ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ ................................................................................................ 2
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 6
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ УЗЛОВ ГТД ............................................................................. 15
1.1 Анализ состояния проблемы повышения технических показателей узлов
ГТД ...................................................................................................................... 15
1.2 Статистический анализ причин возникновения и путей снижения
вибрации изделия ............................................................................................... 18
1.3 Анализ состояния проблемы обеспечения точности измерений
геометрии деталей и узлов ГТД ....................................................................... 20
1.3.1 Исследование влияния измерительных погрешностей средств
координатных измерений на погрешность измерения геометрических
параметров ...................................................................................................... 24
1.3.2 Исследование влияния погрешностей формы поверхностей на
погрешность измерения геометрических параметров ................................ 26
1.3.3 Особенности моделирования процесса координатных измерений .. 28
1.4. Анализ состояния вопроса прогнозирования и обеспечения точности
геометрических параметров деталей узлов ..................................................... 36
1.5. Причины возникновения и оценка дисбалансов роторов ГТД .............. 44
1.6. Особенности сборки роторов авиационных ГТД с учётом условий
цифрового производства ................................................................................... 51
1.7 Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования ..................................... 58
ГЛАВА 2 ФОРМИРОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ АВИАДВИГАТЕЛЕЙ
................................................................................................................................. 63
2.1 Принципы формирования и использования действительных моделей
деталей и узлов ГТД в производстве авиадвигателей в условиях цифрового
производства....................................................................................................... 63
2.2 Методика создания действительных геометрических моделей деталей и
узлов .................................................................................................................... 72
2.3 Разработка метода получения действительных размеров ДСЕ и их
сборочных параметров, учитывающего сопряжения деталей с помощью
использования виртуальных мер (ВМ) и комплектных виртуальных сборок
(КВС) ................................................................................................................... 81
2.4 Математическое представление и анализ действительных поверхностей
объектов .............................................................................................................. 92
3
2.5 Формирование действительных поверхностей объектов на основе заданных параметров ....................................................................................... 104
2.6 Определение необходимого и достаточного объёма измеренных данных для построения действительных моделей деталей и узлов ......................... 105
2.7 Методика прогнозирования неопределенностей координатных измерений ......................................................................................................... 107
2.8 Исследование неопределённостей измерений при контроле геометрии деталей с учётом формирования размерных связей в составе сборочных единиц ............................................................................................................... 113
2.8.1 Формирование множества деталей с различными геометрическими отклонениями поверхностей для исследования неопределенности измерений. ..................................................................................................... 115
2.8.2 Оценка геометрических параметров деталей с использованием метода наименьших квадратов и технологии виртуальных мер ............. 119
2.8.3 Сравнительный анализ и обобщение полученных результатов ..... 120
Выводы по главе 2 ........................................................................................... 123
ГЛАВА 3 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ СБОРОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ГТД ......................................................................................................... 124
3.1.Методика оценки геометрической точности сборочных параметров на основе моделей сопряжений поверхностей деталей и их действительных моделей ............................................................................................................. 124
3.2 Формализованная постановка задачи сборки деталей ........................... 129
3.3 Прогнозирование геометрических параметров сопряжений поверхностей абсолютно жёстких деталей ................................................... 134
3.3.1 Моделирование сопряжения поверхностей деталей методом совмещения ................................................................................................... 134
3.3.2 Моделирование сопряжения поверхностей деталей с использованием метода сечений................................................................. 138
3.4 Методика оценки геометрических параметров сопряжений поверхностей деталей с учетом податливости деталей........................................................ 143
3.5 Метод оценки параметров сопряжений поверхностей деталей на основе технологий машинного обучения .................................................................. 147
3.6 Метод повышения точности сборки узлов за счёт автоматизации операции пригонки деталей с использованием их действительных моделей ............................................................................................................................ 148
3.7 Обобщённая методика цифровой коррекции формообразования заготовок с применением их действительных моделей .............................. 152
4
Выводы по главе 3 ........................................................................................... 155
ГЛАВА 4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ВИБРАЦИЙ РОТОРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ ..... 157
4.1 Разработка метода снижения неуравновешенностей роторов ГТД с помощью цифровой балансировки ................................................................ 158
4.2 Описание принципиальной схемы структурно-параметрической модели ротора ................................................................................................................ 160
4.3 Модель предварительного уравновешивания абсолютно-жёстких роторов .............................................................................................................. 164
4.4 Анализ конструкции ротора турбины низкого давления и причин возникновения первичных дисбалансов ....................................................... 177
4.5 Численная модель для оценки дисбалансов с учётом отклонения расположения собираемых деталей в статической постановке .................. 182
4.6 Построение конечно-элементных моделей для оценки дисбалансов и вибраций роторов на основе их действительных моделей .......................... 190
4.7 Исследования зависимостей вибраций ротора от неуравновешенностей его деталей и узлов .......................................................................................... 193
4.8 Разработка модели прогнозирования параметров вибрационного состояния ротора ТНД на основе использования технологий машинного обучения ............................................................................................................ 199
4.7 Выводы по главе 4 ..................................................................................... 200
ГЛАВА 5 ПРАКТИКА СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОБЛЕМНО–ОРИЕНТИРОВАННЫХ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ СБОРКИ КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ГТД ............................. 202
5.2 Модель для определения оптимальных условий сборки роторов ........ 209
5.3 Теоретико-экспериментальные исследования геометрической точности сборочных параметров компрессора низкого давления .............................. 212
5.3.1 Конструкция и технологический процесс сборки ротора ............... 213
5.3.2 Теоретические исследования влияния геометрической точности деталей на точность сборочных параметров ............................................ 215
5.3.3 Теоретико-экспериментальные исследования точности сборочных параметров .................................................................................................... 222
5.3.4 Определение рациональных условий выполнения сборки ............. 229
5.4 Разработка рекомендаций по использованию полученных результатов на производстве..................................................................................................... 233
5.5 Оценка эффекта от внедрения предложенных теоретических решений ............................................................................................................................ 240
5.6 Выводы по главе 5 ..................................................................................... 241
5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 244
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .............. 247
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................... 255
ПРИЛОЖЕНИЕ А Акты внедрения результатов диссертационной работы ............................................................................................................................... 276
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Диаграмма IDEF0 «Прогнозирование и обеспечение показателей качества ГТД с использованием действительных моделей деталей и узлов» ................................................................................................................ 282
ПРИЛОЖЕНИЕ В Моделирование и исследование параметров затяжки болтовых соединений ......................................................................................... 298
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Исследование сопряжений имитаторов деталей ротора ............................................................................................................................... 308
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Исследование сопряжений детали с малой жёсткостью ............................................................................................................................... 317
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Исследование сопряжений деталей ротора .............. 325
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Апробация (верификация) метода снижения уровня вибраций роторов на экспериментальном стенде ........................................... 337
ПРИЛОЖЕНИЕ З Результаты статистических исследований геометрической точности деталей каскада низкого давления газотурбинного двигателя .............................................................................................................. 353
