С. 161-171.

24. Bin L., Daming Z. Analysis of Adaptive Cycle Engine Noise for Civil Aviation // Procedia Eng. 2011. Т. 17. С. 645-653.

25. Witek L. Experimental crack propagation and failure analysis of the first stage compressor blade subjected to vibration // Eng. Fail. Anal. 2009. Т. 16, № 7. С. 21632170.

26. Laine S. и др. Rotor resonance avoidance by continuous adjustment of support stiffness // Int. J. Mech. Sci. 2024. Т. 270. С. 109092.

27. Xie X. и др. Vibration transmission control of a flexible shaft-bearing system using active/passive support // Ocean Eng. 2022. Т. 264. С. 112450.

28. Пыхалов А. А., Милов А. Е. Контактная задача статического и динамического анализа сборных роторов турбомашин: Монография. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 192 с.: ил.

29. Новиков А.С. Контроль и диагностика технического состояния газотурбинных двигателей / А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, Н.Н. Сиротин. - М.: Наука, 2007. - 469 с.: ил.

30. Карасев В.А., Ройтман А.Б. Доводка эксплуатируемых машин. Вибродиагностические методы. - М.: Машиностроение, 1986. - 192 с.: ил.

31. Gao P. и др. Integrated transmission vibration reduction technology based on the "isolating-reducing-optimizing" method // Mech. Syst. Signal Process. 2024. Т. 206. С. 110918.

32. Mazidi A., Kalantari H., Fazelzadeh S.A. Aeroelastic response of an aircraft wing with mounted engine subjected to time-dependent thrust // J. Fluids Struct. 2013. Т. 39. С. 292-305.

33. Wu Z. и др. Modeling and vibration analysis of an aero-engine dual-rotor-support-casing system with inter-shaft rub-impact // Int. J. Non-Linear Mech. 2024. Т. 165. С. 104757.

34. Wang Y., Ma Y., Hong J. Study on dynamic stiffness of supporting structure and its influence on vibration of rotors // Chin. J. Aeronaut. 2022. Т. 35, № 11. С. 252263.

35. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1981 - Т. 5. Измерения и испытания. - Под ред. М.Д. Генкина, 1981, 496 с.: ил.

36. Диментберг Ф.М. Изгибные колебания вращающихся валов — Москва: Изд-во Акад. наук СССР, 1959. — 247 с.: черт.

37. Викулин А.В., Кружалов А.Г. Перспективы совершенствования современных ГТД за счет применения биметаллических моноколес в охлаждаемых турбинах // Авиационная Промышленность. 2021. № 2. С. 20-25.

38. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для вузов по спец. «Авиац. двигатели и энерг. установки» / под ред. Вьюнов С.А. и др. Москва: Машиностроение, 1989. 564 с.

39. Пат. SU 1388253 A1 СССР: МПК G01B 5/30 / Способ контроля прочности соединений и устройство для его осуществления / Кузуб Ю.Н., Арпентьев Б. М. Заявитель и патентообладатель Предприятие П/Я Р-6668 - № 4123500 заявл. 22.09.1986; опубл. 15.04.1988 бюл. №14. - 9 с.

40. Патент RU2641613C2 Российская федерация: МПК G01N 29/04 / Способ контроля качества посадок с натягом / Кабакова А.В., Иванников В. П. Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" -№ 2014121583 заявл. 27.05.2014; опубл. 18.01.2018 Бюл. № 2. - 19 с.

41. Kaneko Y. 7 - Mechanical design and vibration analysis of steam turbine blades // Advances in Steam Turbines for Modern Power Plants (Second Edition) / под ред. Tanuma T. Woodhead Publishing, 2022. С. 139-162.

42. Банах Л.Я. Хлебания Ротора При Постоянном ^такте С Неподвижными И Легкими Подвижными Элементами Роторной Системы // Вестник Научно-Технического Развития. 2016. № 12 (112). С. 3-12.

43. Федорович Ш.В. колебания роторов турбоагрегатов с обкатом ротором статора при задеваниях (методы математического моделирования и программные средства)»: дис. доктора техн. наук: 05.04.12. - Москва, 2014. - 2S3 с.

44. Хейлен В., Ламменс С., Сас П. Модальный анализ: теория и испытания. М.: ООО «Новатест», 2010 - 319 c.

45. Зубко А.И и др. Опыт применения экспериментального модального анализа для контроля качества изготовления и сборки роторов ГТД // Журнал "Насосы. Турбины. Системы.". 2020. № 1 (34). С. 21 - 31.

46. Paulsen T.T., Damsgaard S.V., Santos I.F. Automated modal parameter estimation for coupled rotor-foundation systems using seal forces as excitation source // Mech. Syst. Signal Process. 2024. Т. 212. С. 111293.

47. Wu Z.-Y. и др. Modal characteristics of a flexible dual-rotor coupling system with blade crack // J. Sound Vib. 2023. Т. 567. С. 118061.

4S. Бернс В.А. и др. Опыт ^нтроля Дефектов Летательных Аппаратов По Параметрам Вибраций // Известия Самарского Научного Центра Российской Академии Наук. 2016. Т. 18, № 4. С. 86-96.

49. Пат. RU 2042945 C1 Российская федерация: МШ: G01N 29/00, G01N 29/07/ Ультразвуковой способ измерения усилий затяжки резьбовых соединений/ В. Т. Власов, Ю. А. Бровкин, Б. Н. Марин, Е. С. Юрчук. заявитель и патентообладатель Власов В.Т. - № 5057866/28 : заявл. 06.08.1992 : опубл. 27.0S.1995.

50. ^юков, С. В. Вибродиагностика технического состояния деталей ГТД на основе исследования их собственных форм колебаний: автореферат дис. кандидата технических наук : 05.07.05 - Рыбинск 2008. - 16 с.

51. Патент № 2045059 C1 Российская Федерация, МШ: G01N 29/11, G01N 29/04. способ ультразвукового контроля качества сборки соединений с натягом/ Т. Б. Рыжова, K. С. Щербань. Заявитель и патентообладатель Центральный

аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского - № 93039571/28: заявл. 10.08.1993 : опубл. 27.09.1995 - 6 с.;

52. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1981 - Т. 4. Вибрационные процессы и машины. -Под ред. Э.Э. Лавендела, 1981, 511 с.: ил.

53. Бауман В.А., Быховский И.И., Вибрационные машины и процессы в строительстве. Учебное пособие для студентов строительных и автомобильно-дорожных вузов. М., «Высш. Школа», 1977. 255 с. с ил.

54. Wu T.X. On initial condition transformation for response calculation using modal analysis method with application to wheel/rail impact // J. Sound Vib. 2004. Т. 274, № 3. С. 1093-1102.

55. Фираго В. П. Основы проектирования технологических процессов и приспособлений. Методы обработки поверхностей. М.: Машиностроение, 1973, стр. 468

56. Shi S. и др. Assembly accuracy analysis and phase optimization of aero-engine multistage rotors considering surface morphology and non-uniform contact deformation // Precis. Eng. 2024. Т. 88. С. 595-610.

57. Xu H. и др. Data-driven simulation of aero-engine rotor assembly process optimization for unbalance based on fusion algorithm // Aerosp. Sci. Technol. 2025. Т. 158. С. 109874.

58. Dai W. и др. Nonlinear dynamic modeling and transient performance evaluation of dual-rotor aeroengine support systems // Aerosp. Sci. Technol. 2026. Т. 168. С. 110843.

59. Патент № 2761761 C1 Российская Федерация, МПК G01M 1/00. Способ сборки трансмиссии / С. М. Белобородов, А. З. Гараев, А. Н. Лунев, А. И. Неверов. Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Пермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации". - № 2021106443 : заявл. 11.03.2021 : опубл. 13.12.2021;

60. Белобородов С.М. Методология обеспечения динамической устойчивости валопроводов высокоскоростных газотурбинных агрегатов на основе адаптационной сборки роторов: автореферат дис. доктора технических наук: 05.02.08 - Рыбинск, 2011. - 335 с.

61. Болотов М.А. Разработка методов создания цифровых технологических моделей деталей и узлов ГТД для повышения технических показателей их производства: автореферат дис. доктора технических наук: 2.5.15. - Самары, 2024. - 359 с.

62. Непомилуев В.В. Разработка технологических основ обеспечения качества сборки высокоточных узлов газотурбинных двигателей: дис. доктор техн. наук. - Рыбинск, 2000. - 496 с.

63. Задорина, Н. А. Компьютерное моделирование индивидуального подбора деталей при сборке изделий машиностроения / Н. А. Задорина, В. В. Непомилуев // Вестник Тульского государственного университета. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: сборник научных трудов Национальной научно-технической конференции с международным участием, Тула, 07-09 октября 2024 года. - Тула: Тульский государственный университет, 2024. - С. 33-37.

64. Задорина Н.А., Непомилуев В.В. Исследование процесса сборки по методу индивидуального подбора деталей // Вестник Ргата Имени П А Соловьева. 2021. № 1 (56). С. 71-80.

65. Xiao L. и др. Experimental investigation on the effect of misalignment on the wear failure for spline couplings // Eng. Fail. Anal. 2022. Т. 131. С. 105755.

66. Nonlinear vibration of rotor-bearing system considering base-motion and bearing-misalignment // Mech. Mach. Theory. Pergamon, 2025. Т. 206. С. 105933.

67. Демин А.А. Технологическое обеспечение сборочных операций для повышения нагрузочной способности прессовых соединений: дис. канд. техн. наук: 05.02.08 - Бийск, 2017. - С. 158.

68. Т Замятин В.К. Технология и оснащение сборочного производства машиноприборостроения: Справочник. — М. : Машиностроение, 1995. — 607 с. ил.;

69. Биргер И. А. и др. Расчёты на прочность деталей машин: Справочник/И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.: ил.

70. Ройзман В.П. Идентификация и балансировка гибких роторных систем : дис. доктора техн. наук : 05.02.18 - Москва 1979 - 163 с..

71. Шуваев В.Г., Папшев В.А. Оценка Качества Механических Соединений Методами Вибрационной Диагностики В Процессе Автоматизированной Сборки // Труды Международного Симпозиума Надежность И Качество. 2008. Т. 2. С. 36-37.

72. Патент № 2790276 C1 Российская Федерация, МПК G01M 13/04, G01N 29/14 / Способ контроля качества сборки подшипникового узла / Е. Л. Лебедев, А. О. Репин, Б. В. Беляев. Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации. - № 2022118351 : заявл. 05.07.2022 : опубл. 15.02.2023.

73. Авторское свидетельство № SU 892257 A1 СССР: МПК F01D 5/02, F01D 25/24, G01M 15/00 / Способ определения дефекта ротора турбомашины / Ю. Л. Израилев, А. З. Зиле, М. Н. Руденко, В. И. Тривуш. Заявитель и патентообладатель всесоюзный ордена трудового красного знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э. Дзержинского № 2854302: заявл. 18.12.1979: опубл. 23.12.1981.

74. Lewis R., Marshall M.B., Dwyer-Joyce R.S. Ultrasonic characterisation of an interference fit // Tribology Series / под ред. Dowson D. и др. Elsevier, 2003. Т. 41. С. 449-458.

75. Zhang Y. и др. Unpaired multi-modal training and single-modal testing for detecting signs of endometriosis // Comput. Med. Imaging Graph. 2025. Т. 124. С. 102575.

76. Зенкин А.С., Арпентьев Б.М. Сборка неподвижных соединений термическими методами — Москва : Машиностроение, 1987. — 125 с. : ил.

77. Гельфанд М. Л., Ципенюк Я. И., Кузнецов О. К. Сборка резьбовых соединений. М.: «Машиностроение», 1978, 109 с. с ил.

78. ГОСТ Р 71451-2024 "Авиационная техника. Резьба метрическая с увеличенной закругленной формой впадины для диаметров от 1 до 200 мм. Основные размеры и допуски" М.: Российский институт стандартизации, 2024. 53 с.

79. Райский В.В., Мельникова (Михайлова) А.Я. Устройство Для Нарезания Резьбы // Вестник белгородского государственного технологического университета им В. Г. Шухова. 2018. № 5. С. 98-103.

80. Ильянков А.И. Основы сборки авиационных двигателей: Учеб. для сред. ПТУ — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1987. — 284, с. ил.

81. Xu L. и др. Two-stream bolt preload prediction network using hydraulic pressure and nut angle signals // Eng. Appl. Artif. Intell. 2024. Т. 136. С. 109029.

82. Yang C. и др. A generalized fault diagnosis approach integrating tightening mechanisms and multi-dimensional features for different multi-stage bolt assembly processes // Adv. Eng. Inform. 2025. Т. 68. С. 103717.

83. Research on the tightening force consistency of aero-engine rotor flange bolt connection // Robot. Intell. Autom. 2025. Т. 45, № 2. С. 283-291.

84. Jin M. The nonlinear dynamic characteristics of the aero-turboshaft engine rotor blade casing rubbing system with the curvic couplings considering the elastoplastic stage // Eng. Anal. Bound. Elem. 2024. Т. 161. С. 78-102.

85. Авторское свидетельство № SU 1753399 A1 СССР: МПК G01N 29/00, G01N 29/07 / Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях / В. Г. Дворник, В. М. Бобренко. Заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов. - № 4790991 : заявл. 29.11.1989: опубл. 07.08.1992, Бюл. № 29. - 3 с.

86. Патент № 2842575 C1 Российская Федерация: МПК G01N 29/07 / Электромагнитно-акустический способ измерения степени затяжки болтовых соединений / Д. Е. Авилов, С. С. Бойков. Заявитель и патентообладатель общество

с ограниченной ответственностью "Октанта" - № 2024136893 заявл. 09.12.2024 : опубл. 30.06.2025.

87. Патент № 2760546 C1 Российская Федерация: МПК E04B 1/38, F16B 31/04, G01N 29/14 / Способ выполнения монтажных соединений на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением / А. И. Чмыхало, С. Н. Соловов, Д. А. Панкин, В. А. Шевченко. Заявитель и патентообладатель федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ. - № 2020140529: заявл. 09.12.2020: опубл. 29.11.2021, Бюл. 34. - 9 с.

88. Справочник по теории механического APDL [Электронный ресурс]. URL: http s: //www. mm.bme .hu/~gyebro/files/ans_help_v 182/ans_thry/ans_thry .html (дата обращения: 29.08.2025).

89. Modeling of misaligned bearing induced by coupling misalignment and assembly errors and vibration analysis in dual-rotor system // Mech. Syst. Signal Process. Academic Press, 2025. Т. 230. С. 112656.

90. Jiang Z. и др. Dynamic modeling and spectrum modulation effect of multi-type bearing-supported rotor systems with combined misalignment faults // J. Sound Vib. 2025. Т. 609. С. 119118.

91. Осадчий Н.В., Шепель В.Т. Методика сокращения количества испытаний панелей звукопоглощающих конструкций авиационного ГТД // Авиационная Промышленность. 2021. № 2. С. 26-30.

92. ГОСТ 22061-76 "Машины и технологическое оборудование. Система классов точности балансировки. Основные положения" М.: Издательство стандартов, 1984. 135 с.

93. Jin L., Li Y., Zeng X. Effect of thermal-expansion-induced dynamic air gap displacement on vibration characteristics in high-speed motorized spindle rotors // J. Eng. Res. 2025.

94. Gertzos K.P. h gp. Wear identification in rotor-bearing systems by measurements of dynamic bearing characteristics // Comput. Struct. 2011. T. 89, № 1. C. 55-66.

Статистический анализ точности и стабильности технологических операций сборки роторов турбокомпрессоров серийных ГТД

Статистический анализ точности и стабильности технологических операций проводится по рекомендациям ГОСТ 16467-70 «Статистические показатели точности и стабильности технологических операций. Методы расчёта» и ГОСТ 16.305-74 «Контроль тонности технологических процессов. Методы оценки точности в условиях серийного и массового производства».

Для определения показателей точности и стабильности образуют выборки объёмом от 5 до 20 изделий одной или нескольких партий. Исследование точности выполняют статистическим методом и методом точечных диаграмм. Первый -используют для выявления постоянной и переменной погрешности по мгновенной выборке, а по второму - выявляют закономерно - изменяющиеся погрешности при серийном производстве. Метод точечных диаграмм позволяет оценить эффективность мероприятий по повышению точности технологического процесса во времени.

Для достижения цели анализа необходимо решить следующие задачи:

1) определить производственные нормы вибраций двигателей;

2) выявить доминирующие производственные погрешности технологических операций сборки роторов;

3) выявить связности между вибрациями роторов и двигателей в сборе и производственными погрешностями, т.е. провести корреляционный анализ.

Производственные нормы вибраций определяют по «Нормам прочности, Приложение 15», а производственные погрешности технологических операций по ГОСТ 16467 - 70 «Статистические показатели точности и стабильности технологических операций. Методы расчёта», для чего образуют выборки объёмом 5...20 изделий. Поле рассеяния выборок зависит от законов распределения значений анализируемого параметра. Анализируемые параметры распределены по следующим законам:

1) Вибрации двигателя:

Законы распределения- амплитуды среднеквадратического значения вибрации СКЗ (эффективное значение) имеют «% - распределение» (как квадратный корень из суммы квадратов величин, распределённых по закону Гаусса);

- амплитуды вибраций, происходящих с частотой вращения ротора (вибрации по N и N2) имеют распределение Релея.

2) Дисбалансы роторов:

Законы распределения - значение и угол главного вектора дисбалансов (гмм/градус) распределены по закону Релея и равной вероятности, а главного момента дисбалансов по закону функций случайных величин - распределение обратной величины (кривая распределения симметричная двухвершинная с двумя максимумами). Угол главного момента дисбалансов - распределяется по закону равной вероятности.

3) Динамические характеристики роторов (частоты собственных колебаний ЧСК (Гц), декременты колебаний и динамические коэффициенты влияния) распределяются по следующим законам:

- Значения частот собственных колебаний распределены по закону дробно-степенной функции;

- Значения декрементов колебаний распределены по закону Коши (распределение частного двух независимых случайных величин);

- Значения динамических коэффициентов влияния распределены по закону Бета - распределения (распределение частного двух зависимых сумм квадратов).

Правила анализа

При статистическом анализе сравниваются числовые характеристики фактического распределения параметра с числовыми характеристиками теоретического распределения с определённой вероятностью; при корреляционном анализе вычисляются линейные выборочные коэффициенты корреляции, значения которых показывают тесноту связи между случайными параметрами по шкале Чеддока.

Исходные данные для анализа

1. Начальные (технологические) и эксплуатационные дисбалансы партий новых и ремонтных роторов КВД и КВД + ТВД (таблица 1,2);

2. Вибрации партий новых и ремонтных двигателей на ПИ и ПСИ;

3. Частоты собственных колебаний роторов КВД + ТВД на сборочном стапеле и двигателей в сборе на тележке.

2. Анализ точности сборки роторов по показателям начальных дисбалансов

Таблица 1 - Начальные дисбалансы по двигателям прошедшим ПСИ 1

Начальный статический дисбаланс Моментный дисбаланс 2 гмм2

Величина, гмм Угол, градус Величина, гмм2 Угол, градус

181 25 150 220

96 210 58 70

140 250 150 235

147 348 165 266

164 323 133 260

263 236 165 233

120 45 187 204

Среднее фактическое значение 120 205 140 213

Среднее теоретическое 170 180

Систематическая погрешность отсутствует

Корреляция между значениями и углами дисбалансов отсутствует

Таблица 2 - Начальные статические дисбалансы роторов не прошедших ПСИ

начальный дисбаланс Моментный дисбаланс

статический 2 гмм2

Величина, гмм Угол, градус Величина, гмм2 Угол, градус

161 238 75 177

272 7 48 180

178 340 154 216

170 243 186 115

205 250 153 115

273 165 76 306

251 60 63 168

127 84 49 340

205 250 171 144

273 165 76 306

342 254 75 16

211 202 146 186

Среднее фактическое значение 236 202

Среднее теоретическое 222 180

Систематическая

погрешность 458 0

3. Анализ точности сборки по показателям динамических характеристик

Таблица 3 - Частоты собственных колебаний роторов

Частота собственных колебаний, Гц

280

280

295

285

280

320

315

325

305

325

300

Среднее фактическое значение 301

Среднее теоретическое 310

Среднеквадратическое отклонение 18,3

Систематическая погрешность

-9

Таблица 4 - статистические характеристики распределения

Суммарно по всем двигателям Новые двигатели, Гц Ремонтные двигатели, Гц

Среднее фактическое значение 298 285 316

Среднеквадратическое отклонение 18,4 6,3 8,5

доверительный интервал ± % 3,70 2,40 4

4. Корреляционный анализ влияния погрешности сборки роторов турбокомпрессоров на производственные вибрации двигателей Таблица 5 - Динамические характеристики

№ пп Вибрация на режиме «крейсер», мм\с Частота собственных колебаний, Гц Дисбаланс, гмм Динамический коэффициент влияния

1 12 305 86 0,14

2 6,4 306 27 0,23

3 9,1 308 60 0,15

4 11 294 76 0,14

5 8,7 315 84 0,1

6 15,7 325 170 0,09

7 25,7 295 82 0,31

8 17 310 78 0,22

9 24 102 0,24

Среднее фактичес 18,50 298 108 0,215

кое

Таблица 6 -выборочные линейные коэффициенты корреляции Пирсона

Величина относительно которой рассматривается корреляция Коэффициент корреляции по вибрации

Новые двигатели Ремонтные

Дисбаланс 0,82 -0,55

Частота собственных колебаний -0,44 -0,92

5. Производственные вибрации (полученные на основании экспериментальных данных результатов стендовых исп.)

90,0 80,0

0,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

номер двигателя

Рисунок 50 - Распределение вибраций новых и ремонтных двигателей

Копия свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.

Копия акта внедрения результатов работы.

АКТ

Использования результатов исследования «Способ уменьшения погрешностей сборки роторов турбокомпрессоров серийных гщотурбинных

Настоящим актом подтверждается использование в ПК «Салют» при проведении процесса сборки серийного двигателя АИ-222-25 результатов исследования Дворяка П. А. аспиранта Кафедры 205 «Технология производства двигателей летательных аппаратов» Московского авиационного института, полученных при подготовке диссертационной работы.

Результаты, полученные Дворяком П А,, могут быть использованы для снижения общего уровня вибраций двигателя АН 222-2:5,

Предложенная Дворяком П. А, методика по определению динамических характеристик роторов авиационных двигателей подтвердила свою эффективность при апробации в условиях цеха, и может быть рекомендована к внедрению в существующий технологический процесс, для снижения трудоемкости сборки двигателя и повышения такта пипугка.

двигателей»

Главный конструктор по изделию АИ 222 - 25

Директор по НИ11 н ОКР