Tel:+86-575 -87957662
Email:
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO, LTD. so sídlom v okrese FengXian v Šanghaji, podprsenka spoločnosti "BHS", je profesionálna výrobcovia axiálnych ložísk naklápacích podložiek a Továreň na ložiská naklápacích podložiek...
V rotačných strojoch je obežné koleso komponentom, ktorý vykonáva skutočnú prácu. Urýchľuje tekutinu, vedie jej dráhu a premieňa rotačnú energiu na tlak a rýchlosť. Malé detaily, ako je zakrivenie lopatky, polomer zaoblenia náboja a hladkosť prechodu určujú, koľko vstupnej energie sa stane užitočným výstupom a koľko sa stratí v dôsledku turbulencie, netesnosti a otrasov. Pre inžinierov pracujúcich na leteckých motoroch, priemyselných plynových turbínach a veľkých odstredivých kompresoroch obežné koleso je aerodynamický a konštrukčný komponent, ktorý musí byť navrhnutý ako jeden systém.
Prevádzkové požiadavky posunuli tieto časti naraz v dvoch smeroch. Očakáva sa, že stroje budú bežať pri vyšších otáčkach a tlakových pomeroch, pričom majitelia chcú tiež nižšiu hmotnosť, dlhšie servisné intervaly a predvídateľné správanie počas desiatok tisíc prevádzkových hodín. Dizajn, ktorý vyzerá efektívne na papieri, môže stále zlyhať, ak jeho rozloženie napätia, odozva na vibrácie alebo výrobné tolerancie neboli vyhodnotené spoločne.
Dvaja
Hlavné rodiny konštrukcie vysokorýchlostných rotorov
Päť
Osy bežne používané na obrábanie zložitých povrchov čepelí
nula
Spoje v integrálne opracovanej oblasti koreňa rotora
Účinnosť, rázová rezerva a mechanická životnosť sú prepojené. Mierne zlepšenie kvality povrchu lopatky alebo tvaru priechodu môže zmeniť všetky tri, takže aerodynamické, materiálové a výrobné rozhodnutia by sa mali posudzovať spoločne a nie samostatne.
Lopatky na odstredivom obežnom kolese sú zvyčajne zakrivené dozadu alebo radiálne a uhly na vstupe a výstupe lopatky rozhodujú o tom, ako sa tok otáča. Spätne zakrivené čepele vo všeobecnosti ponúkajú širší stabilný prevádzkový rozsah a dobrú účinnosť, zatiaľ čo radiálne čepele sú robustnejšie a jednoduchšie na výrobu, ale vyžadujú starostlivejšiu kontrolu sklzu. Konštruktér vyvažuje tieto kompromisy s požadovaným nárastom tlaku a povolenou rýchlosťou hrotu.
Priechod medzi susednými lopatkami sa musí postupne rozširovať, aby sa zabránilo oddeleniu toku. Obrysy náboja a plášťa, hrúbka prednej hrany a axiálna dĺžka induktora ovplyvňujú, ako hladko tekutina vstupuje do rotora. Lokálne oddelenie, ktoré začína pri jednej čepeli, sa môže rozšíriť do rotujúceho zastavenia, čo zužuje použiteľnú prevádzkovú obálku a môže spôsobiť problémy s vibráciami.
A blyskovať , alebo lopatkový disk, je rotor, v ktorom sú lopatky a disk opracované z jedného kovaného alebo plného bloku. Tým sa odstránia koreňové spoje, upevňovacie prvky a prvky rozhrania bežné v zostavených rotoroch. Zostavené konštrukcie spájajú samostatne vyrobené lopatky s kotúčom cez rybinové korene alebo zvárané rozhrania, alebo pripájajú kryt k lopatkám, ktoré boli vytvorené samostatne. Oba prístupy majú svoje miesto a správny výber závisí od priemeru, rýchlosti, opraviteľnosti a objemu výroby.
| Aspekt | Integrálne opracovaný blister | Montované alebo zvárané prevedenie |
|---|---|---|
| Stres kĺbov | Žiadne koreňové kĺby, menej koncentrácií stresu | Spoje potrebujú podrobnú analýzu napätia |
| Hmotnosť | Optimalizované stenčovaním pásov a čepelí | Funkcie koreňa a príruby pridávajú hmotnosť |
| Oprava | Zvyčajne sa vymieňa ako jedna jednotka | Jednotlivé čepele je možné vymeniť |
| Doba obrábania | Dlhé, pretože sa odstráni veľa materiálu | Kratšie na diel, viac montážnych krokov |
| Typické použitie | Vysokorýchlostné a vysoko zaťažiteľné rotory | Jednotky s veľkým priemerom alebo ľahko opraviteľné |
Integrované rotory sú atraktívne, keď je prevádzková rýchlosť vysoká a rotor musí prežiť veľké odstredivé zaťaženie s minimálnym rizikom spojenia. Zmontované rotory zostávajú cenné tam, kde veľmi veľké priemery znemožňujú použitie jedného bloku, alebo tam, kde výmena jednotlivých lopatiek v teréne znižuje prestoje.
Výber materiálu sa riadi prevádzkovou teplotou, odstredivým namáhaním, koróznym prostredím a hustotou. Nižšia hustota znižuje napätie na ráfiku, zatiaľ čo vyššia pevnosť pri zvýšenej teplote umožňuje tenšie časti a ľahšie rotory. V tabuľke nižšie sú zhrnuté typické limity, ktoré silne závisia od tepelného spracovania a času expozície.
| Materiálna rodina | Typický limit služby | Pevnosť k hmotnosti | Poznámka k obrábaniu |
|---|---|---|---|
| Zliatiny hliníka | Do cca 200 C | Dobré pri nízkej teplote | Jednoduché opracovanie, vysoká rýchlosť rezania |
| Zliatiny titánu | Až do cca 550 C | Výborne | Nízka tepelná vodivosť, vyžaduje starostlivé chladenie |
| Superzliatiny na báze niklu | Až do cca 700 C | Veľmi vysoká pevnosť pri teplote | Práca stvrdne, vyžaduje si ostré nástroje |
Zliatiny hliníka sú vhodné pre ľahké kompresory a technologické zariadenia pracujúce pri nízkych a miernych teplotách. Ich opracovateľnosť umožňuje krátke časy cyklov a ich nízka hustota pomáha znižovať zaťaženie ložísk. Nie sú vhodné tam, kde sa očakáva tečenie pri vysokej teplote alebo agresívne vystavenie teplu.
Titán ponúka priaznivú rovnováhu medzi pevnosťou a hmotnosťou pre stredne teplotné stupne. Pretože jeho tepelná vodivosť je nízka, teplo sa sústreďuje na reznej hrane, čo si vyžaduje kontrolované rýchlosti posuvu, chladiacu kvapalinu cez nástroj, ak je k dispozícii, a pozornosť venovanú odvodu triesok. Obrábanie titánu tiež vyžaduje opatrenia proti požiaru, pretože jemné triesky sa môžu pri nesprávnom postupe vznietiť.
Precipitačne tvrdené superzliatiny na báze niklu sa používajú tam, kde je vysoká teplota a napätie, ako napríklad horúce časti plynových turbín. Rýchlo vytvrdzujú, takže geometria nástroja, rýchlosť rezania a monitorovanie opotrebovania nástroja musia byť prísne kontrolované. Integrita povrchu po obrábaní je kritická, pretože mikrotrhliny alebo zvyškové ťahové napätie môžu skrátiť únavovú životnosť.
Výroba začína certifikovaným predvalkom alebo výkovkom, ktorého vnútorná neporušenosť bola overená. Hrubé opracovanie odstráni väčšinu materiálu, potom dokončovacie operácie definujú profil čepele a prechody náboja do konečnej tolerancie. Každá fáza ponecháva kontrolovanú rezervu pre ďalšiu, ktorá udržuje zvyškové napätie a tepelné skreslenie v medziach.
Päťosové stroje orientujú nástroj tak, aby nepretržite sledoval povrch čepele, čím sa znižuje počet nastavení a zlepšuje sa kontinuita profilu medzi priechodmi. Hrubovaním sa odstráni väčšina materiálu, polodokončovaním sa zanecháva rovnomerný prídavok a dokončovaním sa dosahujú úzke profilové tolerancie. Krátke vysunutie nástroja, adaptívne dráhy nástroja a kontrolovaný radiálny záber pomáhajú obmedziť vychýlenie a chvenie tenkých čepelí.
Pre niektoré priemery a rýchlosti sú lopatky vytvorené oddelene a spojené s nábojom a plášťom zváraním alebo spájkovaním. Táto trasa vyhovuje a zváracie obežné koleso dizajn, kde sa kvalita zvaru, kontrola tepelne ovplyvnených zón a uvoľnenie napätia po zváraní stávajú hlavnými procesnými rizikami. Kontrola zvaru a kontrola rozmerov po uvoľnení napätia sú nevyhnutné.
Rotor, ktorý spĺňa svoje výkresové rozmery, môže byť stále slabší, ak je jeho povrchová úprava, vyváženie alebo vnútorná integrita nedostatočná. Kompletný plán inšpekcie preto kombinuje geometrické meranie, hodnotenie povrchu, nedeštruktívne testovanie a dynamické vyváženie a je zdokumentovaný s vysledovateľnosťou ku každému bloku.
| Funkcia | Typické ovládanie | Metóda overovania |
|---|---|---|
| Profil čepele | Plus alebo mínus 0,05 mm na kľúčových častiach | Súradnicové meranie a skenovanie |
| Vývrt náboja | Jemná tolerancia uloženia podľa výkresu | Dutinomer a CMM |
| Povrchová úprava | Okolo 0,8 mikrometra Ra na dráhe plynu | Profilometer |
| Zostatok | Stupeň nastavený podľa rýchlosti a hmotnosti rotora | Vyvažovací stroj |
Výsledky kontroly sú najužitočnejšie, keď je plán definovaný vo fáze kreslenia. Včasné špecifikovanie meracích bodov, referenčných schém a akceptačných kritérií zabraňuje neskorším sporom a skracuje schvaľovací cyklus.
Rotujúce komponenty so spoločným aerodynamickým účelom sa objavujú vo veľmi odlišných strojoch a každá aplikácia kladie svoje vlastné požiadavky na geometriu, materiál a kontrolu.
Stupne kompresora leteckého motora vyžadujú veľmi nízku hmotnosť, vysokú odolnosť proti únave a tesné vôle medzi lopatkami a plášťom. Integrálne opracované rotory sú tu bežné, pretože geometria bez spojov podporuje vysokorýchlostnú prevádzku pri veľkom odstredivom zaťažení.
Priemyselné plynové turbíny bežia dlhú dobu pri stálom zaťažení, takže odolnosť proti tečeniu, korózne správanie a opakovateľná rovnováha sú ústredné. Dizajnéri často uprednostňujú rozmerovú stabilitu a udržiavateľnosť pred čo najnižšou hmotnosťou.
Procesné kompresory manipulujúce s plynmi pod vysokým tlakom sa spoliehajú na robustné obežné kolesá s dobre optimalizovanými kanálmi. Veľké priemery môžu uprednostňovať zvárané alebo montované konštrukcie, zatiaľ čo menšie vysokorýchlostné jednotky profitujú z integrálneho obrábania.
Štruktúrovaná kontrola pred vydaním zabráni mnohým problémom v neskoršom štádiu. Nasledujúca sekvencia je užitočná pre nové konštrukcie a modifikácie existujúcich rotorov.
Inžinieri, ktorí do tohto prehľadu zahŕňajú aj špecialistov na výrobu, zvyčajne včas zachytia problémy so spracovateľnosťou a upínaním, čo znižuje šrot a dodaciu dobu.
Jasný technický balík umožňuje výrobcovi odhadnúť náklady a presne naplánovať. Neúplné informácie zvyčajne vedú k domnienkam, ktoré zvyšujú riziko na oboch stranách.
Pochopenie toho, ako rotory zlyhávajú, pomáha dizajnérom a kupujúcim zamerať sa na správne ovládacie prvky. V tabuľke sú uvedené časté režimy a praktické protiopatrenia.
| Režim zlyhania | Typická príčina | Prevencia |
|---|---|---|
| Únavové praskanie na filé | Koncentrácia napätia a povrchové defekty | Veľkorysé polomery, kontrolovaná povrchová úprava, ostrenie |
| Poškodenie cudzieho predmetu | Nečistoty požité na vstupe | Robustné nábehové hrany, vstupné tienenie |
| Rezonančné praskanie čepele | Excitácia v blízkosti vlastnej frekvencie | Analýza frekvenčného rozpätia, návrh tlmenia |
| Nerovnovážne vibrácie | Chyby hromadnej distribúcie | Vyváženie na špecifikovanú triedu, overené prípravky |
| Erózia alebo korózia | Častice alebo agresívne zmesi plynov | Výber materiálu, ochranné nátery |
Pretože odstraňuje koreňové kĺby a prvky rozhrania, ktoré koncentrujú stres. Bez týchto spojov môže rotor prenášať vysoké odstredivé zaťaženie s menším počtom miestnych slabých miest, čo podporuje stabilnú prevádzku pri vysokej rýchlosti.
Titán je zvyčajne vhodný, keď sa teploty pohybujú pod približne 550 C a je dôležité znížiť hmotnosť. Superzliatiny na báze niklu sa uprednostňujú, keď sú teploty a namáhania vyššie, ako napríklad pri aplikáciách s horúcimi plynmi.
Objem materiálu odoberaného z polotovaru, zložitosť povrchov čepele a počet potrebných nastavení. Efektívne stratégie hrubovania a menej zmien upínacích prípravkov môžu výrazne skrátiť celkový cyklus.
Nie nevyhnutne. Správne navrhnutá a skontrolovaná zváraná zostava môže fungovať dobre. Kľúčovými faktormi sú kvalita zvaru, tepelné spracovanie, odľahčenie a dôkladné nedeštruktívne testovanie, ktoré je potrebné špecifikovať a overiť.
Poskytnite úplný výkres s toleranciami, triedou materiálu, prevádzkovými podmienkami, požiadavkami na vyváženie, množstvom, harmonogramom dodávok a dokumentmi o kontrole, ktoré očakávate. Úplné informácie vedú k presnejšiemu odhadu.
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO, LTD. so sídlom v okrese FengXian v Šanghaji, podprsenka spoločnosti "BHS", je profesionálna výrobcovia axiálnych ložísk naklápacích podložiek a Továreň na ložiská naklápacích podložiek...
Autorské práva © 2017 ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO, LTD. Všetky práva vyhradené. Čína Výrobcovia ložísk naklápacích podložiek
