Технология сборки двигателей летательных аппаратов - Никитин А.Н.

Author: Никитин А.Н.
Tags: авиация и космонавтика летательные аппараты ракетная техника космическая техника воздушный транспорт авиация и воздушные соединения воздушные линии и аэропорты двигатели авиационное оборудование авиатехника
Year: 1982
Similar
Настоящее и будущее авиационных двигателей
Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей
Смазка авиационных газотурбинных двигателей
Проектирование испытательных стендов для авиационных двигателей
Text
                    А.Н. НИКИТИН
ТЕХНОЛОГИЯ
СБОРКИ
ДВИГАТЕЛЕЙ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ
АППАРАТОВ
Допущено Министерством высшего
и среднего специального образования СССР
в качестве учебника для студентов
высших технических учебных заведений
МОСКВА « МАШИНОСТРОЕНИЕ » 1982
ББК 39.55
Н 62
УДК 629.7.036.002.72 (075.8)
Рецензент проф. И. А. Иващенко
Никитин А. Н.
Н 62 Технология сборки двигателей летательных аппара-
тов: Учебник для вузов. — М.: Машиностроение, 1982.—
269 с., ил.
В пер : 1 р.
3606000000-225
038(01)-82
225-82.
ББК 39.55
6Т5.1
БИБЛИОТЕЧКА
© Издательство «Машиностроение», 1982 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебник «Технология сборки двигателей летательных аппара-
тов» предназначен для студентов технологических специализаций
специальностей «Воздушно-реактивные двигатели» (ВРД) и
«Двигательные установки» (ДУ) дневной и вечерней форм обу-
чения при изучении курсов «Технология сборки ВРД» и «Техно-
логия сборки ДУ». В настоящее время для указанных специали-
заций учебная литература по технологии сборки отсутствует.
Учебник будет основным также для студентов нетехнологиче-
ских специализаций при изучении ими раздела «Технология сбор-
ки» в курсах «Технология ВРД» и «Технология ДУ». Имеющееся
по этому разделу учебное пособие i(B. Н. Беликов, А. Н. Ники-
тин «Сборка авиационных двигателей», М., «Машиностроение»,
1971) требовало обновления в соответствии с новыми Государст-
венными стандартами и развитием технологии производства дви-
гателей летательных аппаратов (ДЛА), что и было учтено при
создании учебника.
Книга состоит из трех разделов. В первом разделе излагаются
основы технологии сборки изделий. Главное внимание в разделе
уделено теоретическим основам процесса сборки и методам осу-
ществления соединений, являющимся общими для ДЛА любых
типов. Второй раздел посвящен особенностям технологии узло-
вой и общей сборки газотурбинных двигателей (ГТД) и их аг-
регатов. В третьем разделе рассматриваются особенности техно-
логии сборки составных частей жидкостных ракетных двигателей
(ЖРД), а также некоторых узлов космических энергетических
и двигательных установок (КЭДУ).
Примеры, иллюстрирующие особенности сборки во втором и
третьем разделах, относятся к изделиям, изучаемым в курсах кон-
струкции и технологии ДЛА и. описанным в литературе [2, 7, 10,
32].
Автор стремился изложить изучаемый материал в объеме про-
граммы наиболее экономно, опуская вопросы, уже известные
студентам из предыдущих смежных технологических курсов и
разделов.
При написании книги использованы опыт преподавания упомя-
нутых выше курсов в вузах, материалы отечественных НИИ и за-
водов, а также иностранная литература.
Учебник по технологии сборки ДЛА написан впервые. Все за-
мечания и предложения по его улучшению просьба направлять по
адресу: 107076, Москва, Стромынский пер., д. 4, издательство
«М а ш и ностр о ен ие».
Раздел I
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Технологический процесс сборки представляет собой процесс
соединения взаимно ориентируемых составных частей изделия,
осуществляемый в определенной последовательности заданными
методами.
В качестве составных частей специфицированного изделия (СТ
СЭВ 364—76) в сборке участвуют детали и сборочные единицы.
Детали — изделия, изготавливаемые из однородного материала
без применения сборочных операций (лопатки, валы, зубчатые
колеса). Сборочные единицы — изделия, составные части которых
соединяются на предприятии-изготовителе путем свинчивания,
сварки, запрессовки, развальцовки и других сборочных операций.
Сборочными единицами являются ДЛА в целом и их части — ро-
торы, сопловые аппараты, камеры сгорания, редукторы и др.
В литературе по технологии машиностроения и в ряде ГОСТов
в составе изделий выделяют также агрегаты, узлы и покупные
изделия. К агрегатам относят сборочные .единицы, отличающиеся
автономностью — возможностью работы вне данного изделия, а
также возможностью их сборки независимо от других составных
частей изделия и полной взаимозаменяемостью (агрегаты пита-
ния, регулирования, запуска). Узлами называют сборочные едини-
цы на отдельных законченных //-этапах процесса их сборки. Уз-
лы, как правило, могут выполнять определенную функцию в из-
делиях одного назначения и только совместно с другими состав-
ными частями. К покупным относят изделия, не изготавливаемые
на данном предприятии, а получаемые в готовом виде (шарико-
вые и роликовые подшипники, электрогенераторы), за исключе-
нием поставляемых в порядке кооперирования.
В зависимости от степени отработки конструкции на техноло-
гичность в составе однотипных изделий может быть различное
число сборочных единиц (и составляющих их узлов), которые от-
личются тем свойством, что собираются, проверяются и испыты-
ваются независимо от других составных частей и участвуют в
дальнейшей сборке изделия как самостоятельное целое. Наличие
таких сборочных единиц и узлов (называемых конструктивно-
технологическими в отличие от конструктивных, выделяемых
обычно только по функциональному признаку, без учета техноло-
4
гичесйих свойств) служит характеристикой технологичности кон-
струкции изделия в целом, позволяет повысить, производитель-
ность общей сборки, сократить сроки ремонта и т. д.
Методы, применяемые в процессе сборки, зависят от типов
соединений, заложенных в конструкции изделия (резьбовое, свар-
ное, прессовое и др.)* Типы соединений ограничены, но сочетание
их и деталей разной конструкции позволяет получить сборочные
единицы любого вида и назначения. Изучив технологические осо-
бенности, последовательность и методы осуществления отдельных
типов соединений, можно уяснить процесс сборки любого изделия
в целом и разрабатывать процесс для вновь проектируемого
объекта.
Наиболее часто встречающиеся типы соединений показаны на
схеме (рис. 1.1). Видно, что все соединения делятся на подвиж-
ные и неподвижные, а последние, в свою очередь — на разъемные
и неразъемные. Под неразъемными подразумеваются такие сое-
динения, разборка которых сопровождается разрушением матери-
ала деталей или их связей. Но к неразъемным не относятся сое-
динения, которые не подвергаются разборке во избежание нару-
шения заданной посадки (например, тугой посадки резьбовых
деталей).
Технологический процесс сборки имеет ряд особенностей, от-
личающих его от других технологических процессов.
Во-первых, этот процесс является завершающим и потому наи-
более ответственным этапом производственного цикла двигателей
летательных аппаратов (ДЛА), как и многих других машин. На-
дежность и долговечность изделия, его важнейшие параметры —
мощность (тяга), удельный расход топлива и другие —в значи-
тельной степени определяются уровнем технологии и качеством
сборки. В процессе сборки выявляются многие дефекты предше-
ствующих технологических процессов, а также связанная со
сборкой технологичность конструкции изделия. Отступления от
основных требований технологии сборки, предусмотренных соот-
ветствующей документацией, служат, как правило, причиной вы-
хода двигателя из строя на испытаниях йли при эксплуатации.
Во-вторых, процесс сборки отличается сложностью. Это объ-
ясняется тем, что в отличие от предшествующих процессов, объ-
Рис. 1.1. Типы соединений
5
ектами которых служат детали или заготовки, объектами сборки
являются более сложные специфицированные изделия до закон-
ченных двигателей включительно. Соответственно возрастает чис-
ло выходных параметров (геометрических, кинематических, элек-
трических и Др.), подлежащих соблюдению. Сопутствующие физи-
ческие явления (деформация деталей, контактные напряжения и
др.) сложны и недостаточно изучены, что затрудняет расчеты
ожидаемой точности и обеспечение заданных значений этих па-
раметров. Рабочие движения отличаются настолько большим мно-
гообразием, что воспроизведение их в автоматических сборочных
системах затруднено, а подчас и невозможно. Этим, главным
образом, объясняется весьма низкий уровень механизации и ав-
томатизации сборочных работ.
Третья особенность процесса сборки — относительно высокая
его трудоемкость — непосредственно связана с низким уровнем
механизации. В среднем трудоемкость сборки составляет 30%
(возрастая почти вдвое в опытном производстве) от общей тру-
доемкости изготовления. Но, учитывая, что по темпам механиза-
ции процесс сборки значительно отстает от других технологичес-
ких процессов, относительная трудоемкость его продолжает
расти.
В технологическом процессе сборки сложных изделий типа
двигателей летательных аппаратов значительное место отводится
подготовке деталей и других составных частей к сборке (про-
мывке, очистке, рассортировке и т. п.) и контролю получаемых
параметров изделия, что объясняется особой ответственностью
этого процесса в производственном цикле и высокими требовани-
ями к качеству двигателей.
С развитием техники повышаются требования к точности сбо-
рочных параметров, надежности соединений', качеству изделий в
целом, обеспечиваемому в процессе сборки. Одной из главных
и неотложных задач становится механизация и автоматизация
сборочных процессов.
Эти и другие задачи в области технологии сборки решаются
на основе технологической науки, в развитие которой большой
вклад внесли советские ученые. Общее признание получила тео-
рия точности машин и технологических процессов (изготовления
и сборки), разработанная Б. С. Балакшиным [1], Н. А. Борода-
чевым [4], Н. Г. Бруевичем и лежащая в основе современных
расчетов на точность изделий машиностроения. Большое значе-
ние имеют труды Б. С. Балакшина, М. П. Новикова [23] и целых
научных коллективов [20] в области научных основ автоматиза-
ции сборки машин. В области методов сборки соединений, при-
меняемых в ДЛА, и повышения их надежности широко исполь-
зуются результаты работ, выполненных под руководством
Б. Е. Патона, С. Н. Лоцманова, И. А. Биргера.
Технологический процесс сборки ДЛА обычно разделяется на
узловую сборку, на конечной стадии которой получают сборочные
единицы и узлы того или иного назначения, и общую сборку —
6
Рис. 1.2. Схема производственного цикла
процесс соединения любых составных частей: деталей, сборочных
единиц и покупных изделий, в результате которого получают
законченное специфицированное изделие — двигатель. Сборка
составных частей проводится часто на сборочных участках меха-
нических (механосборочных) цехов, а общая сборка обычно в
особых сборочных цехах.
Общая сборка изделий и их составных частей в двигателе-
строении, как правило, разделяется на первую и вторую. Первая
сборка выполняется после изготовления деталей (рис. 1.2) и
предварительной сборки ряда узлов в механосборочных цехах, а
вторая сборка — на более позднем этапе производства, после
проведения стендовых испытаний объекта и последующей его раз-
борки и дефектации. Соответственно на предприятиях может
быть два цеха сборки — первой и второй сборки.
При первой сборке выполняются работы подготовительного
характера, проверяется «собираемость» изделия, регулируются те
или иные геометрические или физические сборочные параметры
(при регулировании иногда приходится изделие разбирать и по-
вторно собирать). Сопрягаемые детали маркируются и клеймятся.
Вторая сборка осуществляется в соответствии с имеющимися
маркировками и клеймами; большинство подготовительных опе-
раций не повторяется.
При установившемся производстве некоторых типов ДЛА про-
цесс ограничивается одной первой сборкой, так как стендовым
испытаниям подвергают не все 100% изделий, а лишь 1—3 шт.
от партии.
Технологический процесс расчленяется на операции, являющи-
еся основными элементами процесса.
Операцией называется часть технологического процесса сбор-
ки, выполняемая над определенным объектом (изделием, его со-
ставной частью) на определенном рабочем месте одним или не-
сколькими рабочими, до перехода к сборке следующего объекта.
Операция может делиться на переходы.
Переходом называется часть операции, выполняемая над оп-
ределенным соединением без смены инструмента или оборудова-
ния. Часть перехода, представляющая собой цикл действий рабо-
чего, связанных целевым назначением, называется приемом. При-
ем складывается из рабочих движений. Например, переход «по-
ставить крышку на корпус» включает приемы по постановке про-
кладки, крышки, наживлению и затяжке гаек, а прием «постанов-
ка прокладки», в свою очередь, состоит из движений «взять про-
кладку», «поднести к корпусу», «надеть на шпильки корпуса».
Важное место в технологическом процессе сббрки отводится
базам и базовым деталям.
Базы — поверхности, оси или точки, принадлежащие детали
и используемые для придания ей требуемого положения.
Базы различают основные и вспомогательные. Основные ба-
зы— это поверхности детали, которые создают определенность ее
положения относительно других деталей, с которыми она соеди-
няется в изделии. Вспомогательные базы — это поверхности де-
тали, при помощи которых к ней присоединяются другие детали
и создается определенность их положения относительно ее основ-
ных баз.
Деталь, служащая исходной для начала сборочного процесса
любого объекта, называется базовой деталью. Своей основной
базой она совмещается с установочной базой сборочного приспо-
собления или стенда. Ось ее основной базы (если последняя осе-
симметрична), часто предопределяющая положение всего изде-
лия в процессе сборки, называется основной базовой осью.
В заключение отметим, что технологический процесс сборки
как завершающий и наиболее ответственный этап изготовления
ДЛА требует высокой общей культуры производства, и поддер-
жание ее составляет одну из важных задач технологов на пред-
приятиях авиационного и ракетного двигателестроения.
Глава 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
2.1.	ПОНЯТИЕ НАДЕЖНОСТИ
Проблема надежности — одна из важнейших в области про-
изводства изделий авиационно-космической техники.
Двигатель летательного аппарата, представляющий собой
сложное специфицированное изделие, должен быть изготовлен с
определенным качеством, т. е. совокупностью свойств, обеспечи-
вающих его работоспособность по назначению [15]. Наиболее ха-
рактерными свойствами, охватываемыми качеством ДЛА, явля-
ются надежность и техническое совершенство (рис. 2.1).
Термин надежность обычно применяется в узком смысле, как
синоним безотказности, означающей свойство изделия выполнять
функции, сохраняя заданные значения параметров в течение тре-
буемого времени или наработки (ГОСТ 13377—75). В широком
смысле слова понятие надежность (общая надежность) помимо
свойства безотказности включает также долговечность, ремонто-
пригодность и сохраняемость. Надежность закладывается при
проектировании, но обеспечивается только на этапе производства.
Это обусловливает зависимость ее в сильной степени от техноло-
гии производства.
Техническое совершенство охватывает свойства, также закла-
дываемые на этапе проектирования, но объективно сохраияющие-
8
Рис. 2.1. Свойства, охватываемые качеством изделия
ся в процессе производства. Поэтому мы их здесь не касаемся
(за исключением технологичности конструкции, рассматриваемой
в следующей главе).
Как показывает анализ статистических данных по отказам^
надежность сложных изделий, типа ДЛА, в большой мере опре-
деляется износостойкостью его составных частей и надежностью
технологических процессов.
2.2.	ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗНОСА И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
Износ, являясь одной из главных причин отказов, влечет за
собой огромные экономические издержки. Затраты на ремонт и
техническое обслуживание в связи с износом превышают стои-
мость отдельных типов новых летательных аппаратов в 5 раз
[27].
В ДЛА имеют место все виды износа, но. определяющее влия-
ние на надежность оказывают следующие:
1.	Молекулярно-механический износ подшипников всех типов.
2.	Абразивный (или эрозионный) износ деталей проточной
части (лопаток, направляющих аппаратов, сопел, шнеков).
3.	Усталостный (осповидный или хрупкий) износ преимущест-
венно зубчатых зацеплений, а также кулачковых механизмов и
подшипников качения.
Основными характеристиками износа служат линейный износ
U, т. е. изменение размера детали в направлении, перпендикуляр-
ном к поверхности трения, и скорость изнашивания у — изме-
нение износа со временем t. Для большинства случаев можно
считать, что в период нормальной эксплуатации (tz на рис. 2.£)
скорость изнашивания остается постоянной, т. е.
Y—47//=const.
9
и,мкм
Рис. 2.2. Изменение линейного
износа по времени
Способность сопротивления
износу, или износостойкость,
характеризуется тангенсом уг-
ла а наклона кривой на участ-
ке нормальной эксплуатации.
Чем угол меньше (а'), тем
выше износостойкость.
Одна из важных закономер-
ностей при трении скольжения
состоит в том, что в результа-
те приработки независимо от
исходной шероховатости для каждой поверхности пары скольже-
ния устанавливается определенная, свойственная данному сочета-
нию материалов и условиям трения шероховатость, сохраняющая-
ся стабильной при дальнейшем постоянном режиме трения на весь
период нормальной эксплуатации.
На рис. 2.2 показаны кривые 1 и 2 износа поверхностей пары,
из которых поверхность 2 требовала меньше времени приработ-
ки. С момента t\ обе кривые параллельны и скорости изнашива-
ния поверхностей одинаковы. Сохраняется лишь разность изно-
са А/7 из-за большей скорости изнашивания поверхности 2 на
приработке.
Таким образом, влияние исходной шероховатости на интенсив-
ность износа ограничено стадией приработки: Эта закономерность
относится и к подшипникам трения качения.
Вследствие различных значений удельных давлений и скоро-
стей относительного скольжения, неодинакового воздействия аб-
разивов и т. д., износ по поверхности трения распределяется не-
равномерно. В результате происходит изменение относительного
положения сопряженных деталей, называемое износом сопряже-
ний. Характер износа сопряжений зависит от вида сопряжения.
В типичной паре вал — втулка при износе вал изменяет свое
положение, опускаясь и поворачиваясь своей осью. В кулачко-
вых и зубчатых парах наблюдается неравномерный износ рабо-
чего профиля деталей, приводящий к нарушению передаваемого
закона движения и увеличению динамических нагрузок.
Абразивный износ часто является причиной параметрических
(а иногда функциональных) отказов в ГТД. Как известно, важ-
нейшим условием стабильности КПД и напора компрессора явля-
ется сохранение минимального радиального зазора, между тор-
цами лопаток и поверхностью уплотнительного слоя статора, не
превышающего 0,5—2% от высоты лопатки соответствующей сту-
пени. Увеличение относительной величины радиального зазора до
2,5% в ГТД типа АИ-20, вследствие абляции от воздушного по-
тока, приводит к снижению КПД на 5—7%, а напора на 10—
15%. Нерасчетный режим работы компрессора из-за увеличения
10
Рис. 2.3. Влияние точности сборки на срок
службы пары трения
зазоров влечет за собой дополни-
тельные перегрузки ротора, износ
опор и снижение надежности двига-
теля [5].
С целью уменьшения износовых
отказов и обеспечения надежности
изделий используются различные
технологические методы, направлен-
ные на получение оптимального ка-
чества поверхностей трения, на
повышение их износостойкости и на создание запаса на износ при
сборке узлов трения.
Оптимальной шероховатостью поверхности трения детали
(как следует из анализа закономерностей износа) будет та, ко-
торая соответствует приработанной поверхности. Однако опыт
показывает, что любые пары трения требуют приработки. Но
продолжительность ее тем короче и объем снимаемого металла
тем меньше, чем ближе исходная поверхность соответствует по
классу шероховатости приработанной. Приработку пар трения
целесообразно проводить не при эксплуатации изделия, а на
участках механосборочных цехов.
Повышение износостойкости поверхностей трения достигается
применением более износостойких конструкционных материалов,
улучшением условий смазки и чистоты в зоне трения. При аб-
разивном износе особенно эффективны методы упрочняющей тех-
нологии [14], а также покрытия.
Как видно из рис. 2.2, повышение износостойкости (кривая 3)
в пределах регламентированного износа С7Р существенно повышает
период нормальной эксплуатации и соответственно долговечность
узлов трения скольжения (4 >4).
Запас на износ при сборке достигается, главным образом, пу-
тем повышения точности сборки.
На рис. 2.3 показаны кривые износа сопряженных поверхно-
стей скольжения. Видно, что срок службы tc' (равный сумме вре-
мени приработки и нормальной эксплуатации) сопряжения будет
тем больше, до достижения допустимого максимального значения
радиального зазора Ддтах, чем ближе будет радиальный зазор
Дд, устанавливаемый при сборке, к минимально допустимому
значению Ддт1п(из условий сохранения нормальной смазки), т. е.
чем точнее будет выполнена сборка узла трения.
При сборке узлов подшипников качения большое значение име-
ет разноразмерность тел качения в комплекте, так как приводит к
перегрузкам и повышенному износу тех тел, которые имеют боль-
ший диаметр. Поэтому и здесь идут по пути повышения точности
сборки: на подготовительных операциях проводится тщательная
11
рассортировка и подбор тел качения в комплект с разностью
размеров в доли микрометра.
Износ сопряжений в известной степени удается прогнозировать
путем теоретических и экспериментальных исследований [27].
Полученные данные используются при выборе конструктивно тех-
нологических решений, обеспечивающих снижение износа сопряже-
ний. В частности, путем более равномерного распределения давле-
ний в парах трения, создания элементов с повышенной твердостью
в опасных точках, повышения точности взаимного положения дета-
лей в сопряженных парах (типа зубчатых, шлицевых) и т. д.
Запас на износ может быть обоснован расчетами на основе
метода функциональной взаимозаменяемости [43]. Метод состо-
ит в том, что при проектировании (и производстве) стремятся
обеспечить оптимальные эксплуатационные показатели изделия
(мощность, надежность, КПД и др.) путем установления связи их
с функциональными параметрами составных частей. Точность
функциональных параметров (геометрических, механических, кине-
матических и др.) задается исходя из допусков на эксплуатацион-
ные показатели, чем создаются условия взаимозаменяемости
выпускаемых изделий по этим показателям. Метод реализуется
и в том случае, когда одна сборочная единица заменяется другой,
отличающейся по конструкции, но имеющей те же технические
показатели в течение заданного времени эксплуатации.
Данный метод может быть использован не только при расчете
посадок подшипников скольжения, но и для других типов соеди-
нений. Так, в случае соединений с гарантированным натягом посад-
ка выбирается не по расчетному натягу, определяемому по воспри-
нимаемой соединением осевой силе или крутящему моменту
(как в общепринятых расчетах), а по наибольшему натягу, опреде-
ляемому исходя из условий прочности сопрягаемых деталей (но та-
кой способ выбора посадок неприемлем для колец подшипников
качения).
2,3.	ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ,
СВЯЗАННЫЕ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ
Все отказы изделия так или иначе связаны с технологией. Но
некоторые недопустимые отказы являются следствием несовершен-
ства технологического процесса (ТП), его несоответствия требуемо-
му уровню надежности. Они вызваны многими причинами, из них
характерны следующие:
1.	Недостаточная надежность самого ТП.
2.	Неполнота и несоответствие технических условий на изготов-
ление и сборку требованиям надежности.
3.	Остаточные и побочные явления.
По аналогии с надежностью изделия (ГОСТ 13377—75), надеж-
ность ТП есть свойство процесса сохранять в заданных пределах
в течение определенного времени значения характеристик качест-
ва и объема продукции. Осуществление ТП ведется определенны-
12
ми методами, с помощью оборудования, оснастки средств контро-
ля, транспорта.
Отказы, связанные с ТП, возникают нередко потому, что тех-
нологические возможности применяемых методов не удовлетворя-
ют возросшим техническим требованиям на изделие. Это особенно
часто обнаруживается при освоении новых типов изделий. Так, ме-
тоды балансировки, с успехом применявшиеся для жестких роторов,
свойственных прежним конструкциям ГТД, не обеспечивают необ-
ходимую уравновешенность гибких роторов современных двига-
телей.
Технологическое оборудование с течением времени теряет свои
начальные характеристики — точность, жесткость, виброустойчи-
вость и др. В результате происходит снижение качественных по-
казателей ТП и изготовляемого объекта. Статистические данные
об отказах технологического процесса получают в ходе процесса
путем контроля его параметров вручную или с применением
средств механизации и автоматизации.
В первом случае заполняются специальные карты, в которые
заносятся данные о типе станочного оборудования, его наработка,
номер составной части, по вине которой произошел отказ, вид опе-
рации, причины отказов, затраты на восстановление и др.
При механизированном способе данные о технологическом
процессе представляют в цифровой форме. Для этого каждому
признаку присваивается условное цифровое обозначение — шифр,
совокупность которых составляет код. Сбор и обработка инфор-
мации в этом случае осуществляется с помощью автоматизиро-
ванных систем (типа УПИ-1 и др.), имеющих в своем составе
приборы активного контроля и датчики на постах технологичес-
ких линий и испытательных стендах.
В технических требованиях и чертежах изделий, разработан-
ных в соответствии с ЕСКД, не предусматриваются многие пара-
метры, связанные с технологией — наклеп, остаточные напряже-
ния, степень загрязнения поверхности, окружающая температура,
высота волн волнистости и др. Между тем эти неконтролируемые
параметры оказывают существенное влияние на эксплуатацион-
ные свойства и уровень надежности изделий.
Многие операции ТП (механическая обработка, сборка, вклю-
чая сварку, и т. п.), как правило, сопровождаются силовыми и
температурными воздействиями на материалы деталей. В резуль-
тате возникают остаточные напряжения, изменяется структура
поверхностного слоя и происходят другие побочные явления, при-
водящие к дефектам. Дефекты часто не устраняются на после-
дующих операциях, а сохраняются, и эта так называемая техно-
логическая наследственность проявляется в виде отказов. Неко-
торые дефекты (например, прижоги) возникают и на финишных
операциях.
С целью устранения источников отказов, связанных с техно-
логией, и повышения надежности изделий осуществляются следую-
щие мероприятия.
13
1.	Повышение надежности технологического процесса путем
создания запаса надежности ТП с помощью более совершенных
технологических методов, обеспечивающих все требования по из-
готовлению новых изделий; путем повышения надежности обо-
рудования и степени его саморегулирования.
В этой связи укажем на гамму методов упрочняющей техно-
логии, получивших применение в производстве ДЛА, разработку
новых методов балансировки гибких роторных систем, развитие
методов ионно-плазменных покрытий, повышающих в 8—[О раз
износостойкость деталей, создание новых методов космической тех-
нологии.
Надежность оборудования достигается применением общих
принципов повышения надежности машин (повышением износо-
стойкости, жесткости, обеспечением стабильной точности, изоля-
цией от вибраций).
Саморегулирование ТП может иметь различную степень раз-
вития. На начальном этапе это активный контроль, по результа-
там которого дается команда на подналадку оборудования. Этот
зтап в производстве освоен.
Высший этап саморегулирования — самонастраивающиеся
технологические системы, способные независимо от воздействия
вредных процессов и без вмешательства человека поддерживать
требуемые показатели качества продукции. Пока мало моделей та-
ких систем, и работы в этой области продолжаются [26].
2.	Разработка технических условий на изделия в соответствии с
требованиями надежности. Чем выше требования надежности, тем
большее число технологических параметров, влияющих на эксплу-
атационные характеристики, должно быть оговорено технически-
ми условиями и подвергнуто контролю. Должна быть выявлена
взаимосвязь с эксплуатационными характеристиками и тех тех-
нологических параметров, которые не предусмотрены технически-
ми условиями и приняты меры к их регулированию.
3.	Для выявления и устранения технологической наследствен-
ности и других остаточных явлений применяются более совершен-
ные методы дефектоскопии и обработки материалов, объективные
методы контроля деталей и узлов.
2.4.	ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
Как показал отечественный и зарубежный опыт последних
лет, повышение уровня организации производства может служить
эффективным средством повышения надежности изделий.
В последние годы в отечественной промышленности широко
внедряется система бездефектного изготовления продукции. На-
чала ее положены в 1955 г. саратовскими машиностроителями,
позднее идеи системы использованы в Америке и других странах.
Сущность системы в том, что качество обеспечивается не посред-
ством отбраковки, а предупреждением дефектов. Работа по пре-
14
дупреждению дефектов строится по единому плану, составленно-
му с учетом анализа технологических процессов и отказов из-
делия.
Особым достоинством системы является то, что впервые коли-
честврнные показатели продукции (выполнение плана в %) увя-
заны с количественными показателями качества труда, являю-
щимися важнейшим социальным фактором. Количественным по-
казателем качества труда работников является процент сдачи
продукции с первого предъявления. Система воспитывает стремле-
ние к тщательному самоконтролю качества труда исполнителя и
поощряется морально и материально.
Заметим, что контроль качества труда технологических служб
имеет некоторые особенности. В частности, не относятся к дефек-
тным те исправления, которые вносятся в технологические раз-
работки опытного изделия по мере исследования, доводки и опыт-
ных сборок.
Горьковскими машиностроителями предложена система под
названием КАНАРСПИ (качество, надежность, ресурс с первого
предъявления). Система направлена на обеспечение высокого ка-
чества сложных изделий путем создания опытных образцов с за-
ложенными основами надежности.*
Комплекс мероприятий по повышению надежности внедрили
ярославские моторостроители. Разработанная ими система НОРМ
(научная организация работ по увеличению моторесурса) позво-
лила увеличить ресурс двигателей на 2000 ч.
С целью методического и организационного руководства по
повышению качества и надежности изделий на этапах проекти-
рования, серийного производства, эксплуатации и ремонта на
предприятиях созданы службы надежности. Главная задача их
состоит в изучении причин недостаточной надежности и разра-
ботке мероприятий по устранению этих причин, т. е. предупреж-
дение изготовления ненадежных изделий. Службы надежности
включают группы по оценке уровня надежности, контролю на-
дежности изделий в процессе производства, по изучению опыта
эксплуатации, а также лабораторию испытания на надежность.
Глава 3. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ
В СВЯЗИ С ПРОЦЕССОМ СБОРКИ
3.1. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Технологичность конструкции изделия — совокупность свойств
конструкции, позволяющих вести технологическую подготовку
производства, изготавливать, эксплуатировать и ремонтировать
изделия при наименьших затратах труда, средств, времени и ма-
териалов по сравнению с однотипными конструкциями изделий
того же назначения при обеспечении установленных показателей
качества (ГОСТ 18831—73). Технологичность конструкции сбо-
15
рочной единицы, являющейся составной частью изделия, должна
иметь те же свойства и обеспечивать технологичность изделия, в
состав которого она входит.
По области проявления технологичности различают производ-
ственную технологичность конструкции и эксплуатационную.
Прсизводственная технологичность проявляется в сокращении за-
трат средств и времени на конструкторскую подготовку производ-
ства (КПП), технологическую подготовку производства (ТПП),
процессы изготовления деталей, сборку и испытание; эксплуата-
ционная— в сокращении затрат средств и времени на техниче-
ское обслуживание и ремонт изделия.
Технологичность конструкции оценивается качественно и ко-
личественно.
К качественным характеристикам технологичности конструк-
ции относятся:
взаимозаменяемость — свойство конструкции составной части
изделия, обеспечивающее возможность ее применения вместо
другой без дополнительной обработки (подбора или компенсации)
с сохранением заданных качеств изделия;
регулируемость — свойство, обеспечивающее возможность ре-
гулирования конструкции при сборке, техническом обслуживании
и ремонте для достижения и поддержания работоспособности;
контролепригодность — свойство, обеспечивающее возмож-
ность и надежность контроля конструкции при изготовлении,
испытании, техническом обслуживании и ремонте;
инструментальная доступность — свойство, обеспечивающее
доступ инструмента к элементам конструкции при изготовлении,
испытании, обслуживании и ремонте.
Для количественной оценки технологичности служат следую-
щие основные показатели:
трудоемкость изготовления — суммарная трудоемкость техно-
логических процессов изготовления изделия без учета составных
частей, являющихся покупными изделиями;
технологическая себестоимость — себестоимость, выражаемая
суммой затрат на осуществление технологических процессов из-
готовления изделия без учета покупных изделий;
уровень технологичности конструкции по трудоемкости изго-
товления— отношение достигнутой трудоемкости к базовому по-
казателю;
уровень технологичности по себестоимости изготовления — от-
ношение достигнутой технологической себестоимости к базовому
показателю.
Базовыми показателями при сравнительной оценке техноло-
гичности конструкции могут служить показатели передовых об-
разцов однотипных изделий (отечественных или зарубежных), до-
стигнутые в некотором предыдущем периоде времени или найден-
ные теоретическим или практическим путем и утвержденные как
отраслевые стандарты.
16
Кроме указанных имеется ряд количественных технико-эконо-
мических и технических показателей, которые характеризуют
технологичность в связи с процессом сборки.
1.	Коэффициент сборности Кеб — отношение числа сборочных
единиц Ne изделия, включая покупные, к общему числу составных
частей N4 с учетом деталей 1\1Д, не вошедших в состав сборочных
единиц, но без стандартных крепежных /Уд.к:
К _
Сб ЛГе+^д-ЛГд.к N4-N^
2.	Коэффициент эффективности взаимозаменяемости Квз —
отношение трудоемкости сборки изделия, осуществляемой по
принципу полной взаимозаменяемости (без пригонки, подбора
или регулирования) Гвз к общей трудоемкости сборки изделия ТИ:
^ГвЗ = ^вз/^и*
3.	Коэффициент унификации изделия Ку — отношение числа
унифицированных сборочных единиц Ме.у изделия и его унифици-
рованных деталей Мд.у, не вошедших в состав сборочных единиц,
к общему числу составных частей изделия без учета стандартных
крепежных деталей (к унифицированным составным частям отно-
сятся заимствованные, покупные и стандартные непокупные сбо-
рочные единицы и детали):
7Уе.у + Мх.у
1\---у - •
У	N4 -
4. Коэффициент стандартизации изделия Кст — отношение чис-
ла стандартных сборочных единиц Ne.CT изделия и его стандартных
деталей Мд.ст, не вошедших в состав сборочных единиц, к обще-
му числу составных частей изделия без учета стандартных кре-
пежных деталей:
ту-  Nе.ст Nд.ст
Указанные коэффициенты могут быть использованы для срав-
нительной оценки технологичности конструкции сборочных еди-
ниц, в состав которых в общем случае входят помимо деталей
покупные изделия и более мелкие сборочные единицы — конструк-
тивно-технологические узлы.
Расчет показателей технологичности производят по отрасле-
вым методикам, разработанным на основе методики, утвержден-
ной Государственным комитетом стандартов Совета Министров
СССР.
3.2.	ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Отработка конструкции на технологичность производится на
всех стадиях разработки изделия, при ТПП и изготовлении.
В ней участвуют разработчики конструкторской и технологиче-
БИБЛИОТЕЧКА и
Рис. 3.1. Привод агре-
гатов
ской документации предприятия-изготовителя. Для отработки не-
обходимо помимо вида изделия знание объема выпуска и типа
производства, которые определяют специализацию производства,
степень технологического оснащения, механизации и автоматиза-
ции технологических процессов.
Отработка конструкции изделия на технологичность обычно
проводится в следующем порядке:
подбор и анализ исходных материалов для оценки технологич-
ности, включая данные по трудоемкости, материалоемкости, ба-
зовые показатели и т. д.;
анализ показателей технологичности изделий аналогичной кон-
струкции (в том числе на других предприятиях) с учетом пере-
дового опыта и новых технологических методов;
определение показателей технологичности разрабатываемого
изделия и проведение сравнительной оценки с учетом других по-
казателей качества (надежности, экономичности и др.);
разработка рекомендаций по улучшению показателей техно-
логичности.
В результате отработки на технологичность конструкция изде-
лия должна отвечать следующим основным требованиям:
1.	Расчленение на рациональное число составных частей (сбо-
рочных единиц и составляющих их конструктивно-технологичес-
ких узлов), допускающих независимую сборку и испытание и по-
следующую общую сборку изделия по принципу агрегатирования.
В качестве примера на рис. 3.1 приведены два однотипных по
конструкции варианта привода, из которых первый, технологич-
ный (рис. 3.1,а), может быть собран независимо от других со-
ставных частей и установлен в гнездо корпуса, а второй (рис.
3.1,6) собирается только совместно с корпусом, принадлежащим
более крупной сборочной единице.
Степень расчленения, количественно оцениваемая коэффици-
ентом Кеб, оказывает решающее влияние на технико-экономиче-
ские показатели технологического процесса сборки. Расчленение
позволяет: а) проводить узловую сборку параллельно, следователь-
18
но, расширить фронт работ и увеличить выпуск продукции; б) со-
кратить сроки ТПП благодаря параллельной разработке техно-
логических процессов узловой сборки составных частей; в) сокра-
тить и упростить цикл общей сборки, осуществляемой из предва-
рительно собранных составных частей; г) повысить надежность
изделия благодаря возможности предварительных испытаний со-
ставных частей; д) расширить специализацию оборудования и
оснастки; е) сократить сроки и улучшить условия ремонта из-
делия.
2.	Возможность компоновки из стандартных и унифицирован-
ных составных частей (количественно оцениваемой по коэффици-
ентам Кет и /Су).
3.	Соответствие конструкции соединений, деталей и других
составных частей требованиям механизации сборочных' работ и
контроля.
4.	Обеспечение возможности общей сборки без частичной раз-
борки составляющих сборочных единиц.
5.	Сокращение числа деталей в составе сборочных единиц с
целью соблюдения принципа «наикратчайшего пути» и повыше-
ния точности сборки.
6.	Наличие в составе изделия (сборочной единицы) базовой
составной части, служащей исходной для начала процесса сбор-
ки, отличающейся прочностью, жесткостью и имеющей надежные
базовые поверхности для установки на стенде (сборочном при-
способлении) и присоединения других составных частей.
7.	Возможность применения типовых технологических процес-
сов и средств технологического оснащения.
8.	Использование наиболее совершенных методов осуществле-
ния соединений.
9.	Устранение из процесса сборки операций механической об-
работки, допуская их как исключение лишь на начальной стадии
сборки при малых масштабах опытного производства и в пери-
од доводки изделия.
10.	Применение производительных и объективных методов
контроля и технологических испытаний сборочных единиц.
11.	Применение методов достижения заданной точности сбор-
ки на основании расчета размерных цепей (в соответствии с
ГОСТ 16320—70), применение метода пригонки как исключение
и только для опытных изделий. Возможно широкое применение
(в особенности для малозвенных размерных цепей) метода полной
взаимозаменяемости, если он обоснован расчетами.
12.	Обеспечение простоты ремонта и обслуживания.
13.	Наличие у изделий, имеющих массу более 20 кг, элементов
для захвата подъемными устройствами при сборке, наличие
элементов для фиксации и закрепления при транспортировке.
Повышение производительности, снижение затрат средств и
времени на подготовку и проведение технологического процесса
сборки изделия в значительной степени зависят от технологично-
сти конструкции отдельных деталей.
19
6)
Рис. 3.2. Примеры отработки конструкции деталей на технологичность
Правила отработки конструкции деталей на технологичность,
ее оценка представляют собой самостоятельную тему, которая
выходит за рамки настоящей книги. Заметим, что технологичность
конструкции деталей имеет особенно важное значение при меха-
низации и автоматизации сборочных работ (см. ниже гл. 13).
В связи с этим укажем на основные требования к технологично-
сти конструкции деталей:
простота и симметричность форм, упрощающие ориентацию
при выдаче деталей из бункерных устройств на рабочую позицию
(рис. 3.2, а);
наличие элементов (фасок, углублений), облегчающих взаим-
ное центрирование сопрягаемых охватываемых и охватывающих
деталей (рис. 3.2,6);
наличие ярко выраженных базовых поверхностей, обеспечи-
вающих захват, надежную установку и фиксацию с необходимой
точностью на спутниках или в сборочных автоматах (на рабочих
позициях);
исключение возможности сцепления деталей (типа пружинных
шайб, незамкнутых колец (рис. 3.2, в) в бункерных и транспор-
тирующих устройствах;
максимальное использование стандартных унифицированных
и нормализованных деталей, позволяющих унифицировать обору-
дование и сборочную оснастку;
стабильная, относительно высокая точность деталей, обеспе-
чивающая точность и стабильность работы органов автоматичес-
ких устройств.
Отдельные требования к технологичности конструкции соеди-
нений приводятся при рассмотрении методов осуществления соот-
ветствующих соединений.
Глава 4. ТОЧНОСТЬ СБОРКИ
4.1. РАСЧЕТЫ ТОЧНОСТИ
Точность сборки имеет два аспекта — точность процесса сбор-
ки (связанная в основном со стабильностью технологического
процесса, см. гл. 2), и точность объекта сборки. В настоящей гла-
ве рассматривается вторая.
20
Рис. 4.1. Определение погрешности радиального
зазора
Точность сборки есть степень соответст-
вия действительных значений параметров,
получаемых при сборке, значениям, задан-
ным сборочными чертежами и технически-
ми требованиями.
Как известно, каждый сборочный пара-
метр (подлежащий соблюдению при сбор-
ке), будь то параметр геометрический (за-
зор, биение), кинематический (закон движе-
ния ведомого звена), физико-механический
(деформация, упругость) или любой другой
задается двумя допустимыми предельными
значениями, разность которых представля-
ет собой допустимую погрешность (допуск) сборки по этому пара-
метру. Понятно, что действительный параметр, полученный при
сборке, не должен выходить за пределы допуска.
Чтобы обеспечить это требование, проводятся предваритель-
ные расчеты на точность (определяется ожидаемая точность
сборочного параметра) и по результатам их выбирается метод
сборки, наиболее приемлемый в данных производственных усло-
виях. Расчеты, как правило, выполняются на стадии проектирова-
ния двигателя, но неизбежные изменения конструкции и влияние
ряда технологических факторов требуют проведения расчетов в
процессе производства.
В расчетах предполагается, что на сборку поступают только
годные детали и материалы, т. е. такие, параметры которых ле-
жат в пределах установленных допусков (предполагается также,
что грубые ошибки в ходе сборочного процесса не имеют места).
Отклонения же сборочных параметров в изделиях получаются в
результате совместного влияния накопленных допустимых погреш-
ностей деталей, а также погрешностей процесса сборки и техно-
логических испытаний. Например, погрешность шд радиального
зазора Лд (рис. 4.1) можно выразить в виде функции
0)д = ?(-ЛГд» Yд> Хд),
где Хд-погрешности, связанные с деталями, входящими в дан-
ный узел: погрешности размеров, формы и взаимного положения
поверхностей, свойства материала и др.; Yд — погрешности, отно-
сящиеся к сборочному процессу: погрешности взаимной ориента-
ции, смещения деталей вследствие деформации и контактных яв-
лений и другие погрешности методов сборки; 2Д — погрешности,
связанные технологическими испытаниями: погрешности вслед-
ствие смещения и пластической деформации деталей под дейст-
вием динамических нагрузок, релаксационных и других явлений.
Следует отметить, что погрешности размеров, взаимного по-
ложения, свойств материала, деформационные и другие, являю-
21
щиеся первичными по отношению к величинам Хд, Кд й ZA,
сами могут быть функциями некоторых первичных погрешностей
(например, связанных с системой СПИД) и находиться в зависи-
мости друг от друга, что усложняет установление законов их сум-
мирования. Поэтому комплексные проектные расчеты точности
еще недостаточно отработаны в методическом отношении и не
являются полными.
По мере накопления статистических данных в ходе производ-
ства устанавливаются закономерности и источники погрешностей,
создаются предпосылки направленного влияния на технологиче-
ский процесс в сторону повышения его стабильности; соответствен-
но создаются условия повышения достоверности расчетов сбороч-
ных параметров.
Наибольшее число расчетов при сборке ДЛА связано с гео-
метрическими параметрами. Расчеты точности геометрических па-
раметров (а также некоторых физических) основаны на теории
размерных цепей, начала разработки которой заложены отечест-
венными учеными Б. С. Балакшиным, Н. А. Бородачевым,
Н. Г. Бруевичем.
На терминологию и методы расчета размерных цепей разра-
ботаны ГОСТ 16319—70, 16320—70.
Размерной цепью называется совокупность размеров (коорди-
нирующих взаимное положение поверхностей и осей деталей),
образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в
решении поставленной задачи. Размерные цепи могут быть ли-
нейные (звенья — линейные размеры; в частном случае парал-
лельные), угловые (звенья — угловые размеры), плоские (звенья
расположены в одной или нескольких параллельных плоскостях),
пространственные (звенья расположены в непараллельных плос-
костях) .
В зависимости от этапа, на котором решается задача обеспе-
чения точности изделия (проектирование, изготовление, конт-
роль), различают размерные цепи конструкторские, технологиче-
ские и измерительные. Ниже будут рассматриваться в основном
плоские линейные технологические цепи, с которыми особенно
часто приходится встречаться при производстве машин и, в част-
ности, при сборке ДЛА. Применительно к сборке, используя эти
цепи, решают так называемую обратную задачу: по известным
(заданным или действительным) значениям составляющих звень-
ев определяют номинальный размер, величину и координату се-
редины поля допуска (поля рассеяния) замыкающего звена (т. е.
любого сборочного параметра — зазора, натяга и др.).
Эта задача имеет самостоятельное значение, но результаты
ее служат также для проверки правильности решения прямой,
проектной задачи, когда по заданному значению исходного (за-
мыкающего) звена определяются и корректируются величины
и координаты середины полей допусков всех составляющих
звеньев.
22
4.1.1. Линейные размерные цепи
Рассмотрим линейную технологическую размерную цепь с па-
раллельными звеньями (рис. 4.2). Из геометрической схемы цепи
(рис. 4.3) видно, что номинальная величина любого звена, на-
пример замыкающего звена — зазора Дд, равна алгебраической
сумме номинальных размеров увеличивающих и уменьшающих
звеньев:
лд=(Д1 л2)—( а3+А+А+^б)*
В общем случае для цепи, состоящей из п звеньев, среди ко-
торых имеется т увеличивающих и от т-j-l до п—1 уменьшаю-
щих звеньев,
т	п—1
1	77? +1
То же записывается в виде выражения
п—1
(4<1)
1
которое является основным уравнением номинальных размеров
линейных цепей.
Коэффициент gi, называемый передаточным отношением или
коэффициентом влияния (по теории точности механизмов), ха-
рактеризующий степень влияния составляющего звена по замы-
кающему, для рассматриваемых линейных цепей с параллельными
звеньями равен +1 для увеличивающих и —1 для уменьшающих
звеньев. В общем случае для других цепей этот коэффициент не
равен единице.
Действительные размеры деталей, входящих в качестве звень-
ев в размерную цепь (как и законы их рассеяния), часто неиз-
вестны (ввиду применения предельных средств контроля), поэ-
тому расчеты точности замыкающих звеньев ведутся в болыиин-
тонениям.
Рис. 4.2. Размерная цепь узла
агрегата
стве случаев по допускаемым
9П+0,1
Рис. 4.3. Геометрическая схема
размерной цепи
23
Для расчета точности, т. е. величины и координат середины
поля допуска (или поля рассеяния) и предельных отклонений
замыкающего звена применяются два метода расчета: 1) на мак-
симум— минимум; 2) на основе теории вероятностей.
При расчете по методу максимума — минимума предполагает-
ся, что составляющие звенья выполнены с наименее выгодными
предельными отклонениями. Тогда у определенной части одно-
именных сборочных цепей увеличивающие звенья оказываются
наибольшими, а уменьшающие — наименьшими, у другой же ча-
сти цепей, наоборот, увеличивающие звенья наименьшие, а умень-
шающие— наибольшие. Тогда замыкающие звенья этих одно-
именных цепей получают также предельные, экстремальные
значения. Так, для рассматриваемой цепи
-4дтах (^lmax4~ ^2тах) (^3min~b ^4min ”F ^5min ^6min)»
^Amin (^Imin ^2min) (^Зтах "4“ ^4tnax H-' ^5max "4“ ^6max)’
В общем виде для цепей из п звеньев, среди которых т уве-
личивающих и от т+ 1 до п—1 уменьшающих,
т	п—1
^Дтах = 2|	(4*2)
1	/714-1
т	/7—1
^Amin^Zmin ^’тах*	(4*3)
1	/774-1
Разность предельных размеров представляет собой допуски
соответствующих звеньев:
т	т	п—1	/7—1
^Amax ^Amin==^^ ^/тах ^tmln "4"^imax -4/min’
1	1	/774-1	777 4-1
т	п—1
1	т+1
/7—1
ИЛИ =
1
т. е. расчетное значение допуска замыкающего звена равно ариф-
метической сумме допусков всех увеличивающих и уменьшаю-
щих звеньев. (Штрихом обозначаются расчетные, ожидаемые,
значения, в отличие от заданных.)
Коэффициент влияния §г-, характеризующий в данном уравне-
нии степень влияния погрешностей составляющих звеньев на за-
мыкающие, равен 4-1 и потому опущен. В общем случае для раз-
мерных цепей, отличных от рассматриваемых, этот коэффициент
определяется путем дифференцирования уравнения размерной
цепи.
24
Представив замыкающее звено как функцию независимых пе-
ременных составляющих звеньев, имеем
— Лг* А3,..,, An_i).
Полный дифференциал этой функции
дА д	дА а	д А а
= "У	+ —т— <^2 + ••• + —— dAn-t-
дА}	дА"2	оАп^,\
Заменив в нем дифференциалы конечными приращениями,
представляющими в данном случае всегда положительные вели-
чины полей рассеяния, можем записать:
О)д =
дА2
дАп—х
^-1»
дАг
ИЛИ
я—1
1
дА:
<ог,
НО при <О(-=:8;- И О)д = 8д
п—1
или 8а = 2 Ш 8<-’
1
(4.5)
(4.6)
Прямые скобки при- коэффициенте =
дА:
указывают, что в
уравнение подставляются его абсолютные значения.
Ввиду того, что вероятность появления наименее выгодных
сочетаний предельных размеров деталей, входящих в качестве
звеньев в цепь, ничтожно мала, результаты расчетов оказывают-
ся сильно завышенными по сравнению с действительными значе-
ниями, получаемыми при сборке изделий. Поэтому по методу
максимума — минимума допуски рассчитываются в тех размер-
ных цепях, в которых должна быть установлена полная (100% -
пая) взаимозаменяемость. (Особенности сборки при полной вза-
имозаменяемости будут рассматриваться ниже).
Пользуясь уравнениями (4.2), (4.3), можно рассчитать ожи-
даемую точность замыкающего звена, а по уравнению (4.4) про-
верить результаты расчета.
Иногда удобнее вести расчеты непосредственно по предель-
ным отклонениям Двд и Днд замыкающего звена путем алгебра-
25
ического суммирования верхних Дв/ (рис. 4.4) и нижних До-
предельных отклонений составляющих звеньев по уравнениям
тп	п—1
‘4-7>
1	т+1
1	/я+1
При расчете на основе теории вероятностей учитывается, что
процессы обработки и комплектования деталей и сборки по при-
роде своей вероятностные, а значения получающихся при этом
геометрических размеров или других сборочных параметров слу-
чайные.
В отличие от расчета на максимум — минимум при вероятност-
ном методе оперируют не номинальными значениями размеров и
допусками, а средними значениями размеров и рассеянием их
отклонений.
Из курса теории вероятностей (интерпретируя центральную
предельную теорему А. М. Ляпунова) известно, что если на ре-
зультат процесса влияет большое число однородных по величине
факторов, то распределение результатов процесса будет подчи-
няться закону Гаусса или мало от него отличаться. Кроме того,
доказано, что при суммировании нескольких распределений, под-
чиняющихся как закону Гаусса, так и другим законам (Симпсо-
на или равной вероятности), результирующее распределение прак-
тически соответствует закону Гаусса. Учитывая, что обработка
деталей часто ведется на станках, настроенных на заданный раз-
мер, имеются дополнительные
условия распределения разме-
ров именно по этому закону.
Следовательно, имеется доста-
точно оснований считать, что в
сборочной размерной цепи рас-
пределение размеров составля-
ющих и замыкающего звеньев
будет наиболее близко следо-
вать закону Гаусса. Это нашло
свое отражение в том, что в
расчетные уравнения прямо
или косвенно включены пара-
метры математического закона
Гаусса. Отклонения от него
(или отсутствие данных о зако-
нах рассеяния) учитываются
введением соответствующих
коэффициентов.
Рис. 4.4. Схема полей допусков
26
Аналитическое выражение закона Гаусса имеет вид:
_ [х—М (Л)Р
с? (х)=—г	 е 2D^ ,
v	/2xD (х)
где М(х)—математическое ожидание и D(x)—дисперсия — ос-
новные характеристики кривой распределения случайной величи-
ны х, определение которых дается в курсе теории вероятностей.
Заметим лишь, что математическое ожидание или среднее
значение характеризует центр группирования отклонений случай-
ной величины от номинального значения. Дисперсия характери-
зует меру рассеяния отклонений. Обычно она выражается через
о — среднее квадратичное отклонение случайной величины от
центра группирования, равное
о (л)=]/£>(*).
Для расчета размерных цепей используются две теоремы тео-
рии вероятностей, относящиеся к закону накопления случайных
величин.
1. Среднее значение суммы (разности) случайных величин
равно сумме (разности) средних значений:
п "I п

М
2. Дисперсия суммы (разности) случайных величин равна
сумме (разности) дисперсий случайных величин:
D

Выразив через среднее квадратичное ад, получим
или, заменив выражение в фигурных скобках на ад, применитель-
но к размерным цепям имеем:
Видим, что величины, характеризующие среднее значение от-
клонений (или координату центра группирования), суммируют-
ся алгебраически, а величины, характеризующие рассеяние от-
клонений, суммируются квадратично.
Характеристики 7И(Хг) и с>/ целесообразно было бы положить
в основу расчетов размерных цепей [6, 8], но они пока отсутству-
ют в чертежах и технических требованиях на изделия и поэтому
в расчет вводятся известные данные — поля допусков и координа-
ты середин полей.
27

M(x)L

Midi
ЛШ

Рис. 4.5. Схема полей рассеяния и допуска раз-
мера
На схеме рис. 4.5 показаны симмет-
рично расположенные и равные по вели-
чине поле рассеяния и поле допуска
бг- размера Аг-. Как известно, при этих ус-
ловиях, при рассеянии по закону Гаусса
(тонкая линия) в интервал 6;= ±3сгг- по-
падает 99,73% размеров А^ деталей пар-
тии.
Имея в виду, что при сборке рассеяние
размера замыкающего звена также будет
следовать закону Гаусса, можно считать,
что не менее чем у 99,73% сборочных еди-
ниц замыкающее звено будет находиться
в пределах, ограниченных допуском бд, равным ±3од. Следова-
тельно, процент риска или равновероятного выхода замыкающего
звена за границы поля допуска бд составит не более 0,27%. Изме-
нение допусков составляющих звеньев влечет за собой изменение
процента риска.
Поэтому вероятностным методом рассчитываются те цепи, в
которых экономически целесообразно (по условиям производства)
назначать более широкие допуски на составляющие звенья. Но
при этом в технических требованиях на сборку должны быть
указаны обоснованный процент риска и технологические методы,
исключающие выпуск изделия с отклонениями замыкающего зве-
на от заданного значения.
На основании теорем о суммировании случайных величин коор-
дината середины поля рассеяния Да)д замыкающего звена нахо-
дится путем алгебраического суммирования координат середин
полей рассеяния Д^. (равных для случая симметричного зако-
на Гаусса Л4(хг)) составляющих звеньев
а совпадающая с ней координата ДОд середины поля допуска
замыкающего звена
(4. 9)
Координата До . (см. рис. 4.5) середины поля допуска со-
ставляющего звена подсчитывается как разность среднего Аг-ср и
номинального значения А*:
Д0.=:Д.ср —А;, причем
Д Amin)-
28
Следует иметь в виду, что поля допусков составляющих
звеньев располагаются различно относительно номинальных раз-
меров и величины Д0/> ^од могут иметь разные знаки: положи-
тельные, если расположены вправо (см. рис. 4.4, а) от номиналь-
ного размера (от линии 0—0), и отрицательные (см. рис. 4.4,в),
если они расположены влево. Соответственно суммирование
До. в приведенных уравнениях алгебраическое. При симметрич-
ном расположении допуска относительно номинала (см. рис.
4.4,6) координата Д0/ равна нулю, что упрощает расчеты.
В общем случае, когда кривая закона рассеяния несимметрич-
на относительно поля допуска (жирная линия на рис. 4.5), коор-
дината середины поля допуска замыкающего звена находится по
уравнению:
п—1
Д°д=]£ЦДо;. + аг^-),	(4.9а)
где аг- — коэффициент относительной асимметрии, характеризую-
щий асимметрию кривой рассеяния размеров, выраженный в до-
лях 6г-.
На основании статистических данных для среднего техниче-
ского уровня производства щ изменяется от 0 (кривая симмет-
рична) до ±0,4.
Предельные отклонения замыкающего звена, выраженные че-
рез координату середины его поля допуска, будут
Двд=Дод + 8д/2;	(4.10)
АНд = Дод-8д/2.	(4.11)
Величина допуска замыкающего звена в соответствии с тео-
ремами о суммировании случайных величин определяется путем
квадратичного суммирования. Когда законы рассеяния близки за-
кону Гаусса.
^=1/^2	(4-12)
В общем случае, когда законы рассеяния отличаются от зако-
на Гаусса и поля рассеяния не совпадают с полями допусков
звеньев, допуск замыкающего звена определяется по формуле
Г п—1
8;=/у 2^’	(4Л2а)
1
где t — коэффициент риска, характеризующий процент выхода
расчетных отклонений за пределы допуска. Для рассеяния по за-
кону Гаусса и равновероятного выхода за обе границы поля до-
пуска он будет иметь следующие значения:
29
Процент риска	32	10	4,5	1,00	0,27	0,1	0,01
Коэффициент t	1,00	1,65	2,00	2,57	3,00	2,29	3,89
Коэффициент относительного рассеяния характеризующий
закон рассеяния случайной величины, выражается соотношением
\ "4/2 )
и принимается:
Xz = ~~, если закон рассеяния близок закону Гаусса;
Л/ ±=— , если закон рассеяния близок закону треугольника;
6
л/=— , если закон рассеяния неизвестен (чаще в условиях опыт-
ного, единичного производства).
Ниже приводится численный расчет ожидаемой точности осе-
вого зазора последней ступени компрессора одного из ТРД, вы-
полняемый для сравнения двумя методами: на максимум — ми-
нимум и вероятностным.
На рис. 4.6 приведена размерная цепь, звенья которой имеют следующие
значения:
Д1 = 200+0’09 мм, Л2 = 48±0,2 мм, Л3 = 20,5±0,15 мм, Л4 = 28_о,28 мм,
/45= 152±0,1 мм, А6 = 3,2_о,48 мм, Л7 = 40+°>1 мм, Л8 = 0,3_о,о4 мм.
Осевой зазор подшипника, или условно звено Л9, составляет 0,1—0,3 мм,
т. е. можно считать, что Ад = О*од.
Заданный конструктором зазор Лд = 2,6...6 мм.
Решив размерную цепь в номиналах, получим номинальное значение за-
зора
Лд = Ai + Л2 — (Л3 + Л4 + Л5 + Aq + ^7 + ^8 + -^9) ~ мм*
1. Расчет на максимум — минимум дает следующие результаты:
Лдтах = 200,09 + 48,2—(20,35 + 27,72 +151,9 + 3,152 + 40+0,26 + 0,1) ==4,808 мм;
Лдт1П = 200+ 47,8— (20,65 + 28+152,1 +3,2+40,1 +0,3 + 0,3) =3,15	мм, Вд «
= 1,658 мм.
2. Расчет вторым методом, полагая, что имеет место симметричное распре-
деление отклонений в полях допусков по закону Гаусса, дает такие резуль-
таты:
8д = 3 |/"-у (0,092 + 0,42 + 0,32 + о,282 + 0,22 + 0,0482 + 0,12 +
<-"‘/ + 0,042 + 0,22) = о,656 мм;
ДОд = 0,045 — (—0,14 — 0,024 + 0,05 — 0,02 4- 0,2) = — 0,021 мм;
Лдтах = 4 — 0,021 + 0,328 = 4>307 мм:
А , =4 — 0,021 — 0,328 = 3,651 мм.
Дт1п
30
Рис. 4.6. Схема размерной цепи для расчета осевого зазора компрессора
Таким образом, предельные значения осевого зазора при рас-
чете по первому методу составляют 4,808 и 3,15 мм, по второ-
му— соответственно 4,307 и 3,651 мм, причем значения, получен-
ные в первом случае, практически никогда не будут встречаться
при сборке данного двигателя. Следовательно, пределы измене-
ния этого зазора (2—6 мм) заданы конструктором без достаточ-
ных оснований. При заданных допусках на размеры составляю-
щих звеньев этот зазор можно выдерживать в более узких пре-
делах. Эти выводы были подтверждены также результатами кон-
троля зазора при сборке.
Здесь вполне очевидна возможность решения и прямой задачи.
Если значение осевого зазора задано конструктором обоснованно,
то допуски на изготовление деталей, входящих в данную сбороч-
ную единицу, могут быть расширены и будет получен определен-
ный экономический эффект.
31
4.1.2.	Линейные размерные цепи
с непараллельными звеньями
Основное расчетное уравнение номинальных размеров линей-
ных цепей с непараллельными звеньями имеет тот же вид, что и
для цепей, рассмотренных выше, т. е.
л—1
1
но коэффициент здесь может приобретать другие, отличные от
предыдущего случая значения.
При определении & пользуются обычно двумя приемами: мето-
дом косинусов и дифференциальным методом. Первый находит
применение в тех случаях, когда в чертежах угловое положение
звеньев задано или подсчет его сравнительно прост (рис. 4.7).
Тогда все составляющие звенья цепи проектируются на направ-
ление замыкающего и проекции звеньев выражаются через коси-
нусы соответствующих углов. Таким образом, плоская цепь ока-
зывается приведенной к линейной, и к ней можно применять пра-
вила расчета, рассмотренные ранее.
Расчетное уравнение приобретает вид:
п—1
ЛД=2СО8М/-	(4.13)
1
Так как коэффициент здесь равен cos рь то он имеет преде-
лы изменения от -4-1 до —1.
Для плоской размерной цепи уравнение в номиналах в развер-
нутом виде будет
Д д = ^Д1	^2^2 +
где gi = —cos Pi (знак минус, так как звено уменьшающее),
^2 = cos (90—Pi) (знак плюс, так как звено увеличивающее);
£3 = cos р2, следовательно,
Дд= — Аг cos Pi 4~ Д2cos (90 — ^1)4"^з cos р2-
Перейдя к расчету точности замыкающего
звена, отметим, что здесь следует суммировать
как допуски линейных размеров составляю-
щих звеньев, так и допуски на угловые разме-
ры (рг-). В большинстве случаев расчет на мак-
симум—минимум можно вести (имея в виду,
что g2- = cos рг) по упрощенным уравнениям
(4.6), (4.7), (4.8), а вероятностный расчет —
по уравнениям (4.9, а), (4.12, а).
Рис. 4.7. Схема плоской размерной цепи
32
При пользовании дифференциальным методом коэффициент
влияния выражается в расчетных уравнениях как частная про-
изводная [см. уравнение (4.5)].
4.1.3.	Размерные цепи с векторными звеньями
Расчеты допускаемых погрешностей, рассмотренные выше, от-
носятся к скалярным величинам — линейным размерам или пре-
образуемым в линейные. Такие погрешности, как эксцентриситет,
торцовое биение, несоосность, представляют собой векторные по-
грешности. Они отличаются тем, что у них случайными являются
не только величины (модули), но и направления, изменяющиеся
в пределах 2л. Расчет их следует вести вероятностным методом.
Расчет на максимум — минимум будет оправдан лишь при таком
маловероятном случае, когда составляющие погрешности имеют
предельные значения и одно направление. Такой случай показан
на рис. 4.8, где эксцентриситет изделия явился результатом сме-
щения всех сопрягаемых поверхностей строго в одном направле-
нии.
На рис. 4.9 изображена деталь 1, взятая из рис. 4.8. Если в
цепи, в которую включена несоосность е.и требуется знать погреш-
ность в направлении оси ох, то в расчет следует принимать ве-
личину Ах, являющуюся функцией двух случайных величин: мо-
дуля ег и угла 0г-. Последнее вносит существенные осложнения в
технику расчетов методами теории вероятностей. В инженерных
методиках расчетов имеется ряд допущений и упрощений. При-
нимая во внимание, что эксцентриситет, биение и т. п. относятся
к существенно положительным величинам и их распределение
описывается кривой, весьма близкой к закону Релея
а распределение угла 0* происходит по закону равной вероятно-
сти, нередко пользуются формулами вида (4.12 а).
Рис. 4.8. Схема сопряжения деталей с эксцентриситетом:
1—вал с фланцем; 2—диск; е\, е2> е3—эксцентриситеты
Рис. 4.9. Схема векторной погрешности
2
2271
33
Так, при расчетах радиальных зазоров в компрессоре и тур-
бине ГТД, учитывая, что векторные погрешности распределены
на параллельных плоскостях, перпендикулярных оси ротора, а
суммарный вектор направлен равновероятно в пределах от О
до 2л, допуск £д' замыкающего звена векторной цепи можно рас-
считать по формуле [13]
где tB — коэффициент, характеризующий процент выхода расчет-
ной величины за границу поля допуска (процент риска), для за-
кона рассеяния, близкого к закону Релея, при риске 0,15% рав-
ный 3,6; £вг — коэффициент влияния, для составляющих векто-
ров, расположенных в одной плоскости (или в параллельных
плоскостях), равный 1;	— коэффициент относительного рассе-
яния модуля составляющих векторных погрешностей, для закона
близкого к закону Релея принимаемый равным 1/13; Qi — состав-
ляющая векторная погрешность.
Таким образом, для практических расчетов можно пользовать-
ся упрощенным уравнением
Г п^1 ‘
(415)
При расчетах векторных погрешностей роторных машин сле-
дует учитывать, что при вращении ротора модуль его суммарной
векторной погрешности совпадает (один раз за оборот) с моду-
лем суммарной векторной погрешности статора. Поэтому вектор-
ные погрешности ротора и статора надлежит определять раздель-
но (с учетом законов рассеяния составляющих погрешностей), а
затем суммировать их арифметически.
На рис. 4.10 показана часть компрессора ТРД и исходные данные, необхо-
димые для расчета точности радиального зазора. Индексами «в» и «о» на ри-
сунке обозначены соответственно диаметры охватываемых и охватывающих
поверхностей в сопряжениях. Численные значения основных размеров и по-
садки следующие:
0 Д = 568,5_0,12, 0 Е = 576	, 0 3 = 250	, 0 К = 160/76, 0 Л = 90/Д
Ло	До
Номинальный размер замыкающего звена — радиального зазора Ад — под-
считывается, как для линейных цепей с параллельными звеньями и для дан-
ного изделия Лд =1,0 мм.
Для определения (или проверки) допуска замыкающего звена воспользу-
емся уравнением (4.15). В качестве допусков составляющих звеньев в расчет
войдут:
а)	допуски на взаимное положение базовых (рабочих) поверхностей дета-
лей ротора и статора, входящие в качестве звеньев в векторую цепь (согласно
рис. 4.10 это допуски на несоосность поверхностей Д и Лв, Ев и Б и т. д.)
численные значения которых 0д)Л =0,09 мм, Qe Б“@Е з =^зк =0,08 мм.
34
Рис. 4.10. Размерная цепь для расчета радиального зазора
При производственных расчетах величины их, характеризующие точность из-
готовления деталей (вторая характеристика), берутся из конструкторской или
технологической документации (чертежи, операционные карты);
б)	отклонение от соосности поверхностей, являющееся результатом взаим-
ного смещения деталей в пределах радиальных зазоров в сопряжениях. Вели-
чины этих отклонений зависят от вида посадки и методов сборки и указыва-
ются в сборочных чертежах. За расчетную величину несоосности для данного
типа сопряжений примем 0,5 максимального значения зазора. Для посадок,
примененных в рассматриваемом изделии, расчетные величины несоосности
будут:
Qp р = 0,115-0,5 = 0,056 мм, Qo о =0,075-0,5 = 0,038 мм, и =
%%	dodB	покв
= 0,065-0,5=0,033 мм;
в)	радиальные зазоры в шариковых и роликовых подшипниках, указанные
в их паспортах или в картах контроля. При посадке одного из колец подшип-
ника с натягом учитывается изменение (уменьшение) начального радиального
зазора. Подробнее расчет зазора в подшипниках рассматривается ниже в раз-
деле сборки подшипнике в. В данном случае примем, что радиальный зазор
при посадке внутреннего кольца шарикоподшипника с надягом уменьшается
на 0,5 величины натяга. Для примененного подшипника (типа 116218 У) ра-
диальный зазор после посадки
Qn = о,О4 — (0,032-0,5) = 0,024 мм.
Таким образом, расчетнах величина допуска замыкающего звена выразит-
ся в виде суммы составляющих погрешностей ротора (от 1 до т) и статора
(от т+1 до п—1):
- ]/едлв + Qn + }/0евб + Qe03b + eloKo + 6еоев + 0зозв + 6кокв =
= -/0,092 н- 0,0242 + /3-0,082 + 0,0562 + 0,0382 + 0,0332 =
= 0,093 + 0,158 = 0,25 мм.
2*
35
4.1.4.	Неоднородные погрешности, связанные
с процессом сборки
В предыдущих разделах рассматривались погрешности одно-
родные,. представляющие собой отклонение однородных пара-
метров. Выявлялась в основном связь погрешностей геометриче-
ских сборочных параметров с первичными погрешностями разме-
ров деталей и рассчитывалась точность сборочных параметров.
В расчеты могли включаться также составляющие .векторные по-
грешности при сопряжении деталей с зазором по центрирующим
поверхностям.
Однако расчеты точности сборки не исчерпываются суммиро-
ванием однородных геометрических составляющих. Такое ограни-
чение в расчетах противоречит самой сущности реального сбороч-
ного процесса. Действительный процесс сборки машин сложен.
Сопутствующие ему физические явления, такие как деформация
реальных конструкций, контактная податливость, релаксация на-
пряжений и другие, сложны сами по себе и взаимосвязаны. Воз-
никающие вследствие этих явлений погрешности также взаимо-
связаны и могут трансформироваться в другие погрешности. Ре-
шение точностных задач в данных условиях затруднено и неиз-
бежны допущения.
При расчете точности параметра (например, геометрического)
выявляется влияние на него другого, неоднородного параметра
(например, физического), устанавливается его возможная по-
грешность и соответствующая ей доля погрешности геометриче-
ского параметра суммируется с другими составляющими погреш-
ности.
В качестве примера расчетов рассмотрим следующий. На рис.
4.11 представлен эскиз одного из топливных агрегатов, у которо-
го осевой зазор Лд выдерживается в узких пределах допуска.
Определение погрешности (или допуска) осевого зазора только
на основании решения линейной размерной цепи не приводит к
Рис. 4.11. Топливный насос
36
—н,
желаемым результатам, так как деформация проставки 2 при за-
тяжке болтов 3, скрепляющих корпус, существенно изменяет
(уменьшает) величину зазора.
Ввиду того, что корпусные детали 1 и 4 относительно жесткие,
можно принять гипотезу плоских сечений и подсчитать деформа-
цию сжатия проставки (соответственно и уменьшение зазора) по
уравнению
X — Rl ( Х \
4	В k F 1У
X, Y—координаты точки, в которой определяется зазор; R —
равнодействующая сила затяжки болтов; xR, yR— координаты
точки приложения равнодействующей (находятся по правилам
сложения параллельно действующих сил); 1Х> 1У — главные цент-
ральные моменты инерции относительно оси х и оси у; I — толщи-
на проставки; F — площадь контакта проставки с корпусными де-
талями; Е—модуль упругости материала проставки.
Полученное значение Хд следует вычесть из номинального зна-
чения зазора в агрегате, вычисленного на основании решения ос-
новного уравнения линейной размерной цепи.
Имея в виду, что силовые элементы — болты на поверхности
контакта — расположены симметрично, допустим, что XR = 0 YR =
= 0, тогда
X_____El
4 ЕР
Рассматривая
мых переменных
чая практически
зим так:
ЗХ .
О)) =---а)п-н
Хд dR к I
величину деформации как функцию независи-
R, I и F (модуль упругости Е для данного слу-
остается постоянным), поле рассеяния ее выра-
д\ . д\
---4---(*)₽.
dl dF F
Подставив значения частных производных и заменив, как при-
нято ранее в расчетах, поля рассеяния допусками соответствую-
щих параметров, получим
=-А—8„-1— 8
д EF к EF EF2 F
При расчете точности величины деформации вероятностным
методом, при симметричном рассеянии параметров в полях до-
пусков по закону Гаусса, поле допуска искомой величины бу-
дет
Ц-з/АГШ’й+Шй+Ш-,’].
I/ oil Д'Д' А 1 I К'К' /	* 1 \ PR9. I г I
Но останавливаясь на других примерах, отметим большое
значение расчетов неоднородных сборочных погрешностей для
роторов и статоров ДЛА и агрегатов.
37
Исследования [11] показали, что при разъемной, пакетной,
конструкции подобных изделий, скрепляемых резьбовыми элемен-
тами, основная погрешность, связанная с физическими явлениями
при сборке, это изгиб в плоскости оси изделия. Непосредствен-
ной причиной, порождающей эту погрешность, является неравно-
мерная затяжка болтов группового фланцевого соединения.
Исследованиями [36, 37] также установлено, что средние зна-
чения погрешностей от неравномерной затяжки составляют от
И до 140%. Это дает представление об изгибающих моментах,
возникающих при сборке, и вызываемых ими угловых погрешно-
стях оси изделия.
Полученные путем соответствующих расчетов угловые по-
грешности суммируются с другими угловыми погрешностями,
связанными с затяжкой (деформация прокладки и др.), а также
с геометрическими погрешностями деталей (перпендикулярность
торцов). Зная угловые отклонения базовых осей деталей, можно
найти их проекции на плоскость, перпендикулярную оси враще-
ния изделия, и, таким образом, перейти к суммированию всех
радиальных погрешностей. Полный учет их важен для обеспече-
ния оптимальных значений радиальных зазоров в газовом трак-
те двигателя или агрегата.
4.1.5.	Погрешности, связанные
с технологическими испытаниями
Основные сборочные единицы и двигатели в целом, как пра-
вило, проходят различные технологические испытания, в резуль-
тате которых сборочные параметры могут существенно изменять-
ся, и эти изменения должны быть учтены «на старте», при про-
ектировании и сборке двигателя.
В курсах конструкции двигателей приводятся, например, рас-
четные формулы напряжений растяжения в лопатках от центро-
бежных сил. Пользуясь ими, можно подсчитать удлинение ло-
паток и изменение (после испытаний двигателя) таких важных
параметров, как радиальные зазоры в компрессоре и турбине
Установлено, что увеличение относительного радиального зазора
(отнесенного к длине лопатки) на 1 % приводит к уменьшению
КПД компрессора до 3%, что вызывает увеличение расхода топ-
лива до 10%. Значительно влияют на эксплуатационные характе-
ристики изменения зазора и в турбине. Однако с уменьшением
зазора возрастает опасность задевания лопаток о корпус на не-
которых режимах (например, при остановке двигателя), что мо-
жет привести к выходу двигателя из строя. Таким образом, стоит
задача обеспечения минимально допустимых значений радиаль-
ных зазоров.
Между тем в проектно-конструкторских расчетах не учитыва-
ется влияние таких технологических факторов, как остаточные
напряжения, связанные с разными видами обработки и сварки
лопаток, упрочнением поверхностного слоя, релаксацией и др.
38
При расчете угла установки в диске бандажированных лопаток
не учитываются угловые погрешности, связанные с поворотом
лопатки вследствие перераспределения натяга по бандажной
полке и релаксации напряжения в самой лопатке. Как и в преды-
дущем случае, эти погрешности значительно изменяют величину
сборочного параметра. Сказанное подтверждает необходимость
проведения дополнительных точностных расчетов с учетом рассе-
яния исходных величин, входящих в расчетные проектные фор-
мулы, а также с учетом технологических факторов.
В заключение необходимо подчеркнуть, что погрешности, воз-
никающие в процессе сборки и технологических испытаний, носят
наследственный характер. Важной задачей является выявление
связи и влияния предшествующих и последующих свойств элемен-
тов изделия на определенные сборочные параметры. Дальнейшее
совершенствование и отработка методик точностных расчетов в
этом направлении способствуют повышению основных эксплуата-
ционных характеристик двигателя, надежности и качества.
4.2. МЕТОДЫ ДОСТИЖЕНИЯ ЗАДАННОЙ ТОЧНОСТИ
СБОРОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ
В результате сборки может оказаться, что суммарная погреш-
ность (О д сборочного параметра будет больше, или меньше, или
равна заданному (чертежом) допускаемому значению 6Д. Обеспе-
чить заданную точность параметра означает добиться тем или
иным способом, чтобы суммарная погрешность была меньше или
равна заданному значению, т. е. чтобы соблюдалось условие сод^
< Вд.
В подразд. 4.1 приведены методы расчета ожидаемой точно-
сти сборочных параметров, выполняемые до сборки или в ходе ее.
Так как при этом в расчет вводятся не действительные, а до-
пускаемые отклонения составляющих звеньев, то условие обес-
печения заданной точности можно записать в виде
(4.16)
Из анализа уравнений (4.6), (4.12) видно, что уменьшить по-
грешность (допуск) сборочного параметра — замыкающего зве-
на — можно тремя путями: уменьшением полей допусков состав-
ляющих звеньев цепи, уменьшением числа составляющих звень-
ев, уменьшением передаточных отношений. Все эти пути можно
и должно реализовать уже на стадии проектирования объекта,
до начала сборочного процесса.
Первый путь наиболее очевидный, но не наилучший, так как
уменьшение допусков, т. е. повышение точности изготовления де-
талей, часто ограничивается возможностями оборудования и мо-
жет оказаться технически недостижимым. Кроме того, с повы-
шением точности стоимость обработки деталей резко возрастает
(как известно, точность и себестоимость связаны гиперболической
зависимостью).
39
Второй путь формулируется как «принцип наикратчайшего
пути» и заключается в том, что решение задач, связанных с до-
стижением точности (при конструировании, обработке деталей,
сборке), необходимо осуществлять при помощи размерных цепей,
содержащих наименьшее число звеньев.
Третий путь предусматривает уменьшение прежде всего тех
коэффициентов влияния, которые имеют большие абсолютные
значения. Именно они оказывают наиболее сильное влияние на
отклонения замыкающего звена. Добавим в связи с этим, что
уменьшать допуски следует прежде всего у звеньев, имеющих
эти коэффициенты. Наибольший эффект повышения точности
замыкающего звена будет при использовании всех трех путей.
В зависимости от конкретных производственных условий и
степени реализации указанных путей заданная точность в про-
цессе сборки обеспечивается одним из следующих пяти методов:
полной взаимозаменяемости, неполной взаимозаменяемости, под-
бора (групповой взаимозаменяемости), компенсации или регули-
ровки, пригонки.
4.2.1.	Метод полной взаимозаменяемости
Если расчеты бд' проводились по методу максимума — мини-
мума и в результате установлено, что условие (4.16) выполняется,
то сборка рассматриваемого объекта может осуществляться ме-
тодом полной взаимозаменяемости. То есть сборка может осу-
ществляться из любых деталей данного типоразмера, и все они,
включаясь в качестве звеньев в размерную цепь, обеспечат за-
данную точность замыкающего звена без каких-либо дополни-
тельных операций (выбора, подбора, изменения размера).
Метод характеризуется следующими особенностями:
относительной простотой и малой трудоемкостью сборочных
операций, благодаря чему операции удешевляются и требуются
сборщики менее высокой квалификации;
упрощением нормирования операций, планирования и органи-
зации всего производства, расширением возможностей коопериро-
вания между заводами;
возможностями механизации и автоматизации процесса, ши-
рокими возможностями перевода сборки на поток;
облегчением и удешевлением ремонта изделий;
повышенной точностью изготовления деталей, входящих в ка-
честве звеньев в размерные цепи.
Из уравнения (4.4) видно, что при заданном допуске замыка-
ющего звена точность (и стоимость) составляющих звеньев тем
выше, чем больше их число, поэтому при любых видах и техниче-
ских уровнях производства метод экономически более эффекти-
вен в случае короткозвенных цепей.
Повышение точности изготовления деталей требует наличия
более совершенного оборудования и оснастки, затраты на ко-
40
торые быстрее окупаются при крупных масштабах производства,
поэтому применение метода в условиях крупносерийного и мас-
сового производства оказывается более эффективным.
4.2.2.	Метод неполной взаимозаменяемости
Данный метод, как и три последующих, применяется в тех
случаях, когда отсутствуют приведенные выше условия для пол-
ной взаимозаменяемости, т. е. когда при расчетах любым из ме-
тодов для определенного числа собираемых объектов имеет место
неравенство
(4. 17)
что является следствием расширения допусков на детали до эко-
номически приемлемых значений для данного производства.
Вследствие этого некоторый процент изделий, собранных (как и
при полной взаимозаменяемости) без выбора или изменения раз-
меров детали, может иметь значения замыкающего звена, не со-
ответствующие заданному. Тем не менее этот метод сборки мо-
жет оказаться практически целесообразным, если процент таких
некондиционных изделий (процент риска) сравнительно невелик,
а экономический эффект от снижения себестоимости изготовле-
ния деталей окупает издержки из-за возможной переборки и ис-
правления некондиционных изделий. Экономическая эффектив-
ность обосновывается вероятностным методом расчета, в котором
задаются приемлемым процентом риска.
Имея в виду случай, когда рассеяние размеров деталей, пос-
тупивших на сборку, подчиняется закону Гаусса, сущность мето-
да можно иллюстрировать на следующем примере.
В многозвенном механизме требуется выдержать допуск за-
мыкающего звена 6д = ±0,03 мм (рис. 4.12, кривая /). Предполо-
жим, что в данных производственных условиях невозможно обра-
ботать детали с точностью, необходимой для обеспечения столь
малого допуска при сборке без выбора или изменения размера.
После увеличения допусков на размеры деталей до экономичес-
ки приемлемых предельные отклонения замыкающего звена (при
41
сборочных единиц), определяемый по формулам теории вероятно-
стей.
Для упрощения расчетов можно пользоваться заранее состав-
ленными таблицами. Ниже приведен возможный процент риска
в зависимости от коэффициента взаимозаменяемости тр
т) = 8д/5Д1, где 6Д —заданный допуск замыкающего звена; Вд, —
допуск замыкающего звена, получающийся после увеличения
допусков на размеры составляющих звеньев до экономически
приемлемых.
Коэффициент т)	1	0,9	0,86	0,78	0,68	0,63	0,58	0,53	0,33
Процент риска	0,27	0,6	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0	33,0
Для нашего примера, где т]=^0,6, процент риска составит около
7%.
Таким образом, обусловленное экономическими и технически-
ми соображениями увеличение допусков на детали привело к уве-
личению допуска (поля рассеяния) замыкающего звена на 40%
против заданного техническими условиями, но в результате сбор-
ки окажется не более 7% изделий, у которых действительные
значения замыкающего звена выйдут за пределы 6Д. Причем,
если изделия можно разобрать, не нарушая целостности деталей,
то последние могут использоваться при сборке новых изделий.
Если бы была поставлена обратная задача — повысить точность
сборки, не прибегая к уменьшению допусков на составляющие
звенья, то ее можно решить, задавшись предварительно процен-
том риска. Выбранный по экономическим соображениям процент
риска служит для проверки правильности назначения и коррек-
тировки допусков составляющих звеньев.
4.2.3.	Метод подбора
Метод подбора может быть попарный и групповой, именуе-
мый иначе групповой взаимозаменяемостью. Он применяется при
условии неравенства (4.17) и предусматривает проведение сборки
из деталей, обработанных с экономически приемлемыми допус-
ками. Риск получения некоторого процента некондиционных из-
делий исключается благодаря проведению сборки не из любых,
а из специально подобранных деталей.
При попарном методе сборщик непосредственно на рабочем
месте путем обмера подбирает сопрягаемые детали друг к дру-
гу, добиваясь получения заданного значения замыкающего звена.
Более широкое применение, в особенности при значительных мас-
штабах производства, находит метод групповой взаимозаменяе-
мости, который заключается в том, что сопрягаемые детали пред-
варительно рассортировываются на группы в более узких преде-
42
лах допуска, а затем сборочные единицы собираются из деталей
соответствующей группы, чем и обеспечивается высокая точность
сопряжения.
Число групп т рассортировки выбирается таким образом,
чтобы при сопряжении деталей каждой группы был обеспечен
требуемый допуск посадки бд (зазора, натяга), т. е. чтобы вы-
держивалось соотношение
5в -р0 =ВД,
где и %т — соответственно допуски на размеры сопрягаемых
вала и отверстия в пределах группы (рис. 4.13).
Но так как
где бв и б0 — соответственно экономически приемлемые допуски
на изготовление вала и отверстия, то соотношение запишется:
Sg —р &Q ~	Sg Д“ Bq
——2- = Вд, и, следовательно, т= —------° .
/п	В.
д
Если при расчете получается дробное число, то его следует
округлить до ближайшего целого числа.
При групповой взаимозаменяемости получают как бы соедине-
ние из других деталей, имеющих допуск в т раз меньше допуска
на изготовление.
0	Отверстие
Рис. 4.13. Схема группового подбора
Эффективность данного метода снижается при несоответствии
законов рассеяния и координат середин полей рассеяния разме-
ров обеих сопрягаемых деталей (см. рис. 4.13), так как число
охватывающих деталей в каждой группе N\, N2f N3 не будет со-
ответствовать числу охватываемых N/, N2,‘N3 и часть деталей
окажется неиспользованной.
Сборка осложняется, если деталь подбирается одновременно
по нескольким размерам.
Несмотря на эти недос-
татки и расходы, связанные
с организацией дополнитель-
ного контрольно-измеритель-
ного хозяйства, метод под-
бора остается одним из наи-
более распространенных, в
особенности при сборке ма-
лозвенных узлов высокой
точности. Метод широко
применяется также при под-
боре деталей по массе.
Детали сортируются ав-
томатами или вручную пре-
дельными калибрами и уни-
43
Рис. 4.14. Калибры для рассорти-
ровки деталей на две группы
$dCp, МКМ Шпильки
TH I ITil । !i и и 11 - 1 гриппа Д11и1Д|1!|1||!	
тТПгТпТпнГ IZTгруппа j_il! i 11J ill 11! 111 1 1	
	11111 HI 1Г111HTI ' I гриппа 1! 1111 ill 1111 i L1.1
	llillltmnrfm" * Н группа
Отверстия
Рис. 4.15. Схема рассортировки шпилек
и резьбовых гнезд по среднему диа-
метру резьбы
версальным измерительным инструментом. Калибры для ручной
рассортировки деталей на две группы показаны на рис. 4.14.
Характерным примером служит подбор деталей по размерам
при сборке резьбовых соединений с гарантированным натягом.
'т*	» ало 2Н5Д (2)
Так, стальные шпильки с резьбой М8------— , предназначенные
для ввертывания в алюминиевые корпусы, имеют схему рассор-
тировки, приведенную на рис. 4.15.
Таков же принцип подбора деталей по массе и по статичес-
кому моменту, обеспечивающий более точную уравновешенность
роторов. Например, лопатка газовой турбины изготовляется с до-
пуском по массе 10—12 г. При сборке ротора турбины лопатки
данного комплекта подбираются с допуском 2—3 г. Более того,
.для лопаток, устанавливаемых диаметрально противоположно,
допуск берется еще жестче — порядка 0,2—0,75 г.
Примером подбора по физическим параметрам является под-
бор по упругости деталей типа уплотнительных колец или пру-
жин. Как известно, критерием упругости служит сила, сжимающая
деталь до получения рабочего зазора в замке (кольцо) или за-
данной высоты (пружина). При наличии нескольких одинаковых
деталей в комплекте для получения одинакового результата их
совместного действия допускается незначительное расхождение в
упругости.
Рассортированные детали клеймятся условными знаками или
цифрами и в дальнейшем хранятся в специальной таре.
Все указанные виды подбора трудоемки, ввиду чего требуется
максимальное применение средств механизации и автоматизации.
В случае подбора по одному геометрическому (линейному
или диаметральному размеру) или физическому параметру (мас-
се) проблема автоматизации решается в основном применением
сортировочных автоматов. Однако имеется немало узлов, в кото-
рых необходим подбор деталей одновременно по нескольким
размерам или параметрам. Например, подбор тел качения одно-
временно по наружному и внутреннему кольцам, подбор лопаток
44
по зазорам в замке и одновременно по длине, по массе и статичес-
кому моменту.
С увеличением числа параметров детали, по которым нужно
выдержать заданный закон изменения, свыше двух, число воз-
можных сочетаний возрастает настолько, что выбор оптимальных
вариантов комплектации деталей требует применения ЭВМ.
Ниже приводятся основы алгоритма и программа на языке
Фортран IV (с комментариями) для решения с помощью ЭВ/М
задачи комплектации двух деталей (из соответствующих пар-
тий), сопрягаемых по трем поверхностям, по которым должен
быть выдержан определенный натяг, притом одинаковый (в за-
данных пределах) для всех поверхностей.
Аналогичная задача применительно к сборке дефлектора с ло-
паткой решалась на языке АП для малой ЭВМ типа «Наири»
[29].
Важной частью алгоритма является установление критериев,
определяющих сорт укомплектованных пар. Наряду с комплектом
1-го сорта, с наивысшей точностью, предусматриваются комплек-
ты более низких сортов, для которых допуск расширяется по ме-
ре увеличения порядкового номера сорта комплекта.
Программа на языке Фортран IV
с программа комплектации двух деталей, сопрягающихся
с по трем посадочным поверхностям
с общее число деталей каждого типа не более 1000
с число сортов не более 10
с N — число охватывающих деталей А
с М — число охватываемых деталей В
с ZAZOR— нижнее отклонение натяга (для зазора
с знак «—»)
с NATAG— максимально допустимый натяг для последне-
с го сорта
с NS — число сортов
с № 1, №2, №3—номера поверхностей по приоритету ес-
с ли № 1 = 3, № 2 = 1, № 3 = 2, то сначала проверяются (под-
с бираются) детали по 3 поверхностям, потом по 1 и, на-
с конец по 2; сначал вводятся охватывающие детали, за-
с тем охватываемые
REAL—A(1000,3),B(1000,3),D(10),HI(3)
INTEGER—NP(3),IA(1000),IB(1000)
READ—(05,100)—N, M, ZAZOR, NATAG, NS, Nl, N2, N3
100 —FORMAT — (213, 2F6.4, 412)
READ—(05,200)—(IA(I), (A(I, J), J= 1,3), 1 = 1, N)
READ—(05,200)—(IB(I), (В (I, J), J= 1,3), 1= 1, N)
K=NP(1)
45
DO— 1— L=1,N
DO—1—I = L, N
IF (A (I, K).GT.A(L, K))—GO—TO— 1
C=A(L, K)
JA=IA(L)
A(L, K)=A(I,K)
IA(L)=IA(I)
A(I, K)=C
IA(I)=JA
1—CONTINUE
DO—2—L=1,M
DO—2—I = L, M
IF—(В (I, K)-GT.B (L, K))—GO—TO—2
C=B(L, K)
JB = IB(L)
B(L, K)=B(I,K)
IB(L)=IB(I)
B(i, ю=с
IB(I)=JB
2—CONTINUE
с расстановка деталей А и В по возрастанию их главного
с размера
DI = (NATAG—ZAZOR)/NS
DO—3—1 = 1, NS
3—	D(I)=Db I
с определение границ натяга каждого сорта
DO—4—1=1, NS
DA=D(I)
WRITE—(06, 300) —I, ZAZOR, DA
300—FORMAT—(‘—НОМЕР—СОРТА—’, 12, ‘ НИЖНЕЕ И *
* ВЕРХНЕЕ—ОТКЛОНЕНИЕ—НАТЯГА’, 2F8.4)
DO—5—11 = 1, N
IF— (IA(II) .EQ.0) — GO—TO—5
DO—5—JJ=1,M
IF— (IB(JJ).EQ.0)—GO—TO—5
DO—6—K= 1,3
IJ=NP(K)
H=A(II,IJ)— B(JJ, IJ)
IF —(H.GT.DA)—GO—TO—5
IF— (H.LT.ZAZOR)—GO—TO—5
6—CONTINUE
46
DO—8—1=1,3
8—HI(I) = A(II, I)— B(JJ, IJ)
WRITE—(06, 400)—HI, IA(II), IB(JJ)
400—FORMAT—(‘—НАТЯГИ—ПОВЕРХНОСТЕЙ—1,2 и 3’,
;	3F8.4, *HOMEP—ДЕТАЛИ—A’—13,‘НОМЕР—
ДЕТАЛИ— В’—13)
1А(П)=0
IB(JJ)=0
5 CONTINUE
4—CONTINUE
200 FORMAT—(13, 3F10.3)
STOP
END
с вводятся сначала размеры деталей А — охватывающих,
с а затем размеры деталей В — охватываемых, при этом
с набивка п/к следующая:
123 456789 10 11 12 13	14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
НОМЕР	-ТОЧКА	ДРОБНАЯ^ЧАСТЬ
ДЕТАЛИ	I РАЗМЕР	II РАЗМЕР
24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
ДРОБНАЯ ЧАСТЬ
III РАЗМЕР
'	4.2.4. Метод компенсации или регулировки
Метод компенсации или регулировки, применяемый при нали-
чии неравенства (4.17), состоит в том, что заданное значение
допуска замыкающего звена при изготовлении остальных деталей
с экономически приемлемой точностью достигается регулирова-
нием размера одной из деталей, как правило, только для этой
цели изготавливаемой, называемой в этом случае компенсато-
ром. Все другие детали при этом участвуют в сборке, как при
полной взаимозаменяемости. В ДЛА всех типов компенсаторы
применяются для регулирования важнейших осевых зазоров в
турбинах, компрессорах, подшипниках, боковых зазоров в кони-
ческих зубчатых передачах и т. п. Чаще всего в двигателях при-
меняют неподвижные компенсаторы, выполненные в виде калиб-
рованных колец, шайб и прокладок. Подвижные компенсаторы,
выполненные со ступенчатым (типа корончатых гаек) или с не-
прерывным (типа регулировочных винтов) перемещением, приме-
няются реже.
Величина компенсации 6К определяется из уравнения
(4.18)
47
Рис. 4.16. Совмещение нижних границ допусков
В случае, когда допуск на изготовление
компенсатора мал по сравнению с допуском
8Д, можно пойти на небольшой риск выхода
погрешности замыкающего звена за преде-
лы допуска.
Число ступеней N неподвижного компен-
сатора находится из отношения
В противном случае собственными погрешностями компенса-
торов бкомп пренебречь нельзя и расчет ступеней следует вести
по формуле
= —---------+ 1-	(4-19)
д комп
Причем дробное число округляется до ближайшего большего це-
лого.
Для узла (см. рис. 4.2, 4.3) при заданном допуске замыкающего звена
5д = 0,28 мм величина компенсации и число ступеней будут1 равны:
= $2 — &д = 0,56 — 0,28 = 0,28 мм;
С целью упрощения расчета размеров компенсаторов рекомендуется на-
значать координаты середин экономически приемлемых допусков звеньев таким
образом, чтобы совместить одну из границ расчетного поля допуска 6д за-
мыкающего звена с соответствующей границей поля заданного допуска этого
звена.
При совмещении нижних границ допусков замыкающего звена (рис. 4.16)
соблюдается условие
Днд = днд, Т. е. Дод —8д/2=ДНд,
п—1
или 2	= Анд + 8д/2.
1
В решаемой задаче
п—1
Д0/ = Днд 4- S д/2 = 0 + 0,28 = 0,28 мм.
1 1
Координаты середин полей допусков, удовлетворяющие этому условию,
имеют следующие значения:
AOj -J- Д02 — Д03 — Д04 — Д05	Д05 = 0,05 -4* 0,0э -р 0,03 ~Р 0,05 -р 0,05 -р 0,05 =
= 0,28 мм.
Размер компенсаторов I ступени будет равен номинальному размеру Аз,
увеличенному на величину ДОд— Sд/2.
48
Размер каждой последующей ступени будет отличаться от размера пред-
шествующей ступени на величину ступени компенсации, равную
8 — 8	= 0,28 — 0,06 = 0,22 мм.
Так как в рассматриваемом примере ДОд ~ 0,14, то
ДОд — 8д/2 = 0,14 — 0,14 = 0.
Компенсаторы должны иметь следующие размеры:
I ступени — Д3-0’06;
II ступени — Л3 + 0,22-°’06;
III ступени— (Дз + 0,44)-°>06.
С целью сохранения единой величины номинала у компенсаторов любой
ступени целесообразно разницу в номиналах перенести на координаты середин
полей допусков. Тогда
W =	-0,03 мм;
До Лз II = — 0,03 + 0,22 = 0,19 мм;
до Лд Ш = — 0,03 + 0,44 = 0,41 мм.
Окончательно будут установлены следующие размеры ступеней компенса-
тора:
I ступени Л^-0,06;
II ступени
III ступени Л о1'°’44 .
J	34-0,38
Метод компенсаторов имеет ряд преимуществ, он позволяет
получить высокую точность замыкающего звена независимо от
числа звеньев и поддерживать ее при эксплуатации. Благодаря та-
ким преимуществам этот метод находит весьма широкое распро-
странение в машиностроении. Применение метода связано с не-
которым увеличением номенклатуры изготовляемых деталей (ком-
пенсаторов) .
4.2.5. Метод пригонки
Метод пригонки состоит в том, что требуемая точность замы-
кающего звена при изготовлении деталей изделия с экономичес-
кой точностью достигается изменением размера одной из дета-
лей путем слесарной или механической обработки.
Величина снимаемого слоя, которую можно назвать величиной
компенсации, определяется по уравнению (4.18). Деталь-компен-
сатор изготавливается с припуском, соответствующим величине
компенсации.
Положительной особенностью метода пригонки является высо-
кая точность при сборке многозвенных сборочных единиц. Одна-
ко метод пригонки имеет следующие существенные недостатки:
пригоночные операции трудоемки, трудно поддаются нормирова-
нию, нарушают ритмичность производства; требуются сборщики
высокой квалификации; собираемые изделия загрязняются струж-
кой или абразивом.
Из-за отмеченных недостатков метод пригонки применяется
в основном в опытном производстве, когда применение других ме-
49
годов ограничено. При крупных масштабах производства, как
правило, никакие пригоночные* работы типа шабрения, припилов-
ки и прочих в двигателестроении не допускаются. В отдельных
случаях производится притирка, соосное или обычное развертыва-
ние.
Глава 5. КОНТРОЛЬ СБОРОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ
5.1.	КОНТРОЛЬ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Расчеты точности сборочных параметров, изложенные в пре-
дыдущей главе, выполняются с теми или иными допущениями.
В свою очередь, при осуществлении методов, обеспечивающих
заданную точность, действуют, как впрочем и в любом технологи-
ческом процессе, факторы, которые не всегда удается учесть и
которые носят случайных характер. С другой стороны, высокая
ответственность сборки как завершающего этапа производствен-
ного цикла требует гарантии безусловного обеспечения всех па-
раметров в пределах их допусков. Поэтому в процессе сборки
проводится контроль действительных значений сборочных пара-
метров. По результатам контроля при необходимости процесс и
методы сборки корректируются, и контроль проводится вновь.
Характеристики точности геометрических параметров детали —
точность размеров и формы и точность взаимного положения по-
верхностей— выдерживаются при изготовлении детали и, как пра-
вило, подвергаются контролю непосредственно в цехе-изготови-
теле. Поэтому в процессе сборки практически не приходится
встречаться с операциями их контроля. В то же время контроль
точности взаимного положения поверхностей сопряженных дета-
лей составляет одну из важных операций технологического про-
цесса сборки любого двигателя и агрегата. Примерами подобных
операций являются контроль радиальных и осевых зазоров, тор-
цовых и радиальных биений, соосности опор подшипников, цент-
ровка и др.
5.1.1.	Контроль зазоров и биений
Способы контроля осевых и радиальных зазоров с помощью
обычных универсальных или предельных средств измерения —
щупов, индикаторов, калибров и т. п. — не отличаются от приня-
тых в общем машиностроении и излагаемых в соответствующих
курсах. Одна из особеностей операций контроля при сборке ДЛА
состоит в том, что их приходится выполнять в труднодоступных
местах, куда подход с обычными измерительными средствами
часто невозможен, и поэтому применяются специальные инстру-
менты и косвенные способы измерения.
На рис. 5.1 приведен пример контроля осевого переднего за-
зора в одной из ступеней ротора турбины с помощью специаль-
50
Рис. 5.1. Контроль осевого зазора
в турбине
.7
Рис. 5.2. Контроль зазора в лаби-
ринтном уплотнении:
/—лабиринт ротора; 2—свинцовые прово-
лочки; 3—лабиринт статора
ного калибра — Г-образного щупа. После постановки очередного
соплового аппарата аналогично измеряется и задний зазор.
На рис. 5.2 показан способ контроля зазора в лабиринтном
уплотнении ротора (или любой другой сборочной единицы) с по-
мощью свинцовых проволочек. Проволочки, диаметр которых бе-
рется несколько больше максимально допустимого зазора, укла-
дывается на лабиринт 3, и ротор (ось которого вертикальна) ус-
танавливается на место. Под действием силы тяжести ротора
проволочки сплющиваются. Сняв ротор, замеряют толщину де-
формированных участков проволочки, которая равна действитель-
ному значению зазора. В тех случаях, когда ротор недостаточно
жесткий или масса его мала, проволочки заменяются валиками из
пластилина.
На рис. 5.3 показан один из приемов контроля радиального
зазора в турбинах и компрессорах. Контроль в местах, близких
к плоскостям разъема корпусов, не вызывает затруднений, и он
проводится обычно щупами. Однако щупами нельзя измерить за-
зор по внутренней полости статора. С этой целью используются
специальные калиброванные детали-скобки, надеваемые на конец
наиболее длинной лопатки. Ротор осторожно вращают, и задева-
ние («шаркание») о корпус скобочки, имеющей калиброванный
размер, равный минимально допустимому значению зазора АДт1п,
указывает на то, что зазор не соответствует заданному значению.
Аналогично может быть проведена проверка по максимально до-
пустимому зазору. Действительное значение зазора измеряется с
помощью пластилина, прикрепляемого также на конце наиболее
длинной лопатки.
Часто применяется косвенный способ проверки зазора путем
расчета размерной цепи по действительным значениям размеров
звеньев (рис. 5.4). Действительные размеры деталей и А3 из-
меряются обычно до сборки (или берутся из карт контроля), а
размеры взаимного положения Л2 — непосредственно при сборке
изделия.
51
Рис. 5.3. Контроль радиального за- Рис. 5.4. Контроль зазора косвен-
зора	ным способом
Контроль биений, параллельности, неперпендикулярности и
других проводится по схемам, приведенным в литературе [23].
Существующие контактные методы контроля ряда параметров
все менее удовлетворяют растущим техническим требованиям
производства ДЛА. В этом отношении перспективны бесконтакт-
ные, физические методы (например, с использованием принципа
емкостных датчиков, световодов, телевидения и др.), которые
позволяют вести измерения параметров в собранном изделии, при
его испытаниях и эксплуатации.
Для контроля геометрических параметров проточной части в
собранном ГТД, а также для контроля сварных швов, состояния
лопаток, форсунок после испытаний или определенной наработ-
ки, получают применение эндоскопы, в которых используется во-
локонная оптика (рис. 5.5, а, б, в).
Принцип действия эндоскопов основан на использовании пол-
ного внутреннего отражения света в стеклянном волокне, имею-
щем специальную конструкцию. Волокна изготавливаются из двух
Рис. 5.5. Контроль проточной части ГТД с помощью эндоскопов:
а—отражение и передача света в стеклянном волокне; б—передающий конец эндоскопа: 1—
объектив; 2—освещающая площадка; в—контроль камеры сгорания: /—окуляр; 2—источник
света; 3—смотровой люк; 4—камера сгорания
52
материалов с различным коэффициентом преломления света (/г —
= 1,62; п— 1,55).
Свет на границе двух сортов стекла отражается и передастся
в нужном направлении. Волокна (диаметром 10—30 мкм, числом'
до нескольких тысяч) собираются в жгуты, у которых должна
быть согласованность в расположении концов волокон на пере-
дающем и принимающем торцах.
На передающем конце эндоскопа (на торце или сбоку) распо-
лагается объектив и освещающая площадка. Эндоскоп помеща-
ется в гибкий трос и может изгибаться (до 120°) и вращаться на
360° вокруг оси. Наиболее употребительны эндоскопы с наруж-
ным диаметром 6,8 и 12 мм и длиной 2—3 м. Они могут работать
при температуре до 353 К- Когда необходимо зафиксировать пе-
редаваемое изображение, эндоскоп подключается к специальной;
фотоустановке, кинокамере или видеомагнитофону.
5.1.2.	Контроль соосности
Контролю соосности подвергаются гнезда подшипников рото-
ров двигателей и агрегатов, а также гнезда подшипников в си-
стемах управления вектором тяги ЖРД и РДТТ. Необходимость
проведения этой операции диктуется тем, что несоосность, выхо-
дящая за пределы допуска, влечет за собой неравномерный износ
подшипников, вибрации, погрешности систем управления и т. д.
Соосность контролируется: а) жесткими калибрами, б) индика-
торными приспособлениями, в) оптическим методом, г) пневма-
тическим методом.
Контроль соосности обычно проводится на первых стадиях?
сборки объекта до установки в корпусы роторов или других со-
ставных частей изделия, когда открыт доступ с измерительными
средствами к измеряемым поверхностям.
Контроль жесткими калибрами состоит в следующем. В конт-
ролируемые гнезда подшипников вставляется гладкий или сту-
пенчатый калибр (рис. 5.6). В общем случае при разных диамет-
рах подшипников предварительно вставляются переходные тех-
нологические втулки с одинаковыми отверстиями под калибр. Ми-
нимальный зазор калибра во втулке (обычно не более 0,01 мм)
обеспечивается при их изготовлении, а минимальный зазор втул-
ки в гнезде — подбором втулок из комплекта. Суммарная погреш-
ность измерения за счет зазоров и других составляющих не дол-
жна быть более 15—20% от допуска измеряемого параметра.
Если калибр проходит в отверстия при незначительном усилии
или под собственной тяжестью (ось отверстия должна быть вер-
тикальной), то соосность считается удовлетворительной, в про-
тивном случае она исправляется.
Метод имеет ограниченное применение. Для крупногабарит-
ных изделий калибр получается громоздким. Кроме того, он не
всегда дает надежные результаты измерения. На рис. 5.7 пока-
53
Рис. 5.6. Контроль соосности жесткими ка-
либрами:
а—гладкими; б—ступенчатыми; в—гладкими с техно-
логическими втулками; /—корпус с гнездами подшип-
ников; 2—гладкие калибры; 3—ступенчатый калибр;
4—втулки подшипников; 5—технологические втулки
Рис. 5.7. Схема контроля
жестким калибром
зана схема контроля, на основании которой величину несоосно-
сти е можно выразить следующим образом:
+	е	S	Lb
так как tga =—=—, то е=----,
5	L	2b	2Ь
где L — расстояние между опорами; S — допуск на диаметр от-
верстия; b — ширина опоры (длина отверстия).
Следовательно, величина е связана зависимостью с точностью
изготовления отверстия и калибра (поле его допуска для упро-
щения на рисунке не показано) и с геометрическими параметра-
ми изделия. Калибр должен быть рассчитан с учетом этих ве-
личин и изготовлен с высокой точностью, так как иначе в разряд
годных попадут некондиционные изделия. Так, если калибр бу-
дет выполнен с меньшим диаметром (при допуске «в тело»), он
свободно пройдет при предельной несоосности е, и изделие не
будет отбраковано.
Контроль индикаторным приспособлением, схема которого по-
казана на рис. 5.8, дает более надежные результаты измерения,
чем предыдущий, и он нашел самое широкое применение при сбор-
ке ДЛА и агрегатов.
Рис. 5.8. Контроль соосности
индикаторным приспособлени-
ем:
/—корпус с гнездами подшипников;
2— индикатор; 3—втулка индикато-
ра; 4—втулка подшипника; 5—оп-
равка; 6—самоцентрирующаяся раз-
жимная втулка
54
Рис. 5.9. Оптический метод контроля соосности:
а—с помощью визирной трубы и марки; б—с помощью визирной трубы и коллиматора
Рассмотрим два случая применения оптического метода конт-
роля соосности. Первый, чаще применяемый, когда контролю*
подвергается несколько отверстий (рис. 5.9, а), состоит в следую-
щем. В одно из гнезд подшипников, принимаемое за базовое
(обычно крайнее), вставляется визирная марка 2, представляю^
щая собой плоскопараллельную пластину с перекрестием нитей.
Необходимым условием является совмещение центра перекрестия
с геометрической осью отверстия. С этой целью применяют са-
моцентрирующиеся втулки типа цанговых или гидропластных, а
также жесткие переходные кольца, подобранные (из комплекта)
по нулевой или близкой к ней посадке в базовом отверстии. На
центр перекрестия марки настраивается оптическая визирная тру-
ба устанавливаемая вне изделия. При достаточной длине ба-
зового отверстия производится совмещение оптической оси тру-
бы с осью отверстия путем перемещения марки в крайние по-
ложения, последующей фокусировки трубы на центр перекрестия
и корректировки ее положения. Затем марка 2 переставляется в
гнездо, соосность которого с базовым требуется проверить. Если
центр ее перекрестия не совпадает с центром перекрестия нитей
визирной трубы Ц то это означает, что не совпадают и оси ба-
зового и данного отверстий. С помощью микрометрических вин-
тов трубы центры перекрестий совмещают и определяют величину
несоосности. Затем операция повторяется для всех остальных
гнезд, расположенных на общей оси. Этот способ позволяет с
большой точностью измерять линейные смещения осей. Но угло-
вую ошибку при малой глубине отверстия (когда невозможно пе-
реставлять марку в разные сечения отверстия) определить
нельзя.
Второй случай применения оптического метода отличается
тем, что проверяется как линейное, так и угловое смещение осей
отверстий. При этом используются две оптические трубы — ви-
зирная 1 и коллиматор 3 (рис. 5.9,6), устанавливаемые в гнезда
подшипников, соосность которых требуется проверить. Как и в
предыдущем случае, оптические оси труб должны быть строго
совмещены с геометрическими осями гнезд подшипников с помо-
щью специальных втулок.
55
Визирную трубу сначала фокусируют на бесконечность, полу-
чая изображение сетки 4 коллиматора. Измерив смещение этой
сетки относительно центра окулярного перекрестия визирной тру-
бы, находят угол перекоса отверстий. Затем фокусируют визир-
ную трубу на дополнительную сетку 5, представляющую собой по
существу марку, подобную применявшейся в первом случае, и
измеряют линейное смещение ее оси относительно центра окуляр-
ного перекрестия трубы (измерение можно проводить в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях). Приборы, основанные
на этом принципе (например, ППС-7), позволяют определять не-
соосность в пределах ±0,015 мм на длине 1 м. Относительно
высокая точность оптического метода позволяет считать его пер-
спективным для контроля взаимного положения поверхностей.
Пневматический метод контроля основан на измерении расхо-
да воздуха при прохождении через щели переменного сечения
[2, 23]. Обычно используется пустотелая оправка с жиклерами
в стенках, которую центрируют конусными втулками в крайних
базовых гнездах подшипников. По изменению расхода воздуха
через жиклер за один оборот оправки судят о несоосности изме-
ряемого отверстия относительно базовых гнезд.
Если выявленная тем или иным методом несоосность выходит
за пределы допуска, то проводят операции по ее исправлению.
Выбор операции диктуется конструктивными особенностями из-
делия и типом производства. Применяется совместная обработка
гнезд подшипников в собранном корпусе, иногда — дополнитель-
ная независимая обработка стыковых поверхностей корпусных де-
талей относительно гнезд. В некоторых ГТД разрешается торцо-
вое обтачивание одного из корпусов с неравномерной толщиной
снимаемого слоя («под клин»). Производится также подбор или
регулирование положения корпусных деталей с помощью специ-
альных средств и элементов, если они предусмотрены данной
конструкцией. В любом случае затяжка резьбовых соединений со-
ставных корпусов должна обеспечивать равномерное напряжение
по стыку корпусов.
5.1.3.	Центровка сборочных единиц
Рассмотренные выше методы контроля и обеспечения взаим-
ного положения осей и поверхностей применимы в основном к
сборочным единицам жесткой конструкции (например, корпусам
ТРД, ТНА) с отверстиями цилиндрической формы.
В двигателях имеются нежесткие составные части из листово-
го материала, например камеры сгорания, диффузоры и другие,
с внутренними полостями переменного сечения. При сборке по-
добных узлов часто требуется обеспечить заданное взаимное по-
ложение осей относительно сборочных базовых поверхностей, что
непосредственно связано с обеспечением важных газодинамичес-
ких характеристик объекта.
56
Комплекс операций (включая сборочные, контрольные, меха-
нические), направленных на решение этой задачи, принято назы-
вать центровкой.
В частном случае, когда изделия малогабаритные и относи-
тельно жесткие, погрешностями формы отверстия в них (некруг-
лостью) принебрегают и центровка проводится следующим об-
разом. Узел устанавливают на специальное приспособление (ста-
пель) так, что с помощью его установочно-зажимных самоцент-
рирующихся элементов ось симметрии внутренней поверхности
узла «материализуется» и совмещается с осью приспособления.
Затем проводят контроль взаимного положения сборочных баз
изделия относительно его оси. При этом могут быть использова-
ны методы и средства контроля, рассмотренные выше. Если вза-
имное положение не соответствует заданному, то базовые поверх-
ности обрабатываются (регулировка обычно не предусматривает-
ся) в том же приспособлении и с сохранением установки изде-
лия.
В общем случае, когда погрешность формы (некруглость)
внутренней полости изделия значительна, представление о его
оси как оси симметрии теряет смысл, и она не может быть «ма-
териализована» с помощью самоцентрирующихся устройств. По-
этому в таких случаях за ось принимается линия, соединяющая
центры тяжести двух сечений, избранных в качестве базовых.
Следовательно, при центровке нужно прежде всего определить
центры тяжести базовых сечений.
Известны методы, позволяющие проводить центровку сбороч-
ных единиц с учетом погрешности их формы: комплексный (рас-
четно-механический), автоматический и оптико-механический.
Комплексный метод центровки предусматривает сначала опре-.
деление координат центров тяжести базовых сечений расчетным
путем; затем, используя результаты расчета, центры тяжести сов-
мещают с осью специального приспособления. Далее выполняют-
ся операции по обеспечению точности взаимного положения ба-
зовых поверхностей и оси, указанные выше.
Координаты Хс, Yc центра тяжести сечения реальной детали,
имеющей погрешности формы, определяются следующим обра-
зом (рис. 5.10):
2тс	2 тс
f xdF	J ydF
; rc=4--------.	(5.1)
\dF	[dF
о	b
где xdF и ydF — статические моменты инерции элементарной
площадки ОАВ относительно осей координат;
9	9	1
х=—-(/?+Д)	z/=-=-(/?4-A)cos4>; dF=— (/?+Д)М<р,
О	О	Л
где Л —некруглость в пределах элементарной площадки.
57
Подставляя эти значения в уравнения (5.1) и пренебрегая не-
которыми величинами из-за их малости, получаем
2тс	2 тс
Хс = — \ Д sin сргЛр; Yc=— Acos<?4/?.	(5.2)
Л J	ЗТ J
о	о
Если, разбив сечение на
.дой из т точек, то
т равных частей, замерять в каж-
1
Ус
т
S a‘cos~z’
2
т
где I— 1, 2, 3,..., т.
Найденные значения координат используются при настройке
регулируемых (с учетом некруглости) установочных кулачков, с
помощью которых ось детали совмещается с осью приспособле-
ния, прежде чем выполняются операции по обеспечению точности
взаимного положения. Способ требует большого числа замеров и
довольно трудоемких расчетов. В результате поиска более про-
изводительных методов центровки были предложены автомати-
ческий и оптико-механический.
Автоматический метод центровки нежестких изделий позволя-
ет определять координаты центра тяжести базовых сечений с по-
мощью счетно-решающего устройства. Для интегрирования вы-
ражений (5.2) применен индуктивный счетчик.
Количество электрической энергии А, проходящее через него,
пропорционально числу оборотов диска счетчика, обкатывающего
контур. Аналитические выражения для координат центра тяжести
сечения и для энергии А отличаются лишь постоянными коэффи-
циентами:
t
А = С UI cos 0/,
Рис. 5.10. Определение центра тя-
жести сечения
где U и I — соответственно напря-
жение и сила тока в обмотке счет-
чика; ф — угол сдвига фаз между
током и напряжением.
Если принять 7=агД; C/ = const;
Ф = а2/, то А = а$п. Следовательно,
и сами координаты центра тяже-
сти будут пропорциональны обо-
ротам п счетчика.
Практически метод осуществ-
ляется таким образом. Измери-
тельная головка с индуктивным
датчиком, равномерно вращаясь,
обегает контур детали вокруг оси
установочного приспособления.
58
Возникающий при этом в датчике ток усиливается и поступает в
обмотку счетчика.
Оптико-механический метод основан на самоцентрировании
системы радиальных пружин, расположенных внутри некруглого
контура [2]. Смещение центра системы пружин, характеризую-
щее положение центра тяжести некруглого базового сечения де-
тали, регистрируется коллиматором. Данный метод, как и авто-
матический, более производителен, чем комплексный, но слож-
ность настройки и эксплуатации автоматической и оптико-меха-
нической систем ограничивает их промышленное применение. По-
этому продолжается разработка новых методов (принудительной
центровки и др.).
5.2.	КОНТРОЛЬ ГЕРМЕТИЧНОСТИ
Герметичность — способность оболочки (корпуса) и ее соеди-
нений препятствовать газовому или жидкостному обмену между
средами, разделенными этой оболочкой.
Нарушение герметичности связано со сквозными дефектами
(трещинами, щелями) в структуре материала или соединения»
называемыми течами. Через них непрерывно, в той или иной ме-
ре происходит утечка рабочего вещества, если изделие находится
под избыточным давлением, или натекание какого-либо вещества
извне, если в изделии поддерживается пониженное давление.
В этом смысле представление о полной (абсолютной) герметич-
ности является ошибочным и следует говорить о степени герме-
тичности изделия.
Степень герметичности должна рассчитываться на стадии под-
готовки производства как допустимое количество утечки (или на-
текания) вещества Q, при котором обеспечивается безотказная
работа изделия в течение определенного времени:
м
где Др— допустимое падение (вследствие утечки) или повышение
(при натекании) давления в рабочем объеме, Па; Vp — рабочий
объем, л; А/ — время работы или хранения, с.
Действительное значение величины утечки (натекания) в из-
делии не должно превышать допустимого значения Q. Чтобы про-
верить выполнение этого требования, проводится контроль гер-
метичности.
Если для контроля используется рабочий газ (жидкость), то
полученная степень герметичности Q записывается в технические
требования на изготовление изделия и служит исходной при вы-
боре метода контроля.
В большинстве случаев контроль ведется не рабочими вещест-
вами, а контрольными газами (воздухом, гелием, азотом, арго-
ном, газовыми смесями), отличающимися по своим физическим
свойствам — вязкости, молярной массе. В связи с этим воз-
59
пикает необходимость пересчета величины Q по рабочему газу
на степень герметичности QK по контрольному газу.
Форма, длина микроканалов течей неопределенны, измерить
их и рассчитать суммарный расход газа через течи практически
невозможно. Следовательно, нет возможности количественно оце-
нить течи на основании расчетной проводимости. Но независимо
от размеров течей количество проникающего газа будет зависеть
ют давления (и газового состава) внешней среды, окружающей
изделие. Это потребовало стандартизации внешних условий.
Стандартным газом является воздух при внешнем давлении
101 кПа (1 атм). Поэтому условно принято оценивать течи ко-
личеством проникающего воздуха при давлении на входе в канал
течи, равном 101 кПа, а на выходе практически равном нулю.
При контроле некоторых изделий, в частности работающих под
давлением (жидкости, газа), течи чаще оценивают по объему га-
за, вытекающего в атмосферу из полости изделия, где создается
избыточное давление, в единицу времени (ОСТ 100128—74).
В качестве основных единиц при оценке герметичности приняты
133 мПа-л/с (мкм рт. ст.-л/с) и см3/с (реже м3/с и л/с). Между
основными единицами существует соотношение: 1 мкм рт.ст. X
Хл/с= 1,3-10~3 см3/с.
При пересчете Q учитывается также режим течения газа,
который одновременно зависит и от рода газа и от геометрии
течи (имеющей, как известно, случайный характер).
Возможны три режима течения газа по каналу течи: вяз-
костный— при Q^13,3 мПа-л/с (Ю-1 мкм рт. ст.-л/с), молеку-
лярный—	13,3 мкПа-л/с (10~4 мкм рт. ст.-л/с) и переходный.
Пересчет на степень герметичности по контрольному газу ве-
дется по следующим формулам [16].
2	2
П	П П Ч Р2-Р1
Для вязкостного режима QK=Q —-------2---- ,
Р атм
1де т], т]к — коэффициенты вязкости рабочего и контрольного га-
зов, Па-с; р2 — избыточное давление на входе в течь, Па; р{—
пониженное давление на выходе из течи, Па; ратм — атмосфер-
ное давление, Па.
Если в изделиях, работающих под давлением, рабочий газ —
воздух и он используется в качестве контрольного, то
QK= Й •
\ Ратм /	___
Для молекулярного режима QK = Q 1/ 77———— , где М,
V М к	Ратм
Л4К— молярные массы рабочего и контрольного газов, моль.
По результатам расчетов выбирается метод контроля, чувст-
вительность которого должна быть достаточно высокой, чтобы об-
наружить возможные утечки (натекание). Это особенно важно,
когда рабочие компоненты химически активные, самореагирую-
щие или токсичные или когда может возникнуть опасность нару-
шения условий жизнеобеспечения.
60
В производстве ДЛА применяются или являются перспектив-
ными следующие методы контроля: радиоактивный, масс-спектро-
метрический, галоидный, химический, пневматический, люмине-
сцентный, керосино-меловой.
Радиоактивный метод основан на использовании газообразных
радиоактивных изотопов, добавляемых в контрольный газ. Испы-
туемый объект в течение нескольких секунд выдерживается в
контейнере, где создается избыточное давление радиоактивного
газа (например, Кг-85) в смеси с азотом или воздухом. Затем
газ удаляют, изделие снаружи тщательно обдувают воздухом и
устанавливают перед детектором радиации (счетчиком Гейгера —
Мюллера). По излучательной способности проникшего газа, ре-
гистрируемой детектором, определяют место и величину течей.
.Метод производителен, обладает высокой чувствительностью,
характеризуемой величиной порядка 100 пПа-л/с (10~9 мкм
рт.ст.-л/с) |[16]. Газ Кг-85 доступен, легко растворяется не
только в газовых, но и во многих жидких средах, что позволяет
добавлять его к рабочим жидкостям в топливные и гидросистемы
ДЛА.
Масс-спектрометрический метод контроля основан на избира-
тельном улавливании ионов контрольного газа, которые внутри
прибора — масс-спектрометра — пролетают по строго определен-
ной траектории в соответствии со своей массой. Среди отечест-
венных приборов широко известны гелиевые течеискатели типа
ПТИ-6.
Метод имеет несколько разновидностей, из которых характер-
ны три: способ накопления, щупа и обдува гелием. Способ на-
копления, в свою очередь, осуществляется в двух вариантах —
при атмосферном давлении и с вакуумированием.
При контроле способом накопления по первому варианту из-
делие помещается в герметичную оболочку и заполняется гелием
под давлением, превышающим атмосферное. Между поверхно-
стью изделия и оболочкой образуется так называемый объем
накопления, в котором накапливается проникающий через течи
газ. После некоторой выдержки из объема отбирается проба, и
по содержанию в ней гелия судят о степени герметичности.
При втором варианте объем накопления вакуумируется и не-
посредственно соединяется с масс-спектрометром (рис. 5.11).
Чувствительность способа с вакуумированием на один — два по-
рядка выше предыдущего способа и составляет около 10 нПаХ
Хл/с (10~7 мкм рт.ст.-л/с).
Для крупных, сложных по конфигурации изделий создается
локальный объем накопления с помощью вакуумируемых присо-
сок.
Рассмотренные способы накопления позволяют контролировать
суммарную степень герметичности. Чтобы определить места течей,
прибегают к контролю в бароаквариуме или контролю щупом.
Изделие, в котором обнаружены утечки, погружают в бароаквари-
ум, заполняемый обезгаженной жидкостью. Над поверхностью
61
Рис. 5.11. Контроль герметичности масс-спектрометрическим методом, способом
накопления:
а—блок-схема масс-спектрометра: /—катод; 2—корпус ионизатора; 3—диафрагма выходная;
4—магнитное поле; 5—пучок ионов; 6—диафрагма входная; 7—коллектор; 8— усилитель ион-
ного тока; 9—выпрямитель; 10— стабилизатор эмиссии; б—схема контроля: 1, 6, 8, 10—вен-'
тили; 2—манометр; 3—вакуумметр; 4—камера вакуумная; 5—изделие; 7—течеискатель; 9—на-
сос вакуумный; 11—клапан предохранительный
жидкости оставляется некоторый объем накопления, который ва-
куумируют. Места течей и величину локальных утечек определя-
ют по газовым пузырькам, наблюдаемым через смотровые окна.
Суммарную степень герметичности можно определить, подключив
течеискатель к объему накопления. Чувствительность этого метода
на три — четыре порядка ниже по сравнению с методом вакууми-
рования сухой камеры, рассмотренным выше.
Способ щупа в отличие от других разновидностей масс-спек-
трометрического метода позволяет выявить место и величину
утечки контрольного газа. С этой целью в наконечнике прибора-
щупа образована калиброванная течь, которая при открытом
дросселе течеискателя позволяет получить в его камере давление
порядка 25 мПа. При перемещении наконечника вблизи изделия
проникающий через течи газ попадает в наконечник и через гиб-
кий шланг проходит в течеискатель. Чувствительность способа в
пределах 1 мкПа-л/с (10~5 мкм рт.ст.-л/с).
Способ обдува отличается тем, что вакуумированию подвер-
гается изделие, через вакуумную магистраль соединенное с тече-
искателем. Снаружи места предполагаемых течей обдуваются ге-
лием, поступающим из баллона.
В заключение отметим, что масс-спектрометрический метод,
отличаясь высокой чувствительностью и избирательностью, имеет
недостатки: сложность, непортативность, высокую стоимость тече-
искателей.
Галоидный метод контроля широко применяется в среднем
диапазоне чувствительности 100—1 мкПа-л/с. Применяемые в
этом методе галоидные течеискатели (ГТИ) избирательно реа-
гируют на присутствие ионов галоидов. В качестве контрольных
используются галоидосодержащие газы — фреон, хлороформ, че-
тыреххлористый углерод и другие в чистом виде или в смеси с
воздухом. ГТИ выполняются в двух модификациях — для конт-
роля при избыточном давлении контрольного газа в изделии и
при вакуумировании изделия. На рис. 5.12 приведена блок-схема
и конструкция преобразователя течеискателя ГТИ-3, предназна-
62
Рис. 5.12. Блок-схема галоидного течеискателя:
/—преобразователь течеискателя; 2—электрод—коллектор ионов; 3—сетка—фильтр; 4—элек-
трод— эмиттер-анод; 5—керамический каркас; 6—стенка—изолятор; 7—вентилятор; 8—электро-
двигатель; 9—выпрямитель; 10—стабилизатор; //—трансформатор накала; 12—усилитель ион-
ного тока; 13—предварительный усилитель; 14—звуковой генератор; /5—усилитель низкой
частоты; 16—телефон; /7—амперметр
ценного для контроля течей при избыточном давлении фреона
Ф-12. В качестве преобразователя он имеет диод, платиновый
спиральный анод которого нагревается примерно до 1120 К и
эмитирует положительные ионы. Второй электрод представляет
собой платиновую трубку, развальцованную в стальной оболочке.
При контроле прибор близко подводится- к местам предполагае-
мых течей исследуемого объекта и перемещается со скоростью
10—20 мм/с. Включенный вентилятор непрерывно засасывает и
прокачивает воздух между электродами 2 и 4. При наличии течи
в межэлектродное пространство попадает также некоторое коли-
чество фреона, и в результате резко возрастает ионный ток. Ток
усиливается и подается одновременно на стрелочный прибор —
микроамперметр и через усилители и звуковой генератор — на те-
лефон, подающий звуковой-сигнал. Таким образом, регистрирует-
ся относительная величина и место течи. Прибор портативен,
доступен. К недостаткам метода относится потеря чувствитель-
ности при большом количестве галоидных газов, при воздействии
табачного дыма и паров некоторых растворителей.
Химический метод контроля состоит в следующем. Изделие,
подлежащее контролю, заполняется контрольным газом, а снару-
жи исследуемые участки покрываются тонким слоем индикато-
ра— вещества в консистенции краски. Вступая в химическую ре-
акцию с проникающим газом, индикатор в местах течей резко
изменяет свой цвет. От индикатора помимо химической активно-
сти требуется относительная локальность реакции в пределах те-
63
чи, прочная сцепляемость с материалом изделия и возможность
полного и быстрого удаления его по окончании операции. Чувст-
вительность метода находится в пределах 2 мПа*л/с. Широкие
возможности механизации позволяет считать метод перспектив-
ным для крупногабаритных емкостей.
Разновидностью этого метода является контроль индикатор-
ными лентами. Тканевые (или состоящие из алюминиевой фольги
и асбестовой бумаги) ленты, пропитанные индикатором, с помо-
щью клейкого вещества накладывают на исследуемое место. Пре-
имущество этого способа состоит в том, что отпадает операция
смыва индикатора, причем некоторые ленты могут быть использо-
ваны многократно или оставлены как документ испытаний.
Пневматический метод контроля состоит в том, что в полость
изделия, герметичность которого нужно проверить, подается су-
хой воздух под избыточным давлением 0,1—0,5 МПа, а иногда
соизмеримым с рабочим давлением в изделии. Все отверстия, че-
рез которые испытуемая полость может сообщаться с окружаю-
щей средой или другими полостями, тщательно закрываются тех-
нологическими заглушками или завариваются технологическими
швами. Следует заметить, что применение высоких давлений, со-
измеримых с рабочими, должно быть строго технически обоснова-
но и требует соблюдения специальных правил техники безопас-
ности. Высокие давления, превышающие в 1,5—2 раза рабочие,
применяются в основном при гидравлических испытаниях на
прочность, которые предшествуют контролю герметичности. Реги-
страция течей ведется: а) с помощью аквариума или бароаква-
риума, б) с помощью мыльной пены, в) по падению давления.
При первом способе изделие погружается в резервуар с во-
дой— аквариум, и течи обнаруживаются по появлению воздуш-
ных пузырьков. Из условия, что давление в воздушных пузырьках
рв должно быть равно или больше давления, противодействующе-
го их образованию, можно записать:
Л = /’атм + я + /7к>
где ратм—атмосферное давление (стандартное) над поверхно-
стью жидкости в аквариуме; рг — гидростатическое давление
столба жидкости над пузырьком; рк — капиллярное давление,
удерживающее пузырек внутри течи.
Пренебрегая величинами рг и рк ввиду их малости по сравне-
нию с ратм и выражая рв через поток воздуха Q, натекающий в
объем пузырька v за время tx (при натекании m пузырьков t\ =
= tlm), получаем
откуда поток, характеризующий размер течи (см3/с), будет
tn
= ~------Paw
О t
где d— диаметр пузырька, см.
64
Диаметр пузырька, зависящий от свойств жидкости и разме-
ра течи, будет тем меньше, чем меньше течь. В пределе он мо-
жет оказаться столь малым, что его трудно визуально обнару-
жить. Чувствительность метода в пределах 100 мкПа-л/с
(10~3 мкм рт. ст.-л/с), а в случае применения бароаквариума (с
вакуумированием объема натекания) она повышается на порядок.
В связи с необходимостью осушки изделия увеличивается трудо-
емкость операции контроля. Несмотря на это метод находит при-
менение благодаря доступности и простоте.
При способе регистрации течей с помощью мыльной пены на
поверхность изделия (или соединения) наносится слой пены, при-
готовленный из мыльного корня или мыла (с добавками жела-
тина как пенообразующего и глицерина для повышения вязко-
сти). Течи обнаруживаются по появлению мыльных пузырьков.
Механизм их образования и количественные характеристики в
основном аналогичны тем, что и в предыдущем способе. Чувст-
вительность способа 1 мПа-л/с (10~2 мкм рт.ст.-л/с). Он не тре-
бует резервуаров, что дает возможность контролировать крупно-
габаритные изделия.
Контроль герметичности по падению давления состоит в ре-
гистрации спада давления воздуха в испытуемой полости изделия
за определенный промежуток времени. Если объем полости с, а
изменение давления в ней за время Д^ составляет Дрв, то коли-
чество вытекающего воздуха определяется по известной формуле
Q = -^-v.
м
Способ предназначен для проверки труднодоступных разъем-
ных и неразъемных соединений, например разного рода уплотне-
ний, у которых степень герметичности не превышает 10 мПа-л/с
(Ю-1 мкм рт. ст.-л/с). При использовании этого способа затруд-
нительно выявить место течи.
Люминесцентный метод (ЛЮМ — ОСТ 190243—76, ОСТ
141373—73) основан на применении люминесцентных контроль-
ных жидкостей, обладающих высокой проникающей способно-
стью. Течи обнаруживаются по свечению проникающей жидкости
при облучении поверхности изделия источниками ультрафиоле-
тового или инфракрасного света. Оценка герметичности преиму-
щественно качественная. Для количественной оценки производят
визуальное сравнение интенсивности свечения обнаруживаемой
течи с эталонной. В качестве контрольных жидкостей в основном
применяют смеси на основе керосина с люминофорами. Чувстви-
тельность метода 10...0,1 мПа-л/с (10-1...10~3 мкм рт. ст.-л/с).
Положительная особенность ЛЮМ состоит в возможности сов-
мещения операций контроля герметичности и прочности (осуще-
ствляемой опрессовкой люминесцентной жидкостью), что сущест-
венно сокращает трудоемкость испытаний изделий.
Керосино-меловой метод (ОСТ 141352—72), в котором исполь-
зуются высокие капиллярные свойства керосина, относится к чис-
3	2271	65
лу наиболее простых и доступных. Он применяется преимущест-
венно для контроля неразъемных, прежде всего сварных соеди-
нений, причем в изделиях сравнительно простой конструкции или
на первых стадиях их изготовления, когда имеется «подход» к
обеим сторонам соединения. Сначала со стороны, доступной для
визуального осмотра, соединение (шов) покрывается меловым
раствором (иногда с добавкой клея). После сушки обратная сто-
рона соединения обильно смачивается керосином. Появление тем-
ных керосиновых пятен на белом (меловом) фоне указывает на
наличие течей. Метод используется также для контроля разъем-
ных и подвижных соединений типа клапанных и крановых. В этих
случаях не ставится требование высокой степени герметичности.
Например, при контроле плотности прилегания клапана к седлу
допускается вытекание не более двух капель за 20 мин. Необхо-
димость в меловом покрытии здесь, естественно, отпадает. По
чувствительности метод сравним с ЛЮМ.
В заключение отметим, что в диапазоне встречающихся сте-
пеней герметичности от 100 пПа-л/с до 10 мПа-л/с ни один ме-
тод не может обеспечить надежного контроля. Приборы высокой
чувствительности быстро выходят из строя при контроле больших
течей. Оптимальным является контроль в несколько этапов с ис-
пользованием вначале более грубых, но производительных мето-
дов, затем методов средней и высокой чувствительности.
Глава 6. БАЛАНСИРОВКА РОТОРОВ
6.1.	ВИБРАЦИИ И ДИСБАЛАНС РОТОРОВ
Надежность ДЛА в значительной степени зависит от уровня
вибраций — изменяющихся во времени сложных вибрационных
перемещений изделия, характеризуемых амплитудой, скоростью и
ускорением.
Возникновение вибраций является результатом совместного
влияния циклических процессов при работе двигателя: вращения
неуравновешенного ротора, периодических нагрузок (в частности
из-за парциальности газового потока), овальности внутреннего
кольца подшипников качения или шейки вала подшипника сколь-
жения, огранки тел качения, несоосности соединяемых роторов
и т. д.
С увеличением неуравновешенности ротора, являющегося глав-
ным источником возбуждающих сил в системе ротор—корпус, виб-
рации резко возрастают, достигая опасных значений; вызывают
разрушение узлов подшипников и оказывают вредное физиологи-
ческое воздействие на организм людей, обслуживающих двигатель
и летательный аппарат.
При оценке уровня вибраций за основу принимают ускорение
а (м/с2) гармонического колебательного движения
а — До)2,
66
где А — амплитуда колебаний; со — круговая частота колебаний,
равная произведению числа 2л на частоту колебаний /, со = 2лД с~1.
Измерение вибраций двигателя ведется с помощью аппарату-
ры, включающей: преобразователи, жестко прикрепляемые сверху
и с боков корпуса двигателя, преобразующие механические вели-
чины (перемещения, ускорения) в электрические сигналы; фильтр,
позволяющий выделить наиболее опасные частоты (вращения ро-
торов); усилитель; регистратор сигналов, обычно шлейфный ос-
циллограф.
По осциллограмме находят среднюю (из максимальных значе-
ний) амплитуду А и частоту колебаний f (частоту вращения рото-
ров) за промежуток времени, принятый за базу, и подсчитывают
ускорение.
В производстве ДЛА уровень вибраций чаще оценивают по без-
размерному коэффициенту виброперегрузки К, равному отношению
ускорения а к ускорению свободного падения g: K=a/g. Состоя-
ние двигателя рассматриваемого типа считается удовлетворитель-
ным, если полученный коэффициент не превышает установленного
для него значения (например, для ряда ГТД К^З, а для агрега-
тов К^2). Предельные значения виброскорости обычно составля-
ют не более 0,03—0,05 м/с. Однако заданные значения параметров
вибраций не всегда выдерживаются. Из общего числа ГТД в про-
цессе испытаний выявляется до 10—15% двигателей, имеющих
повышенный уровень вибраций, обусловленный, главным образом,
неуравновешенностью роторов.
Ниже приводятся основные понятия о неуравновешенности и
балансировке роторов, соответствующие ГОСТ 19534—74, 22061 —
76, ИСО 1940, а также утвердившиеся в области производства
ДЛА.
Неуравновешенность — состояние ротора, при котором его мас-
сы распределены так, что во время вращения возникают перемен-
ные нагрузки на опоры и иногда его прогиб.
Мерой неуравновешенности является дисбаланс Di, равный
произведению любой неуравновешенной массы на расстояние
t‘i от ее центра (центра масс — ц.м.) до оси вращения:
Направление вектора Di всегда совпадает с направлением ра-
диуса-вектора Ci.
Ротор имеет множество дисбалансов в плоскостях, перпендику-
лярных оси вращения,
Появление их связано с первичными производственными по-
грешностями на этапах изготовления изделия, а также с измене-
нием состояния изделия в эксплуатации. При получении заготовок
(в частности, дисков, крыльчаток) методами штамповки или литья
это неравномерная плотность материала; при механической обра-
3*
67
ботке — погрешности формы и взаимного положения поверхностей
(биение, разностенность); в процессе сборки — накопленные по-
грешности взаимного положения дисков и цапф, смещения деталей
в пределах зазоров в сопряжениях, погрешности подбора лопаток
по массе и зазорам в замке; при технологических испытаниях это
упругопластические деформации от динамических и тепловых на-
грузок (вытяжка лопаток, релаксация).
К этому следует добавить эксплуатационные дисбалансы как
следствие неравномерности износа (см. гл. 2), образования кави-
тационных каверн, абляции, коррозии, развития деформаций и ре-
лаксации, начавшихся при испытании, и т. д.).
Неуравновешенность разделяют на три вида:
1.	Статическая, при которой ось ротора (о. р.) и его главная
центральная ось инерции (ГЦОИ) параллельны (рис. 6.1, а). Рас-
стояние между ними равно эксцентриситету ёст центра масс. (На-
звание статическая неуравновешенность получила потому, что ее
можно выявить и устранить статическими способами).
Количественно она характеризуется главным вектором дисба-
лансов 25ст (кг-м), равным
где тр — масса ротора, кг. (Для роторов массой от 0,01 до 1000 кг
Пет принято измерять в г* мм или г* см).
Для удобства сопоставления роторов различных масс (при ба-
лансировке) пользуются понятием удельный дисбаланс, выражаю-
щим отношение модуля 75Ст к массе ротора и численно равным
эксцентриситету масс (мкм)
£Ст ^т/^.
Для межопорного ротора Лст может быть заменен двумя со-
ставляющими jDcti и Дети, ему параллельными (в общем случае
друг другу неравными), в плоскостях I и II, перпендикулярных
оси, совпадающих с серединами опор А п В (рис. 6.1, в):
^ст!	^стИ ^ст^я/
где L — расстояние между опорами.
Рис. 6.1. Виды неуравновешенности
68
2.	Моментная, при которой ось ротора и ГЦОИ пересекаются в
центре масс (рис. 6.1, б). Количественно она характеризуется
главным моментом дисбалансов Мв, равным моменту пары равных
антипараллельных сил с плечом L:
Md=[) MI£ = D М11А.
3.	Динамическая, при которой ось ротора и ГЦОИ пересекают-
ся не в центре масс или перекрещиваются (рис. 6.1, в). В реаль-
ных конструкциях роторов встречается именно этот, наиболее об-
щий вид неуравновешенности. Количественно она характеризуется
векторами _DCT и Мв или (в результате сложения их составляю-
щих в плоскостях I и II) двумя суммарными векторами дисба-
лансов
в общем случае неравными и непараллельными.
При вращении ротора со скоростью (о статические компоненты
этих дисбалансов вызывают центробежные силы инерции (Pi и
Рп), действующие на опоры:
^n=-Dcrii“2-
_ Динамические компоненты также вызывают силы инерции
(Pi и Рц'), действующие на опоры, и как моментные составляю-
щие они создают, кроме того, изгибающий момент вдоль оси ротора:
P^ = z5mi(d2; P'n = Z;MIIa)2, причем =
С целью снижения уровня вибраций изделий желательно пол-
ное устранение неуравновешенности роторов. Но это практически
неосуществимо. Поэтому стремятся ее уменьшить путем баланси-
ровки до допустимых значений, определяемых техническими, эко-
номическими и санитарными нормами на изделия.
Балансировка ротора, таким образом, это процесс определения
величин и углов дисбалансов (в плоскостях, перпендикулярных
оси) и уменьшение их корректировкой масс (теоретически это оз-
начает сближение оси вращения и ГЦОИ).
В производстве ДЛА применяется два вида балансировки рото-
ров и их составных частей — статическая и динамическая.
6.2.	статическая балансировка
Статическая балансировка, при которой определяется и умень-
шается статическая неуравновешенность, т. е. главный вектор дис-
балансов, проводится, как правило, в одной плоскости, называе-
мой плоскостью коррекции, и практически осуществляется следую-
щим образом.
Ротор I (рис. 6.2, а) своими цапфами устанавливается на сталь-
ные закаленные призмы 2, с узкой верхней гранью, называемые
ножами (применяются также цилиндрические валики и сдвоенные
69
вращающиеся ролики). Неуравновешенный ротор будет перека-
тываться и повернется так, что центр тяжести займет самое ниж-
нее положение, соответствующее минимуму потенциальной энергии
(сторону или участок ротора, обращенный вниз, принято называть
тяжелым местом). Таким образом определяется угловое положе-
ние £)ст в плоскости, перпендикулярной оси.
Прикрепляя в противоположном, легком месте уравновеши-
вающий груз AG (обычно в виде навеска пластилина), добивают-
ся равновесия ротора (рис. 6.2, б), когда
AG/? = OeCT,
где G, R — соответственно вес ротора и расстояние от его оси до
центра тяжести груза, или иначе тЛ=трёСт=^ст, т. е. величина
дисбаланса будет равна произведению массы уравновешивающего
груза т на расстояние его до оси ротора.
Затем груз снимают, взвешивают и производят окончательную
корректировку масс, заменяя его балансировочными винтами,
штифтами или накладками равного веса. Иногда удобнее удалять
металл с тяжелого места, применяя фрезерование, сверление или
обработку световым лучом. Чтобы не ослаблять деталь и не со-
здавать концентраторы напряжений, часто удаляют меньший слой
металла, но с большей площади или с нескольких участков тяже-
лого места.
Плоскость коррекции, в которой ведется корректировка масс,
намецдется при проектировании изделия исходя из конструктивно-
технологических соображений. Выбираются менее ответственные,
свободные боковые поверхности дисков, ступиц, к которым открыт
доступ. Таким образом, плоскость коррекции в общем случае не
совпадает с плоскостью действительного положения центра масс,
т. е. с плоскостью РСт-
Статическая балансировка подкупает простотой, но ей свойст-
венны недостатки, ограничивающие область ее применения. Преж-
де всего она не обеспечивает достаточной точности. Это связано
с тем, что цапфы (или валы) роторов и ножи (ролики) не явля-
ются абсолютно жесткими, и контакт их происходит не по линии
(или точке), а по некоторой поверхности (рис. 6.3). В результате
между ними возникает трение, препятствующее ротору занять од-
нозначное положение устойчивого равновесия.
70
Рис. 6.3. Схема возникновения мо-
мента сопротивления при статичес-
кой балансировке
Рис. 6.4. Схема возникновения мо-
ментной неуравновешенности, при
статической балансировке
Допуская, что ножи термообработаны на более высокую твер-
дость, их деформацией можно пренебречь. Полухорда I зоны кон-
такта, называемая плечом трения качения, для данных материа-
лов есть величина постоянная, и для закаленных сталей находится
в пределах 0,01—0,03 мм.
Пока момент силы тяжести, стремящийся повернуть ротор, пре-
восходит момент трения качения, т. е. GeG^>RGl, перекатывание и
определение дисбаланса возможно. Если Ggct^^g/, ротор будет
неподвижным и дальнейшая балансировка невозможна, хотя в ро-
торе остается так называемая невыявленная неуравновешенность,
или остаточный дисбаланс, равный тр/. При массе ротора 100 кг
и среднем значении /=0,02 мм остаточный дисбаланс составит
2000 г-мм. Как будет показано ниже, такой дисбаланс во много
раз превышает допустимые значения для роторов современных
ДЛА.
К недостаткам статической балансировки следует отнести так-
же то, что она не позволяет выявить и устранить моментную не-
уравновешенность (одной плоскости коррекции для этого недос-
таточно), а иногда даже увеличивает ее.
Допустим, что нужно сбалансировать ротор с центром масс в
плоскости I (рис. 6.4). Помещая уравновешивающий груз AG с
противоположной стороны, например в плоскости коррекции II,
добиваемся, что ротор будет статически уравновешен. Однако при
вращении с эксплуатационной скоростью возникает моментная не-
уравновешенность, как результат действия пары сил с плечом L,
равным расстоянию между плоскостями I и II. Очевидно, изгибаю-
щий момент будет тем больше, чем больше масса ротора и плечо
L. Момент удается уменьшить, если корректирующий груз раз-
нести вдоль оси ротора на две плоскости, разделив его обратно
пропорционально расстояниям Li и £ц этих плоскостей от плоскос-
ти центра масс.
Плечи Li и £ц (и положение центра масс) ротора ориентиро-
вочно можно определить расчетом по результатам взвешивания
71
Рис. 6.5. Метод обхода контрольным грузом
его на двух весах. Ротор укладывается на платформы весов с по-
мощью ложементов (выполненных по типу ножей), расстояние
между которыми соответствует расстоянию между плоскостями
коррекции L. Очевидно, размеры LT и Ln будут обратно пропор-
циональны весам частей ротора.
Операцию можно выполнять и на одних весах, но в два приема.
Сначала взвешивается ротор, а затем часть его, прилегающая к
одной из плоскостей коррекции в положении, когда ротор подве-
шен и удерживается горизонтально с помощью троса, закреплен-
ного в месте прохождения другой плоскости коррекции.
Взвешивание крупногабаритных роторов ГТД представляет
трудности, поэтому разнесение масс при статической балансиров-
ке применимо в основном для роторов агрегатов.
Повышения точности статической балансировки добиваются
способом обхода контрольным грузом. Для этого окружность ро-
тора делят на четное число (8—12) равных частей (рис. 6.5, а) и
затем в отмеченных точках прикрепляют последовательно такие
минимальные грузы Дб, которые создадут моменты, необходимые
для преодоления момента трения. При этом ротор каждый раз ус-
танавливают так, чтобы отметка с грузом находилась на горизон-
тальной линии, соединяющей ее с осью ротора. Точка, где требу-
ется прикрепить самый минимальный груз, будет наиболее близ-
кой к тяжелому месту ротора (рис. 6.5, б), Величину и место ос-
таточного дисбаланса можно определить по диаграмме (рис. 6.5,
в), на которой по оси ординат откладывают вес грузов, а по оси
абсцисс развертку окружности ротора. Построенная кривая будет
иметь вид синусоиды, и расположение минимума будет указывать
на угловое положение вектора остаточного дисбаланса. Величина
его определяется на основании уравнения моментов, поворачиваю-
щих ротор (рис. 6.5, б) :
ДО^ + ДО XR = ДО2/? — &GXR,
где Абь Дб2— соответственно наименьший и наибольший (среди
минимальных) грузы, a \GXR — остаточный дисбаланс (приведен-
ныи к радиусу ротора), равный &GXR=~— ---------— .
72
Следовательно, дополнительный груз, который необходимо при-
крепить к легкому месту (на рис. 6.5 вблизи отметки 4), равен
полуразности наибольшего и наименьшего грузов,
л	2
Этот способ, хотя и повышает точность, но очень кропотлив,
поэтому находит ограниченное применение.
Статическая балансировка ввиду ее особенностей, отмеченных
выше, применяется в производстве ДЛА главным образом как
предварительная для дисков и других составных частей ротора
перед окончательной динамической балансировкой полностью соб-
ранного ротора.
В других отраслях машиностроения, где используются роторы
дискообразные с отношением L/d^0,2, работающие на сравни-
тельно невысоких угловых скоростях, статическая балансировка
может быть окончательной. В данном случае находит применение
балансировка в одной плоскости в динамическом режиме, которую
статической можно называть с большой условностью, так как опре-
деление дисбаланса ведется не в статике, а при вращении ротора
с постоянной скоростью.
Величина и угловое положение дисбаланса определяются или
механически на резонансных станках путем регистрации ампли-
туды подвижной системы станка в момент резонанса, или электри-
чески на дорезонансных или зарезонансных станках с помощью
преобразователей (пьезокварцевых, электродинамических), встро-
енных в опоры станка. Этот способ регистрации используется в
станках для динамической балансировки и подробнее рассматри-
вается ниже.
6.3.	ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА
Динамическая балансировка в отличие от статической ведется
в двух (или более) плоскостях коррекции при постоянной частоте
вращения. Это позволяет определять и уменьшать динамическую
неуравновешенность, т. е. статическую и моментную одновремен-
но. Динамическую балансировку необходимо проводить с учетом
динамических свойств ротора.
Всякий ротор обладает некоторой податливостью в поперечном
направлении, что в совокупности с массой определяет критические
частоты вращения. В зависимости от соотношения между крити-
ческими частотами и частотой вращения роторов в эксплуатацион-
ном режиме различаются жесткие и гибкие роторы.
Жесткими считают роторы, эксплуатационные частоты которых
пэ ниже первой критической частоты nKpi; n9<nKpi.
Что касается количественного соотношения указанных частот,
то оно индивидуально и зависит от конструкции ротора, требуе-
мой точности балансировки, демпфирования и других переменных
факторов.
73
При определенных сочетаниях этих факторов ротор может ока-
заться гибким в докритической области, упругая линия его вала
получит прогиб и тем больший, чем больше неуравновешенность
ротора. Это породило различия в трактовке понятий жесткого и
гибкого ротора.
В частности к жестким часто относят роторы, у которых
0,2пкР1. Жесткими в соответствии с ГОСТ 22061—76 называют
роторы, у которых после балансировки на частоте вращения
Яб<^нр1 в двух плоскостях коррекции дисбаланс на более высоких
частотах (до п;) включительно) не превышает допустимых значе-
ний. К категории жестких относят также роторы, у которых ин-
дуктированный дисбаланс, вызванный прогибом ротора (соответст-
венно увеличением эксцентриситета), не превышает допустимого
значения.
6.3.1.	Жесткие роторы
Динамическую балансировку жесткого ротора достаточно про-
водить в двух плоскостях коррекции, как твердого тела, основы-
ваясь на теоремах теоретической механики.
Предположим, что выбранные плоскости коррекции I и II сов-
падают с серединами опор А и В (см. рис. 6.1, в). Тогда вся за-
дача балансировки жесткого ротора сводится к тому, чтобы в
плоскостях I и II приложить векторы, равные и противоположно
направленные суммарным векторам Dj и Дц-
Практически балансировка будет состоять из двух операций:
измерения дисбаланса, а затем устранения его с заданной точно-
стью путем корректировки масс, т. е. добавлением материала к ро-
тору (в двух плоскостях) или удалением способами, указанными
ранее.
В реальных межопорных роторах плоскости коррекции не сов-
падают с опорами, а принадлежат элементам тела ротора. Соот-
ветственно в этих плоскостях и корректирующие массы будут дру-
гие. Корректировка чаще ведется добавлением масс балансиро-
вочными винтами, и поэтому в двух плоскостях коррекции заранее
в. механических цехах заготавливаются резьбовые гнезда.
Роторы ДЛА в основном балансируют на зарезонансных стан-
ках на частоте вращения выше наибольшей собственной частоты
колебаний системы, состоящей из ротора и паразитной массы (под-
вижной рамы, технологических подшипников и т. д.). Упрощенная
схема станка приведена на рис. 6.6.
Ротор 1 устанавливается на подвижных опорах А и В, колеб-
лющихся в горизонтальной плоскости, и приводится во вращение
(с частотой 10—16 с-"1) ременным приводом 2. Колебания опор
под действием неуравновешенности преобразуются магнитоэлект-
рическими преобразователями 3 (на схеме условно повернуты) в
электрические сигналы, подаваемые на вход блока настройки 4, в
котором производится исключение взаимного влияния плоскостей
и установление масштаба дисбаланса. С выхода блока настройки
74
Вид а
вм
Рис. 6.6. Схема станка для
динамической балансировки
сигнал дисбаланса поступа-
ет на частотно-избиратель-
ный усилитель 5, который
настраивают на частоту вра-
щения ротора. Отфильтро-
ванный и усиленный сигнал
далее подается на индикатор
дисбаланса — стрелочный
прибор 6. Прибор может по-
казывать величину дисба-
ланса в электрических еди-
ницах (например, миллиам-
перах) или он тарируется непосредственно в грамм-миллиметрах.
Определение тяжелого места или иначе углового положения
вектора дисбаланса в плоскости, перпендикулярной оси ротора,
производится визуально, с помощью стробоскопа. В качестве стро-
боскопа служит обычно неоновая лампа 7, которая вспыхивает
один раз за каждый оборот в то мгновение, когда тяжелое место
пересекает горизонтальную плоскость расположения преобразова-
теля и максимальная амплитуда преобразуется в электрический
сигнал. При вспышках лампа освещает определенный участок ро-
тора и закрепленный на нем диск 8 с делениями и цифрами (или
метку, нанесенную непосредственно на роторе). Благодаря син-
хронности вспышек и высокой частоте вращения создается стро-
боскопический эффект — наблюдателю ротор и диск кажутся ос-
тановившимися, а цифра (метка)—стоящей на месте (это поло-
жение можно зафиксировать визиром). Зная, что момент вспышки
совпадает с моментом прохождения тяжелого места через плос-
кость преобразователя, угол дисбаланса можно легко определить.
Для этого станок останавливают и ротор поворачивают так, что-
бы цифра (метка) заняла положение, в котором ее наблюдали при
работе. Тогда тяжелое место будет находиться в плоскости распо-
ложения преобразователей.
Чтобы создать более удобный доступ к тяжелому (или легко-
му) месту при корректировке масс иногда его искусственно сме-
щают относительно плоскости преобразователей путем настройки
электронной системы.
Процесс балансировки обычно ведется раздельно по левой опо-
ре Л, затем правой В и включает следующие этапы. Сначала по
индикатору определяется величина дисбаланса, затем угол дисба-
ланса, и, наконец, производится корректировка масс и контроль-
ный пуск для проверки соответствия остаточного дисбаланса до-
пускаемому значению.
Помимо станков рассмотренной конструкции находят примене-
ние станки с неподвижными опорами. На них величина и фаза ди-
намического воздействия дисбаланса ротора измеряются не по
75
Рис. 6.7. Схема определе-
ния остаточного дисбалан-
са
Рис. 6.8. Расположение по-
лей классов точности ба-
лансировки
амплитудам колебаний опор, а по динамическим давлениям на
пьезокварцевые преобразователи [2], встроенные в неподвижные
опоры станка.
Для станков этого типа характерен большой диапазон весов
балансируемых роторов, так как они отличаются простотой пере-
наладки. Неподвижные опоры конструктивно проще и технологич-
нее подвижных. Но производительность этих станков ниже и на
результаты измерения оказывают влияние потери на трение в под-
шипниках, которое должно быть минимальным и стабильным.
Балансировка на станке любого типа должна обеспечить необ-
ходимую точность, характеризуемую величиной остаточного дис-
баланса. Остаточные дисбалансы в плоскостях коррекции I и II
(рис. 6.7) не должны выходить за пределы верхних значений до-
пустимых дисбалансов Di доп. в и £>пДОп. в, равных:
^1доп.в -^ст.доп
ZII la .
ZII~ZI
П = Г) А 1
'--'Пдоп.в ^СТ.ДОП J J
zn“zI
где Пст.Доп — верхнее значение главного вектора допустимых дис-
балансов, определяемое по табличному значению удельного дис-
баланса еСТфТ с учетом увеличения дисбаланса в эксплуатации;
П —171 Р ________/)
ст. доп ''^р^ст.т СТ.Э’
где Рст.э—значение главного вектора эксплуатационных дисбалан-
сов, определяемое как разность значений остаточных дисбалансов
76
(в одних и тех же плоскостях), измеренных на роторе до начала
эксплуатации изделия и после выработки им ресурса. £>Ст.э уста-
навливается для изделий определенного типа по результатам ис-
пытаний партии роторов в соответствии с отраслевыми стандар-
тами. (Если ротор балансируется не в собранном виде, а по час-
тям, то учитываются также технологические дисбалансы, возни-
кающие вследствие погрешностей сборки).
Табличное значение удельного дисбаланса ест.т определяется в
зависимости от установленного класса точности балансировки и
максимальной эксплуатационной частоты вращения ротора /Тэтах-
Класс точности балансировки устанавливают опытным путем, на
основании испытаний опытных образцов (или серий). При этом
достигают предельных нагрузок на опорах, при которых двигатель
может нормально работать в течение расчетного ресурса.
Отечественным и международным стандартами (ГОСТ 22061 —
76, ИСО 1940) установлено 11 классов точности балансировки
жестких роторов с определенным значением произведения
^ст.т<Оэ. max для каждого класса. Расположение полей первых 7 клас-
сов точности показано на рис. 6.8. Видно, что для 4-го класса, ре-
комендуемого для роторов авиационных ГТД, значение этого про-
изведения лежит в пределах 2,5—6,3 мм-с-1. Следовательно, у ро-
торов ГТД, имеющих угловую скорость 500 с-1 (3-104 об/м), удель-
ный дисбаланс не должен превышать 0,8 мкм. Что касается рото-
ров ряда агрегатов ДЛА, отнесенных к 3-му классу точности ба-
лансировки, то допустимый дисбаланс у них еще меньше. В соот-
ветствии с указанными стандартами роторы изделий, отнесенных
к 1-му классу точности балансировки, необходимо балансировать
на своих подшипниках в собственном корпусе и с использованием
собственного (функционального) привода. В отношении роторов
изделий, отнесенных ко 2-му классу, допускается применение спе-
циального привода для вращения в собственном корпусе. Роторы,
отнесенные к 3—11-му классам точности балансировки, разреша-
ется балансировать на станках.
6.3.2.	Гибкие роторы
Гибким называют ротор, который будучи сбалансирован на
частотах вращения, меньших первой критической (/1б<^кр1), в
двух плоскостях коррекции при повышении частоты вращения до
эксплуатационной может приобрести дисбаланс, превышающий
допустимые значения.
Возникновение этого дисбаланса покажем на простом примере
симметричного трехмассового межопорного ротора с условно неве-
сомым валом (рис. 6.9). Ротор балансировался на станке с угло-
вой скоростью со в двух плоскостях коррекции, принадлежащих
элементам ротора (например, дискам) с радиусом R, расположен-
ным вблизи опор. Коррекцией масс неуравновешенность удалось
устранить, обеспечив равенство инерционных сил:
Р = Р1~Г Р2 ИЛИ 77грвст(02 = 2ДО/?о)2.
77
Рис. 6.9. Влияние нежесткости системы на дисбаланс
При выходе двигателя на эксплуатационные частоты вращения
гибкий ротор прогибается на величину у, в то время как в плос-
костях коррекции (возле опор) прогиб будет незначительным и им
можно пренебречь. Достигнутое ранее равенство инерционных сил
нарушится:
тр (е у) Оз ф 2Д(7/?о)э.
Возникшая неуравновешенность (или так называемый индук-
тированный дисбаланс) может (в совокупности с остаточным дис-
балансом) значительно превысить допустимые значения. Для вы-
явления (и устранения) ее необходима балансировка на высоких
частотах вращения, до пэ включительно, и (или) в плоскостях кор-
рекции, близких к плоскостям действительного расположения не-
уравновешенных масс. Эти условия реализуются в ряде методов
балансировки: по собственным формам колебаний, по измерению
деформаций ротора, в собственном корпусе, многоплоскостной
и др.
Метод балансировки по собственным формам колебаний осно-
ван на независимом уравновешивании каждой z-й гармоники функ-
ции распределенного дисбаланса и осуществляется при вращении
ротора на соответствующих критических скоростях. Производится
Н-1 запуск турбомашины и последующее распределение вдоль ро-
тора i уравновешивающих грузов-.
Балансировка по измерению деформаций с последующим рас-
четом распределенных эксцентриситетов неуравновешенных масс
производится на частотах пэ.
Не останавливаясь на всех методах высокоскоростной балан-
сировки, заметим, что применение их ограничено. Для первого ука-
занного метода необходим расчет пкр, который осложняется из-за
нелинейности систем ротор—опоры, а работа на критических час-
тотах представляет определенную опасность. Балансировка требу-
ет специальных стендов и больших энергетических затрат на при-
вод (для роторов ГТД в среднем 35—70 МВт). С целью снижения
вентиляционных потерь и уменьшения мощности привода создают-
ся вакуумные стенды [17], в которых поддерживается остаточное
давление 133—650 Па. Это позволяет уменьшить мощность приво-
да в 100 раз и более. Но такие стенды значительно сложнее и до-
78
Рис. 6.10. Зависимость прогибов от относи- у
тельных частот вращения
роже обычных станков и применение
их оправдано, по-видимому, в опытном
производстве ГТД, при исследованиях
и выборе оптимального метода балан-
сировки роторов данного конструктив-
ного типа. Для некоторых малогаба-
ритных роторов агрегатов ДЛА высо-
коскоростная балансировка возможна
на безвакуумных стендах путем двух-трех пробных пусков.
В серийном производстве ГТД балансировка в настоящее вре-
мя ведется на низких частотах, на обычных станках, используемых
для жестких роторов. Но эффективность балансировки повышают
путем корректировки масс в трех и более плоскостях коррекции,
определяемых аналитически или экспериментально, а также с по-
мощью метода раздельной балансировки.
Целесообразность введения третьей плоскости коррекции для
одномассовых роторов видна из приведенного примера (см. рис.
6.9). Однако для ДЛА характерны многомассовые роторы. Эффек-
тивность балансировки их в нескольких плоскостях подтверждена
экспериментально в работах (18, 24]. На рис. 6.10 показаны кривые
зависимости прогибов (соответственно инерционных сил) от отно-
сительных частот вращения. Видно, что прогибы в диапазоне час-
тот 0,5—0,9 пкр1 (и инерционные силы) неуравновешенного ротора
(кривая 7) после балансировки на обычном станке в двух плоскос-
тях коррекции снизились на 20—25% (кривая 2). После баланси-
ровки в k плоскостях (кривая 3), соответствующих числу дисков
ротора, они снизились на 50—55%. Очевидно, эффективность ба-
лансировки в i плоскостях коррекции (&>/>2) будет в интервале
значений, характеризуемых кривыми 2 и 3. Местоположение плос-
костей коррекции, масса и место корректирующих грузов в каж-
дой из них определялись графоаналитически, с помощью вектор-
ных диаграмм [18]. Так как расчеты указанных величин трудоем-
ки, была создана электронная приставка к аппаратуре станка, ко-
торая позволила автоматизировать процесс расчетов.
Дальнейшее снижение неуравновешенных инерционных сил до-
стигается при высокочастотной балансировке на специальном стен-
де. Результаты ее (кривая 4) для сравнения приведены на рис.
6.10. Использован метод по измененным реальным прогибам в диа-
пазоне частот, близких nKpi. Причем определение оптимальных
плоскостей коррекции производилось аналитическим методом, ука-
занным выше. Как видно, такая балансировка позволяет снизить
прогибы и инерционные силы на 85—90%.
Балансировка в k плоскостях требует дополнительной отработ-
ки конструкции ротора на технологичность, с тем чтобы корректи-
ровку масс можно было осуществлять в найденных плоскостях
доступными способами, не нарушая функций ротора.
79
Раздельная (или последовательная) низкочастотная баланси-
ровка на станке отличается тем, что она проводится последова-
тельно, по мере установки отдельных составных частей при сборке
многомассового ротора. Вначале балансируется в двух плоскостях
узел ротора, принятый за базовый (например, вал или вал с дис-
ком первой ступени). Потом устанавливается второй узел (напри-
мер, диск второй ступени) и производится балансировка в двух
плоскостях, принадлежащих этому узлу. В соответствии с планом
сборки последовательно устанавливаются третья и остальные со-
ставные части, и производится балансировка в плоскостях, при-
надлежащих каждой из них. Таким образом, плоскости коррекции
приближаются к плоскостям действительного расположения не-
уравновешенных масс.
Метод имеет промышленное применение. Раздельная баланси-
ровка ротора турбины ГТД «Эвон» (США), введенная вместо ба-
лансировки в двух крайних плоскостях, позволила резко снизить
уровень вибраций. Метод дал также удовлетворительные резуль-
таты при балансировке ротора центробежного компрессора двига-
теля ВК-1.
6.4.	ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ БАЛАНСИРОВКИ
Развитие ДЛА, сопровождающееся повышением частот враще-
ния, созданием составных двух-и трехвальных многоступенчатых
лопаточных машин, снижением жесткости системы ротор—опоры,
требует непрерывного совершенствования уже имеющихся и раз-
работки новых методов и средств балансировки.
В настоящее время проблема балансировки жестких роторов в
основном решена. Поэтому наибольшее внимание уделяется мето-
дам высокочастотной и низкочастотной балансировки гибких ро-
торов. В с <ом направлении продолжаются работы в области соз-,
Дания промышленного оборудования, аппаратуры и технологиче-
ской оснастки для балансировки (в том числе для роторов состав-
ных, консольных и др.).
Ведется совершенствование методов балансировки, в частности
методов по измеренным деформациям ротора (с последующим рас-
четом эксцентриситетов, с учетом коэффициентов влияния), по из-
меренным реакциям его опор и др.
Важное место отводится автоматизации балансировки, осуще-
ствляемой в направлениях:
а)	автоматизации расчетных работ с помощью ЭВМ (расчеты
эксцентриситетов, корректирующих масс и т. д.);
б)	автоматизированного проектирования процесса балансиров-
ки, включая выбор оптимального метода на основе расчета подат-
ливости системы ротор—опоры;
в)	автоматизации операций корректировки масс ротора (вклю-
чая операции фрезерования, сверления или лучевой обработки, а
также добавления груза);
80
г)	автоматической балансировки в процессе эксплуатации с
помощью специальных устройств (случайного поиска, принуди-
тельного центрирования и др.).
Глава 7. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
7.1.	ПОДБОР И МАРКИРОВАНИЕ
Подготовительные операции, к которым относятся подбор де-
талей по размерам, массе и физико-механическим параметрам,
маркирование, клеймение, промывка и очистка, консервация и рас-
консервация, выполняются обычно на вспомогательных линиях, но
иногда некоторые операции приходится выполнять и на основных
сборочных линиях и позициях. Удельный вес подготовительных опе-
раций в технологическом процессе сборки значителен, поэтому не-
обходима возможно полная их механизация.
Подбор деталей вызывается необходимостью обеспечить задан-
ную точность сборки. Способы подбора рассмотрены в гл. 4.
На разных стадиях изготовления и сборки детали маркируют
и клеймят. Согласно ГОСТ 2.314—68 маркированием называется
нанесение на изделие знаков (маркировок), характеризующих те
или иные отличительные признаки изделия (сортировочная груп-
па, местоположение изделия в двигателе, его масса, номер по чер-
тежу и др.). Клеймение представляет собой нанесение знаков
(клейм), характеризующих качество изделия.
Основные требования к методам маркирования и клеймения
схожи, поэтому в дальнейшем будет идти речь только о маркиро-
вании. Главные требования предъявляются к выбору места и спо-
соба маркирования. При выборе места необходимо учитывать сле-
дующее: маркировка должна быть видима в собранном изделии и
заметно отличаться от других, стоящих рядом маркировочных зна-
ков, не должна нарушать нормальной работы изделия, уничтожать-
ся при износе деталей или загрязняться (например, нагаром).
Выбор способа маркирования связан с материалом детали (его
твердостью) и размерами изделия. Основными способами марки-
рования являются механический, электрический, химический (трав-
ление) и электрохимический (ЭХО). Детали из цветных сплавов
и мягкой стали, крупногабаритные или имеющие достаточно удоб-
ные плоские участки поверхности для размещения маркировки,
маркируются механическим способом. Детали с твердой поверх-
ностью, например цементированные, детали небольших габаритных
размеров или тонкостенные, которые могут быть повреждены, ме-
ханическим способом не маркируются. Особенно нужно избегать
ударных маркировок на динамически нагруженных деталях, по-
скольку такие клейма являются концентраторами напряжений.
Широко распространен электрический способ маркирования де-
талей с помощью электрографа, работа которого основана на
81
электроэрозионном действии электрического разряда (дуги). Та-
кого рода маркировка износостойка и хорошо видна.
Маркирование химическим способом (обычно путем травления
кислотами) является универсальным методом и его можно приме-
нять для любых деталей, изготовленных из любого материала. Оно
производится печаткой из мягкого кислотостойкого материала. Не-
обходимо следить, чтобы следы травильного состава были тща-
тельно удалены с поверхности детали.
Электрохимическое маркирование — способ, основанный на ши-
роко известном процессе анодного растворения или ЭХО [14].
7.2.	ПРОМЫВКА И ОЧИСТКА
Надежность работы любого двигателя во многом зависит от
чистоты его составных частей и среды, в которой осуществляется
процесс сборки. Особенно это относится к космическим двигатель-
ным установкам, в производстве которых необходимо соблюдение
высшей чистоты или технической стерильности. Поэтому сравни-
тельно простые операции очистки превратились в сложный техно-
логический процесс. При разработке такого процесса руководст-
вуются рядом соображений: 1) процесс должен быть построен так,
чтобы на отдельных его этапах (или операциях) удалялся один
или несколько видов загрязнений; 2) процесс очистки необходимо
органически увязывать с технологическим процессом изготовления
и сборки изделий; 3) при выполнении очередной операции очистки,
при сборке, транспортировке и других не должна ухудшаться ра-
нее достигнутая степень чистоты; 4) при очистке, в особенности
химической, основной материал изделия не должен разрушаться,
а применяемые вещества должны легко удаляться на последующей
операции; 5) операции контроля чистоты следует осуществлять с
помощью высокочувствительных экспресс-методов, позволяющих
быстро выявить минимально допустимые загрязнения; 6) газовая
среда, могущая служить источником загрязнения изделия, должна
быть очищена и проверена с помощью соответствующих устройств
и приборов.
Разработка технологического процесса очистки в зависимости
от типа изделия, условий его работы включает следующие основ-
ные этапы: оценку вида загрязнений, установление нормы допусти-
мых загрязнений, выбор промывочных составов, методов очистки
и контроля заданной степени чистоты.
Виды загрязнений, которые могут появиться на разных этапах
производственного цикла изделия, классифицируются следующим
образом: а) механические и физические (стружка, абразивы, во-
локна, пыль и другие, химически не связанные с материалом де-
тали, образующиеся в процессе обработки, транспортировки);
б) органические (масло, парафин, жиры и др.) как результат кон-
такта со смазывающе-охлаждающими и активными веществами, а
также руками рабочего); в) растворимые в воде (соли, кислоты,
щелочи, остающиеся после химической и химико-термической об-
82
работки); г) химически связанные (окисные, сульфидные и др.)
(как результат взаимодействия с атмосферными и другими газа-
ми и веществами); д) газообразные, адсорбированные (результат
физической адсорбции газов); е) загрязнения, возникающие после
испытания двигателя (нагары и остатки рабочих компонентов в
трактах горючего и окислителя).
При подготовке к сборке приходится также очищать детали и
покупные изделия от консервирующих веществ, наносимых для за-
щиты от коррозии.
Нормы допустимых загрязнений и критерии чистоты устанав-
ливаются для каждого типа изделий на основе экспериментов и
статистических данных по эксплуатации типовых представителей.
Степень чистоты деталей из твердых металлических материалов
характеризуется массой (или количеством) загрязняющих частиц,
приходящихся на единицу поверхности (в определенном диапазоне
размеров частиц). Например, для особо точных механизмов управ-
ления летательным аппаратом эта величина составляет 10-7—
—10~8 г/см2, а для вакуумных приборов она равна толщине моле-
кулярного слоя. Чистота жидких рабочих тел и газовых сред ха-
рактеризуется количеством определенного размера частиц загряз-
нений в массовой или объемной пробе. Газовые среды характеризу-
ются, кроме того, процентным содержанием примесного газа в оп-
ределенном объеме.
При установлении норм допустимых загрязнений необходимо
учитывать условия работы деталей (нормальные атмосферные ус-
ловия, вакуум, повышенные или пониженные температуры), харак-
тер посадки сопрягаемых деталей (подвижные, неподвижные),
предстоящий технологический процесс соединения деталей (сварка,
пайка, свинчивание, диффузионное соединение), а также предстоя-
щие процессы гальванических или иных покрытий. Вполне очевид-
но, что требуемая степень чистоты для столь разнообразных усло-
вий колеблется в широких пределах.
Промывка как эффективный способ очистки применяется для
деталей любых типов двигателей и агрегатов. Для одних (газотур-
бинные двигатели) она является окончательной операцией (не счи-
тая сушки), для других (космические энергетические двигатель-
ные установки) служит предварительным этапом перед последую-
щей очисткой.
Составы, применяемые для промывки деталей, должны быть
эффективными, экономичными, нетоксичными и огнебезопасными.
Эффективность действия состава, или иначе, способность дать тре-
буемую чистоту в минимально возможное время, складывается из
нескольких факторов. Состав должен хорошо растворять опреде-
ленные виды загрязнений, диспергировать нерастворимые части,
смачивать их, размягчать, эмульгировать и обладать моющим дей-
ствием, не образуя пены. Эффективность состава может повышать-
ся при наличии таких дополнительных воздействий, как, например,
повышенная температура и давление, низкочастотные вибрации,
пульсации потока моющей жидкости и ультразвук. Кроме того, лю-
83
/—камера для промывки щелочным раствором; 2—камера для промывки чистой водой; 3— су-
шильная камера
бой состав (кроме травильных) должен обладать противокоррози-
онными свойствами. Большую часть промывочных составов со-
ставляют водные щелочные растворы с некоторыми присадками.
В раствор обычно входит кальцинированная или реже каустиче-
ская сода, тринатрийфосфат, калиевый или натриевый хромпик,
являющийся пассиватором, жидкое стекло, моющие присадки (де-
тергенты), эмульгаторы и стабилизаторы. Процентное содержание
тех или иных веществ в растворе определяется видами загрязне-
ний, материалом деталей, условиями техники безопасности и при-
нятыми методами очистки. Щелочные растворы отвечают почти
всем требованиям, перечисленным выше. Весьма эффективны про-
мывочные составы на основе хлорорганических соединений, напри-
мер четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, перхлорэтилен
и др. Необходимо, однако, учитывать их некоторую дороговизну и
известную токсичность паров (допустимый процент содержания их
в воздухе обусловливается специальными инструкциями). Xopo-<j
шими растворителями являются этиловый спирт, нефтяные про-
дукты, бензол и другие, однако относительно высокая стоимость и
огнеопасность ограничивают область их применения.
Способы промывки разнообразны, но обычно выбирают тот, ко-
торый легче поддается механизации и автоматизации. Простей-
шим способом, используемым в основном как предварительный,
является промывка погружением в тот или иной состав, холодный
или подогретый до определенной температуры, с последующей про-
мывкой теплой водой и просушкой. Механизация в этом случае
сводится к устройствам (в виде контейнеров, поддонов и пр.) для
загрузки промываемых деталей. Промывочные ванны должны за-
крываться и обеспечиваться местной вентиляцией.
Производительность промывки может быть повышена исполь-
зованием промывочных машин, работающих по полуавтоматичес-
кому или автоматическому циклу. На рис. 7.1 показана схема трех-
камерной машины. В первой камере, являющейся собственно про-
мывочной, изделия промываются подогретым щелочным раствором
с помощью распылителей, расположенных так, чтобы струи про-
никали в самые малодоступные места; в следующей, отмывочной
84
Рис. 7.2. Схема машины для обез-
жиривания деталей паром:
/—охлаждающее устройство; 2—промыва-
емые детали; 3—трихлорэтилен; 4— подогре-
ватель
Рис. 7.3. Схема установки для уль-
тразвуковой очистки:
/—промываемые детали; 2— преобразова-
тель; 3—растворитель;	4—усилитель; 5—
генератор высокочастотный
камере, чистой водой смываются остатки промывочного состава и
частички нерастворенных загрязняющих веществ. Поскольку от-
мывка промывочного состава весьма существенна, иногда встраи-
вается вторая отмывочная камера, затем детали поступают в пос-
леднюю камеру, где просушиваются сухим сжатым воздухом, хо-
лодным или подогретым. Движение деталей через все камеры осу-
ществляется с помощью того или иного типа транспортера, ско-
рость которого согласована с тактом сборки, если машины вклю-
чаются в поточные линии. Машины снабжаются устройствами для
подогрева промывочного состава, его рециркуляции и очистки и
подачи под известным давлением в распылители.
При промывке хлорорганическими веществами, например три-
хлорэтиленом, происходит процесс так называемого парового обез-
жиривания. Он производится в закрытых камерах и по существу
является полуавтоматическим. Камера (рис. 7.2) разделена на две
части: в нижней помещается подогреваемая ванна с трихлорэти-
леном (температура его кипения около 358 К), в верхней располо-
жена полка с промываемыми деталями; над полкой установлен
змеевик, в котором циркулирует охлаждающая вода. Пары три-
хлорэтилена, поднимаясь, конденсируются на холодных деталях,
частично растворяют и смывают загрязнения; жидкость стекает
обратно в ванну, проходя через соответствующий фильтр. Процесс
протекает непрерывно до тех пор, пока очищаемые детали не на-
греваются до такой температуры, при которой конденсация пре-
кратится; тогда на некоторое время прекращают подогрев ванны,
пока детали не охладятся, и затем процесс повторяется до полной
очистки деталей; после просушки они могут поступать прямо на
сборку. Этот метод значительно снижает трудоемкость очистки де-
талей, в особенности имеющих нагар.
Весьма эффективна очистка деталей с помощью ультразвука.
В этом случае детали погружаются в ванну с одним из промывоч-
ных растворов, в котором возбуждаются ультразвуковые колеба-
ния. Основным явлением, возникающим при воздействии ультра-
звука, является кавитация, т. е. разрывы жидкости под действием
85
Рис. 7.4. Схема установки для комбинированной очистки деталей:
/—камера предварительной
очистки; //—камера ультра-
звуковой очистки; III— ка-
мера обезжиривания паром;
/V—сушильная камера; /—
транспортирующее устрой-
ство; 2—датчик ультразвуко-
вых колебаний; 3—усили-
тель; 4—генератор тока высо-
кой частоты; 5—подогреваю-
щее устройство; 6—ванна с
трихлорэтиленом; 7—охлаж-
дающее устройство
ультразвуковых волн. Разрывы имеют вид мелких пузырьков, за-
полненных парами жидкости. После кратковременного существо-
вания пузырьки захлопываются, причем образуются большие мест-
ные мгновенные давления. Возникающие мощные гидродинамиче-
ские потоки вызывают интенсивное перемешивание промывочной
жидкости, которое способствует эффективной очистке. Очень важ-
ное свойство кавитации состоит в ее способности проникать в глу-
бокие поры и каналы, т. е. участки, недоступные для действия раст-
ворителей и моющих жидкостей. Очистка деталей происходит зна-
чительно интенсивнее на низких ультразвуковых частотах (поряд-
ка 20—25 кГц), так как чем ниже частота, тем больше интенсив-
ность каждого акта захлопывания пузырьков.
Установка для ультразвуковой очистки (рис. 7.3)- состоит из
высокочастотного генератора, усилителя, преобразователя и ван-
ны с растворителем и сеткой или корзиной для промываемых де-
талей. Так как температура растворителя влияет на скорость
очистки, то ванна снабжается средствами регулируемого подо-
грева.
Ультразвуковая очистка может быть комбинирована с паровым
обезжириванием, а установка для очистки (рис. 7.4)—полностью
автоматизирована.
Для очистки деталей от окалины, удаления окисных пленок или
солей, для получения химически чистой поверхности используются
методы химического травления и электролитической очистки. При
травлении происходят процессы взаимодействия химически актив-
ной среды с окислами, покрывающими основной металл, и с ос-
новным металлом очищаемых деталей. При электролитической
очистке происходит ускоренная электрохимическая эрозия, т. е.
растворение поверхности металла анода (детали), облегчающее
отрыв окисной пленки.
При указанных способах очистки производится предваритель-
ное обезжиривание в щелочных растворах, последующая промыв-
ка изделия для удаления остатков химического травления или
электролитической обработки и сушка сжатым воздухом.
Для изделий, работающих в условиях асмосферы, операции
очистки на этом обычно заканчиваются, и далее при необходимос-
ти производится лишь консервация. Что касается ряда изделий,
86
работающих в условиях вакуума, то они требуют других очистных
операций, рассматриваемых ниже (см. подразд. 7.3).
Консервация связана с необходимостью защищать детали (и
целые сборочные единицы) от коррозии на тот или иной срок, ес-
ли они не сразу поступают на сборку. Причинами коррозии могут
быть атмосферные условия хранения, нарушение технологии про-
мывки, сушки и смазки, следы от загрязненных и потных рук, не-
качественные охлаждающие жидкости при механической обработ-
ке и консервирующие материалы, нарушение технологии клейме-
ния, применение для обдува влажного воздуха, транспорти-
ровка и хранение в грязной таре и без защиты от атмосферных
осадков.
Для консервации трущихся поверхностей используются покры-
тия смазками — густыми и жидкими типа трансформаторного, ве-
ретенного или моторного масла. Нанесение густых смазок произ-
водится путем пульверизации их в расплавленном состоянии, что
особенно удобно при консервации деталей с полостями, отверстия-
ми и каналами. Жидкие смазки наносятся путем погружения в
них.деталей. Кроме смазок для консервации используется водный
раствор нитрида натрия, в который на короткое время погружают-
ся консервируемые детали, а затем раствору дают стечь. Предо-
храняет от коррозии обертывание деталей так называемой инги-
бированной бумагой. Удобным и эффективным способом консерва-
ции является покрытие (пульверизацией) деталей, отдельных сбо-
рочных единиц и в целом двигателя тонкой пленкой упругого плас-
тика типа полихлорвинила. Такая пленка создает полную изоля-
цию от внешней среды и при необходимости легко удаляется. Сталь-
ные детали, полностью кадмированные или оцинкованные, аноди-
рованные детали из алюминиевых сплавов, коррозионно-стойких
сталей, не подвергавшиеся дробеструйной обработке, и изделия,
не имеющие сварных и паяных швов, при хранении до одного года
можно не консервировать.
Изделия, прошедшие контрольные испытания на рабочих ком-
понентах и имеющие загрязнения в виде остатков этих компонен-
тов (или продуктов их реакции, нагара и т. п.), должны быть очи-
щены вновь. Особое внимание уделяется очистке от токсичных,
химически активных компонентов (применяемых в ЖРД и некото-
рых других двигателях), поскольку при хранении изделий они мо-
гут вызвать коррозионные разрушения и другие опасные явления.
В зависимости от типа изделия и принятого технологического про-
цесса окончательная очистка ведется или при разборке или в соб-
ранном объекте. В том случае, когда техническими условиями на
изделие предусмотрена переборка после испытания, компоненты
по окончании испытания сливаются в стендовые емкости и рабочие
полости и магистрали продуваются нейтральным газом (или су-
хим сжатым воздухом). Затем объект разбирают и производят
промывку и очистку составных частей способами, рассмотренными
выше. После дефектации и второй сборки объект передается в экс-
педицию.
87
Этот вариант не вполне удовлетворяет требованиям надежнос-
ти изделий, так как избежать полностью погрешностей при второй
сборке не удается и последствия их (иногда опасные) выявляются
при эксплуатации. Поэтому стремятся проводить переборку не
всех, а выборочно одного-двух изделий от определенной партии.
Но тогда возникает проблема очистки от компонентов труднодо-
ступных мест и микрополостей собранного объекта. Один из спосо-
бов решения этой проблемы состоит в следующем.
После слива компонентов и продувки полостей и магистралей
объект со стенда снимается, помещается в обогреваемую камеру,
где рабочие полости многократно вакуумируются и продуваются
подогретым нейтральным газом (обычно азотом).
Качество промывки и очистки изделий контролируется визуаль-
но вооруженным глазом (лупа, микроскоп), а также косвенно —
методом микроскопического анализа и взвешивания содержания
примесей в составе или воде при окончательной промывке. Отно-
шение массы примесей к площади поверхности очищенных деталей
характеризует степень чистоты.
Иностранными фирмами разработаны специальные приборы
для контроля чистоты. Например, электронный счетчик и измери-
тель частиц загрязнений фирмы «Коултер» (Англия) позволяет
подсчитать частицы размером от 0,3 до 200 мкм в гидравлических
смесях и топливе. Подсчет ведется автоматически и записывается
со скоростью 5000 частиц в секунду. Для определения чистоты
воздуха производственных помещений фирма «Карл Цейс» (ГДР)
изготавливает компактные быстродействующие приборы-конимет-
ры. В отечественной промышленности для контроля чистоты гид-
равлических смесей и топлива применяют индикаторы-фильтры,
позволяющие определять концентрацию загрязнений в пробах по
изменению цвета индикатора.
7.3.	ОСОБЕННОСТИ ОЧИСТКИ ДЕТАЛЕЙ И РАБОЧЕЙ СРЕДЫ
В ПРОИЗВОДСТВЕ КЭДУ
Чистота деталей и рабочих тел, а также среды, вспомогатель-
ных материалов, оборудования и оснастки, используемых в произ-
водстве изделий космической техники, оказывает непосредствен-
ное влияние на их работоспособность и надежность.
Загрязнения поверхности или определенного поверхностного
слоя деталей частицами твердых или жидких тел в основном свя-
заны с предшествующими технологическими процессами. Эти за-
грязнения обычно удаляются перед сборкой с помощью механи-
ческих, химических и химико-физических методов очистки, рас-
смотренных выше.
Помимо указанных загрязнений имеют место адсорбция газов
окружающей среды на поверхности, образование химических сое-
динений в результате реакции газов с материалом детали, раство-
рение газов в материале, зависящие от состава и активности дан-
ной средг! Наличие загрязнений такого рода вызывает изменение
88
электрофизических свойств материалов и характера процессов в
поверхностных слоях (эмиссия, ионизация, степень черноты), что
в совокупности отражается на работе изделия.
Поэтому в производстве изделий КЭДУ помимо тщательной
очистки деталей и материалов с помощью химических и физичес-
ких методов необходимо обеспечить: 1) удаление загрязнений в
виде сорбированных газов, окислов, гидридов и пр.; 2) сохранение
достигнутой чистоты составных частей и рабочих тел на последую-
щих этапах производственного цикла изделий (сборка, испытание,
транспортировка), когда из-за возможного изменения состава сре-
ды возникает опасность ее физического и химического взаимодей-
ствия с материалом изделия и его загрязнения вновь.
Удаление сорбированных газов и химических соединений про-
изводится при повышенных температурах (процесс соответствен-
но называется термообработкой, отжигом), в вакууме, в восстанови-
тельной или нейтральной среде в специальных технологических ус-
тановках.
Обработка в вакууме применима для подавляющего большин-
ства конструкционных материалов (ограничения составляют ток-
сичные материалы, например бериллий). Причем, чем выше ваку-
ум, тем меньше взаимодействие активных остаточных газов среды
рабочей зоны с металлом. Механизм удаления окислов с деталей
в вакууме двоякий. При повышенных температурах окислы диссо-
циируют с выделением кислорода (который удаляется из рабочей
зоны вакуумной системой), и одновременно они восстанавливают-
ся, взаимодействуя с выделяющимися газами (водородом, окисью
углерода и др.). Температура процесса должна быть высокой, не
ниже рабочей температуры изделия или близкой к температуре
рекристаллизации. Для большинства сталей и сплавов, применяе-
мых в КЭДУ, она составляет 1070—1270 К. Более высокие темпе-
ратуры необходимы для вольфрама, молибдена, тантала, графита.
Термовакуумной обработкой удаляются также химические соеди-
нения металлов с водородом — гидриды, являющиеся причиной
хрупкости титана, тантала, циркония и их сплавов.
Обработка в вакууме имеет и существенные недостатки; это,
прежде всего, длительность процесса (продолжительная откачка
и охлаждение изделия, медленное разложение химических соеди-
нений). Интенсификация процесса за счет повышения температу-
ры влечет за собой испарение металла. При использовании обыч-
ных масляных вакуумных насосов возникает опасность проникно-
вения паров масла в рабочую зону и ее загрязнение.
Наконец, следует указать на ограниченность применения ваку-
умной среды для последующих технологических операций, в осо-
бенности сборочных. Как известно, степень автоматизации техно-
логического процесса сборки в связи с его специфическими осо-
бенностями весьма мала, а ручная сборка в вакууме (с примене-
нием перчаток) чрезвычайно затруднена.
Восстановительная среда водорода, применяемая помимо очист-
ки также при пайке и других операциях, обладает двумя положи-
8$
тельными свойствами: способностью восстанавливать окислы боль-
шинства металлов и диффундировать с высокой скоростью в глубь
их кристаллической решетки, вытесняя ряд других газов (кисло-
род, азот, водяные пары), а затем выделяться при условии откач-
ки. В водороде удовлетворительно очищаются вольфрам, молиб-
ден, никель, бескислородная медь и их сплавы. Не удается восста-
новить полностью стойкие окислы алюминия, хрома, титана, маг-
ния, а также высокохромистых сталей |(включая 12Х18Н10Т). На-
сыщение водородом приводит к возникновению значительных внут-
ренних напряжений в металлах, а у титана, тантала и циркония—
к появлению хрупкости. Необходимо указать также на взрыво-
опасность водорода.
Обработка в среде нейтрального газа, чаще всего аргона (или
гелия), получила распространение благодаря тому, что он нейтра-
лен по отношению ко всем металлам, не растворяется и не диф-
фундирует в них.
Удаление адсорбированных газовых примесей при нагреве про-
исходит вследствие разности парциальных давлений примесных
газов в металле и этих же газов в аргоне. Они диффундируют к
поверхности металла, десорбируются, а при движении аргона уно-
сятся вместе с ним.
Механизм удаления окислов аналогичен механизму в вакууме
и происходит путем термической диссоциации. Молекулы кисло-
рода, образующиеся при этом, также уносятся потоком инертного
газа. Полнота удаления газов при очистке зависит только от чис-
тоты аргона. По опубликованным данным, отжиг в аргоне с чисто-
той 99,999% объемных эквивалентен вакуумному отжигу при ос-
таточном давлении 1,33 мПа. Причем процесс в аргоне может быть
ускорен за счет повышения температуры без опасности испарения
металла.
Следует особо подчеркнуть более широкие технологические
возможности нейтральной среды: помимо очистки она с успехом
используется при сборке, заправке рабочим телом и испытании из-
делий. Она применяется (наряду с термовакуумированием) также
для очистки рабочих тел, в частности щелочных металлов. Так,
литий как жидко-металлический теплоноситель нуждается в очи-
стке от примесей кислорода и азота, в присутствии которых резко
ускоряются процессы коррозионного разрушения каналов и маги-
стралей. Очистка производится барботиров.анием чистого аргона
через расплав лития. (Если литий применяется в твердом виде,
как, например, в топливных элементах, он предварительно пла-
вится). Таким образом, нейтральный газ можно считать оптималь-
ной средой при решении ряда технологических задач, но при усло-
вии высокой и стабильной его чистоты.
На рис. 7.5 представлена схема универсальной технологической
установки для выполнения комплекса технологических операций в
аргоне высокой чистоты. Установка может работать по открытому
циклу с выбросом использованного проточного аргона за пределы
рабочей камеры и по замкнутому кольцевому циклу с регенераци-
90
Рис. 7.5. Схема технологической установки:
/—баллон аргона; 2—редуктор; 3, 16—ротаметры; 4—компрессор; 5—технологическая камера;
6—газоанализатор; 7—влагомер; 8—вентиль сброса газа; 9—манометр; 10—вакуумные заслон-
ки; //—форкамера; /2—перчаточные окна; 13—вакуумметр; 14—вакуумный насос; /5—ловуш-
ка; /7—фильтр; 18—установка для очистки; 19—теплообменник; а, б, в—места отбора проб
газа; А, Б, В, Г— сорберы
ей газа. Она включает в себя три системы: основную, состоящую
из технологической камеры 5 и установки для очистки 18 с сопутст-
вующими арегатами, и две вспомогательные — вакуумную и конт-
рольно-измерительную.
К торцу камеры примыкает форкамера 11 — шлюзовое ваку-
умируемое устройство, через которое осуществляется загрузка (и
выгрузка) изделий и необходимого инструмента.
Установка 18 служит для комплексной глубокой очистки исход-
ного баллонного аргона (при открытом цикле) и для одновремен-
ной очистки использованного газа (при регенеративном цикле).
Она разработана на основе анализа существующих методов тон-
кой очистки нейтральных газов и результатов экспериментов, про-
веденных под руководством автора.
Выпускаемый промышленностью аргон содержит в качестве
примесей кислород, азот и водяные пары в количествах, превыша-
ющих допустимые для производства изделий вакуумно-космичес-
кой техники. В ходе технологических процессов чистота газовой
среды, как правило, еще более ухудшается.
Очистка аргона основана на сорбции — физико-химическом про-
цессе поглощения газов и паров при пропускании аргона через сор-
бер-реактор, заполненный сорбентом. При этом поглощение кис-
91
Рис. 7.6. Схема установки для очистки нейтрального газа:
А, Г—сорберы с цеолитами; Б, В—сорберы-реакторы; /—электронагреватели; 2—реторта; 3—
термопара; 4—сорбент; 5—контейнер сетчатый; 6—теплообменник
лорода, азота и некоторых других газовых примесей происходит
путем хемосорбции, следовательно, требует химически активных
сорбентов и интенсифицируется подогревом. Удаление влаги дости-
гается путем физической адсорбции. При выборе конкретного сор-
бента руководствуются помимо сорбционных свойств также его
технологичностью и доступностью. Из трех возможных фазовых
состояний сорбентов (твердое, жидкое и паровое) наиболее техно-
логично твердофазное. Для глубокой очистки нейтральных газов
от кислорода обычно используются щелочные металлы: Са, Li, Ti,
Zr, Си и другие, отличающиеся наибольшим сродством с кислоро-
дом и образующие на своей поверхности стабильные тугоплавкие
окислы. Азот также активно взаимодействует со щелочными ме-
таллами, но нитриды более легко образуются с Са, Mg, Al, Ti, V.
Для осушения используются цеолиты и силикагель. Цеолиты так-
же могут служить сорбентами для двуокиси углерода и других га-
зов, часто являющихся продуктами реакции в некоторых техноло-
гических процессах.
Рассматриваемая очистная установка (рис. 7.5, 7.6) состоит из
четырех сорберов (два из которых являются реакторами), обес-
печивающих комплексную очистку газа от кислорода, азота и
влаги.
Сорбер А заполнен синтетическими цеолитами (цеосорбом ти-
па 10х) для поглощения влаги из аргона при нормальной темпера-
туре. Минимальная адсорбционная емкость цеосорба при 293 К и
80 Па составляет около 17 г влаги на 100 г цеосорба. Для перио-
дической регенерации цеолитов сорбер включается на разогрев до
температуры регенерации 620-—670 К. При этом газовая магист-
раль подключается к стендовой вакуумной системе или к емкости
с аргоном глубокой очистки.
Сорбер Б (реактор), служащий для предварительной очистки
аргона от кислорода, заполнен чистой медью в виде слабо упако-
ванной стружки, подогреваемой до температуры 870 К.
Сорбер В (реактор) предназначен для окончательной очистки
от кислорода и очистки от азота и заполнен титановой губкой
92
(ТГ-118, МРТУ-14—62), нагреваемой до 1120 К. Опыты показыва-
ют, что губка обладает высокими сорбционными свойствами, тех-
нологична и доступна.
Сорбер Г, как и первый, заполнен цеосорбом 10х и предназна-
чен для очистки от остатков влаги и продуктов реакции, выделяю-
щихся в ходе технологических процессов.
При работе установки по открытому циклу аргон из баллона
1 (см. рис. 7.5), минуя компрессор 4, направляется в установку для
очистки 18. Контроль чистоты исходного аргона производится в
месте а путем последовательного подключения приборов 6 (газо-
анализатора «Циркон») и 7 (влагомера «Сибирь»). Очищенный
аргон через фильтр 17 поступает с давлением около НО кПа в
предварительно вакуумированную (до давления 133 мПа) камеру
5 и форкамеру 11 (с загруженными в нее деталями и инструмен-
тами). Перед входом в камеру в месте б отбираются пробы арго-
на. Как показывают опыты, двукратное вакуумирование до 133
мПа камеры с последующим заполнением очищенным нейтраль-
ным газом оказывается достаточным для удаления воздуха. По
достижении заданной степени чистоты среды предметы, находящи-
еся в форкамере, через внутреннюю дверку перегружаются в ос-
новную камеру. Здесь производится их окончательная очистка и
выполняется технологический процесс, предусмотренный для дан-
ного объекта. Отработавший аргон стравливается в атмосферу
через вентиль 8. При работе по замкнутому циклу газ не стравли-
вается, а с помощью компрессора 4 прокачивается через установ-
ку для очистки 18 и вновь направляется в камеру. По окончании
процесса при необходимости сохранения стерильности изделие пе-
ред выгрузкой герметизируется в контейнере.
Глава 8. ОРГАНИЗАЦИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
8.1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
Различают две основные формы организации процессов сбор-
ки— бригадную и операционную.
Бригадной называется форма, при которой весь комплекс работ
по сборке изделия от начала и до конца выполняется последова-
тельно одной бригадой (или одним сборщиком). Если в цехе соби-
рается одновременно п изделий, то соответственно должно быть
занято п бригад, каждая из которых собирает одно определенное
изделие и не участвует в сборке остальных.
При большой трудоемкости изделия одна бригада, как правило,
не может полностью закончить его сборку за одну смену, и, следо-
вательно, процесс сборки прерывается на остальное время суток
(изделие простаивает), что является существенным недостатком,
особенно при сборке авиационных двигателей. Кроме того, бригад-
ная форма сборки требует рабочих высокой квалификации, так как
93
каждый из них должен выполнять разнообразные сборочные опе-
рации, участвуя в сборке различных частей и изделия в целом.
Общая длительность процесса сборки одного изделия при по-
следовательном выполнении работ бригадой может быть выражена
суммой длительностей сборки его составных частей — узлов и дру-
гих сборочных единиц /у — и общей сборки t0<
п т	2 ГУ < "1“
н.™	,
1^
где Туг — трудоемкость сборки отдельных частей, чел.-ч; То— тру-
доемкость общей сборки, чел.-ч; В — число рабочих в бригаде; п —
число собираемых бригадой составных частей.
Как видно, простейший путь снижения длительности сборки —
увеличение состава бригады, но так как число рабочих в бригаде
ограничено площадью рабочего места, это не всегда приемлемо.
Другой, более эффективный путь — одновременная сборка членами
бригады нескольких составных частей изделия параллельно. В этом
случае длительность процесса сборки выразится в виде
где Bi — число членов бригады, занятых на сборке i-й части; а; —
коэффициент, учитывающий параллельность сборки и принимаю-
щий значения от 0 (полное совмещение сборки данной составной
части во времени со сборкой других составных частей изделия) до
1 (совмещение сборки данной составной части не имеет места).
При параллельной сборке составных частей, трудоемкость кото-
рых в общем случае различна, возникает задача организации рав-
номерной загрузки сборщиков. Решение этой задачи представляет
значительные трудности, так как требует отработки технологичес-
кого процесса с одинаковой длительностью операций, а также чет-
кого календарного планирования и может оказаться целесообраз-
ным лишь при больших масштабах производства. Поэтому бригад-
ная форма сборки нашла применение, в основном, в единичном и
мелкосерийном производстве (в том числе в опытном), когда огра-
ниченная программа не вызывает необходимости в широком фрон-
те работ и параллельном их выполнении или привлечения большо-
го числа рабочих. Сборка изделия производится бригадой обычно
стационарно, т. е. при неподвижном объекте; иногда с периодичес-
ким его перемещением. Так как все члены бригады в равной мере
ответственны за результаты своей работы, то качество сборки изде-
лия получается относительно высоким.
В условиях серийного и массового производства более эффек-
тивной является операционная форма сборки, когда весь техноло-
гический процесс сборки разбивается на операции, выполняемые
94
отдельными рабочими. По окончании сборки над первым объектом
(узлом, изделием) рабочий выполняет те же операции над после-
дующими объектами. Сборка узлов и прочих сборочных единиц при
этом производится параллельно, широким фронтом. Поэтому дли-
тельность процесса сборки изделия в целом резко сокращается по
сравнению с бригадной формой, так как суммарная длительность
сборки составных частей /у определяется длительностью сборки
лишь одной из них Вугтах» наиболее трудоемкой:
/шах tmax/^r
Кроме того, изделие не простаивает, что свойственно бригадной
сборке, а повторяемость выполняемых операций позволяет исполь-
зовать сборщиков более низкой квалификации и более рациональ-
но.загрузить оборудование.
Операционная сборка может быть организована с перемещени-
ем собираемых объектов относительно постоянных рабочих мест
сборщиков или при неподвижных объектах с переходом сборщиков
от объекта к объекту. Последний вид сборки связан с потерей вре-
мени на переходы и перенос инструмента и применяется в исклю-
чительных случаях для громоздких объектов, перемещение которых
затруднено.
При операционной сборке с перемещением объекта рабочие мес-
та располагаются в соответствии с последовательностью выполняе-
мых операций, а объект передвигается или вручную, или механи-
чески.
Наиболее совершенной организационной формой при больших
масштабах производства является операционная поточная сборка,
характеризующаяся непрерывностью и ритмичностью процесса.
Ритмичность процесса на всем его протяжении обеспечивается
технологической синхронизацией, т. е. согласованием операций во
времени. При этом длительность каждой операции должна быть в
определенных пределах равна или кратна такту сборки.
Тактом т называют отрезок времени между выпуском равномер-
но следующих друг за другом изделий. Он зависит от размера про-
граммы выпуска изделий и определяется по формуле
где Ф — календарный фонд рабочего времени (сменный, суточный,
месячный и т. д.); N — программа выпуска изделий за время Ф;
т] — коэффициент, учитывающий потери времени на ремонт обо-
рудования, обслуживание рабочих мест, регламентированные пере-
рывы (т] = 0,96 ...0,98).
Иногда пользуются понятием темп, которое выражает число из-
делий, выпускаемых в единицу времени. Степень равномерности
выпуска продукции, т. е. поддержания установленного такта или
темпа, определяет собой ритм производства вообще и сборки в
частности.
95
Наиболее доступные способы согласования длительности опера-
ции с установленным тактом — это дифференциация, т. е. расчлене-
ние сложных и трудоемких операций на несколько более простых,
или, напротив, концентрация, т. е. объединение нескольких сравни-
тельно менее трудоемких операций в одну (или добавление части
переходов из других операций). Наиболее эффективным способом
организации поточной сборки в современных условиях, в особенно-
сти при крупносерийном и массовом производствах, является укруп-
нение операций в сочетании с их полной или частичной механи-
зацией.
Длительность сборки одного изделия на поточной линии равна
/ — пъх,
где	—число рабочих мест; g—среднее число рабочих, заня-
тых на одном рабочем месте; — число рабочих на поточной
линии.
Следовательно, укрупнение операций в сочетании с механизаци-
ей, осуществляемое при синхронизации, приводит к сокращению
числа рабочих мест (одновременно и числа рабочих) и позволяет
высвободить площади цеха, в то время как дифференциация связа-
на, как правило, с увеличением потребных площадей.
Необходимо отметить, что нарушение такта хотя бы по одной
операции, например из-за задержки подачи деталей, влечет за со-
бой перебои в работе на всей поточной линии, поэтому поточная
сборка требует четкого планирования не только в сборочном, но и
в смежных механосборочных и механических цехах. При поточной
сборке отпадает необходимость в больших заделах, сокращаются
площадь складов готовых деталей и расходы на погрузочно-разгру-
зочные работы.
Поточная сборка имеет обычно несколько линий. Линия, на ко-
торой производится общая сборка изделия, называется главной,
остальные — вспомогательными.
Для наибольшего удобства питания главной линии сборки ли-
нии сборочных единиц располагаются перпендикулярно к ней с та-
ким расчетом, чтобы готовые узлы и другие сборочные единицы по-
ступали в нужный момент к определенному рабочему месту общей
сборки. На рис. 8.1 показана примерная схема расположения ука-
занных сборочных линий. В случае выпуска изделия в нескольких
модификациях возможно применение многопредметных поточных
линий.
Одним из направлений организации производства является при-
менение так называемого предметно-узлового метода производства,
когда отдельные технологические сборочные единицы полностью
изготовляются в специализированных механосборочных цехах.
Все процессы изготовления данной сборочной единицы, напри-
мер ротора (механическая обработка дисков, лопаток и других де-
талей, сборка, балансировка), выполняются в одном цехе, откуда
она доставляется в цех общей сборки изделия. В предметно-узло-
96
Линия общей сборни
Механосборочные
цехи
№б
Линия общей сборни
Рис. 8.1. Схема поточной сборки Рис. 8.2. Схема сборки при предметно-уз-
ловом методе
вых цехах организационная форма сборки может быть бригадной
или операционной в зависимости от программы выпуска.
Из схемы (рис. 8.2) видно, что линии сборочных единиц заме-
нены механосборочными цехами. При налаженном производстве
нет необходимости иметь центральный склад готовых деталей, в
крайнем случае можно организовать склад готовых узлов. Ответст-
венность цехов за качество не только изготовления деталей, но и
сборки сборочных единиц и возможность более четкой организации
всего технологического процесса делает описанный метод перспек-
тивным для современного авиадвигателестроения. Таким образом,
на выбор организационной формы сборки решающее влияние ока-
зывают масштабы производства данного изделия и его конструк-
тивно-технологические особенности.
8.2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА
Рабочим местом сборщика называется часть производственной
площади цеха, оборудованная для выполнения одной или несколь-
ких сборочных операций. При бригадном методе сборки площадь
рабочего места непосредственно зависит от габаритных размеров
собираемых объектов и применяемого оборудования. Для сборки
сравнительно небольших узлов площадь рабочего места обычно не
превышает 6 м2, а при общей сборке изделия она достигает 20—
30 м2. Рабочее место сборщика оборудуется, как правило, верста-
ком или инструментальным столиком, на котором располагаются
инструмент, приспособления и специальная тара — сортовики для
мелких деталей, имеющие ячейки для каждого типоразмера дета-
лей. Для сборки объектов из тяжелых крупногабаритных деталей
и сборочных единиц рабочее место снабжается грузоподъемными
механизмами. Оснастка и детали на рабочем месте должны распо-
лагаться таким образом, чтобы создавались наибольшие удобства
для рабочего, исключающие лишние движения при выполнении
рабочих приемов.
Планировка рабочего места должна обеспечивать безопасность
труда рабочего и возможность свободного и бесперебойного обслу-
живания рабочего места всем необходимым. Она должна соответ-
4	2271
97
ствовать принципу рационального размещения предметов, одно из
требований которого состоит в следующем: то, что берется правой
рукой, должно находиться справа, а то, что берется левой рукой —
слева. Это относится к деталям, инструментам, кранам гидро- и
пневмосистем, рукояткам управления и т. п. Ближе к рабочему
должны находиться те инструменты и приспособления, которыми
приходится пользоваться чаще. Для каждого предмета на рабочем
месте должно быть определенное и постоянное место. Это исключает
затрату времени на поиск нужного в данный момент предмета.
Краны магистралей, (воздушные, водяные), штепсельные разъ-
емы и переключатели электроприборов должны располагаться на
виду, в удобном для пользования месте. На рабочем месте не дол-
жно быть ничего лишнего, так как посторонние предметы мешают
рабочему и отвлекают его внимание.
Для технической документации в столе должен быть специаль-
ный ящик. Обтирочный материал также хранится в отдельном
ящике.
Рабочее место должно содержаться в чистоте. Пролитую на
пол жидкость, особенно маслянистую, нужно немедленно удалять.
Помимо загрязнения рабочего места она нередко служит причиной
травм рабочих. При очистке деталей перед сборкой и уборке ра-
бочих мест не следует обдувать их сжатым воздухом, так как при
этом засоряются другие рабочие места. Лучше для этой цели ис-
пользовать пылесос. После окончания работы, перед уборкой рабо-
чего места нужно отключить все расположенные на нем электро-
приборы и закрыть краны магистралей подачи воздуха, воды и т. д.
Глава 9. ОСНАСТКА, ОБОРУДОВАНИЕ
И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
Качество сборки и производительность труда рабочих на сбо-
рочных линиях во многом зависят от надлежащего оснащения ра-
бочих мест сборочным инструментом и приспособлениями, а также
от наличия соответствующих подъемно-транспортных устройств и
оборудования в сборочном цехе.
Двигатели летательных аппаратов, их агрегаты имеют большое
число соединений, расположенных в труднодоступных местах, а
также соединений с фасонными крепежными и контрящими дета-
лями. Это вызывает необходимость применения специального инст-
румента, предназначенного только для данного типа двигателя.
Применение специального инструмента не только облегчает труд
рабочего и повышает производительность, но и предохраняет дета-
ли от повреждений.
Основную массу специального инструмента составляют фасон-
ные ключи для завертывания гаек. Из них можно отметить ключи
типа звездочки с 12-гранным отверстием, С-образные, шлицевые
(рис. 9.1,а) и др. Широко распространен комплект ключей, в кото-
98
Рис. 9.1. Типы специальных гаечных
ключей:
а—шлицевые; б—торцовые
рый входят торцовые головки
различных размеров, соединя-
емые с рукояткой сваркой или
при помощи шарнира (рис.
9.1, б). Ключи, обеспечиваю-
щие заданное усилие затяжки
(динамометрические и пре-
дельные), описаны при изложе-
нии вопросов сборки резьбовых
соединений (см. подразд.
10.1.2).
Наличие в двигателе боль-
шого числа деталей из легких
сплавов с тонкими стенками и фланцами, требующих ударного дей-
ствия инструмента при сборке, вызывает необходимость примене-
ния так называемого мягкого инструмента. К нему относятся кожа-
ные, фибровые и пластмассовые молотки, молотки из нехрупких
цветных сплавов, выколотки неметаллические или из мягких метал-
лов и т. д.
Рабочие места оснащаются также обычным нормализованным
инструментом, описание которого не приводится.
Из-за наличия в двигателях большого числа трудоемких резь-
бовых соединений пользоваться обычным ручным инструментом не-
рационально, поэтому следует применять механизированный пере-
носной инструмент. На рис. 9.2 показан электрический гайковерт,
выполненный как универсальный и используемый в качестве не
только гаечного ключа, но и отвертки.
Сборочные приспособления можно разделить на установочные
и рабочие. К установочным приспособлениям относится так называ-
емая сборочная тележка — универсальное приспособление, широко
используемое при сборочных работах. Конструкция сборочной те-
Рис. 9.2. Электрический гайковерт:
/—наконечник; 2—колпачок; 3—палец держателя; 4—кулачковая муфта; 5—шпиндель; 6— пру-
жина; 7—зубчатые колеса редуктора; 8—электродвигатель; 9—рукоятка; 10—выключатель
4*
99
Рис. 9.3. Тележка для сборки узлов:
1—колеоху, 2—рама; 3—фиксатор; 4—подшипники хвостовиков поворотной платформы; 5—Пово-
ротная платформа; шпильки крепления собираемого изделия к платформе; 7—подкладка
лежки (рис. 9.3) определяется требованиями, предъявляемыми к
ней: удобством крепления на ней частей изделия или целого двига-
теля (для чего на тележке должны быть фланцы, угольники и дру-
гие детали, соответствующие элементам крепления собираемого
изделия). Уровень крепления, или рабочая высота тележки, должен
обеспечить удобную, без напряжения, работу персонала. Изделия
при сборке в любом положении устанавливаются при помощи ме-
ханизма, например червячного или пневматического, позволяюще-
го поворачивать собираемое изделие вокруг горизонтальной или
вертикальной оси или вокруг обеих осей. Тележка используется и
как средство межоперационного транспорта. Для этой цели она
снабжается колесным ходом с поворотным устройством. В зависи-
мости от способа перемещения тележки вдоль линии сборки — вруч-
ную по полу или по рельсам, прерывистым или непрерывным дви-
жением и т. д. — ходовая часть ее устраивается соответствующим
образом. Изложенные принципы конструкции одинаковы для всех
сборочных тележек, начиная от тележек для сборки небольших на-
сосов и кончая тележкой для сборки всего двигателя.
К рабочим приспособлениям относятся приспособления для за-
прессовки подшипников и съемники разнообразной конструкции,
ручные и гидравлические, широко применяемые при сборке или
разборке. Принципиальные схемы приспособлений для запрессовки
и съемник показаны на рис. 9.4, 9.5.
Рабочие места снабжаются также подъемными средствами —
стропами (средствами захвата), конструкция которых соответст-
вует тому или иному собираемому узлу или двигателю. Эти подъ-
емные средства обслуживаются цеховыми подъемно-транспортны-
ми устройствами — монорельсовыми подъемниками, кранбалками
и пр.
В серийном авиадвигателестроении применяется, в основном,
подвижная сборка, при которой происходит перемещение изделия
100
Рис. 9.4. Приспособления для запрессовки подшипников:
я—на вал: /—винт; 2—гайка; 3—вороток; 4—упорный подшипник; 5—стакан корпуса; зах*
ват; 7 — вал изделия; б — в корпус; 1— подшипник; 2 — центрирующий палец; 3 — корпус
прерывисто или непрерывно от одного рабочего места к другому.
В первом случае чаще используются сборочные тележки, причем
изделие после подачи к рабочему месту (механическим способом
или вручную) остается неподвижным на время выполнения опера-
ции (равное такту), затем передвигается к следующему рабочему
месту, где задерживается до окончания операции, потом передвига-
ется к следующему рабочему месту и т. д. Громоздкие изделия пе-
ремещаются подъемно-транспортными устройствами. Во втором
случае обычно применяют транспортеры различных типов и кон-
вейеры.
При сборке используют целый ряд вспомогательных материалов:
смазочные, прокладочные, противокоррозионные, обтирочные и пр.
Как правило, детали при сборке смазывают тем маслом, на ко-
тором двигатель работает. Масло на деталь наносят погружением
в масляную ванну или чистой рукой. Не рекомендуется применять
кисть, так как на смазываемой детали случайно могут остаться во-
лоски. Масло, применяемое при сборке, должно быть чистым. В не-
которых случаях при сборке требуется применение специального
масла с примесью коллоидального графита, что снижает износ в
первые часы работы двигателя.
Среди других применяемых при сборке смазочных материалов
отметим специальные жидкости, облегчающие сборку резьбовых
соединений. К таким жидкостям (или смаз-
кам) можно отнести смесь керосина и бе-
лил, чистый керосин, сало, чистое или с гра-
фитом, белила и сурик (как герметизато-
ры).
Противокоррозионные материалы были
описаны выше (см. гл. 7).
При сборке применяются различные про-
кладки, строго соответствующие роду сре-
ды (бензин, керосин, масло, газы, вакуум),
Рис. 9.5. Съемник:
1—винт; 2—траверса; 3—лапки; 4—предохранительная пята;
5—вороток
101
рабочей температуре среды и деталей, требованиям прочности.
Применяются прокладки медно-асбестовые, паронитовые, резино-
вые, из красной меди, стальные и др. Ставить прокладки из мате-
риала, не соответствующего чертежу, или там, где они не преду-
смотрены, не разрешается во избежание нарушения герметичности
и работы изделия в целом.
К прокладочным материалам относятся и особые герметизиру-
ющие составы, называемые герметиками. Они представляют собой
вязкую клейкую массу, наносимую на стыки сопрягаемых деталей.
К таким составам предъявляются следующие требования: хорошая
относительная скорость высыхания, стойкость против действия
масла и керосина, достаточная растворимость при смывании обыч-
ным растворителем и небольшая прочность сцепления с металлом,
чтобы можно было без труда осуществить разборку смазанных со-
ставом поверхностей.
Глава 10. СБОРКА НЕПОДВИЖНЫХ
РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
10.1.	РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Резьбовые соединения являются наиболее распространенным
видом неподвижных разъемных соединений составных частей изде-
лий. В современных ДЛА, главным образом газотурбинных, насчи-
тывается до нескольких тысяч резьбовых деталей, среди которых
имеются ответственные болты и шпильки, определяющие надеж-
ность работы двигателя в целом.
Независимо от вида посадок неподвижные резьбовые соедине-
ния должны отвечать следующим основным требованиям.
1.	Стык деталей, скрепляемых при помощи резьбового соедине-
ния, должен сохранять плотность под действием рабочих нагрузок.
2.	Элементы резьбового соединения при наличии переменных
нагрузок должны обладать достаточной выносливостью.
3.	Стык деталей должен быть герметичным.
4.	Элементы резьбового соединения не должны произвольно ос-
лабляться (отвинчиваться).
Выполнение этих требований достигается путем проведения кон-
структивных и технологических мероприятий. Важнейшим техноло-
гическим мероприятием является оптимальная затяжка резьбового
соединения при сборке, т. е. создание определенных упругих растя-
гивающих напряжений в болте и сжимающих в сопрягаемых дета-
лях до приложения внешней (рабочей) нагрузки.
10.1.1. Выбор оптимального усилия затяжки
Рассмотрим простейшее резьбовое соединение в стадиях после-
довательного нагружения (рис. 10.1). Предположим, что, затягивая
гайку, создают силу затяжки Р3, тогда болт растянется на величи-
ну Лб, сопрягаемые детали сожмутся на величину Хд.
102
Рис. 10.1. Резьбовое соеди-
нение в стадиях последо-
вательного нагружения
Напряжение при затяжке не превышает предела пропорцио-
нальности, поэтому диаграммы усилие — деформация изобразятся
прямыми линиями (рис. 10.2). Углы наклона линий характеризу-
ют податливость напряженных деталей резьбового соединения:
ctga =^-=ZC6; ctg₽=^-=^,
-г 3	*3
где Кб, Кд — коэффициенты податливости соответственно болта и
стягиваемых деталей.
Предположим теперь, что на систему, находящуюся в упругом
состоянии, будет действовать некоторая внешняя нагрузка Р (на-
пример, сила инерции или давления газов), разъединяющая стык.
Тогда болт дополнительно удлинится на величину ДХб, а стык разо-
жмется на ту же величину, и деформация деталей будет равна Лд'.
В этом случае сила, нагружающая болт, увеличится и будет равна
Р\ а сила, сжимающая детали, уменьшится и будет равна Ро. Соот-
ношение сил и деформаций приведено на рис. 10.3, полученном из
рис. 10.2 путем совмещения точек А и Б.
Значение Р известно из технической характеристики машины, и
в задачу технолога входит определение потребной силы затяжки.
Из рис. 10.3 следует, что деформация
^д = ^д4"^б>
или, принимая во внимание выражения для коэффициентов подат-
ливости Кб и Кд,
РаК^Р0КМР'-Р3}Км
Рис. 10.2. Диаграммы деформаций
45олта и стягиваемых деталей под
нагрузкой
Рис. 10.3. Совмещенная диаграмма
деформаций болта и стягиваемых
деталей
103
Рис. 10.4. Изменение усилия в болте под рабочей нагрузкой
но Р' = Р + Р0, следовательно, расчетное усилие затяжки Р3, обеспе-
чивающее условие неразмыкания стыка и сохранения в нем некото-
рого натяга при действии внешней нагрузки, будет равно
Р^РЛР^т^-	(10.1)
Л б тЛд
Остаточное усилие в стыке Ро для соединений различной конст-
рукции принимают обычно равным: (0,3... 0,8) Р — для постоянных
нагрузок; (1,2 ... 2,4) Р—для переменных нагрузок. Для обеспечения
герметичности соединений в зависимости от рода прокладок Ро —
= (0,3... 2,4) Р [23].
В условиях значительных переменных нагрузок, свойственных
резьбовым соединениям ДЛА, решающее значение приобретает по-
вышение усталостной прочности болтов. В этих условиях раскры-
тие стыка при недостаточной затяжке приводит к появлению допол-
нительных напряжений ударного характера и, как следствие, к рез-
кому снижению долговечности элементов соединения. Причем раз-
рушение болтов происходит тем быстрее, чем больше амплитуда
колебания напряжения, т. е. чем больше переменна$1 составляющая
Рн, действующая на болт (рис. 10.4). Поэтому стремятся не только
не допустить раскрытия стыка и роста амплитуды Рн (рис. 10.5), но
принимают меры для уменьшения Рн при сохранении плотного
стыка.
Из рис. 10.4 РН = Р + РО—Р3. Подставив значение Р3 из формулы
(10.1), получим
РН=Р---^3—
Н	Кл + Кб
(10.2)
к
ИЛИ Р„ = Ръ где
+ Лб
принято называть коэффициентом основной нагрузки.
Известны и широко применяются конструктивные приемы повыше-
ния усталостной прочности болтов. Из формулы (10.2) видно, что
с уменьшением податливости деталей и увеличением податливости
болтов переменная составляющая Рн уменьшается. Поэтому при
104
Рис. 10.5. Увеличение переменной со-
ставляющей при слабой затяжке и
раскрытии стыка
конструировании резьбовых сое-
динений стремятся соблюдать
правило: «жесткие детали, пода-
тливые болты». Влияние коэффи-
циента податливости Кь на вели-
чину Рн графически показано на
рис. 10.6.
В выражении (10.2) усилие затяжки Р3 отсутствует. Но косвен-
ным образом величина затяжки оказывает существенное влияние
на составляющую Рн и при плотном стыке. Для групповых флан-
цевых соединений это связано главным образом с наличием упру-
гой изгибной деформации фланцев и податливостью стыков [3].
Причем снижение Р3, как и рост внешней нагрузки, вызывают уве-
личение составляющей Рн (рис. 10.7).
Таким образом, с точки зрения повышения выносливости соеди-
нений желательно максимальное повышение напряжения затяжки
(например, до уровня, близкого к 0,9 а0,2). Но учитывая возмож-
ность перегрузок на нерасчетных режимах двигателя, а также из-
вестное несовершенство методов затяжки, которые пока не позво-
Рис. 10.6. Влияние податливости болтов на величину переменной составляю-
щей Рп
Рис. 10.7. Зависимость составляющей Рн
от внешней нагрузки Р при различных
усилиях затяжки Р3:
1—Q кН; 2—12 кН; 3-18 кН; 4-46,5 кН; Л+/2=-
= (9+18) мм
105
ляют выдерживать наивыгоднейшие напряжения в узких пределах
допуска, во избежание пластических деформаций напряжение за-
тяжки болтов принимают равным а3 = (0,5 ... 0,7) а0,2-
10.1.2. Контроль усилия затяжки
Из сказанного выше следует, что при сборке должно быть обес-
печено оптимальное для данного резьбового соединения усилие
(напряжение) затяжки. В машиностроении применяется в основ-
ном пять методов, позволяющих контролировать заданное усилие
затяжки по следующим параметрам: по крутящему моменту; по
углу поворота гайки; по удлинению болта (шпильки); по удлинению
относительно контрольного штифта; по деформации тарированной
шайбы. Положительные результаты в отношении точности дает
комбинация первого и второго методов.
При первом методе затяжки — по крутящему моменту — к гайке
прикладывается такой крутящий момент, который создает в болте
(шпильке) заданное усилие затяжки. Для этой цели применяются
предельные ключи, ГОСТ 7068—54 (рис. 10.8), отрегулированные
на определенный крутящий момент, а также динамометрические
(рис. 10.9), снабженные динамометром, позволяющим регистриро-
вать крутящий момент в процессе затяжки.
Подсчет момента на ключе Л1кл, соответствующего заданной
силе затяжки Р3, производится исходя из условия, что он расходу-
ется на преодоление моментов от сил трения по торцу гайки А1т и
момента в резьбе Л1р.
Крутящий момент трения по торцу можно вычислить (после ин-
тегрирования элементарных моментов трения на участках кольце-
вой опорной поверхности [2]) по формуле
M.=fP3R^
Рис. 10.8. Предельные ключи:
а—боковой: /—сменная торцовая головка; 2—кулачок; 3—ролик; 4—стержень; 5—пружина;
6—штифт; 7—нажимной винт; 8—заглушка; 9—рукоятка; б—торцовый: /—головка; 2—стер-
жень; 3—стакан ведомый; 4—стакан ведущий; 5—штифт; б—пружина; 7—вороток
106

4
Рис. 10.9. Динамомет-
рические ключи:
а—с отклоняющимся указа-
телем: /—головка; 2—упру-
гий стержень; 3—корпус; 4—
шкала; 5—стрелка-указатель;
6~рукоятка; б—с индикато-
ром: /—рукоятка; 2—фикси-
рующий штифт; 3—сфериче-
ская шайба; 4—корпус; 5—
упругий стержень; 6—инди-
катор; 7—кронштейн; 8—го-
ловка
где f—коэффициент трения по торцу гайки; /?т — радиус трения
кольцевой опорной поверхности гайки (головки винта), равный для
1 £>3 —
плоского торца RT=— ——; D — диаметр опорной поверхно-
сти, мм; d0 — диаметр отверстия под болт, мм.-
Момент в резьбе определяется по известной формуле
Л/р = Р —— tg (cc-Uq'X
Н	3	2	& \	14/’
где.йСр — средний размер резьбы, мм; а — угол подъема резьбово-
го витка с шагом S, tga==----; q' — приведенный угол трения,
1g 0'=^; fp — приведенный коэффициент трения в резьбе, учитыва-
ющий угол профиля резьбы у (для метрической резьбы у = 60°), fp =
=	— — 1,15/п; /„—коэффициент трения в прямоугольной резь-
CGS-2”
бе, обычно fn=f.
Следовательно, момент на ключе
.. .
3	3 J D2 — dl ~ 2	, S
Ли ср
В идеальном случае (fp = 0, f=0) момент на ключе равен
Р3 — . Этот момент, характеризующий полезную работу затяж-
2л
ки, обычно составляет /Икл.п = (0,05... 0,15)Л1КЛ, т. е. основная часть
момента на ключе расходуется на преодоление трения [3].
Для предварительной оценки крутящего момента пользуются
приближенным значением Мкл = 0,2P3d, где d — наружный диаметр
резьбы, мм.
107
Этот метод затяжки производителен, прост в выполнении, лег-
ко поддается механизации, благодаря чему получил широкое рас-
пространение. Но он не всегда обеспечивает высокую точность за-
тяжки, так как коэффициенты трения, входящие в расчетную фор-
мулу, могут колебаться в широких пределах (от 0,05 до 0,4 и более)
в зависимости от рода материала, шероховатости поверхностей,
смазки, вида покрытий, числа затяжек, скорости завинчивания и
т. д. В результате для одноименных резьбовых пар действительное
значение усилия затяжки может отклоняться на ±16%, а в некото-
рых случаях на ±30% [3, 23, 37].
Стабилизация и снижение коэффициентов трения достигается
применением покрытий (кадмирования, омеднения) и смазки (гра-
фитовой или двусернистого молибдена). Для повышения точности
расчетов Мкл следует пользоваться экспериментальными данными
о коэффициентах трения, полученными с учетом влияния различ-
ных факторов. Такие данные имеются в работах [3, 37]. При отсут-
ствии данных для конкретных соединений рекомендуется экспери-
ментально определять коэффициенты трения и момент на ключе,
используя для этой цели методику и оснастку, разработанную
И. Г. Старостиным, а также универсальный силоизмеритель, разра-
ботанный М. А. Щуренко [23, 37].
Отметим, что крутящий момент как косвенный параметр ис-
пользуется также для оценки качества сборки тугих резьбовых сое-
динений (в основном при посадке шпилек в корпусы). Крутящий
момент, характеризующий действительный натяг в соединении, мо-
жет быть подсчитан по формуле, предложенной С. Н. Захаро-
вым [14].
Второй метод затяжки — по углу поворота гайки — состоит в
том, что гайку завертывают от руки до упора в деталь, а затем по-
ворачивают ключом на угол, который рассчитывается в зависимо-
сти от заданного усилия затяжки и коэффициентов податливости
болта и деталей. Для отсчета угла поворота пользуются градуиро-
ванным диском и стрелкой, закрепляемой на ключе (рис. 10.10).
Угол поворота гайки (в градусах) для осуществления заданной
силы затяжки рассчитывается по формуле
а =	(% -J. /г ) 360 =	---1—360,
р s v от д/	s f6£6 1 лд£д I
где 5 — шаг резьбы, мм; /б, /д— соответственно длина болта
(шпильки) и толщина фланцев стягиваемых деталей, мм; Fq, —•
соответственно площади сечения болта и стягиваемых деталей, мм2;
Eq, £д — соответственно модули упругости материала болта и стя-
гиваемых деталей, МПа.
Расчетная длина болта принимается обычно равной толщине де-
талей (рис. 10.11), а для коротких болтов (/б<5о?) с учетом длины
свинчивания Iq = 1^+ (0,3 ... 0,5)/г, где h — высота гайки. Однако это
последнее уточнение является недостаточным, поскольку оно не
учитывает коэффициента податливости резьбы.
108
Определение для деталей типа втулок с наружным диамет-
ром, близким к диаметру торца гайки D, затруднений не вызывает.
В общем случае для фланцевых резьбовых соединений расчет F^ ве-
дется с существенными допущениями.
Исходят из того, что деформация от усилия затяжки захватыва-
ет «конус давления» (см. рис. 10.11), образующая которого состав-
ляет с осью болта угол 9 (tg 0 = 0,4... 0,5), а диаметр меньшего ос-
нования D равен диаметру опорного торца гайки. Для упрощения
конус условно заменяется полым цилиндром с диаметром D^=D +
+ / tg 0, и площадь сечения его принимается в качестве расчетной
площади
F4=4M^-^)^[(Z)+Ztg9)HA
гх	т:
где I—высота «конуса давления», обычно равная толщине детали.
Преимуществом метода затяжки по углу поворота по сравнению
с методом затяжки по крутящему моменту является отсутствие в
расчетных формулах коэффициентов трения, которые, как уже от-
мечено, вследствие нестабильности снижают точность расчетов.
Кроме того, этот метод не требует сравнительно дорогих специаль-
ных ключей. Но метод недостаточно точен, что объясняется, преж-
де всего, погрешностями субъективного характера, выражающими-
ся в нестабильности завертывания гайки от руки «до упора» в по-
верхность детали, и, во-вторых, погрешностями, связанными с нели-
нейностью деформации болта в начальный период затяжки на рас-
четный угол (рис. 10.12). В этот период происходит смятие шерохо-
ватостей, упругая деформация элементов резьбовых витков и дру-
гие явления, в результате которых удлинение по закону пропорцио-
Рис. 10.10. Ключ для затяжки по
углу поворота гайки
Рис. 10.11. Схема определения рас-
четной площади стыка
109
Рис. 10.12. Определение исходного угла
затяжки
нальности начинается лишь после
поворота гайки от положения «упо-
ра» на некоторый угол ао, который
назовем исходным.
Точность метода снижается так-
же из-за допущений при подсчете
коэффициентов податливости Кб и
Кд. Так как погрешности, связанные
с этими допущениями, увеличива-
ются с уменьшением длины болта,
то метод не может быть рекомендо-
ван для затяжки коротких болтов с Точность усилия затяж-
ки по углу поворота не более ±22% [3].
Повышения точности затяжки можно достичь:
увеличением стабильности завертывания гайки «до упора»;
уточнением расчетов ар путем учета податливости резьбы и го-
ловки болта, податливости изгибов и шероховатости по стыку де-
талей. С целью уменьшения влияния на затяжку упругопластичес-
ких деформаций поверхностей стыка рекомендуется двух-трехкрат-
ное предварительное обжатие деталей под нагрузкой, близкой к
расчетной;
внесением поправки на исходный угол ао, который для ряда сое-
динений составляет не менее 25—30% от ар [2].
Исходный угол а0 определяется для заданного типа соединения
на основании экспериментальной зависимости ^б = <р(а) (см. рис.
10.12). Предполагается, что в опытах положение гайки «до упора»
обеспечивается стабильно. Продолжив прямолинейный участок по-
лученного графика до пересечения с осью абсцисс (штриховая ли-
ния), получим отрезок, в пределах которого закон пропорциональ-
ности отсутствует и который характеризует искомый угол ао- Тогда
угол затяжки с учетом поправки будет равен
аз = ар + а0-
Экспериментальное определение угла ао вполне осуществимо в
обычных производственных условиях, и его следует рекомендовать
при назначении данного метода для ответственных резьбовых сое-
динений.
Третий метод затяжки — по удлинению болта — основан на из-
мерении удлинения болта под действием усилия затяжки. Контроль
удлинения осуществляется обычно индикаторными приспособлени-
ями или микрометрами (рис. 10.13). Связь между усилием затяжки
и удлинением болта, имеющего одинаковое сечение, выражается
известной зависимостью
110
Рис. 10.13. Схема конт-
роля удлинения болта
Рис. 10.14.
затяжки с
контрольного
Контроль Рис. 10.15. Контроль за-
помощью тяжки с помощью та-
штифта рированной шайбы
Для болта переменного сечения Ры учитывается податливость
на отдельных l участках —— , и для п участков удлинение
^б/^б i
ч=р3
VI 1б1
JkksA Ef)Fб i
В отличие от предыдущих методов погрешности расчетных пара-
метров здесь весьма малы и связаны лишь с подсчетом коэффици-
ентов податливости болта. Для повышения точности затяжки корот-
ких болтов рекомендуется, как и в предыдущехм случае, учитывать
податливость на длине свинчивания и головки болта или вносить
поправку на длину болта.
Метод является наиболее точным и им пользуются при затяжке
наиболее ответственных резьбовых соединений ДЛА (стяжных бол-
тов компрессоров, силовых шпилек и др.). Применение метода
иногда ограничивается трудностью контроля удлинения в собран-
ном объекте или отсутствием надежных измерительных баз.
Четвертый метод — по удлинению относительно контрольного
штифта— в сущности не отличаясь от предыдущего (расчетное
уравнение остается тем же), предусматривает контроль удлинения
болта относительно базы, принадлежащей закрепленному внутри
болта контрольному штифту, длина которого остается неизменной
(рис. 10.14). В данном случае конструкция болта усложняется, но
зато упрощается операция измерения и иногда имеется возмож-
ность контроля затяжки во время работы машины. Метод оправдан
для более ответственных болтов сравнительно больших размеров.
Пятый метод — по деформации тарированной шайбы — состоит
в том, что заданное усилие затяжки достигается за счет пластичес-
кой деформации тарированной шайбы одноразового применения.
В соединении (рис. 10.15) помимо тарированной 1 и двух обычных
шайб имеется вспомогательная шайба 2, толщина которой меньше
111
тарированной на величину Хт, соответствующую величине пласти-
ческой деформации тарированной шайбы под действием усилия,
равного Р3. Деформация %т легко регистрируется в ходе затяжки
по прекращению проворачивания (с помощью штифта 3) вспомога-
тельной шайбы.
Комбинированный способ затяжки совмещает положительные
свойства первого и второго методов и включает два этапа. Вначале
производится неполная затяжка по крутящему моменту, а затем
окончательная по углу поворота гайки. Крутящий момент первона-
чальной затяжки выбирается с таким расчетом, чтобы он охватил
полностью нелинейный участок зависимости Л1КЛ = ф (сс). Угол окон-
чательной затяжки берется в диапазоне линейной зависимости.
Комбинированный способ затяжки не уступает по точности третье-
му методу, а иногда и превосходит его [23], но необходимость по-
следовательного контроля двух различных величин повышает тру-
доемкость операции затяжки.
Ознакомление с методами затяжки показывает, что при пользо-
вании ими одинаковые значения силы затяжки не могут быть полу-
чены. Поэтому при необходимости выбора метода для конкретных
условий целесообразно проводить сравнение методов затяжки по
точности, на основании эксперимента.
На рис. 10.16 показана установка [36], с помощью которой пред-
ставляется возможным провести затяжку опытного болта одновре-
менно тремя методами (первым, вторым, третьим) и оценить их точ-
ность путем сравнения полученных значений усилий затяжки с дан-
ными градуировки того же болта, выражающими зависимость осе-
вого растягивающего усилия Рт (т. е. истинного значения Р3) от
удлинения Р3=ф(Хб) (рис. 10.17).
Установка (см. рис. 10.16) состоит из массивной плиты 1 и втул-
ки 5, в отверстие которой вставляется опытный болт 4. В процессе
затяжки динамометрическим ключом индикаторы 3 и 10, закреп-
ленные на стойке 2, регистрируют удлинение болта, а ключ через
упор 8 подвижного кольца 11 поворачивает стрелку 7, зафиксиро-
ванную винтом 9, которая указывает угол поворота по градуиро-
ванному диску 6. Таким образом осуществляется одновременный
контроль усилия затяжки тремя методами.
Опытные затяжки проводятся для нескольких интервалов кру-
тящего момента (в диапазоне рабочих нагрузок болта), и для каж-
дого из них регистрируется среднее (из трех опытов) значение сле-
дующих измеряемых величин Л1КЛ> «з и Аб = ^б.в—Хб.н, где Хб.в
и Хб.н соответственно показания верхнего и нижнего индикаторов.
Определяется также исходный угол а0 для данного резьбового сое-
динения.
Усилия затяжки, получаемые при каждом из методов и равные
Р3м = Л4клАг, Рза =а3Дг; Р3\ = WU, используются для построения
зависимостей
Р3М = Ч№ ^за = ?(Хб):
112
Рис. 10.16. Установка для исследо-
вания методов затяжки
Рис. 10.17. График зависимости уси-
Оценка точности методов производится на основании сравнения
погрешностей усилия затяжки при заданном значении fa:
РзМ^ Р' . 100%; Р^~— • 100%;
Р , — Рт
—--100%.
'г
Экспериментальная установка и основы методики исследования
усилия затяжки с успехом используются в учебных лабораториях
и могут применяться в условиях производства, в особенности при
оценке новых методов затяжки, разработка которых продолжается.
10.1.3. Стабилизация затяжки
Функциональные отказы резьбовых соединений наиболее часто
происходят по причине уменьшения затяжки под действием дина-
мических нагрузок. На уменьшение Р3 влияют:
остаточные пластические деформации болта и стягиваемых де-
талей в результате кратковременных перегрузок на нерасчетных
режимах (детонация, кавитация и др.), а также под влиянием чрез-
мерной затяжки;
контактные деформации по стыковым поверхностям (главным
образом, при смятии шероховатости) и в резьбе;
самопроизвольное отвинчивание гайки (винта);
релаксация напряжений в болтах и деталях при работе в усло-
виях повышенных температур.
113
Рис. 10.18. Схема за-
тяжки групповых резь-
бовых соединений
С целью стабилизации напряжения затяжки применяют ряд ме-
роприятий, главные из которых следующие:
увеличение напряжения затяжки до максимального допустимо-
го значения при условии точного контроля;
тщательная пригонка стыковых поверхностей и предваритель-
ное обжатие деталей под нагрузкой, соответствующей заданному
значению Р3;
соблюдение определенной схемы затяжки резьбовых соедине-
ний;
применение упругих болтов и упругих элементов в системе
болта;
подтяжка по истечении некоторого срока работы соединения;
уменьшение числа стыков;
надежное стопорение гаек и винтов (шплинтами, лепестковыми
и пружинными шайбами, контргайками, проволокой и пр.).
При затяжке групповых резьбовых соединений наряду с соблю-
дением требований к одиночным соединениям, рассмотренным вы-
ше, выдерживается также определенная схема (порядок) затяжки
(рис. 10.18).
Видно, что болты (шпильки) круглых фланцев затягиваются
крест-накрест. Причем рекомендуется два этапа: в начале все бол-
ты затягиваются примерно наполовину заданного усилия Р3, а за-
тем в том же порядке — окончательно.
Во фланцах прямоугольной формы затяжка ведется также в два
этапа и соблюдается схема крест-накрест. Но сначала затягивают-
ся все болты среднего ряда, затем (по схеме) болты ближайших
рядов и всех последующих справа и слева.
10.2. ПРЕССОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
В ДЛА встречается немало соединений, в которых связь между
деталями осуществляется путем трения, т. е. благодаря натягу
между деталями. Это штифтовые соединения дисков компрессоров,
валов и дисков турбин, соединения внутренних колец подшипников
качения с валами и т. д. Такие соединения, обычно называемые
прессовыми, являются по существу разъемными, хотя в ряде слу-
чаев не разбираются при обычных разборках двигателя. Соедине-
ния должны обладать прочностью, чтобы выдерживать возникаю-
щие при работе двигателя нагрузки (осевые, крутящий момент, виб-
рации) .
Предварительная оценка прочности соединения делается на ос-
новании расчета потребного усилия запрессовки и выпрессовки, а
114
также предельного крутящего момента, передаваемого соединени-
ем. Значения полученных величин, являющихся косвенными харак-
теристиками прочности (одновременно исходными данными для вы-
бора прессового оборудования), должны превосходить значения
действующих осевых рабочих нагрузок и момента. Более точную
оценку прочности получают на основании экспериментальных дан-
ных.
Усилие запрессовки P = ndlf3py, Н. Усилие выпрессовки Рв =
= ndlfxpy, Н.
Крутящий момент
2
мН-м.
Здесь d — диаметр сопряжения, мм (рис. 10.19); I — длина со-
пряжения, мм; /3— коэффициент трения при запрессовке; /в— ко-
эффициент трения при выпрессовке; f — коэффициент трения сопря-
женной пары при относительном вращении. Коэффициенты трения
колеблются в широких пределах в зависимости от многих факторов
(рода материалов, шероховатости поверхностей, смазки, удельного
давления и т. д.). Например, при запрессовке стального штифта,
при смазке маслом МС-20, в алюминиевый и стальной корпусы ко-
эффициент трения /3 изменяется соответственно в пределах 0,02—
0,08 и 0.06—0,22.
Удельное давление на контактной поверхности сопряженной
пары
где (э — эффективный диаметральный натяг в мм, принимаемый
меньше измеренного натяга /и ввиду смятия и срезания шерохова-
тостей при запрессовке; /э = /и—1,2 (/?г1 + ^?г2); Rzx и RZ1 —па-
раметры шероховатостей охватывающей и охватываемой поверхно-
стей; £i, £2— модули упругости материалов сопрягаемых деталей,
МПа; коэффициенты: для охватывающей детали С1= ——— +
-Wo
-j-y-i; Для охватываемой детали С2 =-2— Р-25 D—наружный ди-
d2~do
аметр охватывающей детали, мм; d0 — диаметр отверстия в охва-
тываемой детали, мм; ць ц2— коэффициенты Пуассона (для стали
р = 0,3).
Таким образом, усилие запрессовки связано с материалом дета
лей (коэффициент трения, упругие свойства), с натягом и размера-
ми сопрягаемых поверхностей. На рис. 10.20 показаны эксперимен-
тальные кривые зависимости усилия запрессовки и выпрессовки от
длины /. Видно, что усилие выпрессовки в начальный момент пре-
вышает усилие запрессовки, затем резко снижается.
115
Рис.	10 Л 9.	Схема
запрессовки
Рис. 10.20. Зависимость
усилия запрессовки и вы-
прессовки от длины соеди-
нения (^ = 20 мм, матери-
ал-сталь ЗОХГСА):
/—запрессовка; 2—выпрессовка
Рис. 10.21. Влияние от-
ношения диаметров ох-
ватывающей и охваты-
ваемой деталей на уси-
лие запрессовки и ве-
личину
Если наружный диаметр D стремится к бесконечности, то Ci =
= 1 + jju; если же охватываемая деталь не имеет отверстия, т. е. d0 =
= 0, то С2=1—Ц2- Опытами установлено, что при D^6d значение
практически становится постоянным (рис. 10.21), и начиная с
этой величины D можно использовать приведенное выше значение
Ci = 1 + pi.
В зависимости от величины натяга и потребного усилия Р за-
прессовка ведется различными способами, характеризуемыми теп-
ловым состоянием деталей: при нормальной (комнатной) темпера-
туре обеих деталей; с нагревом охватывающей детали; с охлажде-
нием охватываемой детали; с нагревом охватывающей и охлажде-
нием охватываемой.
Способы, не связанные с тепловым состоянием (например, гид-
ропрессовый и др.) в производстве ДЛА распространения не полу-
чили.
Главным фактором, влияющим на выбор способа, является
величина натяга. Повышенный натяг затрудняет сборку, поэтому
его стараются временно уменьшить. Другими факторами являются
конструкция деталей (толщина стенок, габаритные размеры и т. п.)>
а также физико-механические свойства материалов деталей. Непра-
вильно выбранный способ может повести к поломке деталей, потере
натяга в работе изделия или при повторных сборках.
Сопрягаемые детали можно запрессовывать при нормальной
температуре при сравнительно небольших натягах’(порядка 0,02—
0,04 мм), не приводящих к появлению опасных удельных давлений.
Нагрев охватывающей или охлаждение охватываемой детали
облегчают сборку при любых натягах, но наибольший эффект полу-
чают при значительных натягах, когда требуется высокая проч-
ность соединения. Благодаря тому, что шероховатости поверхностей
не сминаются, происходит их сцепление и, как показали опыты, уве-
личение прочности соединения в 2—2,5 раза. Нагрев охватывающей
детали применяют также в том случае, когда она выполнена из
116
материала, имеющего более высокий коэффициент линейного рас-
ширения, а собираемый узел работает в зоне повышенных темпе-
ратур.
Для определения температуры нагрева Тн охватывающей дета-
ли (или охлаждения охватываемой) пользуются следующим соот-
ношением
J4 = *и г‘°
н ad
где /и— измеренный диаметральный натяг, мм; — зазор в мо-
мент сборки, мм; d — диаметр отверстия охватывающей детали, мм;
а — коэффициент линейного расширения, К-1; Т— температура
окружающей среды, К.
При предварительных расчетах для стальных деталей можно
принять, что при перепаде температур 100 К одному миллиметру
диаметра сопряжения соответствует расширение (сжатие) в 1 мкм.
Во всех случаях применяемая температура нагрева не должна вы-
зывать изменения физико-механических свойств материала.
Охватывающую деталь можно нагревать в воздушной или жид-
кой среде (минеральное масло). В первом случае — при электричес-
ком, газовом или паровом подогреве — деталь остается сухой и чис-
той, что дает известные удобства при сборке, и в то же время тем-
пература нагрева может легко регулироваться в достаточно широ-
ких пределах. При нагреве в масле остающийся на детали слой
масла хотя и облегчит сборку, однако может вызвать нежелатель-
ные явления, например, изменение расчетного натяга, изменение
условий теплопередачи между сопрягаемыми деталями и пр.
При необходимости получить только местный нагрев детали (а
зоне отверстия) можно использовать нагрев токами высокой час-
тоты.
В зависимости от необходимой степени охлаждения охватывае-
мые детали помещают в воздушную или жидкую среду, охлаждае-
мую простым льдом с рассолом, твердой углекислотой (сухим
льдом), жидким воздухом, азотом и пр. Иней, появляющийся на
детали при извлечении ее из холодильного аппарата, удаляется
спиртом.
Охлаждение охватываемых деталей особенно удобно, когда при-
ходится запрессовывать большое число мелких деталей в сравни-
тельно большие корпусные детали, нагрев которых потребовал бы
мощного и дорогого нагревательного оборудования.
Для предохранения контактной поверхности от задиров, а так-
же для облегчения процесса сборки хорошо использовать дисуль-
фидмолибденовую смазку (M0S2), применяемую в виде порошка
или пасты. Эта смазка покрывает металл очень тонким слоем (3—
5 мкм) и поэтому не влияет на натяг в соединении.
При разработке операции запрессовки для конкретного узла из-
делия необходимо учитывать, что усилие запрессовки зависит от
относительного направления и места приложения сил, действующих
на сопрягаемые детали. По опытным данным, наименьшее потреб-
ит
Рис. 10.22. Схемы относительного направления и приложения сил при запрес-
совке
ное усилие будет в случаях расположения сил по схемам а и г
(рис. 10.22, 10.23), а наибольшее — по схемам б и в. Это следует
иметь в виду при проектировании сборочных приспособлений.
На усилия запрессовки и выпрессовки оказывает также значи-
тельное влияние угол хр конуса концевой части охватываемой дета-
ли. В связи с изменением характера пластических деформаций с
увеличением этого угла усилие запрессовки резко растет, а усилие
выпрессовки уменьшается. Наименьшее значение усилий запрес-
совки и наибольшее выпрессовки соответствует углу хр=10° (рис.
10.24).
Следует отметить, что увеличение скорости запрессовки свыше
3 мм/с хотя и снижает потребное усилие, но при этом прочность со-
единения также снижается.
Большие трудности возникают при распрессовке соединений со
значительным натягом. Она облегчается, если удается обеспечить
локальный нагрев охватывающей детали. Хороший эффект дает по-
дача масла к поверхности контакта под большим давлением
(102 кПа), но для этого требуется предусмотреть специальную ка-
навку на контактной поверхности.
Встречаются соединения конических деталей с натягом (рис.
10.25), зависящим от их относительного осевого положения. Для
соблюдения требуемого натяга необходимо выполнение условий,
обеспечивающих это относительное положение. Предварительную
сборку конических деталей осуществляют так называемым тариро-
Рис. 10.23. Зависимость усилия за-
прессовки от схемы приложения сил:
1— расчетная кривая; а, б, в, г—экспери-
ментальные кривые при действии сил по
схемам рис. 10.22
Рис. 10.24. Влияние угла заходного
конуса на усилия запрессовки и вы-
прессовки:
/—запрессовка; 2—выпрессовка
118
Рис. 10.25. Соединение коническим штифтом
ванным ударом. В этом случае по детали
ударяют однократно или двукратно гру-
зом определенной массы, падающим с не-
которой высоты. Осаженная таким обра-
зом деталь займет определенное положе-
ние в отверстии. Это положение характе-
ризуется выступанием или утопанием одной детали относительна
другой, что и будет служить контрольной величиной при сборке.
Принимая обозначения рис. 10.25, можно выразить выступание-
S следующим образом:
S = *э
2 tg а *
Соединение с натягом осуществляется ударным способом или
давлением. Первый способ не рекомендуется, так как может вы-
звать повреждение собираемых деталей. При выборе оборудования
для второго способа обычно руководствуются значением потребно-
го усилия запрессовки, габаритными размерами изделия, удобством
подхода к данной детали и пр. Основным оборудованием для созда-
ния давления являются механические (рычажные, реечные и вин-
товые), гидравлические и пневматические прессы соответствующей
мощности. Аналогичное оборудование применяется также и для
разборки соединений с натягом. При любых способах соединения
с натягом необходимо обеспечить точное центрирование собирае-
мых деталей и чистоту.
Глава 11. СБОРКА НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
11.1. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
11.1.1. Особенности и методы образования соединений
Сварные соединения являются основным типом неподвижных
неразъемных соединений во всех типах двигателей летательных
аппаратов. Сварные соединения имеют следующие положитель-
ные особенности: герметичность; рациональное использование ра-
бочего сечения материала детали и, как следствие, уменьшение
массы конструкции изделия. Применение сварных соединений сни-
жает трудоемкость изготовления изделия и удешевляет процесс
сборки благодаря широким возможностям механизации.
Сварные соединения должны отвечать определенным требова-
ниям, которые зависят от функционального назначения изделия.
Общие требования состоят в следующем. Свойства сварного соеди-
нения должны быть идентичны (или возможно близки) соответст-
вующим свойствам основных материалов, определяющим работо-
способность изделия, а именно: прочности, пластичности, герметич-
на
сварка
Рис. 11.1. Методы сварки
ности, коррозионной и радиационной стойкости. В случае образова-
ния соединений из разнородных материалов свойства его не долж-
ны быть ниже соответствующих свойств более слабого элемента
соединения. Для выполнения этих требований необходимы техни-
чески обоснованный выбор метода сварки и качественное проведе-
ние всего комплекса операций по образованию соединений, начиная
с операций подготовки деталей и кончая контролем готового свар-
ного изделия.
Методы сварки, их физические основы и технологические воз-
можности являются предметом изучения в смежных дисциплинах.
В авиационно-космической технике в основном находят примене-
ние и являются перспективными методы, приведенные на рис. 11.1.
Из схемы видно, что большинство промышленных методов (р£Н, Эл
и др.) осуществляются при плавлении или при пластическом состо-
янии основного металла. Методы, при которых соединение проис-
ходит без расплавления (Дф) или при локализации его в микро-
объеме (Тр), применяются реже.
На выбор метода определяющее влияние оказывают свойства
материалов, прежде всего свариваемость, а также конструкция из-
делия.
В общем случае по отношению к любым материалам сваривае-
мость— это способность образовывать неразъемное соединение с
заданными свойствами. Подавляющее большинство сварных изде-
лий изготавливается из металлов. По отношению к двум (или бо-
лее) металлам, образующим соединение сваркой плавлением, сва-
риваемость есть способность устанавливать между собой металли-
ческие связи (положительные ионы находятся в узлах кристалли-
ческой решетки, а электроны общие, свободные). Условиями обра-
120
зования таких связей при сварке плавлением химически чистых,,
лишенных каких-либо несовершенств металлов, т. е. условиями так
называемой физической свариваемости, являются: одинаковые-
кристаллические решетки (гранецентрированные, объемно-центриро-
ванные или гексагональные); одинаковые атомные радиусы (отли-
чие не более 10—15%); сходные электрохимические свойства (рас-
положение в одной или родственных группах таблицы Менделеева)..
Этим условиям удовлетворяют металлы (и сплавы), обладаю-
щие неограниченной взаимной растворимостью в жидком и твердом
состояниях, когда атомы одного металла могут заменить любое чис-
ло атомов другого. К таким парам металлов относятся Fe—Ni,
Ni—Мп, Ni—Си, Mo—W и др. В то же время такие пары металлов,
как Fe—Ti, Си—Ti, Fe—Al и другие, не удовлетворяют указанным
условиям и не обладают свариваемостью. Сведения о металлах^
обладающих свариваемостью, можно почерпнуть из диаграмм со-
стояний, имеющихся в литературе по металловедению. Благодаря
этому физическую свариваемость (в известной степени и свойства
соединения, полученного сваркой плавлением) можно прогнозиро-
вать.
Однако наличие физической свариваемости еще не гарантирует
получение надежных сварных изделий, поскольку она относится
к идеализированным материалам. В реальных производственных
условиях конструкционные материалы имеют те или иные несовер-
шенства (по химическому составу, структуре); неизбежны погреш-
ности в самом процессе образования соединения. Поэтому решаю-
щее значение приобретает так называемая технологическая свари-
ваемость, когда заданные свойства сварного изделия обеспечивают-
ся в условиях применения промышленных материалов и процессов.
Ввиду сложной взаимозависимости факторов, влияющих на тех-
нологическую свариваемость, прогнозировать ее весьма затрудни-
тельно. О ней судят на основании предварительных испытаний
сварных образцов и натурных сварных изделий. По результатам их
окончательно отрабатывается конструкция, выбираются материалы,
уточняются методы сварки, контроля и т. д.
11.1.2. Основные операции процесса образования соединений
Процесс образования сварных соединений разрабатывается на
основе конструкторской документации — сборочных чертежей и
технических условий. В этой документации, как и в последующей
технологической, в соответствии с ГОСТ 2.312—72 введены услов-
ные изображения и обозначения конструкций швов и выбранных
методов сварки.
Швы сварных соединений независимо от метода .сварки условно
изображают так: видимый — сплошной основной линией, невиди-
мый—штриховой линией.
Видимую одиночную сварную точку независимо от метода свар-
ки условно изображают знаком « + », который выполняется сплош-
121
2-.Т
ГОСТ 1^771-76-С17-ИНп£>. V	ГОСТ1^806-69-01-^5^
Рис. 11.2. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений
яыми основными линиями. Невидимые одиночные точки не изобра-
жают.
От изображения шва или одиночной точки проводят линию —
выноску, заканчивающуюся односторонней стрелкой.
На рис. 11.2 показаны примеры условных изображений и обо-
значений швов сварных соединений:
а)	шов стыкового соединения со скосом обеих кромок, односто-
ронний, выполняемый электродуговой сваркой в защитных газах, с
присадочным материалом по замкнутой линии. Усиление снято с
лицевой стороны. Шероховатость поверхности с лицевой стороны
2,5 мкм;
б)	шов соединения внахлестку без скоса кромок, односторон-
ний, выполняемый электродуговой полуавтоматической сваркой
в защитных газах плавящимся электродом по незамкнутой линии.
Катет шва 5 мм;
в)	одиночные точки соединений внахлестку, выполняемые кон-
тактной точечной электросваркой. Расчетный диаметр точки 5 мм;
г)	шов таврового соединения без скоса кромок, двусторонний,
прерывистый, с цепным расположением, выполняемый электродуго-
вой ручной сваркой в защитных газах неплавящимися металличес-
ким электродом по замкнутой линии. Катет шва 6 мм, длина про-
вариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм.
Технологический процесс образования сварных соединений
включает следующие основные операции: подготовку деталей под
сварку, сборку под сварку, сварку, термообработку и зачистку шва,
контроль сварного соединения.
Подготовка деталей под сварку включает правку, очистку сва-
риваемых поверхностей и разделку кромок. Очистка имеет целью
удаление внешних загрязнений, пленок тугоплавких окислов, ока-
лины и проводится механическими способами, травлением в
щелочах и кислотах, промывкой бензином. На окончательной ста-
дии для обезжиривания применяются ацетон и спирт. Разделка
кромок производится в зависимости от метода сварки и толщины
материала в соответствии со стандартами (в отдельных случаях —
в соответствии с ведомственными нормативами). Выбор типа свар-
ного соединения определяется конструктивными соображениями,
122
но выполняется оно также в соответствии с ГОСТом и нормати-
вами.
Сборка под сварку состоит в обеспечении заданного взаимного
положения свариваемых деталей. Добиваются также, чтобы сме-
щение кромок и зазор в стыке не превышали допустимых значений
(с увеличением зазора увеличиваются остаточные деформации).
Обычно эти величины лежат в пределах 0,1 толщины материала.
Для обеспечения взаимного положения деталей применяются сбо-
рочно-сварочные приспособления и стапели. Приспособления снаб-
жаются поддерживающими медными подкладками, плотно приле-
гающими к деталям у кромок и механизированными зажимными
устройствами, обеспечивающими равномерное и стабильное усилие
закрепления свариваемых деталей по длине шва. Более универсаль-
ные сварочные приспособления — манипуляторы — снабжены также
устройствами для поворота и наклона, позволяющими придавать
различные положения изделию и облегчающими доступ оператора
к месту сварки. В опытном производстве применяется иногда сбор-
ка по разметке и по шаблону.
Сварка является основной операцией при образовании сварного
соединения и в значительной степени определяет качество сварного
шва. Как отмечалось выше, она должна проводиться технологичес-
ки обоснованными методами с учетом свариваемости материалов.
Кроме того, для получения качественного сварного соединения не-
обходимы следующие технологические условия:
применение оптимальных режимов сварки и технически совер-
шенного оборудования;
использование технологических средств, не допускающих воз-
никновения остаточных деформаций в зоне сварки, например опти-
мальной последовательности наложения швов или отдельных слоев,
подогрева деталей перед сваркой и др.;
правильный выбор места и вида последующей термообработки
для снятия остаточных напряжений;
возможно полная механизация и автоматизация сварки, обеспе-
чивающая более стабильный и качественный шов, и применение
с этой целью следящих систем, манипуляторов и т. п.
Контроль сварных соединений проводится на разных этапах из-
готовления сварного изделия с помощью различных методов. Одна-
ко до настоящего времени отсутствуют надежные методы активно-
го контроля качества шва непосредственно в процессе сварки.
В соответствии с ГОСТ 23055—78, отраслевыми стандартами
(ОСТ 141352—72, ОСТ 141319—72 и др.), а также ведомственными
нормативами (Пи 153—69 и др.) применяются методы контроля
без разрушения и с разрушением.
Методами неразрушающего контроля выявляются внешние и
внутренние дефекты, проверяются геометрические параметры швов.
Внешние дефекты (кратеры, подрезы основного материала, выплес-
ки и др.) и отклонения размеров выявляются визуально, с помощью
лупы или других простых средств, а внутренние дефекты (микро-
трещины, структурные изменения, включения) требуют более тон-
123
ких физических методов. Широко применяется контроль микротре-
тцин методами, рассмотренными в подразд. 5.2 (люминесцентным,
пневматическим, течеискателями и др.).
Емкости, работающие под избыточным давлением, проверяются
на прочность (без разрушения) гидроопрессовкой водным раство-
ром хромпика под давлением, в 1,5—2 раза превышающим ра-
бочее.
Контроль с разрушением (1—2 изделия от партии) имеет целью
исследование прочности, пластичности, внутренней структуры (и
дефектов) сварных соединений. Он проводится по специальным
методикам на образцах, вырезанных из определенных участков
сварного изделия. В некоторых случаях испытанию с разрушением
подвергается изделие в целом. Подготовка образцов (полирование,
травление), металлографический анализ, механические испытания
(растяжение, сжатие, изгиб) и динамические (удар, вибрация)
почти ничем не отличаются от подготовки и испытаний образцов
основных металлов.
11.1.3. Особенности образования соединений
некоторых конструкционных материалов ДЛА
Жаропрочные и коррозионно-стойкие (обычно называемые нер-
жавеющими) аустенитные хромоникелевые стали и сплавы на нике-
левой основе — основные конструкционные материалы в авиацион-
но-космической технике. Из них изготавливают камеры сгорания,
реакторы, турбины, магистрали, емкости и другие изделия, а также
наземные экспериментальные установки, в том числе вакуумные.
Общие требования к сварным соединениям (см. подразд. 11.1.1)
для данных изделий полностью сохраняются. Что касается требо-
ваний, вытекающих из функционального назначения изделий, то
они могут существенно различаться. В изделиях одноразового дей-
ствия (с ресурсом в несколько минут) они не совпадают с требова-
ниями для изделий многоразового действия с ресурсом в 10 тысяч
часов, когда имеют значение локальные дефекты, приводящие к ус-
талостным разрушениям или потере пластичности. Главное требо-
вание, предъявляемое к изделиям типа баков — коррозионная стой-
кость, а к турбинам — жаропрочность. Соответственно различны
требования к их сварным соединениям.
Поэтому единая технология образования соединений из указан-
ных материалов отсутствует. В каждом случае для достижения за-
данных свойств приходится применять различные методы сварки
и технологические приемыДЗО].
Задача осложняется также наличием специфических дефектов—
межкристаллитной коррозии (МКК) и горячих трещин.
Межкристаллитная коррозия в зоне шва аустенитных сталей воз-
никает вследствие выпадения карбидов хрома. Границы зерен
обедняются хромом, и антикоррозионные свойства стали снижают-
ся. Появление горячих трещин в швах сплавов и сталей связано в
основном с примесями S, Р, РЬ и другими, образующими легкоплав-
124
кие эвтектики (например, (NiS), которые, переходя в твердую фазу,
сокращаются в объеме, что порождает опасные внутренние напря-
жения.
Чтобы не допустить появления этих дефектов, проводятся меро-
приятия еще в металлургическом цикле: легирование сталей тита-
ном и ниобием, связывающими углерод быстрее, чем хром; очистка
от примесей путем электрошлакового переплава (ЭШП), вакуумно-
дугового или электронно-лучевого переплава (ВДП, ЭЛП).
Непосредственно в процессе изготовления сварного соединения
предусматривается:
1.	Применение методов сварки плавлением (ИН, Эл, Ф), при
которых обеспечивается защита легирующих элементов Al,'Ti, В от
активного взаимодействия с воздухом и образования окислов и
нитридов. При этом защитные газы Аг и Не должны быть высокой
чистоты, а электроды с качественным покрытием (например, марки
НИАТ).
2.	Полное проплавление швов. Со стороны агрессивной жидко-
сти швы должны иметь возможно гладкую, лучше полированную
поверхность. Автоматическая сварка, обеспечивающая более ров-
ный и гладкий шов, предпочтительнее ручной. Во избежание по-
верхностной коррозии швов в агрессивных средах (хлоросодержа-
щие, некоторые кислоты) недопустима разделка кромок «в замок»
и формирование шва на остающейся подкладке, так как углубле-
ния и щели являются очагами коррозии.
3.	Проведение термообработки швов во всех случаях, когда она
не приводит к недопустимым деформациям изделия. Конструирова-
ние симметричных швов, применение относительно мягких режимов
сварки в связи с низкой теплопроводностью и опасностью дефор-
маций.
4.	Повышение скорости сварки (до 0,1—0,15 м/с) с целью умень-
шения МКК; недопустимость многократных и длительных прогре-
вов. В связи с этим предпочтение отдается однопроходным одно-
сторонним швам вместо многопроходных, в особенности, когда тер-
мообработка не проводится.
5.	Тщательная очистка поверхностей под сварку. Для химичес-
кого травления применяются составы: H2SO4—110 г, NaNO3, и
NaCl по 20 г на 1 л воды при подогреве до 340—345 К.
При соблюдении указанных условий кратковременная и длительная проч-
ность сварных соединений коррозионно-стойких сталей при ИН соизмерима с
прочностью основного материала. В зависимости от марки материала и термо-
обработки ов = 550...700 МПа при 7=290 К, ов = 350...500 МПа при 7 =
= 920 К.
Среди литейных коррозионно-стойких сталей хорошей свариваемостью об-
ладает высокопрочная сталь ВНЛ-2. В зависимости от термообработки проч-
ность (при ИН) сварных соединений ов = 0,9...1,2 ГПа, а угол загиба азг не
меньше 90°.
Прочность сварных соединений листового никелевого сплава типа
ХН77ТЮР, полученных ИН при 7=290 К, ав = 0,88...0,95 ГПа, а при 7=
= 1070 К ов = 570 МПа. Длительная прочность при 7=1070 К сг1ОО = 90 МПа.
Прочность и пластичность сплава при Эл в сочетании с узким (доли милли-
метра) швом получается близкой свойствам основного материала. Сплав
125
ХН67МВТЮ, прошедший ЭШП, имел прочность при Т= 1120 К ав = 0,7 ГПа,
а его сварное соединение, полученное ИН, — ов = 550 МПа.
Контактная сварка (Ктт и Ктр) жаропрочных сталей и сплавов
имеет свои особенности, обусловленные их электрическими и меха-
ническими свойствами. Высокое электросопротивление и низкая
теплопроводность позволяют применять относительно короткий
цикл сварки и располагать сварные точки близко друг к другу,
не вызывая шунтирования тока. Высокая механическая прочность
при повышенных температурах заставляет подавать высокие дав-
ления на электроды, в два раза превышающие давление при свар-
ке обычных сталей. Так как жаропрочные стали и сплавы немаг-
нитны, сварочные приспособления рекомендуется выполнять также
из немагнитных материалов (чтобы уменьшить индуктивное сопро-
тивление вторичной цепи). Окисные пленки, сильно повышающие
электросопротивление и резко ухудшающие качество шва, должны
предварительно удаляться. При оптимальных режимах сварки раз-
рушающее усилие сварных точек при сварке листовой жаропрочной
стали (толщиной 1,5 мм и выше) составляет около 10 кН.
Для жаропрочных сплавов перспективен метод сварки Дф, но
для разрушения и удаления прочных окисных пленок приходится
сильно повышать параметры процесса. Повышение вакуума, однако,
сильно удорожает установки, а увеличение давления сжатия может
привести к деформации изделий. При повышении третьего пара-
метра— температуры — до 1470 К и выше происходит рост зерна
и разупрочнение металла шва. Поэтому более эффективна разно-
видность Дф—прессовая сварка-пайка (ПСП), отличающаяся тем,
что температура процесса снижается путем введения в стык свари-
ваемых деталей промежуточной прослойки (фольги или покрытия
толщиной в несколько микрометров), образующей в зоне контакта
легкоплавкую эвтектику. Эвтектика, ускоряя образование металли-
ческих связей между основными материалами, одновременно диф-
фундирует в них и полностью исчезает. Материалы прослоек выби-
раются на основании диаграмм состояний и экспериментальной
проверки. Для многих жаропрочных сплавов наилучшими оказа-
лись прослойки из ниобия и никеля, а для коррозионно-стойких ста-
лей— композиция Мп—Ni, имеющая по диаграмме состояния ми-
нимум температуры плавления эвтектики 1350 К.
При Дф сплава ХН77ТЮР через прослойку Ni толщиной 0,012 мм на ре-
жиме: 7=1370 К, давление сжатия 7 = 31 МПа выдержка /=15 мин — проч-
ность соединения составляет не менее 95% прочности основого материала.
Медные сплавы — хромистые и марганцовистые бронзы, приме-
няемые в камерах сгорания, обладают удовлетворительной свари-
ваемостью. Хромистые бронзы свариваются гелиево-дуговой свар-
кой без присадки и с присадкой из никельциркониевой бронзы
(сплав 5).
При сварке неплавящимся электродом присадка в виде профилирован-
ной проволоки обычно укладывается по стыку деталей. Кратковременная проч-
ность листового сплава БрХ0,5 получается около 250 МПа. При Дф на режи-
мах: остаточное давление в камере 13,3 мПа, 7=970...1070 К, 7 = 4...10 Па —
прочность около 200 МПа.
126
Титановые и близкие к ним по физико-химическим свойствам
циркониевые сплавы обладают удовлетворительной сваривае-
мостью и сравнительно малой склонностью к образованию горячих
трещин.
Однако титан активно взаимодействует с кислородом>, водоро-
дом и азотом при повышенных температурах^ (особенно с Т = 870 К)
и чувствителен к перегревам. В результате прочность и пластич-
ность сварных соединений резко снижаются. Поэтому металл, ис-
пользуемый для сварных конструкций, должен содержать, мини-
мальное количество этих газов (менее 0,01%). По той же причине
непригодны методы сварки плавлением, при которых создается кон-
такт металла с газовой средой кислорода, азота и водорода, т. е.
газовая и атомно-водородная сварка.
Необходимы методы, обеспечивающие тщательную защиту зоны
сварки и обратной стороны шва (нагреваемой выше 620 К) от взаи-
модействия с атмосферными газами. В связи с этим при конструи-
ровании изделия необходимо предусмотреть возможность беспре-
пятственного прохода защитного газа вдоль обратной стороны
шва. В производстве двигательных установок нашли применение
такие методы сварки, как Эл, ИН, в особенности ИН в предвари-
тельно вакуумированной камере. Аргон и гелий, применяемые при
ИН, должны быть высокой очистки (допустимое содержание при-
меси кислорода — менее 0,001% объемных).
Так как нагрев при сварке сопровождается ростом зерна и об-
разованием хрупких фаз, необходимо точное регулирование терми-
ческого цикла и повышенная скорость сварки (0,1—0,2 м/с) при
минимальной погонной энергии.
При подготовке деталей под сварку хрупкий поверхностный
слой, образовавшийся вследствие насыщения Ог и N2, а также ока-
лина удаляются в ваннах следующего состава: 350 мл НС1, 50 мл
HNO3 и 50 г NaF на 1 л воды.
При тщательной очистке и защите металла при сварке ИН и Ктр свар-
ные соединения равнопрочны основному материалу. Так, для листового сплава
типа ВТ5-1 при 290 К и 770 К кратковременная прочность при ИН соответст-
венно равна 880 и 380 МПа; для сплава 0Т4 ав = 0,7...0,9 ГПа, азг = 90э, а для
сплава ВТ20 <ув = 1 ГПа, азг = 70°.
Удовлетворительные результаты дает и сварка Дф, которая ведется на ре-
жимах: остаточное давление в камере 66,5 мПа, Г= 1070...1270 К, Р=2,5...
...10 МПа, /=5...1О мин (в зависимости от габаритных размеров).
Тугоплавкие металлы W, Мо, Та, Nb относятся к числу наибо-
лее трудносвариваемых. Это объясняется, главным образом, чув-
ствительностью к примесям и активным взаимодействием их с кис-
лородом и азотом при повышенных температурах. Причем газы в
зону сварки могут попадать из основного металла, из защитной
атмосферы и присадков, где они присутствуют в виде примесей.
В результате пластичность и прочность швов (особенно при сварке
W и Мо) резко снижаются. Для получения удовлетворительных со-
единений при сварке плавлением необходимо наличие следующих
условий.
127
1.	Чистота основных металлов и присадок, отсутствие в них
вредных примесей, газов, неметаллических включений, приводящих
к охрупчиванию, образованию пор и горячих трещин. Поэтому для
сварных изделий необходимо применять весьма чистые тугоплав-
кие металлы, прошедшие ВДП или ЭШП.
2.	Возможно лучшая защита от воздействия атмосферных газов
и локальность зоны сварки. С этой целью применяются методы
сварки в вакууме (остаточное давление не выше 13 мПа), Эл, Дф
или сварка ИН в предварительно вакуумированной камере. Приме-
няемый нейтральный газ (Аг, Не) должен быть особо высокой чис-
тоты (с содержанием О2 менее 0,001% объемных).
3.	Чистота поверхностей деталей под сварку, которая достига-
ется проведением операций механической и химической (травлени-
ем) очистки, а также вакуумной обработкой для десорбции газов.
4.	Использование технологических средств и приемов для повы-
шения качества шва. Повышение скорости сварки (до 0,05—
0,08 м/с), применение предварительного подогрева деталей, прогре-
ва шва в вакууме и др.
5.	Отсутствие напряженного деформированного (например, в
результате штамповки) состояния металлов, так как при нагреве в
этом случае происходит интенсивная рекристаллизация с ростом
зерна и потерей прочности.
При сварке Мо и особенно W методами плавления, несмотря на
соблюдение указанных условий, не удается получить вполне надеж-
ные соединения. Так, прочность соединений листового молибдено-
вого сплава ВМ-1, полученных сваркой Эл, при нормальной темпе-
ратуре не превышает 75% прочности основного металла; пластич-
ность соединений низкая — азг около 60°. Применение при сварке
ИН присадочной проволоки из 50% Re+ 50 % Мо существенно по-
вышает пластичность (азг=180°) и прочность швов. Относительная
прочность (и пластичность) соединений, полученных сваркой Эл и
ИН.с повышением температуры растет и начиная с 1770 К основ-
ной материал сплава ВМ-1 и сварное соединение становятся равно-
прочными.
Детали из молибденовых сплавов перед сваркой подвергаются
травлению в растворе азотной и фосфорной кислот (1:1), разбав-
ленном до плотности 1,38, или в концентрированной серной кислоте
с добавками азотной (4,5%) и плавиковой (0,5%) кислот.
Контактная сварка листового молибдена толщиной 0,2 мм и бо-
лее требует вакуума или защитной атмосферы. Для устранения
приваривания электрода к поверхности деталей места контакта на-
тирают графитом. Прочность сварной точки на отрыв при толщине
листа 1 мм достигает 1 кН.
Сварные соединения вольфрама и его сплавов (сварка Эл и. ИН
в среде Не или Ar + Не) весьма хрупки, склонны к образованию
трещин. Прочность их (при соблюдении условий, приведенных вы-
ше) при нормальной температуре ниже прочности основного
металла. С повышением температуры относительная прочность сое-
динений повышается и начиная с Т == 1920 К при сварке ИН и с Г =
128
= 1770 К при сварке Эл соединения и основной металл практически
равнопрочны.
Подогрев деталей перед сваркой ведется до Т = 770...920 К, а снятие
сварочных напряжений при 7=1470 К в течение двух часов (при 7 =
2070 К в течение 1 ч) в вакууме.
Недопустимо жесткое закрепление деталей в сварочном приспособлении.
Сварка Дф вольфрама ведется на режиме: 7 = 2170 К, Р = 70 МПа, / =
= 5 мин. Прочность соединений при этом близка к прочности основного ме-
талла.
Сварка Nb и Та и их сплавов встречает меньшие трудности по
сравнению с W и Мо. Применяемые методы сварки — Эл, ИН и Дф.
В исходном металле (после очистки ЭШП или ВДП) суммарное
содержание О2 и N2 должно быть менее 0,06% масс.
Прочность стыковых соединений ниобиевых сплавов типа ВН-2А при свар-
ке ИН составляет при 290, 1370 и 1770 К соответственно 500, 300 и 100 МПа,
причем, начиная с 1370 К, она соизмерима с прочностью основного металла,
а при 2070 К равна ей. Прочность сварных соединений технического тантала,
полученных при сварке ИН составляет при 290 и 1770 К соответственно
550—620 и 90 МПа. Длительная прочность ниже и составляет для сплавов
Nb при 1370 К за 15 ч около 150 МПа, а при 1770 К за 2 ч 40 МПа. Крат-
ковременная прочность соединений при низких температурах 223 и 77 К соот-
ветственно! равна около 580 и 650 МПа.
Пластичность соединений ниобиевых сплавов при методах Эл и ИН удо-
влетворительна и характеризуется углом загиба нс менее 180°.
Сварка Ктт и Ктр ниобиевых сплавов может проводиться без газовой
защиты. Прочность сварных точек листового материала толщиной 1,0 мм со-
составляет 8—12 кН, а предел прочности при роликовой сварке 500—520 МПа.
Травление при подготовке под сварку ведется в смеси азотной и плавико-
вой кислот и дистиллированной воды в равных долях.
Сварные соединения тантала и его сплавов при Эл и ИН обладают хо-
рошей пластичностью (а3г=180°). Прочность соединения сплава Та—Nb—V
при 290 К составляет около 0,63 ГПа, а при 1770 К—90 МПа.
Для очистки материала перед сваркой применяют состав: фто-
ристый аммоний и плавиковая кислота в равных долях с добавкой
незначительного количества азотной кислоты.
Бериллий и его сплавы весьма перспективны для космических
энергетических установок благодаря замечательным ядерным
свойствам и высокой удельной прочности. Особенностью Be и его
сплавов является токсичность и летучесть. Поэтому при сварке тре-
буется специальная защита зоны сварки. Летучесть ограничивает
применение глубокого вакуума в сочетании с концентрированным
нагревом, а следовательно, метода Эл. Другая особенность состоит
в том, что свойства сварного шва зависят от текстуры металла; бо-
лее высокая прочность получается, когда шов направлен перпенди-
кулярно волокнам, что и учитывается при раскрое. Очистка поверх-
ности металла перед сваркой проводится в ваннах смесью: 40%
HNOs + 2% HF+ 58% Н2О.
Прочность соединения при сварке ИН составляет 250—300 МПа, а разру-
шающее усилие сварной точки при Ктт (при толщине материала около 0,5 мм)
500—550 Н.
Влолне удовлетворительные результаты дает сварка Дф (7=1060 К, Р=
= 1,05 ГПа, / = 2,5 ч). Прочность соединения на срез 340 МПа, на изгиб
1 ГПа, но пластичность низкая 0,2—1,5%. Сварка Дф бериллиевой бронзы
с промежуточной прослойкой из сплава Ag — 63%, Си — 27%, In—10% на
режиме 7=1070 К, Р = 4 МПа, £=30 мин позволяет получить ав = 0,65 ГПа.
5 2271	БИБЛИОТЕЧКА >29
П Ё	: V :	Сталь\ {TifZ/^--	= Ё	: БрХ
\10мм не менее
10 мм не менее
Ti :Е Та J NI
	Ё Ё	- : БрХ
AL
Сталь
a)
Рис. 11.3. Сварные соединения разнородных материалов:
а—через проставки; б—с биметаллическими вставками
Сварка разнородных материалов методом плавления произво-
дится при наличии условий физической и технологической сварива-
емости, изложенных выше. Если они отсутствуют, то выбирается
один из следующих вариантов:
1.	Введение в конструкцию соединения вставки (или нескольких
вставок) из материалов, родственных материалам соединения.
Таблица 11.1
Соединяемые материалы	Методы и условия образования соединения	Характеристики соединения
12Х18НЮТ+ОТ4	ИН, через проставку из V с присадкой	огв = 460 МПа, огв (570К) =440 МПа, азг=100°, не менее
12Х18Н9Т+ВТ5	Дф, через прослойки (тол- щиной по 6,05 мм) или триметалл V—Ni—Си, ре- жимы: Г =1270 К, Р — = 3...6 МПа, / = 5—15 мин	огв (570 К) = 445 МПа, огв (770 К) =280 МПа. Через триметалл — рав- нопрочно стали
12Х18Н9Т+БрХ0,8 12Х18Н9Т + АМг	ИН, через проставку с присадкой из Си—Ni—Zr ИН, после цинкования стальной детали или али- тирования (в расплаве)	Равнопрочно медному сплаву, азг=180° огв = = 310 МПа, равнопроч- но АМг, азг=180°, сое-
		динение вакуумноплот- но, коррозионностойко
ОТ4+БрХО,5	ИН, через проставку из Nb	о'в = 230...260 МПа, азг= 120...180°
БрХ0,5+ВН2	ИН (в смеси Ar + Не), в закуумированной камере с присадкой Си—Ni—Zr	ОГВ = 240...260 МПа, азг=180°
Графит 4- 12Х18Н10Т	Дф, режимы: 7"= 1550 К, Р=1...2 МПа, t = 5 мин	Равнопрочно графиту
Керамика 22ХС, ЦМ332+12Х18Н9Т, Н29К18	Эл, с предварительным по- догревом керамики (до 1870 К) расфокусирован- ным лучом со скоростью и = 30 К/мин и охлаждени- ем v = 15 К/мин со смеще- нием луча на металл	Прочность на срез 0,12—0,13 ГПа, вакуум- ноплотно
130
2.	Применение методов сварки без расплавления: Дф (или его
разновидности — ПСП, являющейся более универсальной), Тр
или Вз.
3.	Использование предварительно заготовленных биметалли-
ческих вставок, полученных горячим прокатом в вакууме или ней-
тральном газе, сваркой Тр, Дф или Вз.
4.	Применение специальных присадочных материалов с задан-
ными химическими свойствами.
5.	Замена сварного соединения на паяное.
На рис. 11.3 приведены примеры вставок, применяемых при
сварке ИН листовых титановых сплавов со стальными и медными
вставками, а также готовой биметаллической вставки при сварке
трубопроводов из коррозионно-стойкой стали и алюминиевого
сплава.
При использовании биметаллов (и триметаллов) в качестве
конструкционных, например для деталей камер, сварка их ведется
в несколько этапов. Сначала проводится тщательная разделка кро-
мок и сваривается первый, более тугоплавкий компонент. Затем,
после контроля шва сваривается с присадкой второй конструкци-
онный компонент. Если это триметалл, то за контролем шва следует
сварка третьего компонента (с присадкой) и потом окончательный
контроль соединения.
В табл. 11.1 приведены данные о сварных соединениях некото-
рых разнородных материалов, применяемых в ДЛА [2, 19, 30].
11.2. ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
11.2.1. Особенности и условия образования соединений
Паяные соединения отличаются тем, что процесс их образова-
ния— пайка — осуществляется при температуре ниже точки плав-
ления материалов деталей Гм за счет расплавления промежуточной
металлической связки — припоя. Так как физические свойства при-
поя и основных материалов заведомо отличны, то к соединению не
предъявляется требований полной идентичности свойств с основны-
ми материалами. Но всегда остается общее требование — соедине-
ние должно быть стойким, чтобы обеспечить нормальную работо-
способность изделия.
Паяные соединения получили большое распространение в ДЛА
благодаря следующим преимуществам: широким возможностям
соединения разнородных материалов, в том числе металлов с не-
металлами; возможности соединения металлов в широком интерва-
ле температур, от близкой к комнатной до температуры плавления;
меньшей, чем при сварке опасности возникновения остаточных на-
пряжений и изменения структуры основных материалов; возможно-
сти распайки узла, без нарушения целостности материалов, и пов-
торной пайки; высокой производительности процесса благодаря
возможности одновременного формирования нескольких соедине-
ний и пайки нескольких изделий.
5*
131
Рис. 11.4. Оценка смачиваемости по краевому углу:
а—смачиваемость хорошая; б—смачиваемость отсутствует
Для образования паяных соединений с заданными свойствами
необходимо наличие двух условий:
1) физической паяемости, т. е. способности материалов детали
и расплавленного припоя вступать в физико-химическое взаимодей-
ствие и образовывать атомные связи. Взаимодействие выражается
во взаимном растворении и диффузии материалов и припоя, обра-
зовании химических соединений и эвтектических сплавов. Поэтому
при отверждении спая имеют место различные виды атомных свя-
зей, включая металлическую, ионную, ковалентную. Практически
физическая паяемость обеспечивается разработкой (или выбором)
определенного припоя для конкретных материалов;
2) оптимальных технологических факторов, среди которых глав-
ными являются температура пайки, зазор под пайку, способ пайки
(среда, флюсы, режим), качество поверхностного слоя деталей.
Единой методики для определения паяемости пока не создано.
О ней судят в основном по косвенному показателю — смачиваемо-
сти припоем материалов соединения. Смачиваемость характеризу-
ет атомные (точнее, ионные) связи: силы притяжения между ато-
мами припоя и основного материала (адгезия) должны превосхо-
дить силы притяжения между соседними атомами самого припоя
(когезия). В большинстве случаев наилучшей смачиваемостью об-
ладают металлы неограниченно взаимно растворяющиеся (см. под-
разд. 11.1.1). Однако из этого правила есть исключения, и более
достоверные данные получают экспериментальным путем.
Смачиваемость оценивается количественно значениями краевого
угла 0 (рис. 11.4,а) и площади растекания припоя.
Краевым называют угол, образованный касательной к поверх-
ности жидкой капли припоя и линией раздела твердое тело —
припой.
Так как жидкий припой растекается до установления равнове-
сия:
ат.г~ат.ж“1~аж.г COS О,
то отсюда
COS 9 (Зт.г сут.ж)/<3ж.г’
где от.г, От.ж, (гж.г — поверхностные натяжения, Н/м, на поверхно-
стях раздела соответственно: твердое тело — газ, твердое тело —
жидкость, жидкость — газ.
Здесь находит свое выражение стремление свободной энергии
поверхности к минимуму: поверхность капли сокращается при от-
132
Рис. 11.5. Оценка сма-
чиваемости поверхностей
в зазорах:
а—по заполнению прорезей;
на кольцевых образцах;
в—на плоских образцах
а)
б)
сутствии смачивания до шарообразной формы (рис. 11.4,6). Наи-
лучшая смачиваемость (и растекаемость) характеризуется значе-
нием угла 0, близким к нулю. Практически этот угол измеряется по
силуэту капли, проектируемой на экран.
Площадь растекания припоя измеряется согласно ГОСТ 20486—
75 путем планиметрирования на стандартных пластинках.
При оценке смачиваемости припоем поверхностей в зазорах при
капиллярной пайке измеряют глубину затекания его в зазор гори-
зонтального шва (по ГОСТ 20485—75) и высоту подъема припоя в
вертикальном шве. Высота подъема h (рис. И.5,а) припоя измеря-
ется непосредственно по заполнению прорезей различной ширины,
а заполнение зазоров на кольцевых образцах (рис. 11.5,6) и плос-
ких (рис. 11.5,в) измеряется также с помощью рентгенограмм
спаев.
Полученные данные о смачиваемости позволяют, в известной
степени, прогнозировать технологическую паяемость и выбрать
оптимальный припой. Причем учитывается, что температура плав-
ления припоя Тпл.п должна быть ниже Тм, но выше температуры ра-
бочего процесса изделия Тр, т. е. Тм>ТПл.п>7,р<
Важным технологическим фактором, влияющим на формирова-
ние соединения, является температура пайки Тп. Для большинства
припоев, применяемых в производстве ДЛА, Тп незначительно пре-
вышает 7пл.п. Но в ряде случаев с целью лучшей смачиваемости
идут на повышение Тп, т. е. создают перегрев. Так, при пайке воль-
фрама серебряным припоем необходимый для смачиваемости пере-
грев составляет 339 К. Предельно допустимое значение Тп прини-
мается обычно равным 0,85—0,95 Тм.
В соответствии с ГОСТ 17325—71 в зависимости от Тп различа-
ют пайку низкотемпературную (7,п<723 К) и высокотемпературную
(Тп>723 К). В производстве ДЛА применяется преимущественно
высокотемпературная пайка припоями с Тпл.п= 1120 К и выше.
Помимо основных требований, предъявляемых к припою, учиты-
ваются его доступность, стоимость и возможность применения в раз-
133
личных видах (фольга, проволока, порошок или паста) и, следова-
тельно, возможность нанесения его наиболее производительными и
рациональными для данного изделия способами (прихваткой Ктт»
напылением, гальванически, обмазкой).
Большое влияние на качество соединения оказывает зазор под
пайку. При назначении зазора учитывается несколько факторов:
характеристика припоя; род соединяемых материалов; площадь, ко-
торую должен покрыть припой; качество поверхности и взаимное
положение соединяемых деталей.
Основным фактором, определяющим величину зазора, является
припой. Для жидкотекучих, в частности медных и серебряных, при-
поев зазоры делаются меньше, чем для латунных и алюминиевых.
Грубо обработанные поверхности допускают меньшие зазоры, чем
шлифованные и полированные, так как смачиваемость грубо обра-
ботанных или протравленных поверхностей выше, чем у гладких, и»
кроме того, при контакте таких поверхностей образуется больше
капиллярных каналов. Иногда шероховатость создается специаль-
но путем накатки и обдувки дробью.
На величину зазора сильно влияет взаимная растворимость ос-
новного материала и припоя. Припой при этом становится более
вязким и поступление его в зазор уменьшается. По мере застывания
припоя зазор вообще может оказаться непроходимым, и он должен
быть увеличен. Имеет значение и расстояние, которое нужно прой-
ти припою для заполнения зазора. Если расстояние мало, запол-
нение закончится до начала активного взаиморастворения (для
большинства припоев это расстояние не превышает 20 мм) и увели-
чивать зазор не требуется.
Для приближенного аналитического определения зазора руко-
водствуются следующим требованием: оптимальный зазор должен
быть таким, чтобы (при заданных конструкции и материалах) при-
пой быстро его заполнил и удерживался в нем до отверждения ка-
пиллярными и иногда коэрцитивными силами.
Исходя из условия, что капиллярное рк и гидростатическое рг
давления должны уравновешивать друг друга, чтобы удержать
жидкость в капилляре, величину зазора b (между плоскими и ци-
линдрическими поверхностями) можно определить на основании
уравнений рк=ат.ж/г; Pv=gh\Q, где г = Ь[2— радиус мениска жидко-
го припоя в капиллярном зазоре. Отсюда b = 2^.^lghq, где g— ус-
корение свободного падения, 9,81 м/с2; h — высота подъема жидко-
сти, м; q — плотность жидкости, кг/м3.
Поверхностное натяжение от.ж определяется экспериментально
по высоте подъема h (см. рис. 11.5). Надежные соединения получа-
ются, если от.ж при пайке в вакууме составляет 1 Н/м, а при пайке
с флюсами — 0,5 Н/м.
Если соединяемые металлы разнородны, то изменение величины
зазора вследствие разности коэффициентов линейного расширения
будет \b=R\T(0С2—cti), где R— радиус окружности сопрягаемых
деталей (окружности охватывающей и охватываемой детали приня-
ты условно равными), мм; АТ — интервал температур нагрева, К;
134
oc2, cci — коэффициенты линейного расширения материалов охваты-
ваёмой и охватывающей деталей, К”1.
Припои, как правило, хорошо выдерживают напряжения сжа-
тия, но плохо сопротивляются растяжению (кроме серебряных при-
поев, допускающих удлинение до 25%). Поэтому детали с меньшим
коэффициентом линейного расширения следует по возможности рас-
полагать снаружи.
Практически при пайке коррозионно-стойких сталей и сплавов
припоями на никелевой, медной и серебряной основе можно реко-
мендовать зазоры в пределах 0,02—0,1 мм. Увеличение зазоров (бо-
лее 0,2 мм) приводит к резкому снижению прочности и пластично-
сти шва.
Способы пайки (ГОСТ 17349—71), различаемые по условиям
заполнения зазора, источникам нагрева, другим признакам, изуча-
ются в предшествующих курсах. В производстве ДЛА в основном
нашли применение капиллярная пайка, осуществляемая при нали-
чии некоторого минимального зазора, и контактно-реактивная, в ус-
ловиях плотного контакта основных материалов, в присутствии про-
межуточной прослойки или без нее (по механизму образования
соединения она близка к ПСП, см. подразд. 11.1.1).
В зависимости от способа защиты расплавленного припоя от вза-
имодействия с атмосферными газами и способа удаления окисной
пленки различают пайку в вакууме, в нейтральной и восстанови-
тельной среде и флюсовую в воздушной среде.
Нагрев осуществляется в электропечах сопротивления, ТВЧ, в
соляных ваннах, газовыми горелками, кварцевыми лампами. Иног-
да с этой целью используется электронный и световой лучи. Досто-
инство последнего способа состоит в том, что возможно процесс
нагрева изделия вести дистанционно через кварцевые окна.
Способ пайки в вакууме имеет три основных разновидности.
1. Пайка изделия в вакуумируемом контейнере (рис. 11.6,а),
загружаемом в обычную нагревательную печь. Контейнеры, исполь-
зуемые для пайки узлов ДЛА, герметизируются обычно сварными
технологическими швами, которые затем срезаются. Для много-
К^бакуумному
насосу
Инертный
газ
-^-К вакуумно-
му насосу
лккктк^~^а^мтд
Y\Y Y ¥~т тсосу
1
Рис. 11.6. Разновидности пайки в вакууме:
/—изделие; 2—контейнер; 3—стальной мешок
135
кратного использования контейнера по месту сварки создается зна*
чительный припуск.
2. Пайка без контейнера с вакуумированием непосредственно
полости между паяемыми деталями (рис. 11.6,6). В этом случае все
отверстия, через которые эта полость может сообщаться с окружа-
ющей средой, герметизируются (обычно заваркой технологически-
ми заглушками).
При контактно-реактивной пайке вакуумирование помимо за-
щитных функций обеспечивает поджатие деталей, если они доста-
точно податливы. При необходимости более сильного поджатия для
жестких изделий создается дополнительное давление инертным га-
зом (от 20 до 500 кПа) с помощью стального мешка (рис. 11.6,в),
который в этом случае делается достаточно прочным и жестким,
или непосредственно в контейнере (рис. И.6,г).
3. Пайка в специальных вакуумных печах.
По существу, те же три разновидности будут и при пайке в газо-
вых нейтральных и восстановительных средах.
В последнее время разработан метод пайки с помощью сорбен-
тов, который можно считать разновидностью метода в вакууме.
Сущность его состоит в том, что в герметизируемую полость паяе-
мого изделия или в контейнер закладывается порошок металлов —
активных сорбентов (Ti, Mg, V, Cr, Zr). При нагреве они поглоща-
ют из состава воздуха кислород и азот, создавая вакуум и очищая
поверхность изделия.
Простейший метод пайки в воздушной среде требует флюсов.
Они необходимы для растворения окислов и удаления их с поверх-
ностей, защиты поверхностей от окисления и улучшения смачива-
ния в процессе пайки. Удаление остающихся в этом случае шлаков
встречает трудности, поэтому метод применяется для ограниченно-
го числа изделий простой конструкции, когда открыт доступ для
удаления шлаков. Примером может служить пайка секций сопло-
вого аппарата турбины (рис. 11.7) высокотемпературным припоем.
Каждая секция состоит из 4—6 лопаток, устанавливаемых с зазо-
ром 0,05 мм в фасонные отверстия секторов наружного и внутрен-
него колец. Припой в виде пасты (или проволоки) накладывается
вдоль шва. Пайка в вакууме и в нейтральной среде, обеспечиваю-
щая надежную защиту места спая от физического и химического
взаимодействия с воздухом, а также от механических загрязнений,
позволяет получить высокое качество соединения. Но установки
для пайки усложняются из-за вакуумных систем и сопутствующих
агрегатов.
Пайка в восстановительной среде водорода эффективна в основ-
ном в тех случаях, когда для разрушения стойких окислов недоста-
точно простого уменьшения парциального давления кислорода и
необходимы восстановительные химические реакции. Метод требу-
ет высокой осушки водорода, что увеличивает трудоемкость про-
цесса.
На рис. 11.8 приведена схема установки для пайки в атмосфере
сухого водорода (похожую схему имеют установки и для пайки в
136
Рис. 11.7. Паяная секция соплового Рис. 11.8. Схема установки для
аппарата:	пайки:
1—лопатки; 2—наружное кольцо; 3—внут-	/—контейнер; 2—осушитель; 3—раскисли-
реннее кольцо	тель; 4—водород; 5—азот; 6—изделие
нейтральной среде). Вначале печь подогревают до температуры
1470 К. Изделие помещают в контейнер, который продувают снача-
ла азотом, а затем водородом. Контейнер герметизируют техноло-
гическими швами и помещают в печь. Во время пайки в контейнере
поддерживается атмосфера водорода. После пайки контейнер вы-
нимают из печи, и, когда температура изделия снизится примерно
до 640 К, контейнер продувают азотом, вскрывают и извлекают из
него изделие.
Нагрев паяемых изделий в соляных ваннах (BaCh + NaCl) от-
личается ускоренным циклом, в 5—10 раз более быстрым, чем на-
грев в печах. Но он неприменим для изделий сложной формы с по-
лузакрытыми и закрытыми полостями ввиду трудности удаления
остатков солей. Чтобы избежать этой трудоемкой операции, иногда
применяют пайку в погружаемых контейнерах, но при этом необ-
ходимо обеспечить минимальный зазор между стенками контейнера
и изделием. Необходимым условием при бесконтейнерной пайке
является предварительная сушка деталей до полного удаления
влаги.
Нагрев ТВЧ позволяет поднять скорость нагрева, хорошо конт-
ролировать температуру и время нагрева. Но весьма концентриро-
ванный нагрев вызывает деформацию, а ограниченные размеры ин-
дукторов не позволяют паять крупногабаритные изделия.
11.2.2. Основные операции процесса образования соединений
Процесс образования паяных соединений включает те же основ-
ные операции, что и при образовании сварных: подготовку деталей
и припоя к пайке; сборку под пайку; пайку выбранным способом;
контроль паяных соединений и изделий.
Подготовка к пайке в основном преследует цель очистки поверх-
ности деталей для обеспечения смачивания и проводится еще более
137
Рис. 11.9. Условное обозначение
паяного соединения
тщательно, чем при подготовке дета-
лей под сварку (см. подразд. 11.1.2).
Для лучшей смачиваемости на ос-
новной материал часто наносится
гальванически небольшой слой (5—
10 мкм) чистого металла. Фольга и
проволока припоя после разрезки и
придания заготовкам нужных форм
и размеров также подвергаются
промывке и обезжириванию.
При сборке под пайку необходи-
мо строго выдерживать заданные зазоры, правильно рассчитывать
количество и место наложения припоя в соответствии с типом и
конструкцией соединения.
Типы паяных соединений и их условные обозначения и изобра-
жения регламентированы ГОСТ 19249—73, 2.313—68. На рис. 11.9
показано условное изображение на чертежах паяного шва внахлест-
ку. В технической документации дается развернутое условное обоз-
начение, например: ПН-5 0,05X10X150 ГОСТ 19249—73, что озна-
чает, шов внахлестку ПН-5, толщиной 0,05 мм, шириной 10 мм и
длиной 150 мм.
При конструировании паяных изделий необходимо учитывать
удобство сборки под пайку, возможность применения приспособле-
ний и других средств механизации, рациональное размещение при-
поя с использованием капиллярных сил и сил тяжести. Для приспо-
соблений следует использовать материалы, коэффициенты линейно-
го расширения которых близки к коэффициентам основных метал-
лов. Конструкция не должна вызывать излишнего отвода тепла при
нагреве под пайку.
Способ наложения припоя зависит от его вида. Лента фольги
накладывается на одну из поверхностей спая и закрепляется обыч-
но электроконтактной сваркой. Паста, представляющая собой по-
рошок припоя со связующим веществом (акриловая кислота с аце-
тоном), наносится путем обмазки. На поверхности, имеющие форму
тел вращения, припой может наноситься методом напыления (плаз-
менного, электродугового или ацетиленового). Эта операция пол-
ностью или частично автоматизируется благодаря механизации
подачи припоя (проволоки или порошка) к распылителю и переме-
щения головки металлизатора.
В некоторых случаях припой или один из главных его компонен-
' гов наносится гальваническим способом.
При выбранном способе пайки необходимо соблюдать оптималь-
ные режимы, рекомендуемые нормативами, или установленные на
основании предварительных опытов.
При любых методах, в особенности при пайке изделий оболоч-
ковой формы, целесообразно сообщать изделию вращательное (или
другое) движение, обеспечивающее более равномерное растекание
припоя.
138
Операции контроля паяных соединений проводятся теми же ме-
тодами, что и операции контроля сварных соединений (см. подразд.
11.1.3).
11.2.3. Особенности образования соединений
некоторых конструкционных материалов
В паяных конструкциях ДЛА, как и в сварных, применяются
преимущественно коррозионно-стойкие стали, титановые, медные
и алюминиевые сплавы, тугоплавкие металлы, а также неметал-
лические материалы. Соединения из разнородных материалов
встречаются значительно чаще.
Пайка коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов
[6, 25, 35] встречает известные трудности ввиду наличия трудно
восстанавливаемых окисных пленок, хрома, алюминия, титана.
Поэтому пайка на воздухе припоями на медной, марганцевой,
серебряной основе требует, применения активных тугоплавких
флюсов типа 200 (основа борный ангидрид, бура и др.), 209, 284,
201. Пайка в вакууме ведется при остаточном давлении менее
0,13 Па. Применяются самофлюсующиеся припои системы
Си—Мп и Мп—Ni (ВПр2, ПМ-17, ВПр4, Г40НХ), а также сере-
бряные припои ПСр72ЛНМ, ПСр45.
Поверхность деталей перед пайкой подвергается очистке и обез-
жириванию теми же средствами, что и перед сваркой (см. под-
разд. 11.1.2), но для лучшего смачивания применяется электроли-
тическое полирование, а при пайке серебряными припоями на-
носится барьерный слой (Си, Ni).
Прочность стыковых паяных соединений коррозионно-стойких сталей при
пайке высокотемпературными припоями в вакууме при температуре до 470 К
практически равна прочности основного материала. Аналогичные результаты
по прочности получены методом пайки с сорбентами Мп + Сг.
Для пайки жаропрочных сплавов применимы припои на основе Си
(ВПр1, ВПр2 и др.), обеспечивающие высокую жаропрочность до 870 К, и на
основе Ni, обеспечивающие прочность не менее 240 МПа при температуре
970 К.
Пайка алюминиевых сплавов в вакууме, нейтральной и вос-
становительной средах не дает удовлетворительных результатов,
так как прочная окисная пленка в этих средах не восстанавлива-
ется и не удаляется. Пленку удается восстановить в вакууме, в
присутствии паров магния. Основной метод пайки — припоями
на основе алюминия с активным флюсом 34А. Поверхность под
пайку очищается травлением в щелочах и осветляется в HNO3
с последующей промывкой в воде. Нагрев осуществляется горел-
ками или в соляных ваннах (KCl-f-LiCl), имеющих флюсующие
свойства.
Титан и его сплавы паяются серебряными припоями типа
ПСр72, ПСрМцМН86,8 в вакууме или аргоне высокой чистоты.
В целях экономии дефицитного серебра разрабатываются
бессеребряные припои, среди которых лучшие свойства имеет
припой 50% Си, 50% Ti. Пайка этим припоем сплава ВТ14 с по-
139
следующим отжигом (2—4 ч) при Т=1170 К обеспечивает проч*
ность, близкую прочности основного материала.
При пайке вольфрама весьма эффективно применение сравни-
тельно низкотемпературных припоев (ТПл.п<7рекр) в сочетании с
последующей термодиффузионной обработкой соединения (в том
же диапазоне температур), в 1,5—3 раза повышающей его жаро-
прочность.
При образовании паяных соединений керамики с металлами
большое значение имеет качество металлизации керамики, которая
осуществляется методом вжигания, использованием химически
активных металлов и, реже, плазменным напылением. Метод ме-
таллизации вжиганием является наиболее распространенным. Он
строится по следующей схеме: подготовка керамики; нанесение
металлизационной смеси; вжигание; очистка от следов окислов
и контроль слоя; ультразвуковая промывка; нанесение второго
металлизационного слоя; ультразвуковая промывка; контроль
качества металлизации; подготовка манжет; сборка узла с по-
мощью приспособления и наложение припоя; пайка; контроль
узла.
Рассмотрим характерные операции процесса. Поверхности
керамики, предназначенные для сопряжения с манжетамй, шли-
фуются алмазными кругами для получения точности в пределах
0,05 мм. Затем они тщательно очищаются и покрываются (с по-
мощью пульверизатора или кисточки) слоем жидкой пасты из
смеси тонкоразмельченных (с размером частиц 1—5 мкм) по-
рошков Мо и Мп (в соотношении 4:1) со связующим веществом
типа коллодия. Толщина слоя составляет 0,02—0,04 мм.
Вжигание производится при прокаливании керамики в восста-
новительной среде водорода при температуре 1770—1920 К в те-
чение 1 —1,5 ч. Иаилучшее качество вжигания достигается в кон-
вейерных водородных печах непрерывного действия (типа ПВТ6),
обеспечивающих постепенный нагрев и охлаждение узла с авто-
матическим регулированием температуры в пределах ±3 К.
Для лучшего последующего смачивания припоем и закрепле-
ния металлизационного слоя на него наносится путем гальваниче*
ского осаждения слой никеля толщиной 3—8 мкм. Манжеты так-
же никелируются для лучшего смачивания. Такой процесс метал-
лизации позволяет получить покрытие, пригодное для пайки уз-
ла припоями (на основе Ag и Си), имеющими температуру плав-
ления около 1270 К.
Более жаропрочные вольфрамовые покрытия, рассчитанные
на пайку высокотемпературными припоями, выдерживающими
рабочие температуры свыше 1270 К, хорошо вжигаются в кера-
мику марки А1-13 или А1-14 с присадками окиси иттрия. Исполь-
зуется также керамика марки Е-37, отличающаяся высокой проч-
ностью.
Смесь в виде суспензии из 17% объемных порошка металли-
ческого W (с размером зерна 0,1 — 1 мкм) и 83% объемных Н2О на-
носится на керамику слоем толщиной около 0,013 мм. Вжигание
140
ведется \в два этапа, сначала в атмосфере влажного водорода
при температуре 2173 К (для керамики Е-37) в течение 0,5 ч,
а затем в\ атмосфере влажного азота и 20% объемных водорода
при той же температуре.
Метод активной металлизации керамики осуществляется в ос-
новном путем осаждения Ti, Zr, Pd, Nb в процессе разложения их
гидридов. Механизм протекающих процессов состоит в том, что
активные металлы при контакте с окислами керамики в условиях
вакуума и высоких температур (1220 К) частично их восстанавли-
вают с образованием сложных растворов внедрения и замещения.
Метод активной металлизации рассчитан на последующую пайку
припоями, температура плавления которых не выше 1273 К-
В табл. 11.2 приведены данные об условиях образования и свой-
ствах паяных соединений некоторых разнородных материалов
[2, 6, 25, 35].
Таблица 11.2
Соединяемые материалы	Припои, методы и условия обра- зования соединения	Характеристика соединения
Стали типа 12Х18Н10Т	Г40НХ, Г70НХ, в вакууме, Тп=1470 К, /=30 мин	сгв = 550...600 МПа, жа- ропрочно, цоррозпонно- стойко
12Х18Н10Т+БрХ	ПМ17, в вакууме, Тп = = 1290 К, /=10...15 мин, с никелированием стали	ов = 300...400 МПа
Сплавы типа ОТ4, ВТ5	Контактно-реактивная пай- ка в вакууме через медное покрытие, Тп = 1270 К, t~ = 120 мин	Равнопрочно основному металлу
ОТ4+БрХ	ПСр72, в вакууме с покры- тием титана серебром, 7"п = 1Ю0 К, /=10 мин	ов = 230...250 МПа
Никелевые сплавы типа	ПЖК==Ю00, в вакууме	сгв = 280 МПа при Т—
ХН67МВТЮ	(или аргоне), Tn=1510 К	= 1170 К
Керамика 22ХС+Ковар	ПСр37,5, в восстановитель- ной среде или вакууме, с металлизацией вжиганием	Равнопрочно керамике, вакуумноплотно
Керамика	E-37+(Nb— -Zr)	Pd, в вакууме 1,33 мПа, /=120 мин	сгв = 83...136 МПа
11.3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Из механических соединений наиболее распространены закле-
почные, хотя в авиадвигателестроении они применяются в весьма
небольшом объеме. Различные виды заклепочных соединений при-
ведены в работах [2, 23].
Операции соединения заклепками трудоемки, так как содер-
жат значительное число переходов: разметку и сверление или
141
просечку отверстий, их соосное развертывание, образование лунки
или фаски под головку, установку заклепок и образование за-
мыкающей головки. Однако большинство этих переходов подда-
ется механизации, и часть из них может выполняться последова-
тельно одним и тем же инструментом. Так, например, клепальным
инструментом выполняется просечка отверстий, выдавливание
лунки и образование замыкающей головки.
Качество заклепочного соединения контролируется просвечива-
нием рентгено- и гаммаграфическим способами или выборочным
механическим испытанием образца шва.
Заклепочные соединения применяются в деталях, выполненных
из листового материала (кожух, корпусы), и, в основном, там, где
герметичность не является основным требованием.
Близки к заклепочным соединения развальцовкой, гибкой,
раскаткой и т. п. Такие соединения используются, в основном,
для деталей из листового материала и трубопроводов. Развальцо-
вывают трубки масляных, топливных, воздушных трубопроводов,
тонкостенные втулки, заглушки, когда нужно обеспечить герме-
тичность соединения при высоких давлениях и температуре. Труб-
ки малого диаметра (4—10 мм) развальцовывают обычно вручную
коническими вальцовками. При больших диаметрах процесс меха-
низируется. Для завальцовки заглушек во внутреннюю полость ва-
лов пользуются шариковой вальцовкой, которая позволяет уплот-
нить заглушку по профилю канавки.
11.4. КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Клеевые соединения имеют весьма ограниченное применение в
ДЛА. Можно указать лишь на использование клеев для стопоре-
ния винтов и при сборке модулей некоторых типов солнечных ба-
тарей (см. подразд. 19.4).
Одна из главных причин ограниченного применения клеевых
соединений состоит в потере их прочности при повышенных темпе-
ратурах. Наиболее термостойкие клеи (например ВС-350) способ-
ны сохранять работоспособность соединения в диапазоне 210—
620 К. В этой области рабочих температур теплостойкие клеевые
соединения способны заменить широко применяемые соединения
с гарантированным натягом — гладкие и резьбовые. Причем в этом
случае они имеют то преимущество перед соединениями с натягом,
что сборка не сопровождается значительными напряжениями и со-
путствующими им деформациями. Кроме того, не требуется высо-
кой точности изготовления сопрягаемых деталей или дополнитель-
ных операций, связанных с подбором (см. подразд. 4.2.4), и, следо-
вательно, процесс осуществления клеевых соединений оказывается
более экономичным.
Процесс сборки шпилек с корпусами (при наличии гарантиро-
ванного зазора по среднему диаметру) и стопорения шпилек с по-
мощью клеевого соединения включает следующие операции: под-
готовку сопрягаемых поверхностей, заключающуюся в очистке ме-
142
тодами к средствами, применяемыми при пайке (см. подразд.
11.2); нанесение равномерного слоя клея путем пульверизации
или кистью; выдержку для подсушивания клея; ввертывание
шпильки; создание давления на витках резьбы путем затяжки
гайки через распорную втулку с оптимальным моментом (опреде-
ляемым экспериментально); контроль прочности соединения
(после отверждения клея) по моменту страгивания Л4СТ шпильки
в сторону ее отвертывания [34]:
/Ист^2,25 [г] d4,
где т — допустимое напряжение сдвига для данного клея; d —
наружный диаметр резьбы; I — длина свинчивания.
По экспериментальным данным [34] прочность стопорения
шпилек клеем, оцениваемая по Л4СТ, выше, чем стопорение за счет
натяга.
Глава 12. СБОРКА ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
12.1.	ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ
В двигателях летательных аппаратов (прежде всего в ротор-
ных системах ГТД) и агрегатах применяются преимущественно
однорядные (рис. 12.1) шариковые радиально-упорные подшипни-
ки, а для восприятия только радиальных нагрузок — роликовые
подшипники. В малонагруженных приводах иногда используются
игольчатые подшипники. При больших осевых нагрузках широ-
ко применяются блоки из двух и трех однорядных шариковых ра-
диально-упорных подшипников. Вопросы сборки собственно под-
шипников, представляющих собой покупные изделия, затрагивать-
ся не будут; речь будет идти о выборе и осуществлении посадок
Рис. 12.1. Типы под-
шипников качения, при-
меняемых в ДЛА
143
Рис. 12.2. Осевая компенсация в узлах подшипников:
а—компенсация осевых усилий в блоке: /—компенсатор на валу; 2—компенсатор в корпусе;
3—распорные втулки; б—компенсация смещения колец роликового подшипника
подшипников в гнезда корпусов и на валы, т. е. о сборке узлов
опор роторов.
В соответствии с ГОСТ 520—71 установлено пять классов
точности подшипников (в порядке повышения точности) 0, 6, 5, 4
и 2 (по международной системе — Р0, Р6, Р5, Р4, Р2). Подшип-
ники роторов относятся к высоким классам. Допуски на присое-
динительные размеры подшипников ДЛА соответствуют примерно
IT6; отклонения по диаметру шариков в комплекте подшипника
лежат в пределах 0,2 мкм. Одновременно эти подшипники отно-
сятся к категории высокоскоростных, сильнонагруженных. При
сборке узлов подшипников выполняются следующие основные
требования:
обеспечение оптимального радиального зазора между телами
качения и кольцами при сборке и в условиях эксплуатации;
обеспечение равномерной осевой нагрузкой каждого из шари-
ковых подшипников в блоке (рис. 12.2, и);
отсутствие взаимного смещения колец (или роликов относи-
тельно кольца) в роликовых подшипниках (рис. 12.2,6).
Выполнение этих требований достигается путем правильного
выбора и расчета посадок с учетом сопутствующих им упругих
деформаций, а также деформаций от неравномерного нагрева ко-
лец при работе двигателя. Деформация колец влечет за собой
изменение радиального зазора подшипника. Получающийся пос-
ле посадки подшипника на вал и в гнездо так называемый поса-
дочный зазор не соответствует начальному зазору, с которым
подшипник выпускается заводом-изготовителем, а устанавливаю-
щийся при работе двигателя (на расчетном температурном режи-
ме) рабочий радиальный зазор отличается от посадочного.
Вторым обязательным условием выполнения указанных требо-
ваний является высококачественное проведение операции по ус-
тановке подшипника, исключающее перекосы колец и загрязне-
ние посадочных поверхностей.
Выбор посадок шарикоподшипников обусловлен видом их на-
гружения, типом подшипника и скоростью вращения, а также
144
удобством сборки. В зависимости от того, вращается или не вра-
щается кольцо относительно радиальной нагрузки, различают три
основных вида нагружения: местное/ циркуляционное и колеба-
тельное (СТ СЭВ 773—77).
Местным называется нагружение, при котором кольцо не вра-
щается относительно радиальной нагрузки и она воспринимается
лишь участком дорожки качения кольца. Посадка в этом случае
назначается с зазором.
При циркуляционном нагружении вращается кольцо относи-
тельно радиальной нагрузки (или нагрузка относительно кольца).
Тела качения передают воспринимаемую ими нагрузку дорожке
качения последовательно по всей окружности. Посадка назнача-
ется с гарантированным натягом.
При колебательном нагружении на кольцо действуют две си-
лы, постоянная по направлению и вращающаяся. Характер на-
грузки зависит от равнодействующей сил, изменяющейся во вре-
мени. Посадка выбирается из числа плотно подвижных.
Для часто встречающегося случая, когда вращается (с ва-
лом) внутреннее кольцо подшипника, поля допусков под посадку
подшипников указаны на рис. 12.1,6. Кольцо устанавливается на
вал с натягом во избежание проскальзывания и сильного износа
шейки вала. Наружное кольцо сажается в корпус более свободно,
по подвижной посадке. Это обеспечивает возможность проворачи-
вания и равномерного износа дорожки наружного кольца, ком-
пенсацию погрешностей сборки и значительно облегчает выполне-
ние операций сборки и разборки. Для данного случая ожидаемое
значение посадочного радиального зазора бп, получаемого после
посадки подшипника на вал с натягом,
где бн — начальный радиальный зазор, с которым подшипник вы-
пускается заводом-поставщиком (см. рис. 12.1,а); Д£>1 — измене-
ние диаметра беговой дорожки внутреннего кольца за счет по-
садки его с натягом.
Начальный радиальный зазор известен из паспортных данных
подшипника, но, как правило (имея в виду жесткие требования
к сборке), он непосредственно измеряется при так называемом
входном контроле (перед сборкой) или подсчитывается на осно-
ве обмера колец и тел качения:
8н^О2-(2^ш'+Ц).
Изменение диаметра внутреннего кольца за счет посадки
его с натягом может быть определено расчетным путем с учетом
действительной жесткости вала и кольца. Однако в инженерных
расчетах при этом неизбежны допущения, снижающие достовер-
ность результатов. Приближенное значение для подшипников
средней серии может быть найдено по формуле
Д£)1==—!-----
rf+2,11
145
где i — действительный (эффективный) натяг, равный 0,8 изме-
ренного натяга; d — диаметр посадочной поверхности внутреннего
кольца.
Величина ADi определяется также экспериментальным путем.
На основании экспериментальных данных эта величина для под-
шипников, применяемых в двигателях, составляет 0,6—0,8 дейст-
вительного натяга, увеличиваясь с повышением относительной
жесткости валов.
Посадочный радиальный зазор бп подлежит обязательному
контролю. Однако непосредственное измерение его нередко со-
пряжено с трудностями, ввиду чего пользуются косвенным пока-
зателем— осевым зазором. Осевой б0 и радиальный зазоры (для
случая однорядного двухточечного подшипника) связаны следую-
щим соотношением:
80 = 2’рЛ(2г —</ш)8п,
где г — радиус беговой дорожки, мм;	— диаметр шарика, мм.
Для практических целей можно пользоваться таблицами и но-
мограммами, дающими связь между осевыми и радиальными за-
зорами стандартных подшипников. Для однорядных подшипни-
ков, наиболее часто встречающихся в ДЛА, осевой зазор в 8—
15 раз больше радиального.
Помимо натяга при посадке колец на изменение радиального
зазора влияет неодинаковый нагрев их при работе двигателя, и
это следует учитывать при сборке. При рассматриваемом нагруже-
нии больший нагрев внутреннего кольца вызовет уменьшение
диаметрального зазора на величину
где а — коэффициент линейного расширения материала колец;
ЛТ — разность температур нагрева внутреннего и наружного
колец.
Тогда расчетное значение рабочего радиального зазора 6PZ в
подшипнике
8; = 8n-AZX.
С уменьшением зазора (до нуля) снижается вероятность по-
явления вибраций и таких вредных явлений, как проскальзывание
тел качения (известно много случаев недопустимого износа и
выхода двигателей из строя по причинам проскальзывания).
Однако условия теплового режима и колебания его (пуск, оста-
нов) заставляют иметь резерв по зазору, в связи с чем подшип-
ники ГТД часто имеют увеличенные зазоры. Таким образом, оп-
тимальное значение радиального зазора 6Р устанавливается по
результатам расчетов с учетом опыта эксплуатации типовых дви-
гателей и особенностей конструкции данного изделия.
При сборке блока подшипников (см. рис. 12.2, а), предназна-
ченного для восприятия больших осевых усилий, главным требо-
146
ванием является равномерное распределение осевых усилий меж-
ду отдельными подшипниками А и Б. Чтобы это требование было
обеспечено, необходимо выбрать осевой зазор в одну сторону —
в направлении действия осевой нагрузки. Это достигается под-
бором подшипников в блок с минимальной разницей (до 0,01 мм)
осевых зазоров, а также подбором компенсаторов — регулировоч-
ных колец 1 и 2 или распорных втулок 3, устанавливаемых между
наружными и внутренними кольцами подшипников. Другие спо-
собы предусматривают создание некоторого предварительного
натяга в блоке путем приложения к нему осевой рабочей нагруз-
ки и фиксацию подшипников (с помощью штифтов или спецклея)
под нагрузкой.
Размер компенсатора, обеспечивающего равномерное распре-
деление осевой нагрузки между подшипниками, рассчитывается
на основании соотношения
^1 + SOA = ^2 + SOB’
где и /<2— размеры компенсаторов соответственно у наружных
и внутренних колец; бод и б0Б —осевые зазоры подшипников
А и Б, предварительно измеренные под осевой рабочей нагруз-
кой (для современных ГТД 15 кН и выше) на специальном при-
способлении (рис. 12.2, а, эскиз слева).
В блоке (рис. 12.2, а) 6оа<6об и размер А2 компенсатора,
с помощью которого регулируется распределение усилия, получа-
ется равным
Компенсатор 1, устанавливаемый в блок подшипников, подби-
рается из комплекта (реже пригоняется) так, чтобы его действи-
тельный размер соответствовал расчетному (допускаемое откло-
нение обычно не превышает ±0,005 мм).
Технологический процесс сборки узлов подшипников роторов
включает следующие основные операции: подготовительные, вход-
ной контроль подшипников, контроль посадочных поверхностей
под подшипники, расчеты зазоров и компенсаторов, предвари-
тельную сборку и контроль зазоров, окончательную сборку.
Подготовительные операции — расконсервация получаемых с
завода подшипников и промывка — выполняются с помощью
средств, указанных в гл. 7, и являются важным условием каче-
ственной сборки подшипников.
Входной контроль, т. е. контроль параметров подшипников
перед сборкой, решает задачи проверки соответствия этих пара-
метров паспортным данным подшипников, выявления возможных
дефектов, могущих возникнуть при транспортировке и хранении.
Он предусматривает: а) визуальный осмотр в сочетании с физи-
ческими методами (люминесцентным, магнитным и др.) на пред-
мет выявления забоин, коррозии, трещин и т. д.; б) тщательный
контроль геометрических параметров (в соответствии с ГОСТ
147
520—71) колец и тел качения и измерение зазоров. Результаты
осмотра и измерений заносятся в соответствующую карту — пас-
порт — и вместе с результатами измерений посадочных мест под
подшипники служат исходными данными для расчетов точности
и последующей сборки.
Посадочные поверхности под подшипники выполняются (по
СТ СЭВ 144—75, ГОСТ 520—71) с высокой точностью (по раз-
меру— IT6, форме — до 0,25 допуска на размер) и шероховато-
стью Ra= 1,25...0,32 мкм. Поэтому измерение посадочных поверх-
ностей вала и корпуса (и других деталей в системе ротора и кор-
пуса, размеры которых служат исходными данными для расче-
тов) ведется тщательно, с использованием точных измерительных
средств. Для выявления конусности измеряются диаметры в трех
поясах — по краям и середине посадочной поверхности, а для
выявления овальности измерение ведется в нескольких направле-
ниях в каждом поясе. Затем вычисляется среднеарифметическая
величина размеров.
Расчеты радиальных и осевых зазоров и компенсаторов вы-
полняются на основании соотношений, приведенных выше.
Предварительная сборка узлов подшипников проводится для
проверки соответствия действительных значений зазоров задан-
ным и правильности расчета и подбора компенсаторов.
Осуществление посадок требует особого внимания. Для облег-
чения посадки с натягом применяется нагрев охватывающей де-
тали (подробнее о посадках с натягом см. подразд. 10.2).
Перекосы при установке подшипников недопустимы, поэтому
применяются разного рода приспособления (см. рис. 9.4), обеспе-
чивающие правильную их посадку. Осевые усилия, требуемые для
установки подшипников, прикладываются к торцу того кольца,
которое в данный момент сопрягается, а если подшипник устанав-
ливается одновременно по обеим посадочным поверхностям, то
усилия с помощью приспособления передаются на оба кольца.
Основные условия обеспечения радиальных зазоров и выпол-
нения сборки узлов шариковых подшипников остаются действи-
тельными и для роликовых. Как особенность нужно отметить ча-
сто встречающуюся погрешность — взаимное осевое смещение ко-
лец, следствием чего является ускоренное их изнашивание. Вы-
является это смещение после обмера деталей и расчета раз-
мерной цепи по действительным размерам. Оно может быть вы-
явлено также путем проверки «по краске» и последующего изме-
рения контрольного размера дос (см. рис. 12.2,6), на предвари-
тельной сборке. Устраняется смещение с помощью компенсаторов
в системе корпуса или ротора (компенсатор К на рис. 12.2, б).
12.2.	ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ
Основным фактором, обеспечивающим исправную работу под-
шипников скольжения, является наличие определенного диамет-
рального зазора между валом и подшипником. Этот зазор рас-
148
Рис. 12.3. Подшипник
скольжения:
а—выбор зазора; б—схема
обмера
считывается так, чтобы обеспечить жидкостное трение между по-
верхностями вала и подшипника.
Согласно гидродинамической теории смазки, разработанной
русским ученым проф. Н. П. Петровым, при вращении вал в под-
подшипнике будет занимать положение, показанное на рис. 12.3, а,
т. е. центр вала будет несколько смещен по отношению к центру
отверстия подшипника в сторону вращения; при этом образуется
как бы масляный клин, минимальная толщина которого, или,,
иначе, минимальный зазор S между валом и подшипником, за-
висит от различных факторов — от диаметрального зазора, часто-
ты вращения, вязкости масла и пр.
Для обеспечения жидкостного трения необходимо, чтобы тол-
щина масляного слоя в точке минимального зазора была не мень-
ше определенного критического значения. Однако чрезмерное уве-
личение диаметрального зазора ведет к уменьшению толщины
слоя, так что, хотя в других местах подшипника толщина мас-
ляного слоя будет достаточна, она может оказаться критической
в точке минимального зазора и возникнет полусухое (или сухое)
трение.
Другим фактором, влияющим на выбор зазора, является вы-
носливость. Она будет тем выше, чем меньше зазор, что не
соответствует требованиям гидродинамической теории. Ввиду это-
го оптимальный зазор находят из соотношения
S = CVd,
где d — диаметр вала, мм; С — постоянная для данного подшип-
ника, характеризующая режим работы подшипника и зависящая
от вязкости масла, среднего удельного давления и угловой ско-
рости.
Диаметральный зазор для наиболее распространенных по:д
шипников колеблется в пределах 0,06—0,1 мм, для быстроходных
подшипников 0,15—0,22 мм.
Так как подшипники скольжения, залитые антифрикционным
слоем свинцовистой бронзы или серебра, имеют окончательно об-
149>
работанную поверхность, часто пропитанную индием, то подгон-
ка шабрением или развертыванием не допускается. Требуемый
диаметральный зазор устанавливается только подбором вклады-
ша подшипника. Подбор производится на основании предвари-
тельного обмера вала и втулки в трех поясах и в трех направле-
ниях (рис. 12.3,6), чтобы исключить влияние погрешностей фор-
умы, взяв среднее значение размеров.
На исправную работу подшипников с вкладышами кроме ди-
аметрального зазора влияют также другие факторы. Вкладыш
подшипника должен садиться в гнездо с определенным натягом
(0,03—0,05 мм); такая посадка обеспечивает снижение деформа-
ции вкладыша и повышает его выносливость. Этот натяг должен
распределяться равномерно по всей площади касания вкладыша,
что контролируется по отпечатку краски, нанесенной тонким сло-
ем на поверхность гнезда (площадь прилегания должна быть не
менее 80% общей площади). Такой контроль возможен лишь в
случае разъемного вкладыша.
В некоторых быстроходных двигателях для компенсации воз-
можной несоосности подшипников применяются так называемые
плавающие подшипники скольжения. Они выполняются в виде
втулок и устанавливаются в гнезда не с натягом, а с зазором,
так что масляный слой располагается как между валом и под-
шипником, так и между подшипником и гнездом.
При сборке неразъемных подшипников скольжения зазор ре-
гулируется подбором втулок или обеспечивается их развертыва-
нием.
За последнее время получили распространение подшипники
скольжения с газовой или воздушной смазкой. Не рассматривая
разнообразных случаев их применения, отметим лишь, что они
особенно оправдывают себя в случаях, где жидкостная смазка
непригодна из-за условий повышенной температуры или агрес-
сивных сред, а также, если данная машина (например, насос)
служит для работы с газами, которые сами могут быть исполь-
зованы как смазывающая среда.
В газовых гидродинамических подшипниках нагрузка воспри-
нимается гидродинамическим давлением газа, возникающим бла-
годаря вязкостному сдвигу газовой пленки. Давление возникает
только в том случае, если газ затягивается в зазор изменяющей-
ся величины. При нулевой скорости грузоподъемность гидроди-
намического подшипника равна нулю.
В гидростатических подшипниках нагрузка воспринимается
гидростатическим давлением газа, подаваемого от внешнего ис-
точника, в зазор вала и подшипника. Работоспособность подшип-
ников с газовой смазкой определяется, в основном, радиальными
зазорами между шейкой вала и корпусом. При избыточном дав-
лении подачи воздуха 70—500 кПа радиальный зазор между
шейкой и корпусом должен быть в пределах 0,04—0,06 мм, а оп-
тимальный зазор, обеспечивающий получение гидродинамического
эффекта в гидростатическом подшипнике 0,004 мм. Ввиду этого
150
при сборке необходимо обеспечить с возможно большей точно-
стью, путем подбора, требуемые значения зазоров. Чтобы умень-
шить концевые утечки газа, следует тщательно собирать концевые
уплотнения и проверять герметичность. При сборке необходимо
также соблюдать особую чистоту.
12.3.	ЗУБЧАТЫЕ СОПРЯЖЕНИЯ
В ДЛА встречается большое число зубчатых сопряжений в ви-
де цилиндрических и конических зубчатых передач. Считая, что
геометрически колеса изготовлены правильно (в пределах до-
пусков), к зацеплению с точки зрения сборки можно предъявить
следующие требования:
наличие установленного чертежом бокового зазора;
правильность зацепления, устанавливаемая по отпечатку крас-
ки на контактных поверхностях зубьев;
отсутствие в зубчатых колесах передачи недопустимых (по
техническим условиям) радиальных и осевых (торцовых) бие-
ний.
Боковым зазором называют наименьшее расстояние между
профильными поверхностями смежных зубьев сопряженных ко-
лес в передаче, обеспечивающее свободный поворот одного коле-
са при неподвижном втором колесе.
В соответствии с СТ СЭВ 641—77 установлены нормы гаран-
тированных боковых зазоров для шести различных видов сопря-
жений (Н, Е, D, С, В, А — в порядке увеличения зазора и допус-
ка на него). Установлены также нормы контакта зубьев в пере-
даче и показателей плавности работы для десяти степеней точ-
ности цилиндрических зубчатых колес. Установленные нормы
обеспечиваются в процессе сборки передач.
Боковой зазор jn цилиндрических колес (рис. 12.4) опре-
деляется в сечении, перпендикулярном направлению зубьев, в
плоскости, касательной к основным цилиндрам двух сопряженных
колес, для конических — по нормали к боковым поверхностям
зубьев у большого основания делительного конуса.
Рис. 12.4. Боковой зазор Рис. 12.5. Измерение бокового зазора в зубьяхг
между зубьями колес	а—индикатором; б—с помощью выносного рычага
151
Зазоры цилиндрических и конических колес устанавливают
(регулируют) различными методами.
Боковой зазор /п между зубьями пары цилиндрических колес
зависит при прочих равных условиях от межцентрового расстоя-
ния аш. Изменение межцентрового расстояния может быть
связано с изменением зазора Д/п следующим соотношением:
к/п = 2каш sin «со,
где а — угол зацепления, определяемый с практически достаточ-
ной точностью из соотношения cos	; гы и Гъ2 —
радиусы основных окружностей сопрягающихся колес.
Так как межцентровое расстояние за редким исключением при
сборке не изменяется, то зазор можно изменить только подбором
пары колес, т. е. за счет колебаний толщины зубьев в пределах
допусков их геометрических параметров.
Боковой зазор нужно измерять примерно на радиусе началь-
ной окружности при помощи щупа или индикатора. Для этого
щуп нужной толщины вводится между зубьями пары зацепляю-
щихся колес в области начальной окружности. Этот способ не то-
чен, так как криволинейность поверхности зуба не позволяет ус-
тановить щуп в нужном положении. Более точен способ измере-
ния зазора индикатором (рис. 12.5).
( Если к зубьям колес доступ открыт, то штифт индикатора
прижимается к зубу одного из колес в точке, лежащей примерно
на радиусе начальной окружности (рис. 12.5,а). Другое колесо
закрепляется неподвижно. Покачивая свободное колесо, отмеча-
ют показание индикатора, которое будет соответствовать значе-
нию бокового зазора.
Если измерить зазор индикатором непосредственно на зубча-
том колесе невозможно, то применяется специальный валик с по-
водком (рис. 12.5,6). Валик вставляется в центральное отвер-
стие колеса и закрепляется цанговым зажимом. На валике (хво-
стовике) колеса закрепление осуществляется также с помощью
.хомутика. На поводке нанесена метка, соответствующая радиусу
начальной окружности колеса, к ней приставляется штифт инди-
катора и измеряется зазор, как было описано выше.
В некоторых быстроходных напряженных передачах, где осо-
бое значение имеет плавность хода, пары колес подбирают по
шагу. В этом случае учитывается деформация зуба колеса под
нагрузкой и вызванное этим искажение шага; ввиду этого веду-
щие колеса подбираются с плюсовыми погрешностями по шагу,
а ведомые — с минусовыми.
При регулировании бокового зазора в конических передачах
пользуются тем, что этот зазор изменяется при перемещении
колес вдоль их осей. Однако перемещение колес нарушает за-
цепление, которое, как известно, считается правильным, если вер-
шины начальных конусов колес совпадают. Практически переме-
щают одно или оба колеса.
152
Величина бокового зазора jn и перемещение В одного колеса
связаны следующим отношением:
jn = B2 sinc^ sin р,
где р — половина угла начального конуса.
Боковой зазор регулируется компенсаторами k — калиброван-
ными шайбами, располагаемыми, как показано на рис. 12.6. Раз-
мер компенсатора (толщина шайбы) окончательно устанавлива-
ется по результатам контроля зазора. Если зазор не соответству-
ет заданному значению, то, определив необходимое изменение
перемещения В, подбирают соответственно другой компенсатор из*
комплекта.
Боковой зазор в парах конических колес измеряют индикато-
ром так же, как и в цилиндрических колесах. Неправильно по-
добранные зазоры ведут к повышенному износу зубьев, шуму,,
вибрациям, погрешностям в регулировке механизма, приводимо-
го данными колесами, и могут вызвать поломку зубьев.
Правильность касания поверхностей зубьев зацепляющихся
колес выявляется по пятну контакта, являющемуся частью боко-
вой поверхности, на которой располагаются следы прилегания
его к зубьям парного колеса после вращения собранной передачи
при легком торможении. Как для цилиндрических, так и для
конических колес правильность касания определяется относитель-
ными размерами I, II и Ш контактного пятна в процентах (рис.
12.7): по длине и высоте зуба. Нормы размеров пятна контакта
для зубчатых колес различных степеней точности установлены
соответствующими стандартами (СТ СЭВ 641—77, СТ СЭВ
313—76).
В отличие от цилиндрических колес, где допустимое пятно
контакта располагается симметрично по длине зуба, у коничес-
ких колес пятно может быть сдвинуто в сторону более тонкой
части зуба (рис. 12.8). Этим учитывается, что при деформации
зуба во время работы под нагрузкой контакт будет более рав-
Рис. 12.6. Регулировка бокового Рис. 12.7. Размеры пятна контакта:
зазора В конических передачах /-наибольший; //-номинальный; ///-наи-
меньший
153
номерным. Для облегчения проверки пятна касания создаются
специальные контрольные карты, где помещаются допустимые ис-
кажения формы и положения пятна контакта.
Неправильное пятно контакта может быть вызвано перекоса-
ми осей колес, неконцентричностью установки колес на валах.
В этих случаях пятно получается смещенным в ту или иную
сторону, может иметь разную по длине зуба шйрину и т. д.
Практически зацепление зубчатой пары контролируется по
краске следующим образом: на поверхности зубьв колеса с мень-
шим числом зубьев наносится тонкий слой краски. При полном
обороте большего колеса краска переносится на все его зубья,
образуя на них отпечаток. Вместо одного из колес возможно при-
менение эталонного колеса и тогда краска наносится на эталон.
Устранить погрешности, характеризуемые неправильными
отпечатками (в основном, смещенными по высоте зуба), в неко-
торых случаях удается подбором пары колес, отдельные погреш-
ности которых взаимно компенсируются. Погрешности перекоса
осей, выявляемые по смещению пятна в одну сторону, вдоль зу-
ба, устранить практически не удается. Механическая пригонка
посадочных мест недопустима, и речь может идти только о заме-
не корпусов.
При установке колес могут возникнуть радиальные и осевые
биения, величины которых определяются индикатором. При конт-
роле радиального биения цилиндрических колес в качестве базы
служит начальная окружность колеса. Для этой цели используют
ролики (или шарики) диаметром около 1,7 модуля, укладывае-
мые во впадины между зубьями; штифт индикатора подводится
к внешней поверхности ролика (рис. 12.9). Контроль производит-
ся в четырех — шести точках, расположенных по окружности.
При контроле осевого биения штифт индикатора устанавливается
по торцу колеса.
Так как при сборке проверяют суммарные погрешности уста-
новки колес, то радиальное и осевое биения рекомендуется опре-
154
делять у колес, установленных на место в соответствующие кор-
пусы. Устранить погрешности биения можно путем замены зуб-
чатых колес, а в отдельных случаях перестановкой колеса на
валу (по шлицам) па угол до 180°.
Интегральная оценка качества быстроходных зубчатых пере-
дач делается на основании измерения уровня звукового давления
(интенсивности шума). Резкий шум всегда является следствием
неточности сборки и изготовления колес. Уровень шума измеря-
ется в специальных камерах с помощью шумомеров — приборов,
включающих микрофон, усилитель и стрелочный прибор, градуи-
рованный в децибелах. Иногда удобно пользоваться переносны-
ми шумомерами. Они выполняются компактными (массой не
более 0,5 кг) и позволяют измерять шумы с интенсивностью от
40 до 120 дБ. Отметим, что при скорости на венцах колес 7—
8 м/с интенсивность в 85—90; 91—95 и 96—100 дБ оценивается
соответственно как отличная, хорошая и удовлетворительная.
12.4.	УПЛОТНЕНИЯ
Уплотнением называется устройство, служащее для уменьше-
ния или предотвращения проникновения газа или жидкости из
одной полости в другую или в окружающую среду через стык
граничащих поверхностей подвижной и неподвижной деталей.
Уплотнения широко применяются в узлах турбин, компрессо-
ров, в топливных и масляных агрегатах. Особое значение они
имеют при использовании пожароопасных и токсичных рабочих
тел в ЖРД и КЭДУ.
Различают уплотнения контактные и бесконтактные или ще-
левые.
12.4.1.	Контактные уплотнения
К контактным уплотнениям относятся манжетные, сальнико-
вые, сильфонные и кольцевые. В манжетных уплотнениях (рис.
12.10) и особенно сальниковых (применяемых в основном в ис-
пытательных установках, в том числе вакуумных) развивается
большое количество тепла в результате трения между уплотни-
тельным элементом и валом. Чтобы не допустить перегрева, под-
бирают уплотняющий материал с минимальным коэффициентом
трения по материалу вала. Другой возможный путь — уменьше-
ние давления в уплотнении — ведет к потере его эффективности.
В манжетном уплотнении уплотняющий элемент — манжета —
выполняется из синтетического материала, стойкого в среде ак-
тивных жидкостей и не теряющего своих свойств при низких тем-
пературах. Манжете придается желаемая форма прессованием
в штампах с одновременной или последующей вулканизацией.
Манжета может армироваться металлическими элементами и
снабжаться пружинами. Если две манжеты расположены друг
против друга, то просочившаяся жидкость, находящаяся под из-
вестным давлением, будет увеличивать уплотняющее действие,
155.
Рис. 12.10. Манжетное уплотне-
ние:
/—манжета; 2—армирующий элемент;
3—пружина
Рис. 12.11. Сальниковое
уплотнение
/—втулка; 2—набивка
'так как загнутая часть манжеты, разгибаясь, будет прижиматься,
к поверхности корпуса, в котором расположена манжета. Сборка
этих уплотнений проста, и осевые и радиальные погрешности сое-
динений мало влияют на эффективность работы уплотнений.
Для сальникового уплотнения (простейший вид которого по-
казан на рис. 12.11) целесообразно нормализовать затяжку втул-
ки на основании расчета удельного давления на вал. Однако рас-
чет затруднен из-за наличия многих переменных факторов (рода
материалов, шероховатости и др.) и руководствуются опытными
.данными, в частности по адгезионному и гистерезисному компо-
нентам силы трения.
Для материалов повышенной упругости гистерезисный компо-
нент мало зависит от шероховатости (рис. 12.12, а); адгезионный
хке компонент (зависящий от фактической площади контакта)
уменьшается с увеличением шероховатости, и суммарная сила
трения также уменьшается. Для материалов пониженной упруго-
сти, где потери на гистерезис велики, имеется оптимум по шеро-
ховатости и соответственно минимум силы трения (рис. 12.12,6).
Для гладкой поверхности вала превалирующим оказывается ад-
гезионный компонент, для более шероховатой — гистерезисный.
Осевые и радиальные погрешности деталей мало влияют на
эффективность работы сальникового уплотнения.
Рис. 12.12. Влияние шероховатости по-
верхности на компоненты сил трения:
«—материал повышенной упругости; б—материал
пониженной упругости. Компоненты: /—гистеое-
зисный; 2—адгезионный; 3—суммарный
Рис. 12.13. Сильфонное уп-
лотнение:
/—графитовый уплотнительный
элемент; 2—сильфон; 3—пру-
жина
156
Z' A
Рис. 12.14. Кольцевое уп-
лотнение:	М
/—втулка; 2—кольца	|
Надежность работы манжетных и сальниковых уплотнений
определяется по величине утечки (обязательно при вращении ва-
лика). При достаточно свободном вращении валика утечка долж-
на отсутствовать или находиться в пределах, допустимых техни-
ческими требованиями. Контроль качества уплотнения ведется
обычно по спаду давления (см. гл. 5).
Сильфонные уплотнения используются как осевые и предназ-
начены в основном для подвижных соединений, пары которых
могут иметь относительные возвратно-поступательное и угловое
перемещения. При наличии относительного вращательного движе-
ния сильфонные уплотнения применяются в сочетании с графито-
выми торцовыми (рис. 12.13). Сам сильфон может также исполь-
зоваться как пружина. Эти уплотнения могут работать при низ-
ких и высоких температурах (например, от 90 до 1000 К), в ус-
ловиях вакуума и высоких давлений и в агрессивных средах.
Сильфон, изготовляемый из различных материалов,— коррозион-
но-стойкой стали, бронзы, томпака, и прочих, заменяет органи-
ческий уплотнительный элемент, который может разрушаться аг-
рессивными средами или повышенными температурами. Посколь-
ку сильфонное уплотнение является по природе своей упругим, то
погрешности соединения в осевом и радиальном направлениях не
сказываются на его работоспособности.
Кольцевое уплотнение (рис. 12.14) состоит из втулки, в канав-
ках которой помещены уплотнительные упругие кольца. В отличие
от поршневых эти кольца не совершают возвратно-поступатель-
ного движения, а могут иметь вращательное движение или на-
ходиться в неподвижном состоянии. Уплотнительное действие ко-
лец связано с радиальным давлением на сопряженную поверх-
ность и с боковым зазором кольца в канавке. Отсюда вытекают
требования к сборке такого рода уплотнений. Кольца должны
подбираться комплектно по упругости, критерием которой явля-
ется значение силы, сжимающей кольцо до получения в замке
зазора, равного рабочему. Вторым требованием является соблю-
дение бокового зазора а в канавке.
Упругость кольца определяется прибором, позволяющим оце-
нить силу, сжимающую кольцо до нужного предела. Боковой за-
зор измеряется щупом и регулируется подбором кольца по тол-
щине. Боковой зазор 0,05—0,07 мм рекомендуется для колец, ра-
ботающих в нормальных температурных условиях, и 0,06—
0,09 мм — для колец, работающих при повышенных температу-
рах. Посадка втулки на валу скользящая. Описанные кольцевые
уплотнения применяются в ДЛА главным образом для предотвра-
щения утечки смазочного масла. При сборке кольцевого уплот-
нения необходимо соблюдать осторожность, чтобы не сломать
157
колец при установке их с несущей втулкой в соответствующее
отверстие. Операция выполняется с помощью приспособлений
типа цанговых.
12.4.2.	Бесконтактные уплотнения
В бесконтактных уплотнениях, к числу которых принадлежат
лабиринтные, используется свойство щелей или зазоров создавать
значительное гидравлическое сопротивление перетеканию через
них газа. Эти уплотнения представляют собой ряд зубцов или
выступов, имеющихся на подвижной и неподвижной деталях и пе-
рекрывающих друг друга.
Выступы могут быть расположены на радиальной поверхно-
сти, образуя радиальное уплотнение (рис. 12.15,а), или на торцо-
вой, образуя торцовое уплотнение (рис. 12.15,6). Для обоих ти-
пов уплотнений основными факторами, определяющими надеж-
ность их работы, являются величина радиального или торцового-
зазора между выступами и впадинами, а также число выступов
(впадин). Существующая теория лабиринтных уплотнений позво-
ляет достаточно точно рассчитывать величину зазора и число
выступов, задаваясь перепадом давлений в уплотнении. Измене-
ние радиального или торцового зазора, вызванное п )грешностями
сборки или другими причинами, приведет к нарушению работы
уплотнения.
Для радиальных лабиринтных уплотнений критическими бу-
дут погрешности, связанные с неконцентричностью подвижной и
неподвижной деталей (ротора и статора). Регулировать зазор в
радиальных лабиринтах не представляется возможным. Сборка
такого уплотнения возможна только, если охватывающая деталь
будет разъемной.
Для торцовых уплотнений критическими являются погрешно-
сти, связанные с относительным осевым положением подвижной и
неподвижной деталей. Поэтому при сборке требуется обеспечить
минимально допустимое осевое перемещение сопрягаемых дета-
лей. Торцовый зазор можно регулировать, если конструкцией
предусмотрено небольшое относительное осевое смещение деталей
и закрепление их в требуемом положении. Сборка торцовых уп-
лотнений лабиринтного типа возможна только при радиальном
Рис. 12.15. Лабиринтное уплотнение:
а—радиальное; б—торцовое
158
Рис. 12.16. Радиально-торцовое уплотнение:
А — подвижный лабиринт; Б ~ неподвижный лабиринт
перемещении деталей, т. е. когда охватыва-
ющая деталь будет разъемной.
На рис. 12.16 показана конструкция,
представляющая собой комбинацию торцо-
вого и радиального уплотнений. В ней на
примыкающих торцовых поверхностях соп-
рягаемых деталей имеется ряд зубцов и впадин. Для этого уплотне-
ния критическими являются погрешности, связанные как с осевым,
так и с радиальным взаимным положением деталей. Осевое поло-
жение лабиринтных элементов и зазор между ними можно регули-
ровать установкой соответствующего регулировочного кольца.
В некоторых типах лабиринтных уплотнений зубцы распола-
гаются только на одной детали, а сопрягающаяся поверхность
другой детали делается гладкой. В этом случае основным явля-
ется зазор между вершинами зубцов и сопрягающейся поверхно-
стью. Такого рода уплотнения могут быть как радиальными, так
и торцовыми (осевыми), и критическими будут погрешности
сборки, свойственные этим разновидностям лабиринтных уплот-
нений.
В ГТД широко применяется способ саморегулирования зазо-
ров по всей окружности лабиринтного уплотнения. Для этой цели
гладкая поверхность уплотнения покрывается слоем материала
(сплошным или из отдельных пластин-чешуек), достаточно стой-
ким при повышенных температурах, но до известной степени мяг-
ким, например графитом, чтобы его могла снять с поверхности
вращающаяся деталь в местах касания. Покрытие обрабатыва-
ется до размера, дающего минимальный возможный зазор в уп-
лотнении. Если зазор оказывается в работе меньше требуемого,
то вращающаяся деталь (например, лопатка) снимает в местах
ее касания некоторый слой, и таким образом устанавливается
нужный зазор.
Зазоры в лабиринтных уплотнениях проверяются при помощи
щупов, а в недоступных местах — при помощи пластилина. Зазо-
ры могут быть рассчитаны по результатам измерения сопрягае-
мых деталей.
12.4.3.	Вакуумные уплотнения
Вакуумные уплотнения подвижных соединений применяются в
космических аппаратах и в наземных экспериментальных установ-
ках, имитирующих условия космоса. В экспериментальных уста-
новках они позволяют осуществить передачу механического дви-
жения и подвод электроэнергии в рабочий объем вакуумных ка-
мер для проведения сборочных и других технологических опе-
раций.
159
Рис. 12.17. Вакуумное
сильфонное уплотнение
При остаточном давлении не ниже
130 мкПа достаточно резинового, а при дав-
лении 13 мкПа — фторопластового уплот-
нения на валу. При более глубоком вакууме
необходимы уплотнения, допускающие вы-
сокие температуры нагрева при термоваку-
умной обработке камеры.
Простейшие вакуумные уплотнения ва-
лов напоминают сальниковые (см. рис.
12.11), но с несколькими уплотнителями, по-
лость между которыми во время работы за-
полняется вакуумным маслом ВМ-1 или ва-
куумируется от автономного вакуумного на-
соса.
Во вводах камер, работающих в услови-
ях повышенных температур и требующих
прогрева при обезгаживании, применяются
сильфонные уплотнения. На рис. 12.17 показана схема уплотнения
при передаче возвратно-поступательного движения. Сильфоны из
сплава Л80 допускают сжатие и растяжение до 35% от исходной
длины при температуре 370 К, а сильфоны из стали 12Х18Н10Т со-
ответственно— 20% при температуре обезгаживания до 770 К.
Главное требование к уплотнению — вакуумная плотность —
обеспечивается достаточно просто при низкотемпературной пайке
сильфонов из Л80. Сильфоны из коррозионно-стойкой стали
приходится припаивать к деталям ввода высокотемпературными
припоями в вакууме (см. подразд. 11.2) или приваривать арго-
нодуговой сваркой. Во избежание прожогов тонкой стенки силь-
фона при сварке она помещается между буртиком детали и за-
щитным кольцом большей толщины, поэтому формирование шва
ведется за счет оплавления кромок трех деталей.
Глава 13. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ
ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
13.1.	ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
Дальнейшее развитие машиностроения, в том числе такой от-
расли, как двигателестроение, обусловлено уровнем механизации
и автоматизации. Автоматизация облегчает и улучшает условия
труда рабочих, обеспечивает значительное повышение производи-
тельности, снижение себестоимости продукции и повышение ее
качества.
Развитие автоматизации ведется по трем направлениям: авто-
матизация отдельных операций; автоматизация технологических
процессов; комплексная автоматизация производства изделий.
Выбор того или иного направления обусловлен, главным образом,
масштабами и стабильностью производства продукции, а также
160
конструктивно-технологическими особенностями изделия. Стои-
мость проектирования и изготовления автоматических механизмов
и машин быстро окупается, и автоматизация дает экономический
эффект при массовом производстве однотипной продукции. В се-
рийном и тем более единичном производстве даже при использо-
вании легкопереналаживаемых автоматических машин она мо-
жет оказаться нерентабельной. В данном случае автоматизация
может быть оправдана соображениями облегчения труда и уст-
ранения субъективных факторов, влияющих на качество изделия
(ошибки, невнимательность и т. п.).
По указанным направлениям в СССР ведется большая рабо-
та. Созданы автоматы, автоматические линии, цехи и целые за-
воды с автоматическим циклом производства. Однако автомати-
зация охватила в основном процессы получения заготовок и из-
готовления деталей (литье, механическую обработку). Процессы
сборки машин и их составных частей механизированы и автома-
тизированы в значительно меныпей степени.
Как уже указывалось, удельный вес узловой и общей сборки
по трудоемкости составляет около 30% в серийном и крупносе-
рийном производствах, а в единичном и мелкосерийном (где зна-
чительное место занимают пригоночные операции) он увеличива-
ется до 45%. Уровень же механизации и автоматизации сборки
весьма низок: 85—90% сборочных работ выполняются вручную.
За последние годы относительная трудоемкость процессов сборки
в общем производственном цикле неуклонно растет, так как темпы
их механизации и автоматизации значительно ниже темпов дру-
гих технологических процессов. Учитывая прирост промышленно-
го производства, следует ожидать дальнейшего увеличения тру-
доемкости и вместе с тем численности рабочих и размеров про-
изводственных площадей сборочных цехов.
В настоящее время сборка сдерживает комплексную автома-
тизацию производственных процессов. Главные причины этого
следующие.
1.	Сложность и многообразие конструктивных форм сборочных
единиц по сравнению с деталями, что затрудняет, а иногда де-
лает невозможным выполнение таких этапов автоматического
цикла, как бункеризация и ориентация.
2.	Многообразие рабочих движений и приемов, необходимых
для осуществления сборки (в отличие от двух—трех простейших
рабочих движений при механической обработке). Это связано с
различием конструкций изделий, применяемых типов соединений
и методов их осуществления и приводит к неоправданному ус-
ложнению и удорожанию автоматических сборочны?< машин (осо-
бенно, когда при конструировании их стремятся воспроизвести
все движения руки рабочего).
3.	Нетехнологичность конструкции изделий, связанная с тем,
что отработка кострукции на технологичность ведется в большин-
стве случаев для ручной сборки, без учета специфики автомати-
зации процесса.
6	2271
161
4.	Недостаточная изученность некоторых явлений, сопутствую-
щих сборочным операциям. В результате при проектировании тех-
нологического процесса часто не представляется возможным рас-
считывать и учесть такие, например, факторы, как упругопласти-
ческий контакт и деформация реальных деталей. Трудно поддают-
ся учету накопленные погрешности в многозвенных размерных
цепях. Поэтому возникает необходимость в пробных, опытных
сборках изделий, которые не согласуются с автоматическим цик-
лом.
Автоматизация процессов сборки ДЛА встречает дополнитель-
ные трудности. Двигатели любых типов и агрегаты непрерывно
претерпевают конструктивные изменения и как объекты производ-
ства подвержены частым сменам. Сборочные параметры их харак-
теризуются высокой точностью. Обеспечение заданных парамет-
ров методом полной взаимозаменяемости (оптимальным для ав-
томатизации) не всегда возможно, так как требуемая высокая
точность деталей оказывается недостижимой в условиях данного
производства, а применение методов неполной взаимозаменяемо-
сти (подбора, регулирования, пригонки) усложняет процесс сбор-
ки и конструкцию исполнительных механизмов, требует контроля
и испытаний не только в конце, но и в ходе процесса.
В силу указанных причин механизация и автоматизация про-
цесса сборки ДЛА в основном разрабатывается для отдельных,
наиболее трудоемких операций или отдельных этапов и охваты-
вает по существу лишь узловую сборку. Что касается общей сбор-
ки, то уровень ее автоматизации в машиностроении не превы-
шает 5%.
13.2.	ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИ
СБОРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ
Для перехода к автоматической сборке при любых выбранных
направлениях автоматизации производства требуется решение
следующих задач.
1.	Тщательная отработка технологичности конструкции изделий
с точки зрения возможности и простоты автоматизации сбороч-
ного процесса (см. гл. 3). Деталям при этом целесообразно при-
давать симметричные и простые формы (см. рис. 3.2), предусмат-
ривать специальные базы для установки на сборочных позициях,
направляющие элементы, а также заменять болтовые соединения
винтовыми и т. д. Эти мероприятия упрощают ориентацию дета-
лей и конструкцию бункерных и других устройств, облегчают
доступ механизированного инструмента к крепежным деталям.
2.	Пересмотр методов сборки, обеспечивающих заданную точ-
ность. Следует избегать регулировки, подбора и пригонки. В от-
дельных случаях целесообразно повысить точность изготовления
деталей, чтобы перейти к сборке по методу полной взаимозаменя-
емости.
162
3.	Классификация сборочных единиц изделия по признаку об-
щности конструктивно-технологических параметров.
4.	Разработка типовых технологических процессов для со-
ответствующих классов изделий. Для упрощения сборочных меха-
низмов целесообразно предусмотреть дифференциацию операций
и даже приемов, стремясь при этом к наименьшему числу пере-
мены положений базовых деталей.
5.	Разработка типовых конструкций сборочных механизмов
(для ориентации, установки, закрепления и сопряжения деталей).
Применение типовых агрегатов машин и линий имеет решающее
значение, особенно для мелкосерийного и серийного производств,
поскольку они должны быть легкопереналаживаемыми с перехо-
дом на новый объект.
6.	Выбор рациональной компоновки отдельной сборочной ма-
шины (автомата) или автоматической линии.
7.	Расчет экономической целесообразности автоматизации.
Как показал опыт отечественного машиностроения, автоматиза-
ция экономически оправдывается, если затраты на ее проведение
равны заработной плате высвобождаемых рабочих за период от
1 до 1,5 лет. Экономическую эффективность автоматизации сбо-
рочного процесса можно рассчитать [20].
133. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА
Механизация и автоматизация охватывает, прежде всего, наи-
более трудоемкие элементы сборочного процесса, а также связан-
ные с токсичностью или утомительные, отличающиеся монотон-
ностью (отсчет мелких деталей, завертывание и отвертывание
винтов отверткой и т. п.).
К элементам сборочного процесса относятся:
подготовительные операции;
питание деталями (и узлами) рабочей зоны, включающее
обычно такие переходы (ступени), как загрузку в бункер, пер-
вичную ориентацию, накопление ориентированных деталей в на-
копителе (магазине), поштучную выдачу, передачу в рабочую зону,
установку и ориентацию в исходной сборочной позиции, закреп-
ление;
собственно сборка — осуществление соединения деталей (и
других составных частей изделия);
контроль сборочных параметров (геометрических, физических
и др.) и их регулировка;
удаление собранного узла или изделия;
учет, консервация, упаковка и складирование.
Автоматизация подготовительных операций, таких, как, на-
пример, расконсервация, промывка, рассортировка и т. д., обычно
не встречает серьезных трудностей. О некоторых примерах ее при-
менения, в частности для промывки и очистки, упоминалось вы-
ше (см. гл. 7).
6*
163
На рис. 13.1 показана схема автомата, предназначенного для
контроля проходного сечения деталей типа форсунок, сортировки
их по этому параметру на три группы и отбраковки перед сбор-
кой. Принцип его работы состоит в следующем. Из питателя 1
детали кривошипом 2 подаются на измерительную позицию к
соплу камеры 3 и прижимаются к нему рычагом 4. В зависимости
от проходного сечения детали изменяется расход воздуха из ка-
меры, что вызывает изменение уровня жидкости в преобразовате-
ле 5 переключателя. Связанный с преобразователем переключа-
тель 6 замкнет электроцепь магнита 7 и его якорь переместит
лоток к соответствующему отсеку сортовика 9, в который и на-
правится проверенная деталь. Крайний левый отсек служит для
бракованных деталей.
Наиболее сложными и трудоемкими элементами технологиче-
ского процесса сборки являются ориентация и осуществление сое-
динения. В общей трудоемкости изделий доля трудоемкости этих
элементов составляет обычно от 55 до 85%, в то время как доля
подачи, транспортировки, закрепления — менее 45%.
Первичная ориентация (если она предусмотрена) производится
в обычных бункерах, применяемых при автоматизации обработки
деталей [10, 20].
Ориентация деталей' в рабочей, исходной позиции осуществля-
ется двумя способами — жестким базированием и упругим бази-
рованием или самоориентацией.
164
Рис. 13.2. Схема жесткого ба-
зирования деталей
Рис. 13.3. Электромагнитное вибрационное
устройство для сопряжения деталей
При жестком базировании необходима более высокая точность
детали, причем не только по сопрягаемым поверхностям (усло-
вие, достаточное для ручной сборки), но и по базовым поверхно-
стям. Так, например, при сопряжении вала со втулкой (рис.
13.2), когда втулка базируется по наружной поверхности D, дол-
жна быть обеспечена достаточная точность самой этой поверхно-
сти и ее взаимного положения относительно внутренней сопрягае-
мой d0. Требуется также высокая точность взаимного положения
установочно-зажимных элементов (размера h) сборочного меха-
низма, достичь которую и сохранить при эксплуатации практиче-
ски сложно. Эти недостатки привели к созданию более прогрес-
сивного способа — упругого базирования. Он состоит в том, что
одна из сопрягаемых деталей жестко закрепляется, а вторая име-
ет свободу перемещения в некотором ограниченном пространстве
и, совершая сканирующие поисковые движения (по орбите, рас-
ходящейся спирали, синусоиде), устанавливается в нужное для
сопряжения положение. После этого осуществляется операция со-
пряжения.
Перемещение детали и «искание» нужной позиции производит-
ся с помощью механических вибраторов, электромагнитов, ради-
альных пружин и других устройств [19].
Вибрационное устройство (рис. 13.3) имеет два электромагни-
та 1 и 7, установленных на станине сборочного автомата, и два
якоря 2 и 6, закрепленных на исполнительном органе приспособ-
ления 5, в котором устанавливается одна из сопрягаемых деталей
3. Другая деталь (охватываемая), имеющая жесткое базирование,
подается к отверстию детали 3. При включении магнитов и благо-
даря пружине 4 приспособление 5 совершает колебания по круго-
вой или эллиптической орбите до совмещения осей сопрягамых
деталей.
Система питания деталями и транспортирования в случае од-
нопозиционных автоматов обычно включает бункерные загрузоч-
но-ориентирующие устройства, лотки или накопители и питатели,
165
осуществляющие подачу деталей в рабочую зону в ориентирован-
ном виде.
Необходимо учитывать, что бункеризация деталей возможна
при наличии следующих условий.
1.	Конструктивные формы допускают первичную ориентацию
в бункере, захват и последующее устойчивое положение при тран-
спортировании, а также полностью исключают самосцепление де-
талей (см. подразд. 3.2).
2.	Масса детали не превышает нескольких килограммов, а га-
баритные размеры—100 мм. При размерах от 100 до 250 мм
целесообразна предварительная установка деталей в кассеты,
магазины, а при размерах свыше 250 мм ориентация и установка
ведутся вручную.
3.	Прочность и жесткость достаточны, чтобы не допустить по-
вреждения в бункере.
В многопозиционных сборочных автоматах простейшим тран-
спортным устройством служат поворртные столы, периодически
поворачивающиеся на заданный угол, зависящий от числа сбо-
рочных постов. Автоматы непрерывного действия применяются
реже. Для осуществления периодического поворота применяются
храповые, пневматические, рычажно-зубчатые и кулачково-цевоч-
ные поворотные механизмы.
Широкое распространение в ДЛА имеют сопряжения прямых
цилиндрических поверхностей (с зазором и натягом), а также
резьбовые, пазовые, сварные и паяные соединения.
Сопряжения прямых цилиндрических поверхностей с зазором
возможны при соблюдении условия собираемости:
где о)д—модуль вектора со д суммарной погрешности взаимного
положения осей (смещения и наклона) сопрягаемых деталей,
равный расстоянию между их осями в плоскости, перпендикуляр-
ной к направлению рабочего движения сборки; б — радиальный
зазор в соединении.
Оптимальный случай строгой соосности деталей ((da = 0)
практически маловероятен, так как в реальном процессе действу-
ет большое число первичных случайных погрешностей (отклоне-
ния размеров сопрягаемых деталей, погрешности их базирования,
погрешности исполнительных механизмов сборочного оборудова-
ния). Величину (Од можно рассчитать путем решения размерных
цепей или на основе статистических данных, затем выбрать спо-
соб ориентации.
Сборка соединений с относительно малым зазором облегча-
ется, если охватываемой детали сообщается вращательное или
вибрационное движение.
Автоматическая сборка соединений с гарантированным натя-
гом, называемых обычно прессовыми, требует более точной ори-
ентации и надежных направляющих элементов у деталей. Про-
166
Рис. 13.4. Устройство для направ- Рис. 13.5. Электромагнитное устрой-
ления деталей при запрессовке:	ство для сборки деталей с натягом
1,	2—сопрягаемые детали; 3—направляю-
щий палец
стейшее ориентирующее устройство для запрессовки показано на
рис. 13.4.
Косвенным параметром для оценки качества прессовых соеди-
нений служит усилие запрессовки. При превышении или при не-
достаточности усилия запрессовки пресс автоматически отключа-
ется и узел бракуется.
При значительных натягах в соединении, когда требуется из-
менение теплового состояния деталей при сборке, в автоматиче-
ские линии встраиваются нагревательные или охлаждающие уст-
ройства. Наиболее эффективными оказались индукционные нагре-
ватели полуавтоматического действия мощностью 25—75 кВт,
обеспечивающие нагрев деталей массой от 0,5 до 400 кг за время
0,5—5 мин,. Сборку соединений с натягом с высокой производи-
тельностью и точностью (при наличии теплового зазора до
0,002 мм) удается осуществлять с помощью электромагнитных
сил. При этом методе одна из деталей (обязательно ферромаг-
нитная), перемещается в магнитном поле, а вторая сопрягаемая
деталь (из любого материала) закрепляется неподвижно.
На рис. 13.5 показана схема одного из устройств для электро-
магнитной сборки. Предварительно нагретая охватывающая де-
таль — втулка 1 базируется и закрепляется в зоне постоянного
поля электромагнита 4, а вал 3 устанавливается так, что нахо-
дится одновременно в поле магнита 4 и в переменном поле элек-
тромагнита 2. Этот магнит, в качестве которого служит соленоид,
имеет меньшую мощность и не препятствует затягиванию вала
электромагнитом 4 [20].
При подаче напряжения вал 3 намагничивается и перемеща-
ется ко втулке 1. Благодаря переменному магнитному полю (ча-
стотой 50 Гц), концентрируемому в вибрационной шайбе 5, вал
периодически перемагничивается и совершает колебательные дви-
жения, эти движения в сочетании с осевой магнитной силой по-
стоянного поля способствуют «поиску». В момент совмещения осей
деталей вал втягивается в центральную зону магнита 4 и пере-
167
метается до упора в ограничитель 6, а продолжающиеся вибро-
колебания препятствуют его «слипанию» со. втулкой (если она
магнитна). Процесс сборки длится доли секунды. Устройство
компактно и по сравнению с обычным прессовым оборудованием
экономически эффективно.
Распространенность резьбовых соединений (в частности, в
ГТД и агрегатах) и относительно высокая трудоемкость их сбор-
ки способствовали развитию ее механизации и автоматизации.
Создано много различных конструкций гайковертов [23] и тари-
рованных ключей (некоторые их типы приведены на рис. 10.9).
Имеются многошпиндельные головки для одновременного завер-
тывания группы гаек и автоматические установки (с бункерной
подачей крепежных деталей), встроенные в линии. Однако проб-
лема автоматической сборки резьбовых соединений ДЛА не ре-
шена. По ряду изделий механизированная затяжка охватывает
лишь около 18% общей трудоемкости этих соединений, в то вре-
мя как ручная затяжка и дотяжка, а также предварительное на-
винчивание (наживление) вручную гаек и винтов — свыше 42%.
Применение ручного наживления. объясняется значительными
погрешностями ориентации резьбовых сопрягаемых деталей при
автоматической сборке. По экспериментальньш данным [20] по-
грешность смещения осей деталей не должна превышать 0,3 ша-
га резьбы, а перекос осей в случае метрической резьбы диамет-
ром 5—10 мм не должен выходить за пределы 3—4°. Причем для
мелких резьб допустимый перекос осей уменьшается наполови-
ну. Навинчивание облегчается, если вместо обычных фасок и за-
ходных конусов на винтах и болтах при накатке создается пря-
мая конусность по среднему диаметру на двух — трех первых
витках.
Дальнейшее развитие автоматизации затяжки идет по следую-
щим направлениям:
1.	Улучшение технологичности конструкции резьбовых деталей
с целью упрощения ориентации и устранения операции наживле-
ния перед применением механизированного инструмента путем
придания симметричных форхМ и добавления направляющих эле-
ментов (см. рис. 3.2).
2.	Совершенствование механизированного инструмента и ис-
полнительных механизмов автоматов с целью полного устране-
ния дотяжки, максимального сокращения ручной затяжки, повы-
шения точности ориентации.
3.	Применение, где возможно, гладкорезьбовых соединений*
вовсе не требующих навинчиваний, вместо обычных соединений
с гарантированным натягом. (В этих соединениях шпильки ввер-
тываются в гладкие отверстия и сами формируют в них резьбу
за счет упругопластической деформации.)
4.	Более широкое применение самотормозящихся резьбовых
деталей, позволяющих полностью освободиться от операции:
шплинтовки.
168
Рис. 13.6. Автоматизация сварки криволинейных швов:
I—щуп; 2—перо; 3—направляющая; 4—фотоэлемент; 5—источник света; 6—мундштук свароч-
ной головки; 7, 12, 15—редукторы; 8—ходовой винт; 9—двигатель; 10—усилитель; 11—подаю-
щие ролики; 13—двигатель подачи проволоки; 14—двигатель хода автомата; 16—ходовые ко-
леса
5.	Снижение трудоемкости прочих работ (подача деталей в
вону сборки, отвод и откладывание инструмента и др.) путем
создания надежных бункерных, подъемных, перевертывающих и
других устройств.
Автоматизация и механизация сварных соединений может
быть осуществлена в той или иной степени при любых видах
сварки, включая сварку в инертных газах, встык оплавлением,
трением, контактную и электронно-лучевую. Независимо от вида
сварки труднее поддается механизации не сам процесс образова-
ния соединения, а сборка под сварку, установка деталей на при-
способление и снятие изделия после сварки.
Автоматизация точечной сварки развивается, главным образом,
в направлении применения многоточечной сварки благодаря:
а) использованию серийных сварочных машин со специальными
многоточечными головками, если число одновременно сваривае-
мых точек сравнительно невелико; б) созданию специализирован-
ных многоточечных машин и сварочных прессов для ста и более
одновременно свариваемых точек.
При электродуговой сварке (под слоем флюса, в среде ар-
гона и др.) автоматизирован процесс формирования прямолиней-
ных и концентрических кольцевых швов. Для этого созданы со-
ответствующие автоматические устройства для перемещения сва-
риваемого изделия, сварочной головки и подачи электродной про-
волоки в зону сварки.
В последнее время успешно решается и задача автоматизации
направления сварочного инструмента при сварке криволинейных
швов с помощью преобразователей направления и следящих си-
стем. На рис. 13.6 показана схема сварочного аппарата, обеспе-
чивающего автоматическую сварку криволинейного стыка. Фото-
элемент 4 следящей системы корректирует по линии, вычерчива-
169
Рис. 13.7. Часть линии общей сборки:
1—четырехъярусный конвейер подачи узлов; 2— подъемно-транспортное устройство (робот);
3—тележка линии общей сборки; 4—базовый узел
емой пером 2, жестко связанным со щупом 1, перемещающимся
непосредственно по стыку, направление движения мундштука сва-
рочной головки 6.
Имеются широкие возможности автоматизации электронно-лу-
чевой сварки благодаря тому, что электрические параметры луча
легко регулируются в сочетании с механизацией подачи сварива-
емого изделия. Это наряду с другими особенностями процесса
обеспечивает весьма высокие скорости сварки (0,03 м/с и более).
Наиболее просто автоматизируется сварка трением [2].
В данном случае основные параметры процесса — осевое усилие,
время сварки и скорость вращения — легко контролируются и
регулируются.
При автоматизации пайки, как и сварки, основные затрудне-
ния возникают при сборке (под пайку), в особенности, когда
применяется припой в виде фольги. Подготовительные операции,
как-то: механическая очистка деталей и их электрополирование, а
также нанесение припоя методом металлизации или путем об-
мазки (когда припой применяется в виде паст) и, наконец, сам
процесс пайки могут быть полностью автоматизированы. Причем
в тех случаях, когда пайка ведется в воздушной среде и применя-
ются нагревательные устройства в виде электропечей тоннельного
типа, ТВЧ или соляных ванн, они могут включаться в автомати-
ческую линию. Решение этой задачи осложняется при пайке в
вакууме.
Можно привести в качестве примера общую сборку реактив-
ных двигателей «Дженерал электрик» (США) (рис. 13.7), в ко-
торой автоматический цикл сочетается на отдельных этапах с по-
луавтоматическим и с операциями, выполняемыми вручную или с
помощью механизированного инструмента.
Крупные части (например, ротор турбины), собранные на кон-
вейерных линиях узловой сборки, промываются, причем внутри
170
моечной машины они перемещаются автоматически. Затем они
подаются четырехъярусным конвейером к линии общей сборки,
представляющей собой ряд тележек петлеобразного конвейера.
Возле четырехъярусных конвейеров перемещается подъемно-тран-
спортное устройство, с помощью которого крупные части разгру-
жаются. Первым на сборочные тележки устанавливается перед-
ний корпус компрессора, служащий базовым. Дальнейшая общая
сборка ведется на сборочной тележке по вертикальной схеме,
что позволяет экономить производственную площадь и упроща-
ет сборку корпусов.
В конце линии общей сборки двигатели снимаются и перестав-
ляются на другие тележки, специально предназначенные для
сдаточных испытаний, а свободная сборочная тележка направля-
ется к исходной позиции общей сборки. После сдаточных испыта-
ний один из десяти двигателей проходит переборку и контрольное
испытание. Остальные двигатели специальным подъемником ус-
танавливаются на тележки конвейера экспедиции, определяется
центр тяжести двигателей, они взвешиваются и покрываются тон-
ким слоем быстровысыхающего масла, образующего защитную
противокоррозионную пленку.
13.4. СРЕДСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
Сборочные машины и линии, сочетающие ручные и автомати-
зированные операции, находят все большее применение. Необхо-
димость механизации того или иного этапа сборочного процесса
диктуется конкретными условиями производства и экономически-
ми соображениями. Укрупненно можно выделить следующие груп-
пы средств механизации и оборудования для сборки, характери-
зуемые условно показателем прогрессивности Кп:
Механизированный сборочный инструмент (пневмо- и элек-
троотвертки, гайковерты) и механизированные сборочные
приспособления....................................,	, ,	0,15
Механизированный сборочный инструмент с автоматической
подачей соединительных элементов (винтов, заклепок, при-
поя, клея и т. д.).......................................... 0,35
Сборочное оборудование однопозиционное с автоматизацией
отдельных переходов для выполнения одной операции сбор-
ки сравнительно несложных сборочных единиц................... 0,6
То же оборудование многопозиционное без средств межопе-
рационного транспортирования................................. 0,6
Однопозиционпые сборочные полуавтоматы с установкой де-
тали вручную и автоматической подачей из бункеров или
магазинов одной соединяемой детали (двух, трех, четырех
и более деталей).........................................0,7	(0,8; 0,9)
Сборочные автоматы однопозиционные и многопозиционные.
Последние обычно выполняются по типу карусельных (рис.
13.8) с периодическим поворотом стола на угол, определяе-
мый числом позиций. Цикл сборки заканчивается за один
оборот стола................................................. 1,0
171
Сборочные автоматические линии, в том числе с совмещени-
ем обработки и сборки. Они могут быть скомпонованы из
автоматов (полуавтоматов) или роботов, расположенных по
прямой линии (рис. 13.9, а) или в виде петли (рис. 13.9,6).
Базовые детали (узлы) закрепляются на приспособлениях-
спутниках, устанавливаемых на транспортере, периодически
перемещающем их от позиции к позиции.............. 1,0
Роторные сборочные машины и роторные сборочные линии,
скомпонованные из рабочих, транспортных и контрольно-за-
поминающих роторных машин......................... 1,0
На рис. 13.10 представлена роторная автоматическая линия
для сборки узла насоса, состоящая из четырех рабочих, двух
транспортных и одного контрольно-запоминающего роторов. На
первом рабочем роторе свинчиваются до отказа регулировочный
винт с контровочной гайкой, поступающие из бункеров. Транс-
портным ротором 2 они подаются в ориентированном положении
к рабочим головкам сборочного ротора 3. Сюда же из бункеров
ротора подаются корпус и ось толкателя. После ориентации этих
деталей винт ввинчивается в корпус до отказа. Затем на сбороч-
ную позицию подается и ориентируется в корпусе ролик, собран-
ный и прошедший контроль на роторах 4 и 5. Последней сбороч-
ной операцией на роторе 3 является запрессовка оси в корпус.
Затем собранный узел транспортным ротором 6 передается на
контрольный ротор 7, где проводится регулировка заданного раз-
мера (39,1-0,4 мм).
Роторные машины относятся к машинам непрерывного дейст-
вия, выполняющим технологические операции в процессе совмест-
ного транспортирования орудий и объектов сборки. Причем пе-
редача этих объектов с одной операции на другую производится
Рис. 13.8. Схема двенадцатипозици-
онного сборочного автомата:
/—станция загрузки; 2, 3, 4, 5, 8, 9—авто-
матические станции с бункерной подачей
деталей; 6, 10—станции с ручной установ-
кой деталей; 7—автоматический контроль;
//—автоматическая настройка; /2—съем
собранного узла
Рис. 13.9. Схема полуавтоматической линии сборки:
а—прямолинейного типа; б—петлевого типа; /—ручная загрузка; 2, 3, 4, 6, 7—автоматическая
сборка с бункерным питанием; 5, 8—ручная сборка; 9— продувка; 10—контроль; 11—смазка;
/2—съем собранного изделия
472
1
2
3
Рис. 13.10. Схема роторной сборочной линии:
1, 3, 4—рабочие сборочные роторы; 2, 6—транспортные роторы; 5—контрольный ротор; 7—
регулировочный ротор
в ориентированном состоянии. Важнейшим положительным свойст-
вом роторных машин и линий является независимость их произ-
водительности от длительности операций. Благодаря этому удает-
ся обеспечивать практически одинаковую производительность на
всех операциях при оптимальных технологических режимах и,
следовательно, выдерживать ритмичность производственного про-
цесса в целом.
В заключение следует отметить, что несмотря на широкий раз-
мах поисковых работ, ведущихся во всех промышленно разви-
тых странах в области автоматизации процессов сборки, еще не
созданы надежные автоматические линии с большим числом сбо-
рочных машин. Сборочные системы с роботами чрезвычайно до-
роги и малонадежны; выполняемые ими операции по установлен-
ной программе в 10—12 раз длительнее ручной конвейерной сбор-
ки в комбинации с механизацией и автоматизацией отдельных
операций.
Глава 14. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
14.1.	ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Для разработки технологического процесса сборки необходи-
мо иметь следующие исходные данные:
сборочные чертежи со спецификацией всех входящих в них
деталей и с указанием характеристик разъемных и неразъемных
соединений (натягов и зазоров, методов сварки и пайки и др.);
чертежи общего вида двигателя со спецификацией составных
частей, с указанием характеристики соединений, осуществляемых
при общей сборке, а также с габаритными размерами изделия;
рабочие чертежи деталей;
технические требования на сборку двигателя;
173
размер годового задания (программа) по изготовлению дви-
гателя;
СТ СЭВ, ГОСТы и ведомственные нормативы, каталоги и спра-
вочные пособия, необходимые при разработке технологических
процессов.
Проектирование значительно облегчается, если имеется макет
будущего двигателя.
14.2.	ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Порядок проектирования технологического процесса сборки в
значительной степени совпадает с тем, который принят для тех-
нологического процесса механической обработки и освещен в со-
ответствующей литературе [41]. Поэтому ниже остановимся на
основных этапах и особенностях проектирования, свойственных
сборочному процессу.
На первом этапе при анализе сборочных чертежей и техничес-
ких требований ставится цель: получить представление о назначе-
нии и основных конструктивно-технологических особенностях за-
данного объекта и критически оценить технологичность его кон-
струкции. Оценка технологичности конструкции, ее качественные
и количественные критерии рассмотрены в гл. 3.
В случае неоправданного усложнения сборки, вызванного не-
технологичностыо, проводится дополнительная отработка конст-
рукции на технологичность и по согласованию с конструкторским
бюро в конструкцию изделия вносятся необходимые изменения,
которые оформляются выпуском специального документа — кар-
ты изменений, согласовываемой также с представителем заказ-
чика.
Технологичность тесно связана с надежностью и другими важ-
нейшими свойствами изделия. О технологических путях повыше-
ния надежности говорится в гл. 2. При разработке технологиче-
ского процесса сборки предварительно должен быть проведен
тщательный и всесторонний анализ информации об отказах и
разработаны мероприятия по повышению надежности.
Последующая задача анализа чертежей и технических требо-
ваний состоит в том, что объект расчленяется на конструктивно-
технологические сборочные единицы, которые могут быть собра-
ны (и испытаны) независимо одна от другой и участвовать в
сборке объекта как самостоятельное целое. Именно для них и
разрабатывается сборочный процесс. При этом учитывается, что
степень расчленения сложных объектов на более простые нахо-
дится в зависимости от масштабов производства: чем больше го-
довая программа, тем выгоднее иметь большее число сборочных
единиц, так как это позволяет расширить фронт работ. Только в
случае автоматизированного процесса концентрированная сборка
на автоматах непосредственно из деталей может оказаться более
приемлемой (упрощается бункеризация и ориентация), и необхо-
74
димость расчленения изделия на конструктивно-технологические
сборочные единицы отпадает.
В существующих конструкциях ДЛА имеется значительное
число конструктивно-технологических сборочных единиц и состав-
ляющих их узлов — коробки агрегатов, сопловые аппараты, ро-
торы компрессоров и турбины, головки ЖРД, насосы ТНА и т. д.
Вместе с тем в ряде изделий имеется немало сборочных единиц,
которые не являются технологическими и их приходится окон-
чательно собирать на общей сборке изделия (камеры трубчато-
кольцевого типа, роторы некоторых многоступенчатых турбин и
компрессоров и т. д.).
В процессе анализа чертежей и технических требований по-
следовательно изучаются типы соединений и сопряжений и при-
нимается решение о возможных методах их осуществления, а ес-
ли последние заложены в самой конструкции, то о целесообразно-
сти этих методов. При этом особое внимание обращается на наи-
более ответственные и точные соединения, для осуществления ко-
торых требуются специальные методы контроля и технологических
испытаний. Таким образом, анализ чертежей и технических усло-
вий является необходимым подготовительным этапом разработки
технологических процессов сборки.
Второй этап проектирования состоит в разработке маршрутной
технологии, т. е. плана (иногда схемы сборки), определяющего
последовательность сборочных и контрольных операций. Если
производилось расчленение изделия, то сначала составляются
планы сборки более мелких единиц (узлов), затем более крупных
и, наконец, заданного объекта в целом.
При составлении плана или схемы сборки необходимо иметь в
виду следующее. Во-первых, должна быть правильно выбрана
базовая деталь, которая служит исходной для начала сборочного
процесса и относительно которой ориентируют другие составные
части изделия. К ней предъявляются определенные требования.
Базовая деталь должна иметь точные и надежные поверхности
для связи со сборочным приспособлением, позволять выполнять
максимум сборочных операций без смены этих связей и обладать
необходимой жесткостью и прочностью. Чаще таким условиям
отвечают корпусные детали. Выбранная базовая деталь (или ба-
зовый узел), в свою очередь, определяет конструкцию сборочного
приспособления или стенда.
Во-вторых, должно быть намечено положение базовой оси из-
делия, которое может быть вертикальным (при вертикальном по-
ложении оси базовой детали), горизонтальным или наклонным.
При этом руководствуются соображениями максимального удоб-
ства и простоты операции, обеспечивающей в то же время задан-
ное качество сборки. Исходя из этого, например, сборка корпусов
и установка роторов ТРД ведется по вертикальной схеме. Не-
обходимо, однако, учитывать, что в этом случае требуются поме-
щения достаточной высоты или стенды шахтного типа.
175


деталь
Рис. 14.2. Схема сборки с учетом
нормы времени
Рис. 14.1. Схема сборки
В-третьих, при сборке, как правило, должна соблюдаться стро-
гая (иногда однозначная) последовательность операций. Отступ-
ление от этого приводит к затруднениям, а иногда к невозможности
выполнить последующую операцию, если предыдущая назначена
неправильно.
Процесс сборки удобно изображать графически в виде схем
сборки (рис. 14.1). Схемы дают наглядное представление о взаи-
мосвязи сборочных элементов (деталей, других составных частей)
и последовательности их комплектования. Детали и другие со-
ставные части принято условно изображать в виде прямоугольни-
ков, в которых указывается их номер и число. Направление сбор-
ки, начинающейся от базовой детали, изображается горизонталь-
ной линией со стрелкой. Причем выше линии принято изображать
только детали, а ниже ее — все остальные составные части, вклю-
чая покупные изделия. Необходимые дополнения к операциям
(данные по ТТ, методы контроля и др.) даются в виде текста.
Благодаря наглядности схем исключается возможность про-
пустить какую-либо деталь при комплектовании. Кроме того,
схема показывает, для каких сборочных единиц процесс сборки
(и проектирование) можно вести параллельно, и позволяет за-
ранее выбрать для них наиболее эффективную организационную
форму. Схемы обеспечивают оперативность, наглядность и про-
стоту разработки процесса. Такие схемы могут отличаться струк-
турой и полнотой отображения процесса. На рис. 14.2 показана
одна из схем, в которых технологический процесс характеризует-
ся во времени. При составлении их требуется знать трудоемкость
176
операций, и она подсчитывается или одновременно, или с неболь-
шим сдвигом по времени.
Пользуясь подобной схемой, можно указать время (календар-
ное) запуска в сборку любой сборочной единицы, а следователь-
но, то время, к которому нужно подать на линию сборки детали
и материалы, чтобы обеспечить непрерывность поточного сбороч-
ного производства. Время запуска выражается как время смеще-
ния начала сборки заданной сборочной единицы относительно на-
чала общей сборки. Оно равно алгебраической сумме продолжи-
тельности сборки, в которой участвует рассматриваемая сбороч-
ная единица, и продолжительности предшествующей общей сбор-
ки изделия (предшествование исчисляется до момента включения
рассматриваемой единицы в общую сборку). Например, для узла
У2 оно будет
(4i +^2) — (/у2 + ^е2) = 4у2.
Отрицательное значение величины 4у2 указывает на опере-
жение начала сборки данной единицы относительно начала об-
щей сборки.
При разработке технологического процесса сложных изделий
могут быть эффективны сетевые графики, в основу которых по-
ложены графы, изучаемые в соответствующих разделах матема-
тики.
Наличие большого числа изделий и увеличение числа конст-
руктивных решений, появление новых материалов, нового обору-
дования, развитие методов сборки и т. д. способствуют возраста-
нию числа комбинаторных задач, а следовательно, и вариантно-
сти сборочного процесса.
Рассмотрим простейший случай, когда собираются две сбороч-
ные единицы Ап В, требующие регулировки и входящие в состав
изделия С. Могут быть четыре варианта его сборки: 1 — из пред-
варительно отрегулированных единиц А и В; 2— с последующей
регулировкой в изделии С; 3, 4 — из одной отрегулированной
Л (В) и другой неотрегулированной В (Л) сборочной единицы.
Если известен перечень всех операций, их продолжительность и
вариантность, то можно найти оптимальную последовательность,
при которой затраты времени будут минимальными.
Не останавливаясь на методах построения и структуре графов,
ограничимся иллюстрацией сетевого графика (рис. 14.3). Здесь
цифрами Л 2, 3...13 обозначены номера операций, продолжитель-
ность которых t\, t2,^1з указана в единицах времени. Вершины
Р2 и т. д. характеризуют законченное событие (операцию).
В данном простейшем случае найти оптимальный по времени
маршрут можно путем простого суммирования. Так, если бы, на-
пример, сумма /2 + оказалась минимальной, что соответ-
ствовало бы варианту 4, а именно: операция 2 — сборка В, опе-
рация 7 — регулировка В, операция 11 — сборка изделия С из от-
регулированных единиц 4 и В, то он, как обеспечивающий крат-
чайший маршрут, будет оптимальным. В реальных условиях при-
177
ходится иметь дело не с двумя, а со значительно большим чис-
лом единиц, и число вариантов резко возрастает. Поэтому подоб-
ные задачи решаются с помощью ЭВМ.
На третьем этапе одновременно с составлением плана или
непосредственно после его окончания решается вопрос о методе
сборки. (По другим этапам также возможно параллельное вы-
полнение работ). Метод должен обеспечить требуемое качество
соединения, производительность и экономичность процесса. Если
проведенный ранее анализ показал, что метод, заложенный кон-
структором, этим требованиям удовлетворяет, то уточняются ре-
жимы, оборудование, оснастка, организационные формы и т. п.
Изменение или назначение метода вновь проводится с учетом
конструкции и условий эксплуатации объекта, а также конкрет-
ных производственных условий. Так, на выбор метода осущест-
вления прессового соединения определяющее влияние помимо на-
тяга оказывают относительные размеры, род и состояние матери-
ала сопрягаемых деталей, возможные температурные деформации
при работе изделия. При выборе метода сварки основными усло-
виями являются технологическая свариваемость и толщина мате-
риалов деталей, жесткость их и т. д. Большое значение имеет за-
данная точность сборочных параметров. При выборе метода, обес-
печивающего точность геометрических параметров ((зазоров, соос-
ности), учитывается число звеньев размерной цепи, экономически
приемлемая в данных производственных условиях точность обра-
ботки деталей, масштабы производства и ряд других факторов.
Для выбора метода, обеспечивающего точность такого физи-
ческого параметра, как напряжение затяжки, следует учитывать
состояние контактных поверхностей резьбовых пар и условий
подхода к ним с инструментом, относительную длину и число
болтов и т. д.
Выбор метода сборки и контроля обосновывается, когда это
возможно, путем расчета или экспериментально. Рекомендации
по выбору тех или иных методов сборки даются в литературе по
сборке [23] и приведены выше в гл. 4—12.
178
Четвертый этап охватывает разработку организационной фор-
мы сборки. В зависимости от размера годовой программы план
и составляющие его операции разрабатываются с различной сте-
пенью дифференциации. Если программа незначительна (напри-
мер, в случае опытного производства), то план составляется из
укрупненных операций: каждая из них охватывает сборку сравни-
тельно крупных сборочных единиц, на которые расчленен задан-
ный объект. Организационная форма в данном случае применяет-
ся обычно бригадная, стационарная, с ограниченным числом ра-
бочих-сборщиков.
При значительной годовой программе, соответствующей серий-
ному производству, когда требуется расширение фронта работ,
процесс дифференциации доводится сначала до операций, затем
до переходов. При массовом производстве он доводится до еще
более мелких элементов — приемов. Соответственно более высокая
производительность в серийном производстве обеспечивается ор-
ганизацией поточной сборки с различными видами транспорти-
рующих устройств, а в массовом производстве, кроме того, при-
менением сборочных автоматов и автоматических линий.
В условиях серийного, крупносерийного и массового произ-
водств большое значение приобретает соблюдение такта. Без это-
го нельзя обеспечить правильную организационно-технологическую
связь процессов сборки отдельных сборочных единиц с общей
сборкой двигателя. Эта связь выражается правилом: такт сборки
составляющих единиц должен быть равен или кратен такту об-
щей сборки двигателя. Выполнение правила достигается с помо-
щью технологической синхронизации операций (согласование по
длительности). В период разработки технологического процесса
синхронизация обычно проводится с точностью, не превышающей
±10%. Более высокая точность достигается при отладке процес-
са с помощью пробных сборок.
На пятом этапе производится нормирование сборочных опера-
ций. Состав нормы штучного времени для сборочного процесса
тот же, что приводится в технической литературе для случая ме-
ханической обработки деталей, но с той разницей, что в сбороч-
ном процессе основное технологическое время t0 и вспомогатель-
ное /Всп не разделяется и выражается суммарно в виде оператив-
ного времени /Оп- Норма штучного времени на сборку любого объ-
екта находится суммированием составляющих:
п
=	+—) >
1
п
где — сумма оперативного времени на сборку объекта,
1
состоящего из п сборочных единиц; k — коэффициент, выражаю-
щий процентное отношение суммы /орг+^пер-Нп.з от /оп и укруп-
ненно принимаемой равным 15—20%; ^орг— время на организа-
179
ционно-техническое обслуживание рабочего места; /ПСр— время на
естественные перерывы; /п.з— время на подготовительно-заключи-
тельные работы.
Нормы штучного времени могут быть взяты из нормативов, в
которых они даются или укрупненно, или раздельно по каждой
из составляющих. В некоторых случаях, например при электрон-
но-лучевой сварке, структура формулы для подсчета /Шт несколь-
ко изменяется, так как составляющие штучного времени более
четко дифференцированы [2]. Если нормативы на ZmT или его
составляющие отсутствуют, то его приходится устанавливать по
опыту сборки однотипных изделий, а затем корректировать с
учетом особенностей производства и конструкции или определять
с помощью пробных сборок.
Нужно иметь в виду, что при поточной сборке для линии пе-
риодического действия должно приниматься в расчет и время,
необходимое для перемещения собираемого объекта на следую-
щее рабочее место:
t—Llv.
где L — длина рабочего поста, м; v — скорость перемещения, при-
нимаемая при ручном перемещении объекта 0,2—0,3 м/с, при ме-
ханическом 0,5—0,7 м/с.
Шестой этап заключается в разработке контрольных операций.
Способы и средства выполнения некоторых контрольных операций
приведены в гл. 5, а также в гл. 10—12, 15—16.
Установки для технологических испытаний, например для про-
верки герметичности, настройки на заданное давление и т. д., вы-
полняются в виде принципиальных схем, а отдельные специаль-
ные элементы их — в виде конструктивной схемы и сопровожда-
ются необходимыми расчетами и описанием.
На седьмом этапе проектируются сборочные приспособления и
специальный инструмент. В качестве основных требований, отно-
сящихся к проектированию специальных сборочных приспособле-
ний, можно отметить следующие.
Конструкция приспособления должна быть согласована с кон-
струкцией базовой детали и выбранным положением ее оси.
Если, например, для достижения лучшей центровки выбрана вер-
тикальная схема, то тем самым предопределяется местоположе-
ние установочных и других элементов приспособления, которые
должны позволить правильно установить базовую деталь и вы-
полнить последующие сборочные операции при сохранении за-
крепления. В случае необходимости приспособление должно по-
зволить изменять положение собираемого объекта без смены
крепления базовой детали. С этой целью в конструкции предус-
матривается механизм поворота его на определенный угол в од-
ной или нескольких заданных плоскостях.
Для обеспечения точного взаимного положения и ориентации
деталей в процессе сборки большое значение приобретают надеж-
ные механизированные элементы приспособления.
180
Приспособление должно позволить сохранить правильную гео-
метрическую форму сопрягаемой поверхности и изделия в целом.
С этой целью при сборке изделий малой жесткости (например,
типа оболочек) применяются самоцентрирующие устройства —
разжимные колодки, подвижные конуса, цанги и т. п.
Наконец, на одном из последних этапов при разработке про*
цесса сборки проводится оценка экономичности сборочных опе-
раций. Она может быть дана на основании сопоставления норм
времени при различных методах выполнения операций. Для оп-
ределения и сравнения технологической себестоимости при раз-
личных вариантах технологических процессов пользуются соответ-
ствующими ведомственными нормативами.
14.3.	ДОКУМЕНТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
По мере разработки технологического процесса составляется
и оформляется технологическая документация. Основным доку-
ментом является операционная карта, структура которой в ос-
новном аналогична карте механической обработки. Помимо тек-
ста на карте (или отдельно) дается эскиз сборочной операции,
на котором показывается базовая деталь с размерами установоч-
ной базы и сопрягаемая с ней деталь. В отличие от базовой она
иногда выделяется цветным карандашом. Следует отметить, что
при изображении на операционных эскизах и сборочных чертежах
тех или иных соединений руководствуются ЕСКД, ЕСТД и
ГОСТами, и оно не может быть произвольным.
Для сложных операций помимо карты составляется инструк-
ция, в которой даются необходимые дополнительные пояснения
по их выполнению. На основании разработанных операционных
карт составляется спецификация на оборудование, инструмент
и приспособления или дается заказ на их изготовление. Комплект
оформленных и утвержденных операционных карт вместе с пла-
ном (схемой) сборки, перечнем необходимого оборудования, ин-
струмента и приспособлений, а также вспомогательных материа-
лов составляет основную технологическую документацию.
Раздел II
ОСОБЕННОСТИ УЗЛОВОЙ И ОБЩЕЙ
СБОРКИ ГТД
Глава 15. СБОРКА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ГТД
15.1.	КОМПРЕССОРЫ
В существующих серийных ГТД такие составные части, как
турбины, некоторые компрессоры и камеры сгорания не являют-
ся конструктивно-технологическими сборочными единицами и не
могут быть окончательно собраны и испытаны до общей сборки
изделия. Имеются составные части, которые после сборки и конт-
роля приходится частично разбирать перед общей сборкой двига-
теля (например, некоторые роторы, после балансировки для воз-
можности сборки со спрямляющими или сопловыми аппаратами).
Но, учитывая функциональные особенности компрессоров и
турбин и методические соображения в связи с тенденцией по
созданию агрегатных (или так называемых модульных) конст-
рукций, рассмотрим процессы их сборки как независимых состав-
ных частей.
В современных ГТД используются в основном осевые одно-
каскадные и двухкаскадные компрессоры. Центробежные ком-
прессоры встречаются реже и рассматриваться здесь не будут.
Компрессоры состоят из ротора и корпуса, или статора, со
спрямляющими аппаратами и опорами. По конструкции различа-
ют компрессоры с роторами дискового, барабанного и смешанного
типа. В настоящее время преимущественно применяются роторы
смешанной конструкции. К компрессорам предъявляется ряд тре-
бований, главные из которых следующие:
минимальный остаточный дисбаланс роторов (равный 50—
100 г-мм для роторов массой около 100 кг);
соосность опор (при расстоянии между опорами около 1 м рав-
ная в среднем 0,1 мм);
минимально допустимые радиальные и осевые зазоры в про-
точной части,
оптимальные радиальные и осевые зазоры в подшипниках с
учетом посадок и рабочих температур.
Ряд других требований и значения сборочных параметров при-
ведены ниже в примерах процессов сборки компрессоров.
Процесс сборки однокаскадного компрессора состоит из трех
основных этапов: сборки ротора, статора и совместной сборки
ротора со статором.
182
Рис. 15.1. Ротор осевого компрессора:
а—с радиальными штифтами; б—с торцовыми шлицами и стяжной штангой
Несмотря на конструктивные различия роторов смешанного
типа (рис. 15.1), дискового или барабанного, основные операции
по их сборке имеют много общего. Выполнение главного требова-
ния по отношению к ним — обеспечение минимального дисбалан-
са— достигается тщательным подбором лопаток по массе и рас-
положению центра тяжести, т. е. статическому моменту, повыше-
нием точности взаимного положения лопаток, дисков (барабанов)
относительно цапф, динамической балансировкой собранных ро-
торов.
По техническим требованиям статическая балансировка рото-
ра, показанного на рис. 15.1, а, не предусмотрена. Сборка в этом
случае может выполняться в следующем порядке: сборка дисков
между собою; установка цапф; установка лопаток; динамическая
балансировка.
Заданный натяг в соединениях дисков и цапф обеспечивается
подбором деталей по посадочным пояскам. Натяг выбирается в
183.
зависимости от диаметра и материала дисков (алюминиевый или
титановый сплав, сталь) и колеблется в пределах от 0,05 до 0,7 мм.
Диски с охватывающими поясками нагреваются при сборке до
расчетной температуры (400—420 К для дисков из алюминиевых
сплавов) и выдерживаются в течение 10—12 мин. Фиксирующие
штифты подбираются с натягом от 0,01 до 0,03 мм по отверстиям,
которые сверлятся и развертываются в узле. Цапфы с крайними
дисками собираются аналогично с той лишь разницей, что перед
этой операцией дополнительно растачиваются посадочные пояс-
ки под цапфы.
Для контроля сборки дисков ротор устанавливается своими
цапфами на призмы. Допускается биение отдельных поверхностей
не более: по торцам цапф — 0,01 мм; по шейкам цапф — 0,03 мм;
по периферии дисков — 0,15 мм; по периферии барабанов —
0,2 мм.
В комплект каждого диска отбираются лопатки с разностью
массы не более 5 г. В диаметрально противоположные пазы ус-
танавливаются лопатки с значительно меньшей (до 0,5 г) разно-
стью масс. Одновременно подбирают лопатки по размерам ком-
левой части для обеспечения требуемой посадки в пазах диска.
В дисках из алюминиевых сплавов, имеющих пазы типа ласточ-
кина хвоста, подбором из двух групп лопаток выдерживается за-
зор в замке в пределах от 0,005 до 0,035 мм. В стальных дисках,
имеющих елочные замки, посадки контролируются по качке ло-
паток в плоскости диска (качка конца лопатки не должна пре-
вышать 0,4—0,45 мм), а также по перемещению лопаток вдоль
пазов, которое не должно быть более 0,4 мм.
Динамическую балансировку ротора предпочтительнее вести
в собственных подшипниках. Допускаемый остаточный дисбаланс
составляет 50—80 г-мм при массе ротора около 100 кг. Баланси-
ровка достигается подбором лопаток из соответствующих весовых
групп или снятием металла на деталях ротора в обусловленных
местах. При неразъемной конструкции корпуса компрессора ро-
тор балансируют в своем корпусе с установленными направляю-
щими аппаратами, так как при этом исключается необходимость
последующей переборки, ухудшающей его сбалансированность.
Сборка ротора компрессора, диски которого скрепляются стяж-
ной штангой (рис. 15.1, б), может осуществляться в следующем
порядке: сборка отдельных дисков с лопатками; сборка переднего
и заднего дисков с цапфами; сборка ротора; динамическая балан-
сировка.
Если по технических условиям требуется статическая баланси-
ровка отдельных дисков, то она производится после установки
лопаток. Операции сборки дисков и установки лопаток, а также
технические требования на подбор лопаток в основном аналогич-
ны предыдущему примеру.
Сборка ротора состоит в последовательном соединении дисков
по торцовым шлицам и стягивании их штангой. Затяжку контро-
184
лируют по удлинению штанги на 1,5—1,8 мм. После этого про-
веряется биение поверхностей дисков (ротор устанавливается на
призмы). Если биение превышает допустимое, то гайка штанги
отпускается и проверяемый диск переставляется по шлицам на
некоторый угол до такого положения дисков, при котором биение
их будет находиться, в пределах допуска. Затем диски скрепля-
ются стяжной штангой окончательно. Усилия затяжки при сбор-
ке роторов подобных конструкций весьма значительны (для се-
рийных типов двигателей усилия равны 50—100 кН). Непосред-
ственная затяжка гайкой вызывает пластические деформации в
местах контакта по резьбе и торцу. Поэтому операция затяжки
производится после предварительного создания в стягиваемых
деталях упругих сжимающих напряжений, соответствующих за-
данным напряжениям затяжки. Для этого применяют различные
прессы или специальные гидравлические приспособления. При
сохранении напряженного состояния в роторе гайка завертывает-
ся до отказа, а затем нагрузка снимается. Некоторое ослабление
напряжения, происходящее при этом, заранее учитывается при
его расчете.
Корпус компрессора (статор) состоит из собственно корпуса
(литого, сварного или комбинированного) и спрямляющих аппа-
ратов по числу ступеней компрессора. Корпус может быть выпол-
нен целым или разъемным в плоскости, совпадающей с -осью
компрессора или перпендикулярной ей. Центрирование составных
частей корпуса осуществляется призонными (прецизионными)
болтами. Лопатки спрямляющих аппаратов крепятся непосред-
ственно в корпусе, в съемных кольцах или полукольцах. Крепле-
ние к корпусу осуществляется сваркой, пайкой или резьбовым
соединением, а к кольцам — сваркой, пайкой или развальцовкой.
В некоторых случаях соединение лопаток с внутренним кольцом
делается подвижным.
В разъемных корпусах собранные спрямляющие аппараты ус-
танавливаются при сборке статора, а в неразъемных корпусах —
при общей сборке последовательно соответственно ступеням ро-
тора. Процесс сборки компрессора с разъемным корпусом (более
технологичным с точки зрения сборки), состоящим из трех частей
и имеющим у средней части продольный разъем (рис. 15.2), вы-
полняется в следующем порядке:
установка ротора на передний корпус компрессора, принима-
емый за базовый;
предварительная сборка корпусов переднего, среднего (одной
из половин) и заднего;
контроль осевых и радиальных зазоров;
установка второй половины среднего корпуса и окончательная
сборка компрессора.
Установка ротора в передний корпус производится вертикаль-
но с помощью подъемного механизма и специального приспособ-
ления, вставляемого в заднюю цапфу ротора. Приспособление
185
Рис. 15.2. Осевой компрессор:
/—передний корпус; 2—ротор; 3—средний корпус; 4—задний корпус; 5—задняя цапфа; 6—
подвеска; 7—передний роликовый подшипник; 8~передняя цапфа
.имеет захват, имитирующий конструкцию конца вала турбины, и
фиксируется аналогично ему в цапфе.
Предварительная сборка компрессора с одной половиной сред-
него корпуса проводится для проверки осевых и радиальных за-
зоров в компрессоре (рис. 15.3). Правильное взаимное положение
корпусов в данной операции (и последующих) достигается поста-
новкой сначала призонных, а затем обычных крепежных болтов.
При постановке заднего корпуса на средний должно быть
обеспечено правильное положение не только наружных фланцев
корпусов, но и внутреннего фланца заднего корпуса, а также кор-
пуса среднего подшипника (ранее надетого с подшипником на
заднюю цапфу ротора). Зазоры в плоскости разъема среднего
корпуса измеряют щупами, а зазоры б в лабиринтах внутри кор-
пуса— с помощью пластилина.
Радиальные зазоры а между торцами рабочих лопаток и кор-
пусом проверяются по отсутствию задевания о корпус монтаж-
ных калиброванных скобочек определенной толщины (см. гл. 5),
надеваемых на наиболее длинную лопатку. Лопатка максималь-
ной длины выявляется заранее при постановке лопаток в диск и
обозначается меткой. Передние п и задние з осевые зазоры меж-
ду дисками и торцами спрямляющих аппаратов в данном ком-
прессоре должны быть в пределах от 2,5 до 8 мм, радиальные
зазоры между торцами лопаток и корпусом а—1,0...1,5 мм и
между барабаном и лабиринтным уплотнением 6=0,5...1,1 мм.
1R6
Рис. 15.3. Контроль зазоров осевого компрессора
Если фактические зазоры не соответствуют техническим тре-
бованиям, ротор заменяется целиком. При окончательной сборке
компрессора выполняются, в основном, те же сборочные опера-
ции, что и при предварительной сборке, но с добавлением уста-
новки второй половины среднего корпуса.
При отсутствии продольного разъема в среднем корпусе ком-
прессора ротор и спрямляющие аппараты не могут быть собраны
отдельно, вследствие чего сборка осуществляется (на общей сбор-
ке двигателя) при чередовании операций по установке в корпу-
се спрямляющих аппаратов и дисков ротора с установленными
лопатками соответствующих ступеней. Радиальные и осевые за-
зоры в компрессоре данной конструкции, как и в других ротор-
ных машинах, могут быть подсчитаны по результатам предвари-
тельного измерения действительных радиальных и осевых разме-
ров статора и ротора.
Для измерения радиальных размеров ротора его устанавлива-
ют цапфами на призмы, как и при контроле биений по торцам
лопаток. Индикаторы предварительно настраивают по эталону.
Радиальные размеры по внутренней поверхности статора измеря-
ют также настроенным индикатором, связанным с оправкой,
установленной в опорах (обычно используется оправка для конт-
роля соосности опор статора). Максимальные и минимальные
значения радиальных зазоров получают, вычитая из предельных
радиальных размеров статора предельные размеры ротора соот-
ветствующих ступеней.
Осевые зазоры между дисками и торцами колец спрямляющих
аппаратов подсчитывают по результатам измерения соответствую-
щих осевых размеров в роторе и статоре. Базой может служить
торец среднего упорного подшипника, фиксирующего осевое по-
ложение ротора.
Двухкаскадные компрессоры в отличие от однокаскадных име-
ют два последовательно расположенных ротора, образующих в
совокупности со своими направляющими аппаратами и корпус-
ными силовыми элементами компрессор низкого давления (КНД)
и компрессор высокого давления (КВД). Требования к сборке
этих компрессоров те же, что и для однокаскадных, но трудоем-
187
кость самого процесса сборки выше, что связано с усложнением
конструкции, снижением жесткости системы ротор — опоры.
Роторы, корпусы, направляющие аппараты проходят узловую
сборку в механосборочных цехах и поступают на участки предва -
рительной сборки компрессоров сборочного цеха. Окончательная
сборка компрессоров производится на общей сборке двигателя.
Исключение составляют некоторые КНД, которые могут быть
полностью собраны независимо.
На рис. 15.4 показан КВД с ротором смешанной конструкции
и разъемным статором, состоящим из корпуса Л направляющих
аппаратов (НА) 2 и колец статора рабочих ступеней 3. (В даль-
нейшем для краткости будем именовать их рабочими кольцами —
РК).
На первом этапе сборки производится определение зазоров в
компрессоре по данным измерений, имеющимся в картах сборки:
а) радиальных зазоров В между покрытием РК и торцами лопа-
ток и Г — между покрытием внутреннего кольца НА и гребешка-
ми лабиринта барабана ротора; зазоры для разных ступеней ко-
леблются в пределах соответственно от 0,4 до 0,65 мм и от 0,3
до 0,5 мм; б) радиального зазора в лабиринтном уплотнении зад-
него вала.
Сборка КВД ведется по вертикальной схеме на базе корпуса
4 камеры сгорания, которым она предварительно устанавливается
на приспособление, имитирующее 1-й сопловой аппарат (СА), и
центрируется с приспособлением на подставке-стенде. На корпус
камеры сгорания ставятся и временно закрепляются диафрагма
5 и РК VIII ступени — 6.
Ротор с помощью электротельфера и подъемного приспособле-
ния, закрепляемого на переднем валу, поднимается (в вертикаль-
188
ном положении) с тележки и на него осторожно (чтобы не повре-
дить покрытия) надеваются и укладываются между дисками РК
первых семи ступеней.
Установка ротора в корпус камеры и гнездо подставки произ-
водится до упора в регулировочный винт подставки. При этом
диск VIII ступени ротора будет находиться примерно на уровне
РК VIII ступени. На это РК последовательно ставятся НА и РК
VII, VI и V ступеней и НА IV ступени. Сочленение РК и НА дол-
жно быть полным по штифтам, а разъемы НА смещены в соот-
ветствии с маркировкой.
С помощью регулировочного винта устанавливается осевой
зазор А между торцом комля лопаток IV ступени ротора и тор-
цом уступа НА. Этот зазор (равный 3±0,2 мм) является ба-
зовым для осевой установки ротора КВД в статоре и контроля
других осевых зазоров. Затем устанавливаются оставшиеся НА
и РК первых ступеней — III, II и I. Операция облегчается путем
периодических подъемов (на 1—2 мм) ротора с помощью регули-
ровочного винта.
При необходимости непосредственного контроля осевых зазо-
ров (А, Б — по всем ступеням) вначале сборки на РК VIII сту-
пени устанавливают не обе половины НА VII ступени, а одну
половину. Затем проводится контроль, ставится вторая половина
НА, и операция повторяется для остальных ступеней. Для воз-
можности использования НА VIII ступени в качестве измеритель-
ной базы предварительно фиксируется координационный размер
относительно ранее принятой базы IV ступени.
15.2.	КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
Камеры должны обеспечивать равномерное горение в преде-
лах определенной зоны и не иметь местных перегревов. Поэтому
требования, предъявляемые к сборке камер, сводятся в основном
к соблюдению правильного взаимного положения форсунок, жа-
ровых труб, кожухов и других частей относительно друг друга.
Так как составные .части камер сгорания и, в частности, жа-
ровые трубы представляют собой сварные узлы, то правильное
взаимное положение их деталей обеспечивается с помощью уста-
новочных и фиксирующих элементов сборочно-сварочных приспо-
соблений.
В ГТД применяются камеры трубчатого, кольцевого и трубча-
то-кольцевого— комбинированного типа (рис. 15.5). Они имеют
немало общего с точки зрения сборки, но между ними имеется и
существенное различие. Камеры трубчатого типа представляют
собой пример технологических сборочных единиц, которые полно-
стью собираются и контролируются на линиях узловой сборки, а
на линии общей сборки устанавливаются на изделие. Кольцевые
и комбинированные камеры в основном собираются на общей
сборке. Ниже рассмотрим лишь особенности сборки камер треть-
его типа, получивших наиболее широкое применение в ГТД.
189
Рис. 15.5. Трубчато-кольцевая камера:
/—форсунка; 2—корпус; 3—жаровая труба; 4—внутренний кожух; 5—входная часть
Трубчато-кольцевые камеры включают элементы индивидуаль-
ных и кольцевых камер. Они состоят из наружного и внутрен-
него кольцевых корпусов (являющихся обычно и силовыми эле-
ментами двигателя), расположенных между ними отдельных ка-
мер или жаровых труб.
Трубчато-кольцевая камера собирается совместно с сопловым
аппаратом I ступени (рис. 15.6). При этом внимание обращается
на то, чтобы было обеспечено надежное замыкание замка их
фланцев. Во избежание самопроизвольного размыкания замка ка-
мера и сопловой аппарат стягиваются спецболтами, которые за-
тем на общей сборке снимаются.
При установке жаровых труб в окна заднего корпуса опреде-
ляется осевой зазор между торцами труб и корпусом соплового
аппарата, гарантирующий свободу их перемещения при нагреве.
Если зазор не соответствует заданному значению, жаровая труба
заменяется. Ответственной операцией является проверка герме-
тичности керосином всех соединений топливного коллектора и
Рис. 15.6. Сборка камеры сгорания:
/—камера сгорания; 2—задний корпус компрессора; 3—сопловой аппарат; 4—лопатка; 5, 7—
башмаки; 6—спецболты; 8—болт
190
подводящих трубопроводов, выполняемая после установки форсу-
нок. Стабильность затяжки накидных гаек трубопроводов (а так-
же болтов крепления соплового аппарата к камере) обеспечива-
ется динамометрическими ключами с точностью до 1 Н-м. Сопло-
вой аппарат I ступени участвует в общей сборке данного изделия
совместно с камерой сгорания.
15.3.	СОПЛОВЫЕ АППАРАТЫ
Сопловые аппараты обычно состоят из наружного и внутрен-
него кольцевых корпусов с лабиринтными кольцами и лопаток.
Соединение лопаток может быть разъемным и неразъемным. Так
как сопловые аппараты подвержены воздействию газов при вы-
соких температурах, то при любой конструкции предусматрива-
ются осевые и радиальные зазоры для возможности свободного
расширения лопаток. В случае разъемных аппаратов предусматри-
вается качка лопаток в трех взаимно перпендикулярных направ-
лениях. При неразъемных (сварных, паяных) соединениях лопа-
ток с наружным корпусом создается возможность их удлинения
в пазах внутреннего кольца. Установка лопаток 4 в первом слу-
чае (см. рис. 15.6) может осуществляться с помощью башмаков,
верхних 5 и нижних 7, скрепляемых с корпусами винтами. Между
соседними башмаками образуются профильные пазы, которые и
ограничивают свободу перемещения лопаток. Стяжным болтом 8
через распорную трубку создается надежная силовая связь кор-
пусов.
В процессе сборки контролируются осевые зазоры лопаток,
зазоры в пазах башмаков и по стыку башмаков. Осевые зазоры
(1,5—2 мм и более) обычно измеряют индикатором, а в пазах —
щупами или рассчитывают по результатам измерения.
В конструкции неразъемного сопло-
вого аппарата (рис. 15.7) лопатки 5
устанавливаются в профильные пазы
корпуса 8 и завариваются, а противо-
положные их концы входят с зазором
в пазы внутреннего кольца 6, центри-
руя его относительно наружного. К
внутреннему кольцу приваривается
обод 7, закрывающий полость выхода
лопаток, и прикрепляется лабиринтное
кольцо 1 с кольцом 2, регулирующим
зазор в лабиринтном уплотнении. Ке-
рамические вставки 4 растачиваются
под размер, обеспечивающий заданный
радиальный зазор.
Важной операцией является конт-
роль проходных сечений соплового ап-
Рис. 15.7. Сопловой аппарат
сварной конструкции
парата, от которых зависит равномер-
ность газового потока. Они измеряют-
191
Рис* 15.8. Контроль проходных сечений
ся в пяти поясах (рис. 15.8), расположенных на определенных диа-
метрах. С помощью индикаторных приспособлений измеряется ши-
рина окон А и подсчитывается среднее ее значение для лопаток
сектора (число секторов в аппарате обычно соответствует числу
камер или жаровых труб). Затем определяется средняя площадь
проходного сечения.
п—1
^ср~ 2 ^СрБ,
1
где Б — высота окон; п — число лопаток в секторе.
Если размер площади выходит за пределы допуска, лопатки
данного сектора заменяются.
15.4.	ТУРБИНЫ
В современных ГТД применяются преимущественно много-
ступенчатые и двухвальные турбины. С точки зрения технологии
сборки среди многоступенчатых турбин можно выделить несколь-
ко конструктивно-технологических вариантов: 1) ротор неразъем-
ный, а сопловые аппараты имеют продольный разъем; 2) ротор
неразъемный, а сопловые аппараты имеют разъем только в плос-
костях, перпендикулярных оси; 3) ротор разъемный, сопловые
аппараты имеют разъем, перпендикулярный оси.
При первом варианте сборка турбины мало отличается от
сборки компрессора с разъемным корпусом, рассмотренной выше.
192
Рис. 15.9. Двухступенчатая турбина и камера сгорания:
/—вал ротора; 2—корпус среднего подшипника; 3—камера сгорания; 4—корпус камеры сго-
рания; 5~корпус соплового аппарата I ступени; 6—первая ступень турбины; 7—сопловой ап-
парат II ступени; 8—корпус заднего подшипника; 9—II ступень турбины
При втором варианте могут быть два случая:
а)	балансировка ротора ведется без сопловых аппаратов, и
тогда перед общей сборкой двигателя приходится снимать лопат-
ки II и последующих ступеней для возможности установки соот-
ветствующих сопловых аппаратов;
б)	ротор собран и сбалансирован совместно с сопловыми ап-
паратами, тогда необходимости в частичной разборке ротора нет,
но нужны специальные приспособления для фиксации сопловых
аппаратов в процессе балансировки.
В первом, наиболее распространенном случае основные этапы
сборки турбины (рис. 15.9) следующие: статическая балансиров-
ка дисков ротора; сборка дисков между собой; соединение вала
с дисками; установка предварительно подобранных лопаток; ди-
намическая балансировка ротора; снятие лопаток с диска II и
(возможных) последующих ступеней и установка ротора на ста-
тор; установка соплового аппарата; установка лопаток.
Диски в многоступенчатых турбинах центрируются обычно по
пояскам и крепятся радиальными штифтами, шпильками или вин-
7	2271	193
тами. Распространен способ соединения с
помощью силовых колец (рис. 15.10).
Диски с силовыми кольцами и с валом
собирают с подогревом охватывающей дета-
ли для обеспечения натяга по центрирующе-
му пояску в пределах от 0,1 до 0,16 мм.
Точное взаимное положение дисков ротора
достигается обтачиванием силового кольца
5 в сборе перед посадкой каждого диска.
Операция выполняется при установке ро-
тора на приспособлении по поверхности 1
с упором в поверхность 2 и закреплением
по поверхности 4. Обтачивание посадочных
поверхностей 6 и 7 с заданной точностью
производится после выверки установки по
Рис. 15.10. Соединение поверхности 3, биение которой не должно
дисков силовыми коль- превышать 0,015 мм.
цами	1 тз
Внутреннее кольцо роликоподшипника
(см. рис. 15.9) ставится на вал с натягом
0,014—0,04 мм с нагревом в масле до температуры 350—370 К.
После посадки контролируется биение кольца и определяется ра-
диальный зазор в подшипнике путем обмера роликов и запрессо-
ванных колец.
Лопатки подбираются по массе, статическому моменту и по
зазору в замке. Разность массы лопаток в комплекте допускает-
ся 5—10 г, а в диаметрально противоположных пазах 0,5—1 г.
После установки лопаток проверяется качка в тангенциальном
направлении, а также осевой и радиальный зазоры. Качка допус-
кается в пределах 0,1 —1,2 мм, а зазоры соответственно 0,1 —
0,2 мм и 0,00—0,05 мм. Подобранные лопатки клеймятся поряд-
ковыми номерами, соответствующими номерам пазов диска.
Собранный ротор устанавливается шейками вала на призмы
для контроля взаимного положения поверхностей дисков и самого
вала относительно шеек. Допускаемое биение поверхностей дис-
ков— до 0,07 мм, а посадочных поверхностей вала 0,01—0,02 мм.
Затем ротор проходит окончательную механическую обработку —
шлифование торцов лопаток, которые предварительно жестко
фиксируются с помощью специальных клиньев, вставляемых в
межлопаточное пространство. У некоторых роторов на данной
стадии протачиваются лабиринтные канавки в дисках и комлях
лопаток.
Ротор, собранный с лопатками, проходит динамическую ба-
лансировку, причем корректировка масс ведется путем переста-
новки лопаток (допускается переставлять до 10 лопаток) и ввер-
тывания балансировочных винтов. У переставленных лопаток кач-
ка и биение по торцам перьев должны оставаться в пределах до-
пуска. Если балансировка велась на технологических подшипни-
ках, то они заменяются на рабочие, подобранные по требуемой
посадке.
194
Рис. 15.11. Турбина двигателя:
/—вставка сопловых аппаратов; 2—стяж-
ная шпилька
В турбине рассматриваемой
конструкции (см. рис. 15.9) сопло-
вые аппараты не имеют осевого
разъема и поэтому перед уста-
новкой ротора лопатки II ступе-
ни приходится снимать. Ротор ус-
танавливается с помощью элект-
ротельфера и подъемного приспо-
собления. Вал вводится внутрь
заднего корпуса и опускается до
полного соединения со шлицами
задней цапфы ротора компрессо-
ра. Зазоры в лабиринте проверя-
ются с помощью пластилина или
путем предварительного обмера.
Осевой и радиальный зазоры в I
ступени проверяются калибрами.
Одновременно проверяется и ре-
гулируется осевое смещение роли-
ков заднего подшипника (см. под-
разд. 12.1). Затем ставится
сопловой аппарат II ступени, со-
гласно номерам устанавливаются
лопатки в диск II ступени и
контролируются осевой и радиальный зазоры.
Многоступенчатая турбина третьего варианта — с разъемным
ротором и неразъемным сопловым аппаратом (рис. 15.11)—соби-
рается после балансировки ротора и последующей его разборки.
Чтобы выдержать заданные радиальные зазоры в турбине, кера-
мические вставки 1 растачиваются с помощью специального при-
способления. Вращающийся вал приспособления имитирует перед-
ний вал турбины вместе со стяжными шпильками 2, Сначала на
столе приспособления соосно с валом закрепляется сопловой ап-
парат I ступени, а на вертикально установленные шпильки наде-
вается диск I ступени и проверяется радиальный зазор, который
благодаря припуску, специально оставляемому на вставках, всег-
да меньше заданного. Затем диск снимается, на это место ставит-
ся специальный суппорт с расточным резцом и включается при-
вод, задающий главное движение (вращение) и движение пода-
чи. После снятия требуемого слоя суппорт снимается, и диск I
ступени ротора ставится на свое место. На сопловой аппарат
I ступени устанавливается и закрепляется сопловой аппарат II
ступени, а на шпильки устанавливается диск II ступени ротора,
п операция контроля и расточки повторяется. По окончании рас-
точки всех вставок сопловые аппараты и диски снимаются с при-
способления и маркируются.
Сборка турбины состоит из установки сопловых аппаратов и
последовательной сборки ступеней ротора. При этом контроли-
руются радиальные (а, в) и осевые (б, г) зазоры, а также бие-
7*
195
ние дисков. Устанавливается задний вал ротора и производится
затяжка его вместе с пакетом дисков. Контроль затяжки осу-
ществляется по удлинению шпилек, которое должно соответство-
вать удлинению, достигнутому при сборке ротора для баланси-
ровки. Завершается сборка установкой на последнем сопловом
аппарате и закреплением корпуса заднего подшипника.
15.5.	КОРОБКА АГРЕГАТОВ
Коробка агрегатов предназначена для размещения узлов пере-
дачи крутящего момента агрегатам, обслуживающим двигатель и
самолет. Передача осуществляется с помощью цилиндрических и
конических зубчатых колес. Ввиду этого необходимо соблюдать
требования, предъявляемые к сборке зубчатых соединений (см.
подразд. 12.3), в частности соблюдать заданные боковые зазоры
и правильность пятна контакта.
, На рис. 15.12 показана часть коробки агрегатов двигателя с
двумя приводами к топливному и масляному насосам. Промежу-
точный привод, насосов (получающий вращение от центрального
валика коробки агрегатов) включает ведущее зубчатое колесо 5,
шариковые подшипники 4, корпус 3, распорную втулку 2 и соби-
рается независимо от других узлов. Затем он устанавливается в
корпус коробки вначале предварительно с целью контроля боко-
вого зазора в зацеплении ведущего колеса 5 и ведомого зубчатого
Рис. 15.12. Коробка агрегатов
196
колеса 8 топливного насоса. При этом ставится любое взятое из
набора регулировочное кольцо 1. Боковой зазор контролируется
методами, рассмотренными выше, в подразд. 12.3. Если зазор не
соответствует заданному техническими требованиями (в среднем
от 0,1 до 0,25 мм), то подбирается (в соответствии с расчетом)
нужное регулировочное кольцо, и привод закрепляется оконча-
тельно.
Зазор в приводе масляного насоса регулируется аналогично,
но при этом используется регулировочное кольцо 6, расположен-
ное непосредственно под ступицей зубчатого колеса 7 масляного
насоса.
Последующие операции сборки коробки состоят в установке
других кинематических звеньев приводов и регулировке зазоров.
В собранной коробке проверяется вращение всех зубчатых ко-
лес, которое должно быть плавным, без заеданий. Коробка зали-
вается маслом, прокладки смазываются герметиком, и крышки
окончательно затягиваются на своих шпильках.
Завершается сборка прокачкой маслом (МК-8 или трансфор-
маторным), для чего к штуцерам подвода и отвода масла присое-
диняют шланги стенда, а все другие штуцеры и открытые флан-
цы закрываются технологическими заглушками. Прокачка ведет-
ся при температуре масла 330—340 К, под давлением 0,4—
0,5 МПа, в течение 8—10 мин.
Испытание в условиях, близких к условиям работы, позволя-
ет своевременно устранить ряд дефектов, могущих привести к
функциональным отказам. Установка агрегатов на коробку произ-
водится обычно на общей сборке двигателя.
15.6.	РЕДУКТОРЫ
Редукторы винта предназначены для передачи избыточной
мощности газовой турбины на воздушный винт с наиболее выгод-
ной для работы винта частотой вращения. Основные части редук-
тора располагаются в картере. К
ним относятся: вал винта, передаю-
щий крутящий момент на винт; пла-
нетарный механизм со ступенями
перебора для передачи крутящего
момента от ротора ГТД на вал вин-
та; измеритель крутящего момента
(ИКМ), регистрирующий мощность
винта.
На рис. 15.13 показана схема
одного из редукторов, передающего
крутящий момент двум соосным
винтам 1. Укрупненный план его
сборки следующий:
Рис. 15.13. Схема редуктора с
двумя соосными винтами
промывка, осмотр и комплекта-
ция деталей;
197
подбор блоков сателлитов 6 и блоков подшипников по массе,
а зубчатых колес по основным шагам;
сборка диска 3, соединяющего барабан редуктора и венцовое
зубчатое колесо 4;
динамическая балансировка вала 2 переднего винта;
постановка маслопроводов;
сборка зубчатых колес;
проверка боковых зазоров в зубьях и осевого зазора между
сателлитами и венцовым колесом 4;
сборка приводного вала 5 (от компрессора к редуктору);
проверка герметичности валов путем прокачки маслом.
Характерным узлом редуктора является планетарный меха-
низм. Операции его сборки рассмотрены в подразд. 15.8.1 на при-
мере редуктора турбостартера.
15.7.	ТРУБОПРОВОДЫ
Трубопроводы, состоящие из труб, штуцеров, угольников и
других деталей, соединяются с помощью резьбы (рис. 15.14, я),
сварки (б), пайки (в), а иногда и свободной посадки с уплотне-
нием (г).
Опыт показывает, что в процессе испытаний и эксплуатации
двигателей вследствие вибраций нередко происходит нарушение
соединений трубопроводов, которое приводит к функциональным
отказам. Поэтому к трубопроводам предъявляются высокие тре-
бования в отношении их герметичности и вибропрочности.
Технологический процесс независимо от типа тех или иных
соединений трубопроводов состоит из подготовительных операций,
образования соединений, контроля и испытаний. Основные требо-
вания и операции, выполняемые при осуществлении сварных и
паяных соединений, следующие.
1.	Тщательная очистка сопрягаемых поверхностей деталей.
Очистка производится непосредственно перед сборкой под свар-
ку (пайку) механическим способом или травлением с последую-
щим обезжириванием в бензине, ацетоне или спирте. Разделка
кромок под сварку производится в соответствии с ГОСТами или
нормативами.
2.	Обеспечение правильной геометрической формы и заданных
размеров соединяемых деталей. Овальность концов соединяемых
труб не должна быть более 2% размера наружного диаметра.
При большей овальности производится калибровка труб с помо-
рие. 15.14. Типы соединений трубопроводов
198
щью шарика. В местах изгиба допускается овальность до 10—
15%, но при условии прохождения калибрующего шарика.
Неперпендикулярность торцов и осей труб должна быть в пре-
делах 0,15 мм при диаметре трубы до 10 мм; 0,2 мм при диаметре
до 20 мм и 0,25 мм при диаметре до 50 мм.
3.	Обеспечение заданного взаимного положения деталей в соб-
ранном трубопроводе. Для этого широко применяются сборочно-
сварочные приспособления и стапели (реже разметка), согласо-
ванные с эталонными узлами. Несоосность трубы и наконечника
(штуцера) для вышеупомянутых диаметров труб не должна быть
более 0,2 мм.
4.	Тщательный контроль отдельных соединений и узлов в це-
лом. Контроль мест соединения начинается с внешнего осмотра
(обычно с помощью лупы) и проверки узла шаблонами. Окалина,
забоины, риски, следы коррозии глубиной более 0,1 мм не до-
пускаются. Рентгеноконтроль производится на разрезанных вдоль
оси трубопроводах (1—2 шт. от партии).
Испытания на прочность производятся 1—2%-ным раствором
хромпика в чистой воде под давлением, в 1,5 раза превышающим
рабочее, в течение 3—5 мин. Для трубопроводов из коррозионно-
стойкой стали может применяться чистая вода без добавки хром-
пика. Герметичность проверяется обычно сжатым воздухом в ак-
вариуме, помещаемом в бронекамеру. Сначала в течение 3 мин
внутрь трубопровода подается избыточное давление 200—300 кПа,
затем оно поднимается до значения, близкого к рабочему, и вы-
держивается также около 3 мин.
Применяемый воздух должен быть относительно сухим (точка
росы около 230 К). Вместо погружения трубопровода в аквари-
ум для выявления дефекта применяют обмыливание мест соеди-
нений, доступных осмотру. Мыльная пена приготавливается или
из мыльного корня (ОСТ 4303), или из обычного мыла с содер-
жанием щелочи не более 0,05%. После испытаний трубопроводы
продуваются воздухом и просушиваются при температуре около
420 К.
Дефекты, обнаруженные в сварных и паяных соединениях,
устраняются путем подварки (или соответственно перепайки). За-
тем изделие вторично испытывается на прочность и герметичность.
В последнюю очередь производится антикоррозионное покрытие
трубопровода (если оно предусмотрено чертежом и техническими
требованиями).
15.8.	АГРЕГАТЫ ГТД
В системах запуска, питания и регулирования двигателя име-
ются различные агрегаты (насосы, стартеры, редукторы давления
и др.), необходимые для его нормальной работы. Имеются также
агрегаты, предназначенные для обслуживания летательного аппа-
рата, связанные так или иначе с двигательной установкой (напри-
мер, источники питания и др.)
199
В ГТД агрегаты обычно размещаются на одной или несколь-
ких специальных коробках приводов агрегатов. Такое расположе-
ние облегчает сборку агрегатов с двигателем на заводе, а также
ремонт и замену их в полевых условиях. Чаще агрегаты изготов-
ляются на специальных агрегатных заводах, и в сборочных цехах
двигателестроительных заводов приходится только в отдельных
случаях производить их переборку. Но имеется также значитель-
ное число агрегатов, которые проходят все этапы изготовления,
до испытаний включительно, вместе с обслуживаемым ими изде-
лием. Перед установкой на двигатель все агрегаты, как правило,
подвергаются технологическим испытаниям на специальных уста-
новках, имитирующих работу их на двигателе. Это позволяет выя-
вить степень влияния сопряженных частей (приводов, коммуни-
каций и пр.) на те или иные параметры агрегата с тем, чтобы
привести их в соответствие с техническими требованиями.
15.8.1.	Турбостартер
Турбостартер (ТС), предназначенный для запуска ГТД, пред-
ставляет собой малогабаритный ТРД с двухступенчатой газовой
турбиной (рис. 15.15). Первая ступень турбины служит для при-
вода центробежного компрессора и имеет с ним общий вал, об-
разуя турбокомпрессор, а II ступень (свободная турбина) пред-
назначена для раскрутки ротора основного двигателя. Каждая
ступень турбины в совокупности с другими механизмами стартера
образует конструктивно-технологические сборочные единицы (I и
II ступени ТС), которые собираются независимо друг от друга,
а затем соединяются на общей сборке турбостартера.
Первая ступень состоит из пускового электродвигателя 1,
фрикционной муфты сцепления 2 с храповым механизмом 4, воз-
духовода 3, турбокомпрессора (ТКЕ с кольцевой камерой сгора-
ния. Основные требования к сборке ступени обусловлены высокой
частотой вращения турбокомпрессора (до 830 с-1) и состоят в
Рис. 15.15. Схема турбостартера:
1—электродвигатель; 2—муфта сцепления; 3—воздуховод; 4—храповой механизм; 5—компрес-
сор; 6—форсунка; 7—свеча; 8—камера сгорания; 9—уплотнение; 10—сопловой аппарат; 11—
ротор I ступени; /2—ротор II ступени; 13—уплотнение; 14—выхлопной кожух; 15—планетар-
ный редуктор; /6—выключатель; 17—муфта
200
тщательном подборе лопаток турбины по размеру и массе, пра-
вильной посадке крыльчатки компрессора на валу турбины, ба-
лансировке ротора ТК и контроле радиальных и осевых зазоров.
Эти требования в основном обеспечиваются средствами и приема-
ми, применяемыми при сборке ГТД и его составных частей.
Вторая ступень состоит из ротора и корпуса II ступени тур-
бины, планетарного редуктора 15, выхлопного кожуха 14, меха-
низма сцепления — муфты 17 и центробежного электровыключа-
теля 16. При сборке этой ступени основное внимание обращается
на обеспечение зазоров в зубчатых передачах редуктора, точность
настройки центробежного выключателя, а также па выполнение
требований, общих для сборки турбин и специфических, вытека^
ющих из особенностей их конструкции.
Рассмотрим характерные операции сборки ТС на примере II
ступени, сборка которой включает следующие основные этапы:
сборка и настройка центробежного выключателя; сборка меха-
низма сцепления; сборка турбины предварительная; сборка редук-
тора предварительная; окончательная сборка турбины и редукто-
ра и II ступени в целом. Далее производится соединение I и II
ступеней ТС.
Настройка центробежного выключателя 16 (см. рис. 15.15) на
заданную частоту отключения ТС проводится на установке с по-
мощью стендового электропривода 1 (рис. 15.16), который работа-
ет с возрастающей частотой вращения. При работе установки
загорается сигнальная лампочка на выходе микровыключателя 4.
По достижении определенной частоты вращения микровыключа-
тель под действием центробежного механизма 2 срабатывает и
лампочка гаснет. Если частота вращения отключения не соответ-
ствует заданной по ТТ, то посредством гайки-лимба 5 микровы-
ключатель перемещается (в сторону сближения или удаления)
относительно контакта коромысла 3. Соответственно происходит
уменьшение или увеличение частоты вращения отключения. На-
стройка облегчается, когда известна цена деления лимба (напри-
мер, одно деление равно 1 с”1 на выходном валу ТС).
При сборке механизма сцепления (рис. 15.17) операция вы-
полняется на базе корпуса 1 в следующем порядке. Сначала
вставляется и закрепляется в корпусе втулка 14 шарикоподшип-
ника и внутрь ее с одной стороны устанавливается шариковый
подшипник 16, а с другой — водило 13, с предварительно напрес-
сованным шарикоподшипником 8, и тремя внутренними обойма-
ми 12 роликовых подшипников сателлитов. Водило устанавлива-
ется так, чтобы не допустить перекоса его хвостовика и одновре-
менно обеспечить нормальное сцепление зубчатого венца водила
и колеса центробежного выключателя. Боковой зазор в зубьях
проверяется обычным для цилиндрической пары способом, и если
он не соответствует ТТ, то водило или выключатель заменяется.
Дальнейшие переходы состоят в постановке манжеты 4 и сто-
порного кольца 6 во фланец 3 и установке последнего вместе
с упорной, шайбой на хвостовик храповика 2. Затем храповик сво-
201
Рис. 15.16. Схема установки для
настройки выключателя
Рис. 15.17. Механизм сцепления
ТС:
/—корпус; 2—храповик обгонной муф-
ты; 3—фланец; 4—манжета с пружиной;
5—упорная шайба; 6—стопорное коль-
цо; 7—прокладка; 8, /6—шарикоподшип-
ники; 9—распорная втулка; 10—шайба;
//—гайка; 12—обойма роликоподшипни-
ка; /3—водило; 14—втулка шарикопод-
шипника; 15, /7—винты
им хвостовиком вставляется во внутреннюю полость вопила и
закрепляется гайкой.
Качество манжетного уплотнения проверяется гидроиспытани-
ем. Подвод масла осуществляется через штуцер стендового флан-
ца, на который предварительно устанавливается собранный меха-
низм сцепления. Испытания проводятся маслом МК-8 при темпе-
ратуре 320—350 К и давлении 50 кПа в течение 5 мин.
Сборка турбины ТС разделяется на предварительную и окон-
чательную. Предварительная сборка в основном имеет целью
контроль и регулировку осевого зазора |3 (рис. 15.18) ротора,
проверку радиального зазора у в турбине и подбор регулировоч-
ного кольца 9 в лабиринте, а также контроль и регулировку за-
зора 6 (рис. 15.19) между дисками I и II ступеней.
На первом этапе предварительной сборки турбины регулиру-
ется заданный ТТ осевой зазор р в пределах 0—0,2 мм, ограничи-
вающий осевое перемещение ротора турбины. Замер зазора про-
изводится специальным щупом, а регулировка — подбором коль-
ца 13 (см. рис. 15.18) из четырех групп колец разной толщины.
Осевой зазор 6 = 2±0,2 мм между дисками I и II ступеней
регулируется с помощью прокладки К, устанавливаемой между
фланцами корпуса турбины и механизма сцепления. Для расчета
толщины прокладки решается уравнение размерной цепи, в кото-
202
9 10 11
Рис. 15.18. Турбина ТС:
/—регулировочная шайба; 2—внутренняя обойма роликоподшипника; 3— распорная втулка;
4—вал ротора; 5—лабиринтное кольцо; 6—наружная обойма роликоподшипника; 7—фланец
выхлопного кожуха; 8—обод турбины; 9—регулировочное кольцо; 10—лабиринт; //—проклад-
ка лабиринта; 12—шарикоподшипник; 13—регулировочное кольцо; 14—стопорное кольцо
рую в качестве составляющих звеньев входят действительный
размер Ai — от торца Т до торца диска турбины II ступени, дей-
ствительный размер А2 — от торца корпуса I ступени до торца
диска I ступени и зазор 6, заданный по ТТ. Действительные раз-
меры А] и А2 измеряются непосредственно в турбине, I и II сту-
пени.
Сборку II ступени турбины ТС начинают со сборки ротора.
Затем на ротор, устанавливаемый на приспособлении вертикаль-
но, надевается корпус турбины, собранный с подшипниками и
выхлопным кожухом. Затяжка гайки ротора производится дина-
мометрическим ключом крутящим моментом, равным 50 Н-м.
Измерение радиального зазора у между торцами лопаток и
ободом турбины производится после установки обода на фланец
кожуха. Зазор проверяется специальным щупом в 6 точках и
обеспечивается по принципу полной взаимозаменяемости в пре-
делах 0,7 мм (не менее). В случае необходимости подбирается
другой обод.
К основным операциям предварительной сборки турбины ТС
относится также подбор регулировочного кольца 9 (см. рис.
203
15.18), с помощью которо-
го выбирается зазор меж-
ду малым фланцем кожу-
ха 7 и лабиринтом 10,
когда прокладка К уже
установлена. Действи-
тельная величина этого
зазора может быть полу-
чена или непосредствен-
ным замеров или расче-
том размерной цепи (сос-
тавленной из действитель-
ных размеров) , включаю-
щей зазор как звено. Так
как доступ со щупом к за-
зору в данном случае за-
труднен, измерение ве-
Рис. 15.19. Регулировка осевого зазора в	пользуясь ЛОЖНЫМ
турбине	лабиринтом. Он пред-
ставляет собой деталь,
выполненную в форме
фланца лабиринта с хвостовиком, аналогичным валу ротора.
Ложный лабиринт вместе с прокладкой устанавливается и закреп-
ляется вместо ротора. Толщина h регулировочного кольца 9 оп-
ределяется по результатам измерений на основании выражения:

где I — замеренный зазор между фланцами ложного лабиринта и
кожуха; К\ — толщина фланца лабиринта; — толщина фланца
ложного лабиринта; i — требуемый натяг (от 0 до 0,1 мм) между
фланцем кожуха и регулировочным кольцом.
По результатам расчета подбирается нужное регулировочное
кольцо. Затем ложный лабиринт снимается. Окончательной сборке
предшествует также проверка зазоров в колесах планетарного
редуктора (рис. 15.20).
Сборка планетарного редуктора ТС выполняется в следующем
порядке:
сборка трех сателлитов и контроль зазоров в зубьях сател-
литов и венца;
установка ведущего колеса ротора и контроль зазора в зацеп-
лении его с сателлитами;
сборка трех паразитных колес и контроль зазоров в зубьях
колес и венца;
установка ведомого колеса ротора и контроль зазора в зацеп-
лении его с паразитными шестернями.
Сателлиты вместе с регулировочными кольцами и наружными
обоймами роликовых подшипников устанавливаются согласно но-
мерам пальцев водила.
204

Г/--0,1..0,5
Рис. 15.20. Редуктор TCi
/—пальцы кронштейна; 2—шариковый
подшипник; 3— паразитное зубчатое ко-
лесо; 4—регулировочное кольцо; 5—кор-
пус турбины II ступени; 6—прокладка;
7—корпус механизма сцепления; 8—зуб-
чатый венец; 9—сателлит; 10—ролико-
вый подшипник; //—регулировочное
кольцо сателлитов; /2—водило; 13—гай-
ка; 14—ведущее колесо; 15—ведомое
колесо; /6—ложный вал

^'5
-—3


Для проверки бокового зазора в зубьях на три сателлита ста-
вится зубчатый венец, а в один из сателлитов (1-й) вставляется
разжимное приспособление с выносным рычагом 3 (рис. 15.21).
При измерении стержень индикатора устанавливают на риску
рычага 3 приспособления, нанесенную на расстоянии, равном
радиусу начальной окружности сателлита. С помощью другого
приспособления, устанавливаемого на фланец корпуса, зубчатый
венец отжимается винтом 1 в сторону 1-го сателлитного колеса
(номера колес обозначены на их торцах). Таким образом, венец
оказывается зафиксированным, тогда как 1-й сателлит свободно
поворачивается в пределах бокового зазора. Если зазор не соот-
ветствует ТТ, то подбирается другой сателлит. Затем проверяют
зазоры в зацеплениях 2-го и 3-го сателлитов с венцом.
Боковые зазоры в зубьях сателлитов 9 (см. рис. 15.20) и ве-
дущего колеса 14 проверяются при снятом венце 8 с помощью
ложного вала 16. На ложный вал, вставленный в подшипник, на-
деваются ведомое колесо 15 с кольцом, ведущее колесо 14, кол-
пачок и затягивается гайка 13. Сателлит, с которого начинается
проверка, фиксируется от проворачивания специальным стопо-
ром. Затем корпус ротора II ступени с ложным валом ставится
(при этом колеса вводятся в зацепление) и закрепляется на кор-
пус механизма сцепления. При проверке зазора стержень индика-
тора устанавливается на риску Р2, нанесенную на рычаге ложного
вала на расстоянии, соответствующем радиусу начальной окруж-
ности ведущего колеса. Затем фиксируются последовательно 2-й
и 3-й сателлиты, и зазоры проверяются аналогично, после чего
ложный вал вынимается.
205
Рис. 15.21. Контроль зазоров в редукторе ТС
Боковые зазоры в зубьях венца и паразитных колес проверя-
ются точно так же, как и для сателлитов, но для отжатия венца
используется рычаг 2 приспособления (схема отжатия на рис.
15.21 условно показана в перевернутом виде).
Для проверки зазора т] решается уравнение
где Bi — размер от торца N корпуса ротора до торца паразитного
колеса 3 (см. рис. 15.20), задается по ТТ с точностью в пределах
0,24 мм; В2— толщина опорного пояска зубчатого венца 8; В^ —
размер от торца N корпуса ротора до торца сателлита 9.
Зазор 1] выдерживается путем подбора регулировочных колец
11 сателлитов в пределах от 0,3 до 0,5 мм. Размеры В{ и В2 со-
ответственно для трех паразитных и трех сателлитных колес не
должны отличаться более чем на 0,1 мм. Это требование обес-
печивается также подбором колец 11 при сохранении зазора т]
в заданных пределах.
Окончательную сборку II ступени укрупненно можно пред-
ставить состоящей из сборки корпусов турбины с ротором, уста-
новки колес планетарного редуктора и соединения турбины с
механизмом сцепления.
На корпусе турбины (рис. 15.20) собираются три паразитных
колеса с подобранными регулировочными кольцами 4, и затем он
устанавливается на вал ротора (положение оси вала вертикаль-
206
мое), на который надеты лабиринтное кольцо, подобранная регу-
лировочная шайба 1 (см. рис. 15.18), обойма роликового подшип-
ника и распорная втулка 3. После установки ведомого и ведуще-
го колес гайка 13 (см. рис. 15.20) вала затягивается с крутящим
моментом 50+5 Н-м, и на три паразитных колеса устанавлива-
ется зубчатый венец.
Механизм сцепления, собранный отдельно (вместе с сателли-
тами), закрепляется на приспособлении так, чтобы ось водила
располагалась горизонтально. В таком положении с ним соеди-
няется турбина ТС. При этом сателлиты вводятся одновременно
в зацепление с венцом и ведущим колесом. Затем через храповую
муфту проверяется их вращение; оно должно быть плавным, без
заеданий и постороннего шума.
15.8.2.	Агрегаты питания
На рис. 15.22 показан плунжерный насос, предназначенный
для подачи топлива к форсункам и регулирования частоты вра-
щения двигателя. Он состоит из насосной части и блока системы
регулирования (на рисунке не показан).
Основные части насоса — ротор 7 с наклонными плунжерами
6, получающий вращение от рессоры 11, и наклонная шайба 8 с
подшипником 9 и корпусом, имеющим возможность поворота с
помощью сервопоршня относительно оси цапф 12.
Основные требования к сборке насосов такого типа состоят в
обеспечении зазоров в плунжерных парах, соосности подшипников
ротора (в корпусе и крышке), соосности цапф 12, перпендикуляр-
Рис. 15.22. Топливный плунжерный насос:
1—5—пружины; 2—золотник датчика частоты вращения; 3—центробежный регулятор; 4—нап-
равляющая; 6—плунжер; 7—ротор; 8—наклонная шайба; 9—подшипник; 10—уплотнение- 11-
рессора, /2—цапфа; 13—рессора регулятора частоты вращения; а—канал нагнетания; б—ка-
нал всасывания
207
ности осей цапф и ротора и настройки системы поворота наклон-
ной шайбы.
На этапе узловой сборки производится подбор плунжерных
пар, сборка и контроль сервопоршня, проверка соосности подшип-
ников ротора, сборка ротора, качающего узла и уплотнения.
Зазоры в плунжерных парах (0,008—0,012 мм) обеспечивают-
ся подбором или индивидуальной пригонкой (притиркой) и окон-
чательно контролируются гидроопрессовкой. Соосность подшип-
ников ротора в корпусе и крышке (в пределах 0,008 мм) достига-
ется на предварительной сборке перемещением крышки относи-
тельно корпуса с последующим развертыванием двух отверстий
и запрессовкой в них фиксирующих штифтов. Соосность цапф и
перпендикулярность их осей к оси ротора проверяется специаль-
ными индикаторными приспособлениями. Основные операции по
общей сборке насоса следующие: установка узла сервопоршня со
штоком в корпусе насоса; установка подшипников и предваритель-
но собранного с плунжерами ротора; соединение штока сервопор-
шня с корпусом подшипника наклонной шайбы и настройка ме-
ханизма поворота на «нулевой» и предельный углы с помощью
упоров; сборка торцового уплотнения; проверка уплотнений керо-
сином под избыточным давлением 0,3—0,4 МПа; проверка бие-
ний рессоры ротора (допускаемое биение не более 0,05 мм); ис-
пытание и обкатка насоса на специальном стенде.
На рис. 15.23 показан агрегат питания и регулирования дру-
гого типа — шестеренного. При сборке таких агрегатов важными
требованиями являются обеспечение оптимальных боковых зазо-
ров в зубьях, осевых и радиальных зазоров шестерен в корпусе,
а также обеспечение герметичности манжетных уплотнений.
Процесс сборки насоса включает операции узловой сборки ве-
дущей шестерни 7 с рессорой и общей сборки качающего узла
насоса. Сборка качающего узла ведется на базе корпуса 1, уста-
новленного на приспособление. В отверстия корпуса, предвари-
тельно заполненные техническим вазелином, ставятся пружины 5.
В подпятники 4 и 5 укладываются уплотнительные кольца 2.
Подпятники соединяются своими лысками и совместно вставля-
ются в корпус 1. В отверстия подпятников вставляются колесо 6
и узел шестерни 7 так, чтобы были совмещены метки на зубе и
впадине сопрягаемых зубчатых колес. В проточки подпятников
9 и 10 вставляются уплотнительные кольца 8, подпятники соеди-
няются своими лысками и совместно вставляются в корпус. На
хвостовик шестерни 7 ставится поводок 19 и в него помещается
пружина 18. На втулку 16 надевается манжета сальника 17, а в
канавку втулки укладывается уплотнительное кольцо 15. Собран-
ный узел втулки надевается на рессору и ставится на поводок
так, чтобы в пазы втулки вошли выступы поводка. В расточку
корпуса 1 и канавку крышки 11 закладываются уплотнительные
кольца 12, смазанные герметиком ЦИАТИМ-221, крышка уста-
навливается на корпус и закрепляется винтами. Затем ставятся и
закрепляются фланцы 13 и 14.
208
По окончании сборки проверяют вращение зубчатых колес че-
рез рессору. Вращение должно быть плавным; моменты страгива-
ния не должны превышать 12,5 Н-м. Собранный насос поступает
на стенд для обкатки и последующей проверки технических дан-
ных.
Глава 16. ОБЩАЯ СБОРКА ГТД
16.1.	ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общая сборка является завершающим и наиболее ответствен-
ным этапом производства авиационных двигателей. Конструкция
двигателя накладывает свои особенности на технологический про-
цесс сборки, и они учитываются в каждом конкретном случае.
Можно отметить следующие основные требования, которые необ-
ходимо выполнять при общей сборке любого ГТД:
1.	Правильный выбор схемы сборки с учетом сил тяжести, об-
легчающей центровку роторных узлов и других сборочных еди-
ниц, исключающей опасность «провисания» двигателя и перекоса
осей подшипников.
2.	Обеспечение соосности опор подшипников и лабиринтных
уплотнений.
8	2271
209
3.	Соблюдение осевых и радиальных зазоров в каждой сту-
пени компрессора и турбины, а также в лабиринтных уплотне-
ниях.
4.	Тщательное совмещение клейм спаренности сопрягаемых
деталей. Особое значение это имеет для сборочных единиц, кото-
рые прошли балансировку и частично разбирались. В этом слу-
чае на общей сборке должна быть полностью сохранена ранее
достигнутая сбалансированность.
5.	Равномерная затяжка всех ответственных резьбовых соеди-
нений с определенным усилием и по определенной схеме (центри-
рующие призонные болты при сочетании их с обычными крепеж-
ными должны затягиваться в первую очередь).
6.	Герметичность мест соединения всех топливных и масляных
трубопроводов, а также агрегатов, заглушек и т. п., расположен-
ных на внешнем контуре двигателя.
При составлении технологического процесса общей сборки ре-
комендуется все важнейшие зазоры, указанные в конструкторском
чертеже, проверить путем решения размерных цепей по методике,
изложенной в гл. 4. По результатам расчетов в операционных
эскизах (а иногда и в чертежах изделия) надлежит проставить
технологически обоснованные, согласованные с конструктором
зазоры.
Укрупненная общая сборка однокаскадного двигателя включа-
ет сборку корпуса компрессора с ротором и спрямляющими ап-
паратами, установку корпуса с подшипниками, сборку камер сго-
рания, турбины, коробки агрегатов, реактивной трубы и монтаж
агрегатов. Сборка двухкаскадного двигателя будет отличаться
главным образом дополнительными операциями по сборке второго
каскада.
Как отмечалось выше, турбины, некоторые компрессоры, каме-
ры сгорания и ряд других сборочных единиц не могут быть окон-
чательно собраны до общей сборки изделия. Некоторые из них
после сборки (или балансировки) приходится частично разбирать
перед общей сборкой двигателя.
16.2.	ТУРБОРЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
На основании приведенных ранее общих соображений по вы-
бору базовой детали (см. гл. 14) для ТРД в качестве таковой
может быть использован один из корпусов (компрессора, среднего
подшипника, турбины), не имеющий продольного разъема, т. е.
разъема по плоскости, проходящей через ось двигателя. Установ-
ка базовой детали на сборочном стенде наиболее целесообразна
при вертикальном положении ее оси и соответственно горизон-
тальном положении поперечных плоскостей разъема собираемых
корпусов. Завершающие операции общей сборки (установка аг-
регатов, трубопроводов и т. п.) удобнее выполнять при горизон-
тальном положении оси двигателя.
210
В качестве примера рассмотрим -сборку двигателя с двухсту-
пенчатой турбиной, имеющего продольный разъем среднего кор-
пуса компрессора (см. рис. 15.2, 15.9). Основные операции общей
сборки выполняются на базе переднего корпуса компрессора в
следующем порядке:
установка ротора компрессора на передний корпус;
предварительная сборка корпусов компрессора переднего,
среднего (одной из половин) и заднего;
контроль зазоров в компрессоре;
окончательная сборка компрессора;
установка камеры сгорания и соплового аппарата I ступени
турбины;
контроль соосности подшипников;
установка ротора турбины;
контроль зазоров в турбине;
установка соплового аппарата II ступени турбины;
установка лопаток в диск II ступени и контроль зазоров;
установка реактивного сопла, турбопроводов, агрегатов.
Содержание и последовательность выполнения операций по
сборке основных составных частей, входящих в состав ГТД —
компресора, камеры сгорания, турбины рассмотрены выше в под-
разд. 15 1 — 15 5, посвященных каждой сборочной единице в от-
дельности. На общей сборке содержание и последовательность
сборочных и контрольных операций сохраняются. Добавляются
операции по соединению составных частей между собой.
По выполнении операций сборки компрессора (см. рис. 15.2)
при сохранении вертикального положения оси изделия на фланец
заднего корпуса устанавливается корпус 8 заднего подшипника
(см. рис. 15.9). Сверху на него ставится корпус соплового аппа-
рата I ступени, собранный предварительно вместе с камерой сго-
рания (см. рис 15.6). Корпус соплового аппарата закрепляется
по. наружному и внутреннему фланцам, и производится контроль
соосности подшипников с помощью приспособления, показанного
на рис. 16.1. Разжимная центрирующая цанга 1 приспособления
Рис. 16 1. Контроль соосности подшипников
8*
211
Рис. 16.2. Фиксация вала турбины в цапфе компрессора:
1—рабочий упор; 2—монтажный упор; 3—задняя цапфа; 4— широкий паз задней цапфы; 5—
пластина; 6—вал ротора турбины; 7—специальный ключ; 8—отверстие в заднем корпусе; 5—»
пружинящий замок; 10—муфта
вставляется в отверстие задней цапфы 2 компрессора и закрепля-
ется путем затяжки гайки 5. Вращая ротор компрессора, с по-
мощью индикатора 4 определяют биение (и несоосность) наруж-
ной обоймы заднего подшипника 3.
Для контроля соосности лабиринтного уплотнения пользуются
приспособлением аналогичной конструкции.
Ротор турбины устанавливается так, чтобы широкий шлиц на
его валу 6 (рис. 16.2) совпал с широким пазом 4 цапфы 3 ком-
прессора. После опускания вала ротора до отказа он фиксирует-
ся муфтой 10^ путем поворота ее с помощью спецключа (по ча-
совой стрелке до упора). После удаления ключа муфта контрится
пружинящим замком 9.
Специальными калибрами измеряются осевые (см. рис. 5.1) и
радиальные зазоры в I ступени турбины, затем в пазы диска II
ступени вставляются согласно номерам лопатки (с замками) и
проверяются те же зазоры, что и в I ступени. Собранная транс-
миссия проверяется на легкость вращения (от руки).
212
Рис 16.3. Схема двухкаскадного ГТД:
/—I ступень КНД, 2—передний корпус компрессора, 3—ротор КНД, 4—ротор КВД; 5—спрям-
ляющий аппарат КВД, 6—корпус камеры сгорания, 7—турбина I ступени; 8—сопловой аппа-
рат II ступени, 9—турбина II ступени
По окончании общей сборки топливные и масляные магистра-
ли двигателя проверяются на герметичность прокачкой топлива
и масла под давлением, несколько превышающим рабочее. После
общего внешнего контроля двигатель поступает на испытание.
Общая сборка ГТД с двухкаскадным осевым компрессором в
основном включает те же операции, что и сборка с одновальным.
Главное отличие состоит в сборке трансмиссии. На общую сборку
поступают отбалансированные роторы компрессора и турбины
каскадов низкого и высокого давления. В зависимости от конст-
руктивных особенностей роторов балансировка их проводится или
раздельно, или совместно в каждом каскаде. Последнее, в частно-
сти, имеет место, когда ротор компрессора низкого давления не
имеет передней цапфы и балансировать его отдельно не пред-
ставляется возможным.
Основные операции по общей сборке ГТД подобного типа
(рис. 16.3) выполняются на базе корпуса подшипников в следую-
щем порядке:
проверка соосности опор подшипников;
установка ротора КВД;
установка камер сгорания;
установка соплового аппарата и ротора турбины I ступени,
контроль и регулировка зазоров в турбине I ступени;
установка соплового аппарата II ступени;
установка корпуса- IV и V ступеней компрессора (со спрямляю-
щим аппаратом);
установка промежуточной опоры подшипника;
установка корпуса III ступени компрессора (со спрямляющим
аппаратом);
установка II и III ступеней ротора КНД;
установка корпуса II ступени компрессора (со спрямляющим
аппаратом);
установка лопаток на диск II ступени компрессора и установка
переднего корпуса;
установка ротора турбины II ступени;
установка I ступени ротора КНД, кока и входной проставки.
213
Рис. 16.4. Схема контроля соосности двухкаскадного ГТД:
/—оправка; 2, 5—кольца технологические; 3—средний корпус; 4—втулка; А, Б, В—места ус-
тановки штифта индикатора
Соосность опор подшипников проверяется с помощью индика-
торных приспособлений и оправок (рис. 16.4). Предварительно в
Гнезда заднего и среднего подшипников вставляются технологиче-
ские кольца 2, 5, подобранные с минимальным (до 0,01 мм) за-
зором. Внутрь их вставляется точная оправка 1, к которой кре-
пятся индикаторы, регистрирующие несоосность переднего подшип-
ника и неперпендикулярность торцов опор подшипников. Несоос-
ность определяют непосредственно или путем измерения торцово-
го биения технологического кольца, установленного в гнездо про-
веряемой опоры. Если несоосность подшипников для данного типа
двигателей превышает 0,1 мм, то производится замена одного из
корпусов (например, корпуса компрессора); в опытном производ-
стве допускается подрезка торцов корпусов IV и V ступеней.
Установке ротора КВД (рис. 16.5) предшествует подсчет за-
зоров в лабиринте 10 ротора на основании обмера диаметров ла-
биринтов. Зазоры обычно лежат в пределах 1,5±0,5 мм.
Установка ротора 8 КВД на базовый узел — корпус подшип-
ников 11 производится с помощью электротельфера и приспособ-
ления, закрепляемого на его задней цапфе. Ротор ставится так,
чтобы его средняя опора 4 вошла в полость корпуса подшипников
11. Для того чтобы облегчить совмещение фланцев опоры и кор-
пуса, в отверстия фланцев вставляются два технологических шты-
ря. Болты крепления опоры затягиваются по определенной схеме
с контролем усилия затяжки. Затем проверяется задний осевой
зазор между диском VI ступени и внутренним кольцом спрямля-
ющего аппарата.
Сборка камер сгорания 15 начинается с установки кожухов 14,
изолирующих корпус подшипников от горячей полости камер. За-
тем, на фланец корпуса подшипников 11 ставится корпус камер*,
с установленными в нем форсунками 12. Камеры сгорания уста-
214
Рис. 16.5. Схема установки ротора КВД и турбины I ступени
навливаются последовательно, начиная с первой, находящейся в
верхней части двигателя. Следят за тем, чтобы втулки завихри-
теля 13 камер надевались на форсунку свободно. В противном
случае крепление форсунок временно ослабляют. Соседние каме-
ры соединяются перепускными патрубками. После установки всех
камер они закрепляются специальным кольцом 17.
Сопловой аппарат I ступени 16 устанавливается на задний
фланец корпуса подшипников, сверху на него накладывается кор-
пус лабиринтов 18 турбины, и весь пакет стягивается болтами.
Перед постановкой ротора 1 турбины ролики заднего подшип-
ника 2 утапливаются в сепаратор и фиксируются техническим ва-
зелином. Ротор осторожно опускается и соединяется по шлицам с
ротором КВД.
Дальнейшие операции удобнее выполнять при горизонтальном
положении оси турбины. Придерживая ротор от выпадания, сна-
нала поворачивают собираемое изделие на стенде примерно на
80°, - ставят на вал турбины конус 6 задней цапфы ротора КВД
р затягивают гайку 5 крепления турбины I ступени (резьба ле-
вая) с контролем затяжки по углу поворота (около 35°). Затем
роторы устанавливают горизонтально и проверяют их вращение
(от руки). Контролируется осевой зазор между лопатками и
торцом соплового аппарата, а также радиальный зазор (после
установки бандажа аппарата) и осевой зазор в шарикоподшипнике.
Осевой зазор в турбине измеряют, когда зазор подшипников
выбран вперед, т. е. когда ротор находится в крайнем переднем
положении. Если зазор не соответствует заданному значению (в
среднем 0,9 мм), то ротор снимают и регулировочное кольцо 3
заменяют. Комплект колец- (из которого берется нужное для дан-
ного изделия) рассчитывается предварительно на основании ре-
215
Рис. 16.6. Схема установки ротора КНД:
/3, //3 и т. д.—задние осевые зазоры; //п, ///п и т. д.—передние осевые зазоры^ 5-»радв»
альные зазоры
шения размерной цепи (см. подразд. 4.2.4), причем число ступеней
компенсации достигает 12—15.
После установки кольца 3, обеспечивающего требуемый зазор,
роторы собирают и стягивают окончательно. Усилие затяжки
(около 90 кН) создается путем обжатия собираемых узлов с по-
мощью гидропрессового устройства. Правильность взаимного по-
ложения собранных роторов проверяется по биению внутренней
цилиндрической поверхности и торца гнезда подшипника проме-
жуточной опоры 7. Если биение выходит за установленные преде-
лы (0,03—0,07 мм), то проводится новая установка и затяжка
роторов.
Для проверки зазоров в КВД его предварительно собирают с
одной половиной корпуса Я как было показано выше (см. под-
разд. 15.1), затем ставится вторая половина, и корпус закрепля-
ется окончательно.
Сборка КНД (рис. 16.6) начинается с установки в цапфу 1
ротора КВД, промежуточной опоры в виде втулки 4 с подшипни-
ком 3, который закрепляется гайкой. Дальнейшие операции вы-
полняются при вертикальном положении оси изделия. Ставится
корпус 12 III ступени компрессора и контролируется передний
осевой зазор IVn.
Ротор 7 КНД поступает на общую сборку без лопаток II сту-
пени, так как спрямляющий аппарат 11 не имеет разъема. Ротор
опускается так, что его вал входит во втулку 4 промежуточной
опоры. Закрепляется ротор гайкой. 2 с помощью специального
шлицевого ключа (резьба левая). Затем ставится спрямляющий
аппарат 11 II ступени КНД и контролируются зазоры в III сту-
пени КНД.
Установка соплового аппарата II ступени и ротора 9 турбины
II ступени (см. рис. 16.3) проводится после поворота собираемого
216
изделия на 180° (турбиной вверх). При установке ротора его вал
вводят во внутреннюю полость вала ротора КНД (совместив мет-
ки или лопатки № 1 роторов) до упора регулировочного кольца 5
(см. рис. 16.6) в буртик на валу ротора КНД. Затяжка гайки 6
ротора турбины производится с контролем усилия по углу по-
ворота.
Установка лопаток на диске II ступени производится в соот-
ветствии с номерами пазов. Затем устанавливается передний кор-
пус 10 и последовательно ставятся по шлицам цапфы ротора КНД
стяжная втулка 8 и диск I ступени, который закрепляется гай-
кой. Наконец, на диск устанавливается и закрепляется пробкой
кок ротора 9.
В процессе сборки турбины II ступени и первых ступеней КНД
производится контроль осевых и радиальных зазоров.
16.3.	ТУРБОВИНТОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Общая сборка двигателя (рис. 16.7) включает следующие ос-
новные этапы сборки трансмиссии:
установка ротора компрессора в гнездо подшипника задней
опоры и сборка разъемного статора (схема сборки — вертикаль-
ная) ;
установка редуктора на статор компрессора;
сборка ротора турбины с сопловыми аппаратами и установка
корпуса заднего подшипника.
Для ТВД характерны многоступенчатые турбины типа при-
веденной на рис. 15.11. Как известно, при такой конструкции тур-
бины на общей сборке изделия исключается возможность установ-
ки готового ротора; его окончательная сборка проводится совмест-
но с установкой сопловых аппаратов. Для динамической балан-
сировки и выполнения некоторых предварительных операций об-
щей сборки ротор приходится собирать предварительно, а затем
разбирать. Детали и их взаимное положение при этом маркиру-
ются.
На этапе предварительной сборки выполняются следующие
операции, характерные для данного двигателя:
Рис. 16.7. Схема ТВД:
/—ротор компрессора; 2—статор компрессора; 3—корпус камеры сгорания; 4—передний под-
шипник турбины; 5—корпус турбины с сопловыми аппаратами; 6—ротор турбины; 7—аадний
подшипник турбины; 8—шлицевое соединение; 0—редуктор
217
проверка заданной несоосности компрессора и гнезда переднего
подшипника турбины;
проверка и обеспечение допустимого биения заднего вала
турбины;
обеспечение заданных радиальных зазоров в турбине путем
пригонки (расточки) вставок сопловых аппаратов.
Одним из важных требований, предъявляемых к подшипникам
качения (см. подразд. 12.1), является обеспечение равномерных
радиальной и осевой нагрузок. Вследствие весьма малой нагрузки
на передний подшипник 4 (см. рис. 16.7) турбины в нем наблюда-
ется проскальзывание тел качения и, как следствие, задиры на
беговых дорожках. Искусственно создаваемая регламентированная
несоосность этого подшипника по отношению к оси ротора ком-
прессора позволяет увеличить радиальную нагрузку и устранить
возможный дефект. Несоосность, создаваемая при расточке гнезд
подшипников^ (в пределах до 0,2 мм), контролируется индика-
тором.
Проверка биения вала ротора проводится после сопряжения
его по шлицам соединения 8 с валом компрессора. При этом ро-
тор турбины опирается только на передний подшипник 4 (сопло-
вые аппараты и задний подшипник 7 не установлены). Если бие-
ние заднего вала ротора превышает допустимое (около 0,05 мм),
то вал турбины переставляется в шлицах компрессора. Затем
взаимное положение шлицев маркируется. Операция расточки
вставок сопловых аппаратов с целью обеспечения оптимальных
зазоров в турбине рассмотрена в подразд. 15.4.
На этапе окончательной общей сборки изделия основные опе-
рации по сборке турбины следующие:
1.	Установка переднего вала ротора Турбины в шлицы ком-
прессора (по маркировке), затяжка болта, скрепляющего рото-
ры (контроль затяжки по крутящему моменту, равному 1500 НХ
Хм), и проверка допустимого взаимного перемещения валов по
шлицам.
2.	Последовательная установка сопловых аппаратов и сборка
ротора турбины. При этом для компенсации прогиба ротора тур-
бины при работе сопловые аппараты также смещаются (в сторону
смещения оси турбины, т. е. вниз) относительно установочной ба-
зы корпуса камеры сгорания, и, таким образом, радиальные зазо-
ры по окружности всех ступеней сохраняются в заданных преде-
лах. По мере сборки турбины контролируются радиальные (а, в)
и осевые (б, г) зазоры (см. рис. 15.13), а также биение дисков
по поверхностям стыков.
3.	Установка заднего вала ротора и затяжка вместе с пакетом
дисков. Контроль — по удлинению шпилек, которое должно со-
ответствовать удлинению, установленному при сборке для балан-
сировки.
4.	Установка и закрепление (на последнем сопловом аппарате)
корпуса заднего подшипника.
218
Глава 17. ПЕРЕБОРКА ГТД
Газотурбинные двигатели подвергаются различным видам ис-
пытаний: сдаточным, контрольным, длительным, специальным,
повторным. Не касаясь особенностей видов испытаний, являющих-
ся предметом изучения в специальном курсе, отметим, что сда-
точные испытания проходит каждый двигатель, собранный из
новых деталей и узлов в цехе первой общей сборки. И, прежде
всего, на этих испытаниях проверяется качество сборки и соот-
ветствие параметров двигателя техническим требованиям.
После сдаточных испытаний двигатели разбирают для опреде-
ления технического состояния деталей и узлов. Обнаруженные де-
фекты устраняют, дефектные детали заменяют. Затем двигатель
собирают, направляют на контрольные испытания и сдают заказ-
чику.
Процессы разборки (после сдаточных и других испытаний),
дефектации и второй сборки принято называть переборкой. Раз-
борка ГТД после сдаточных испытаний производится, как прави-
ло, не полностью. Не разбираются, например, такие узлы, как
сопловые аппараты, валы (с напрессованными кольцами подшип-
ников), агрегаты и другие сборочные единицы, перечень которых
установлен техническими требованиями на данное изделие.
Разборка производится в специальных помещениях, непосред-
ственно примыкающих к промывочному отделению цеха второй
сборки. Помещение оборудуется подъемными устройствами типа
электротельфера для снятия тяжелых узлов, специальными те-
лежками для транспортировки и тарой с сортовиками для мелких
деталей. Рабочие места оснащаются приспособлениями (съемни-
ками, оправками), специальным и нормальным инструментом,
располагаемыми на передвижных тележках. '
Детали и узлы, подлежащие очистке и промывке, рассортиро-
вываются в зависимости от вида загрязнения (нагар, уплотняю-
щие вещества и др.) и предписанного способа промывки (см. под-
разд. 7.2).
Очищенные и промытые детали и узлы раскладывают ком-
плектно на контрольных стеллажах в строго определенном поряд-
ке, где их тщательно осматривают контролеры. Визуальный ос-
мотр ведется в условиях хороЩей освещенности и при необходи-
мости с помощью оптических средств. При этом выявляются по-
верхностные дефекты: .трещины, риски, вмятины, искажение фор-
мы и т. п. Дефекты изнашивания определяют путем обмера. Для
выявления микротрещин пользуются физическими методами кон-
троля (чаще ЛЮМ, а также другими, рассмотренными в под-
разд. 5.2).
По результатам осмотра, обмера и дефектации составляют
специальный документ — ведомость дефектов. В ведомости после
наименования детали или узла записывают характер дефекта (за-
боина, наклеп, износ, вытяжка лопатки и т. д.), способ и средство
219
его определения (осмотр, обмер) и заключение о возможности
устранения дефекта или о замене детали.
Большую роль играет система осмотра. На основании работы
с данным типом двигателя выявляют характерные дефекты, воз-
никающие в определенных местах в тех или иных деталях. Уста-
навливают перечень деталей с указанием мест, которые нужно
особо тщательно осматривать. Это повышает эффективность де-
фектации. Деталями, подлежащими тщательному осмотру в ГТД,
являются лопатки турбины и компрессора, жаровые трубы ка-
мер, сопловые аппараты, рабочие поверхности зубьев колес, ша-
рики и ролики, а также беговые дорожки колец подшипников, ла-
биринтные и манжетные уплотнения.
Комплекты деталей и узлов, признанных годными, сосредота-
чиваются на ЦСГД, где к ним добавляют детали взамен забрако-
ванных. Затем их направляют в цех второй сборки. Здесь начи-
нается процесс, аналогичный процессу первой сборки, с выполне-
нием всех контрольных операций. Уравновешенность роторов при-
ходится проверять вновь путем динамической балансировки мето-
дами, рассмотренными выше (см. гл. 6).
Между процессом второй и первой сборки имеются некоторые
отличия. Значительная часть подготовительных операций (подбор
деталей по размерам и массе, регулирование зазоров и пр.) при
второй сборке не проводится, и, следовательно, трудоемкость ее
по сравнению с первой сборкой несколько снижается. В то же
время значительно повышаются требования к контролю состоя-
ния деталей и узлов и к общей сборке двигателя.
Другая особенность второй сборки состоит в том, что все де-
тали и узлы, кроме стандартных крепежных деталей, должны
быть поставлены на тот же двигатель, с которого они были сня-
ты. В связи с этим процессы промывки, контроля, подготовки к
сборке проводятся комплектно по узлам с проверкой соответству-
ющей нумерации и маркировки. В свою очередь, это требует чет-
кой организации хранения и транспортировки с применением спе-
циальной тары с сортовиками, вмещающей все составные части
перебираемого двигателя.
Особенностью второй сборки является также то, что детали,
предназначенные для контровки и уплотнения, т. е. детали
одноразового применения, должны быть заменены на новые.
Собранные двигатели подвергают внешнему осмотру (главным
образом, проверке масляных, воздушных, электрических коммуни-
каций) и направляют на испытательную станцию, где они про-
ходят окончательное контрольное испытание. После успешных ис-
пытаний двигатели транспортируют в, экспедицию, где их кон-
сервируют, снабжают запасными частями, комплектом бортового
инструмента и технической документацией, включающей паспор-
та и протоколы испытаний, и упаковывают. Этим завершается
производственный цикл ГТД.
Раздел HI
ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ
ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Глава 18. СБОРКА ЖРД
18.1. КАМЕРЫ
Существуют различные конструкции ЖРД, но главные состав-
ные части и требования на их изготовление имеют много общего.
Рассмотрим особенности технологии узловой и общей сборки ЖРД
на примере изделий типа «Сигма» (США), РД-107 [2, 31].
Камеры ЖРД (рис. 18.1) состоят из трех основных частей:
головки А, камеры сгорания Б и сопла В. Составные части
камер соединяются сваркой и пайкой. Процесс образования не-
разъемных соединений подобного типа, как было сказано в гл. И,
разделяется на два основных этапа: на предварительную сборку
(установку и иногда прихватку деталей) и формирование соеди-
нений, или окончательную сборку (пайку и сварку того или иного
вида, выбранного в зависимости от материала, конструкции ка-
меры и т. д.).
Основные требования, предъявляемые к предварительной
сборке, состоят в обеспечении заданного взаимного положения
свариваемых деталей, что особенно важно' из-за отсутствия спе-
циальных установочных элементов (расточек, буртиков и т. п.) на
большинстве деталей камеры, и в обеспечении некоторого мини-
мального зазора в стыке, необходимого для правильного форми-
рования шва. Так, например, при сборке камер с толщиной стенки
до 4 мм зазор между кромками при сварке (в инертных газах)
встык и зазор между листами при сварке внахлестку должен быть
от 0,1 до 0,15 толщины листа. При сварке стыковых соединений
смещение кромок на всей длине шва не должно превышать при
ручной и автоматической сварке соответственно 0,2 и 0,15 тол-
щины листа. Эти требования выполняются с помощью сборочно-
сварочных приспособлений и стапелей, обеспечивающих необхо-
димую точность установки, фиксацию и закрепление деталей.
Что касается требований, предъявляемых к окончательной
сборке — сварке, то они прежде всего относятся к самому процес-
су сварки (выбор метода, режимы и т. п.). Независимо от метода
ручную сварку стремятся заменять автоматической, которая, хотя
и требует дополнительных затрат на оборудование и оснастку, но
позволяет получить лучшее качество шва и значительно повыша-
ет производительность. Подробно вопросы технологии сварки ос-
221
j-z
(в квмеоах различной конструкции)
Рис. 18.1. Камера ЖРД:
/—цапфа; 2—рубашка; 3—стенка; 4—полукольцо
вещены в специальных курсах. Здесь можно отметить следующие
основные требования.
1. Относительный предел прочности сварных соединений в уз-
лах камер должен быть при соединении вгтык не менее 0,9 проч-
ности основного материала, а при соединении внахлестку — не ме-
нее 0,65.
2. Размеры шва, его форма и физико-механические качества
оговариваются в технических условиях и подлежат проверке не
только на образцах, но и на изделиях (1—2 шт. от партии) путем
их испытания до разрушения.
При сварке продольных швов оболочек встык начало и конец
шва выводятся на технологические припуски, предусмотренные при
раскрое заготовок, или на специально устанавливаемые техноло-
гические пластины.
Особое внимание следует обращать на контроль сварных и па-
яных изделий. Рабочие компоненты топлива представляют собой
химически активные вещества с большой проникающей способно-
стью, находящиеся под давлением 10 МПа и более. В этих усло-
виях даже незначительные дефекты сварки приводят к авариям.
В швах не допускаются непровары, трещины, поры, включения и
раковины. Подрезы и наплавы допустимы лишь в определенных
пределах (например, допускается подрез на глубине не более 0,1
толщины листа) и оговариваются техническими условиями.
Обычных методов контроля размеров, формы и внешнего вида
изделия в данном случае оказывается недостаточно, поэтому
применяются также механические (с разрушением и по образцам)
и металлографические испытания, а также рентгеноконтроль, гид-
равлические и пневматические испытания.
При гидравлическом испытании камеры на прочность под дав-
лением, на 50—75% превышающем рабочее, обычно применяется
222
0,3—1%-ный водный раствор хромпика. Давление выдерживается
в течение 5 мин, затем снижается примерно на одну треть и вы-
держивается в течение 20—25 мин.
При контроле герметичности камер используются наиболее
чувствительные методы, включая радиоактивный и масс-спектро-
метрический. На первых этапах изготовления узлов камер приме-
няются и менее чувствительные методы (см. подразд. 5.2).
Технологический процесс сборки камеры будет различным для
различных вариантов конструкции (см. рис. 18.1, а, б, в, г, д).
При вариантах бив части Б и В выполнены как единое целое —
блок камеры. Соответственно и сборка таких камер будет иметь
свои особенности, о которых будет сказано ниже.
Укрупненно план сборки камеры, выполненной в варианте а,
г или д, можно представить состоящим из следующих операций:
сборка головки; сборка сопловой части; сборка средней части (ка-
меры сгорания); сборка камеры сгорания с соплом (блока каме-
ры сгорания); испытание блока на прочность и герметичность;
сборка блока с головкой; гидравлическое испытание камеры на
прочность; проливка Камеры; испытание камеры на герметич-
ность.
Головки камер различных ЖРД имеют много общего по
конструкции и технологии изготовления. Они в большинстве слу-
чаев неразъемные, паяно-сварные (рис. 18.2). Технологический
процесс их сборки включает следующие основные операции: под-
готовка деталей к сварке (пайке); сварка огневого днища с кор-
пусом головки и контроль сварки; установка (запрессовка) фор-
сунок с припоем в огневое днище; установка форсунок с припо-
ем второго компонента и установка второго днища; сварка второго
днища с корпусом, контроль сварки; пайка головки; контроль
пайки; проливка головки.
Подготовительные операции, предшествующие сварке и пайке,
рассмотрены в гл. 7, 11 и состоят главным образом в очистке и
обезжиривании днищ, форсунок, припоя и корпуса.
Методы сварки выбираются в зависимости от рода материала
и конструкции. В основном применяется сварка ИН и Эл (см.
гл. И).
При пайке припой в виде лент (колец) закладывается в канав-
ки форсунок и для предотвращения вытекания его (при расплав-
лении) форсунки слегка обжимаются (или развальцовываются)
в днищах.
Процесс пайки обычно проводится в вакуумируемых контейне-
рах или в контейнерах с нейтральной средой, помещаемых в
электронагревательные печи. Контроль сварки и пайки осущест-
вляется методами, изложенными в гл. 5,11.
Сборка сопла и блока камеры (последний, в свою очередь,
может состоять из нескольких частей) в случае вариантов а, г и
д (см. рис. 18.1) состоит из следующих основных операций: под-
готовка деталей внутренней оболочки и рубашки; наложение при-
поя; сборка под пайку; пайка; контроль. (В случае варианта д
223
Рис. 18.2. Головка камеры ЖРД:
/—днище; 2—корпус; 3—форсунки первого компонента;
4—припой; 5—форсунки второго компонента
Рис. 18.3. Сварка оболочки камеры:
/—оболочка; 2—технологический припуск
соединение рубашки с внутренней оболочкой может быть осу-
ществлено сваркой Ктт й тогда операции соответственно изменя-
ются) .
Детали камеры проходят подготовительные операции, рассмот-
ренные выше, причем особо тщательно производится очистка пе-
ред пайкой и сваркой. В некоторых случаях для лучшего расте-
кания припоя поверхности деталей электрополируются или по-
крываются (электролитическим способом) тонким слоем (около
5 мкм) чистого металла, входящего в состав материала детали
(обычно никеля).
В зависимости от размеров камер составляющие их детали —
внутренняя оболочка и рубашка — изготавливаются или из одной
исходной заготовки, имеющей продольный шов (рис. 18.3, а), или
из нескольких лепестковых заготовок, соединяемых сваркой.
В случае толстостенных рубашек, получаемых штамповкой, они
(после соответствующей механической обработки) свариваются
методом ИН многослойным швом или в некоторых случаях руч-
ной сваркой по схеме, показанной на рис. 18.3, б. При этом, что-
бы деформация была минимальной, вначале формируется преры-
вистый шов изнутри по схеме I, затем таким же образом снару-
жи по схеме II и потом на него накладывается второй слой
сплошного наружного шва по схеме III.
Припой в виде лент фольги накладывается (в зависимости
от конструктивного варианта камеры) на внутреннюю поверх-
ность рубашки или одновременно и на наружную поверхность
оболочки и приваривается методом Ктт. Количество и материал
припоя выбираются в соответствии с условиями, изложенными в
гл. 11. Для узлов, изготавливаемых из жаропрочных материалов
и сплавов, наибольшее применение находят припои на никелевой,
марганцевой, медной и серебряной основах. При сборке под пай-
ку необходимо следить за тем, чтобы фольга припоя не отрыва-
224
Рис. 18.4. Схема пайки узла
камеры:
У—узел камеры; 2—приспособление-
манипулятор; 3—кожух; 4—подача
аргона; 5—трубопровод вакуумной
системы
лась и не смещалась. Пайку изделий данного типа можно вести
в обычных электронагревательных печах с вакуумированием ру-
башечного пространства. Поэтому предварительно рубашечное
пространство герметизируется путем заварки открытых торцов
собранной камеры. С этой целью как у рубашки, так и у оболоч-
ки предусматриваются технологические припуски.
Камера, подготовленная под пайку, устанавливается на спе-
циальное приспособление-манипулятор (рис. 18.4), обеспечиваю-
щее вращение паяемого изделия. Рубашечное пространство соеди-
няется трубопроводами с вакуумной системой, и с помощью под-
вижной платформы камера подается в рабочее пространство печи.
По окончании пайки проводится контроль методами, изложенны-
ми в гл. 5 и 11.
Сборка блока камеры по варианту в (см. рис. 18.1) произво-
дится из трубок коррозионно-стойкой стали прямоугольного пе-
ременного сечения, изогнутых по форме камеры (рис. 18.5). Труб-
ки собираются, прихватываются сваркой и затем свариваются
или спаиваются в печи. Снаружи камера охватывается техноло-
гическими бандажами [2]. Пайка производится в атмосфере су-
хого водорода или в вакууме (остаточное давление 1,3 —
0,1 мкПа). В первом случае изделие помещается в реторту (кон-
тейнер), заполняемую чистым сухим водородом, и реторта накры-
вается колпаком. Молиб-
деновые нагревательные
элементы создают темпе-
ратуру порядка 1370 К.
На собранные и прихва-
ченные трубки наклады-
вают припой на никеле-
вой основе, после чего
узел помещается в ретор-
Рис. 18.5. Сборка камеры
трубчатой конструкции:
1—нижняя часть; 2—верхняя часть;
3—стяжка; 4—диск; 5—бандажи; 6—
профилированные трубки
БИБЛИОТЕЧКА	225
ту, которая после удаления воздуха продувается и заполняется
водородом. Колпак предварительно нагревается и заполняется бо-
гатым экзотермическим газом или водородом. Затем колпак опус-
кается на реторту и крепится. Температура в реторте доводится до
точки плавления припоя. Во время процесса пайки через реторту
все время прокачивается водород.
После пайки нагревательный колпак удаляется и вместо него
надевается колпак, внутри охлаждаемый воздухом, а снаружи —
водой. После того как достигнута нужная температура охлажде-
ния, реторта продувается инертным газом и затем откачивается
до остаточного давления 1,3—0,1 мкПа. Крепящие зажимы отпус-
каются, реторта извлекается и разрезается, и на этом цикл счи-
тается законченным. Суммарная продолжительность всех опера-
ций составляет примерно 8 ч.
Сборка блоков камер с головками, а также сборка частей
средней части камеры (см. рис. 18.1, а, г, д) между собой состо-
ят в основном в образовании неразъемного сварного соединения
по стыку внутренних стенок и последующей герметизации поло-
сти охлаждения путем приварки накладок и колец к рубашке в
местах стыковки деталей.
Для обеспечения заданного взаимного положения свариваемых
частей широко применяются сборочно-сварочные приспособления
с разжимными самоцентрирующими элементами (рис. 18.6, 18.7).
При этом для фиксации камеры в плоскости, перпендикулярной
ее оси, обычно используются штуцеры, расположенные на наруж-
ной поверхности коллекторов и камер.
Ответственной операцией при сборке камер является центров-
ка (см. гл. 5). Для сравнительно жестких камер применяется наи-
более доступный способ центровки с помощью самоцентрирующих
Рис. 18.6. Приспособление для сборки и сварки поясов сопла камеры
226
Рис. 18.7. Приспособление для сборки и сварки блока камеры
элементов специальных приспособлений (рис. 18.8, а). При такой
установке ось симметрии камеры совмещается с осью приспособ-
ления — стапеля, и может быть проверено положение любой по-
верхности, прежде всего стыковочных базовых поверхностей Б
камеры, относительно ее оси. Если положение этих поверхностей
относительно оси не соответствует заданному, то они подверга-
ются механической обработке (регулировка обычно не предусмат-
ривается) при сохранении установки в том же стапеле.
Если детали типа кронштейнов, фланцев и т. п., которым
принадлежат базовые стыковочные поверхности, не были прива-
рены заранее, то данное приспособление может служить как сбо-
рочно-сварочное. С этой целью оно снабжается соответствующими
фиксирующими элементами. Однако погрешности фиксации, а
также возникающие сварочные деформации, как правило, не позво-
ляют обеспечить заданную
точность положения баз от-
носительно оси и избежать
последующей механической
обработки.
Как было сказано в гл. 5,
для камер малой жесткости
применяются методы цент-
ровки с учетом погрешностей
формы. Так, при расчетно-
механическом методе совме-
щение найденных расчетом
центров тяжести с осью ста-
пеля производится кулачка-
Рис. 18.8. Схема установки камер в стапелях при
центровке:
—стапель для центровки жестких камер; б—стапель
для центровки нежестких камер; 1—корпус стапеля;
2—установочные кулачки; 3—камера
227
Рис. 18.9. Связка камер
________	ми (см. рис. 18.8, б). Затем ведется меха-
f^pny^aKfnbi ническая обработка базовых поверхностей.
Заданное взаимное положение камер в.
составе группы (рис. 18.9) достигается пу-
тем связи их в сборочных стапелях, в кото-
рых они устанавливаются подготовленными
базами. Группы (связки) таких камер име-
ют общую раму с ответными базами и ба-
зовыми поверхностями для установки самой
группы на основном изделии — ракете.
В процессе изготовления камеры подвер-
гаются гидравлическим и пневматическим
испытаниям (рис. 18.10) методами, изло-
женными выше.
Одной из завершающих операций изготовления камер является
экспериментальное определение гидравлических потерь в магист-
ралях топливных систем. Потери в значительной степени связаны
с технологическими отклонениями (кольцевые и продольные швьц
шероховатость и т. п.).
Операция осуществляется путем проливки водой £26] на специ-
альном стенде, простейшая схема которого показана на рис. 18.11,
и состоит в измерении изменения напора и потери напора на ис-
Рис. 18.10. Схема испытания камеры
на герметичность:
1—манометр рабочий; 2—манометр конт-
рольный; 3—кран дренажный; 4, 9—венти-
ли запорные; 5—манометр; 6—клапан пре-
дохранительный; 7—редуктор; 8—манометр
на сети; 10— резервуар; //—камера; 12—
заглушки
Рис. 18.11. Схема гидравлического
испытания (проливки) камеры:
/—патрубок мерный; 2—коллектор; 3—тру-
бопровод; 4—камера; 5—кран дренажный;
б—манометры; 7—труба мерная; 8—кран
дроссельный; 9—дифманометр; 10—шайба
мерная; //—кран запорный; 12—насос; /3-®—
резервуар; /-/—заборник; 15—труба сливная
228
следуемых участках. При проливке линии окислителя (тракт I)
линия горючего (тракт II) должна сообщаться с окружающей
средой и наоборот.
Сопротивление исследуемых участков линий окислителя и го-
рючего при различных расходах воды оценивается по показанию
манометров 6, установленных на различных участках тракта. Рас-
ход воды регулируется краном дроссельным 8 и измеряется шай-
бой 10 с дифманометром 9.
На автоматизированных испытательных стендах все измере-
ния сопротивления в трактах ведутся автоматически с помощью
системы преобразователей с последующей обработкой результа-
тов на ЭВМ.
18.2. ТУРБОНАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ И РЕДУКТОРЫ ДАВЛЕНИЯ
Турбонасосный агрегат (ТНА) (рис. 18.12) представляет собой
совокупность трех сборочных единиц: насоса горючего А, турби-
ны Б и насоса окислителя В. Оба насоса являются конструктивно-
13
Рис. 18.12. Турбонасосный агрегат:
1, /2—входная улитка насоса; 2—корпус турбины; 3—коллектор отработавшего газа; 4, 9—
крыльчатка насоса; 5—регулятор частоты вращения ТНА;' 6, 8—патрубок; 7—турбина; 10—
упругая муфта; //—корпус насоса; 13—шпонки фиксирующие
22$
технологическими сборочными единицами. Турбина же может
быть собрана только совместно с насосами на общей сборке ТНА.
Основные требования к процессу сборки, вытекающие из особен-
ностей конструкции и технических условий на агрегат, можно
сформулировать следующим образом.
1.	Соблюдение и тщательная проверка герметичности отдель-
ных частей и агрегата в целом в связи с применением активных
и самореагирующих компонентов.
2.	Соблюдение соосности подшипников, что имеет особое зна-
чение ввиду расположения опор валов в разных корпусах.
3.	Необходимость тщательной динамической балансировки ро-
торов, вращающихся с высокими частотами.
18.2.1.	Насос горючего
Общей сборке ТНА предшествует сборка насосов, которую
рассмотрим на примере насоса горючего (рис. 18.13).
Сборка насоса состоит из следующих этапов: первая сборка;
испытание на герметичность; испытание на производительность;
разборка; вторая сборка и испытание на герметичность; разбор-
ка после горячих испытаний ТНА; окончательная сборка и про-
верка герметичности.
При первой сборке выполняются необходимые подготовитель-
ные операции, например подбор уплотнительных колец 5 к соот-
ветствующим буртикам крыльчатки 8 для обеспечения радиаль-
ных зазоров между ними. Затем корпус насоса 7, принимаемый
за базовую деталь, устанавливается на поворотную тележку так,
чтобы шпильки 14 крепления турбины были обращены кверху.
Основные операции можно проводить в следующем порядке:
установка вала 4 в корпус 7, сборка крыльчатки, установка
крышки 9, контроль. При установке вала 4 на него предваритель-
но напрессовывается подшипник 3 и надевается уплотнительная
втулка 2 с манжетой, затем вал закрепляется с помощью крыш-
ки 1. Дальнейшую сборку удобно вести, повернув корпус на по-
воротном приспособлении тележки на 180°. Крыльчатка 8, пред-
варительно уравновешенная с валом, устанавливается согласно
клеймам до упора в кольцо 6, фиксирующее ее в заданном осе-
вом положении, и закрепляется гайкой 10. Крышка 9 ставится с
манжетами И и шариковым подшипником 12, и к ней прикреп-
ляется регулятор частоты вращения 13.
Для обеспечения гарантированного зазора между торцами
валов насосов горючего и окислителя (в собранном ТНА) прове-
ряется размер L. При несоблюдении данного размера подбирает-
ся другой вал насоса. Биение вала по поверхности D в собранном
насосе не должно превышать 0,03 мм.
Герметичность насоса проверяется одним из описанных выше
способов (см. гл. 5). Чаще пользуются способом контроля паде-
ния давления, поскольку приходится проверять такие труднодо-
230
Рис. 18.13. Насос горючего
ступные места, как, например, полости манжетного уплотнения.
Наружные стыки корпусов проверяются обмыливанием.
Испытания на производительность проводятся на специальном
стенде путем прокачки водного 1—2%-ного раствора хромпика.
Насос устанавливается по четырем шпоночным пазам на фланцах:
и получает вращение через монтажную муфту от стендового элек-
тродвигателя. Входной и выходной патрубки соединяются с соот-
ветствующими фланцами магистрали стенда, которая затем зали-
вается водным раствором.
В результате испытания устанавливается зависимость разви-
ваемого насосом напора, потребляемой мощности и КПД от рас-
хода при постоянной частоте вращения. В случае несоответствия
указанных характеристик техническим требованиям подбирается
крыльчатка с другим наружным диаметром (иногда крыльчатка
обтачивается по наружному диаметру) и проводится повторная
231
.динамическая балансировка ротора. Если испытания дают удо-
влетворительные результаты, насос разбирается, детали просуши-
ваются, проходят дефектацию и направляются на вторую сборку.
Вторая сборка в основном состоит из тех же операций, что
и первая, но монтажные детали (например, крепежные) заменя-
ются рабочими.
Последующее испытание на герметичность помимо проверки
стыков и уплотнений предусматривает проверку мест соединений
дренажных трубопроводов. Затем насос отправляется на общую
‘Сборку ТНА и проходит огневые испытания на двигателе. После
огневых испытаний все части ТНА, в том числе и топливный на-
сос, промываются (нейтрализуются оставшиеся в них компоненты)
и вторично разбираются. Прокладки и шайбы одноразового при-
менения, а также поврежденные детали подлежат замене.
Окончательная сборка (с проверкой герметичности) насоса
содержит, по существу, те же операции, что и вторая сборка, и яв-
ляется наиболее ответственным этапом технологического процес-
са, поскольку дальнейших испытаний насос не проходит и отправ-
ляется на окончательную сборку ТНА или консервируется.
18.2.2.	ТНА
Общая сборка агрегата включает следующие основные опера-
ции: проверку соосности корпусов; первую сборку; проверку герме-
тичности; огневые испытания на двигателе; вторую сборку и про-
верку герметичности.
Соосность корпусов (рис. 18.14) проверяется с помощью спе-
циальной оправки, вставляемой в технологические втулки, уста-
новленные в гнездах подшипников с зазором не более 0,01 мм.
Зазор оправки в отверстиях втулок должен быть в тех же преде-
лах. Если оправка, предварительно смазанная машинным маслом,
проходит под собственным весом в отверстия втулок, то соосность
считается удовлетворительной. В противном случае необходимо
подобрать шпонки 4 или их пригнать (слой снимаемого металла
регламентируется), или, при параллельном смещении осей, заме-
нить корпусы.
Значительное влияние на со-
осность корпусов оказывает затяж-
ка стяжных шпилек, которая долж-
на производиться с регламентиро-
ванным усилием по определенной
схеме.
После контроля соосности прове-
ряется перпендикулярность оси вала
Рис. 18.14. Схема проверки соосности
ТНА:
Л—насос горючего; Б—турбина; В—насос окис-
лителя; /—оправка; 2—технологическая крыш-
ка; 3—технологические втулки; 4—шпонка
;232
насоса А относительно второго торца корпуса турбины. Для этого*
пользуются технологическим валом и индикаторным приспособле-
нием, устанавливаемым на вал. Подбором или пригонкой шпонок
неперпендикулярность снижается до 0,1 мм (по индикатору).
В процессе разборки корпусов ТНА в сопряженных фланцах
сверлятся и совместно развертываются отверстия под фиксирую-
щие штифты.
Первая сборка ТНА производится на базе собранного насоса
А. На шпонках, подобранных ранее, на насос А устанавливается
корпус турбины и закрепляется по схеме, обеспечивающей равно-
мерную и регламентированную затяжку по фланцу. Затем уста-
навливаются сегменты соплового аппарата турбины между ступе-
нями диска турбины, диск надевается на вал насоса А, и прове-
ряются осевые зазоры между рабочими и сопловыми лопатками.
Так как специальных регулировочных элементов не предусмотре-
но, то требуемые зазоры (в I ступени около 3 мм и во II около^
1,0 мм) достигаются подторцовкой или заменой втулок или цели-
ком ротора. После установки крышки турбины и сборки муфты
сцепления с ее уплотнениями устанавливается на шпонки собран-
ный насос В. Подобранные по месту детали клеймятся.
Огневые испытания ТНА вместе с двигателем проводятся на
специальных стендах в условиях, близких к рабочим. При этом
в турбину подается парогаз или рабочие компоненты, если они
самореагирующие, и оба насоса нагнетают компоненты в каме-
ру сгорания, где осуществляется рабочий процесс.
По окончании испытаний агрегат промывают (с нейтрализаци-
ей активных компонентов), просушивают сухим сжатым воздухом,,
разбирают и проводят его контрольный осмотр (дефектацию).
Технологические и дефектные детали, в том числе все прокладки,,
заменяются.
В процессе окончательной сборки выполняются необходимые
контрольные операции (проверка зазоров, соосности и т. д.). За-
вершается сборка второй проверкой герметичности, после чего аг-
регат поступает в цех общей сборки двигателя.
18.2.3.	Редуктор давления
Двухкамерный редуктор давления (рис. 18.15) предназначен
для понижения давления газа, используемого в вытеснительных
системах подачи компонентов ракетных двигателей. Кроме того,,
он является регулятором, поддерживающим постоянное давление
в системе независимо от понижения давления на входе в редук-
тор. Редуктор состоит из следующих конструктивно-технологичес-
ких узлов: корпуса А, клапана высокого давления Б, воздушного
фильтра В, камеры низкого давления Г с регулировочным устройст-
вом, предохранительного клапана Д, выпускного крана Е.
Основные технические условия на сборку редуктора — герме-
тичность полостей давления, правильный подбор пружин по уп-
ругости и настройка клапанов на заданное давление. Для обес-
233
Рис. 18.15. Двухкамерный редуктор давления
печения герметичности резьбовые поверхности и места уплотне-
ний перед сборкой покрываются специальной смазкой.
Редуктор собирают на базе корпуса А. Части Б, В и Г соби-
рают независимо друг от друга и затем устанавливают на корпус.
При сборке клапана высокого давления Б сначала собирают узел
мембраны, в который входят корпус 2, мембрана И, упорное и
контрящее кольца 10 и 9 и разгрузочная шайба 4. Затем узел
устанавливают на шток клапана 3 и затягивают гайкой 7. Шток
подбирают так, чтобы в вертикальном положении он перемещал-
ся в направляющей втулке седла 1 без качки под действием соб-
ственногр веса. На гайку 7 ставят пружину 6, и полость клапана Б
закрывают стаканом 5, который закрепляют гайкой 8.
234
Рис. 18.16. Схема испытания редуктора:
/—емкость 75 л; 2—краны; 3—емкости 3 л; 4—мано-
метр входной; 5—редуктор; 6—манометр выходной;
7—мерная шайба
Сборка камеры низкого давления Г
начинается со сборки подпятника. На
компенсатор 15 устанавливают мем-
брану 12 с шайбой 16, корпусом 13 и
затягивают гайкой 18. Затем пружину
20 с двумя тарелками 21 и 19 встав-
ляют в кожух 25, а в компенсатор 15
устанавливают подпятник 17, после че-
го кожух вместе с узлом подпятника
вставляют в корпус редуктора и за-
крепляют на нем гайкой 14. В днище кожуха 25 ввертывают регу-
лировочный винт 24, который контрится шайбой 22 и контргай-
кой 23.
Дальнейшая сборка редуктора состоит в сборке и установке
выпускного крана Е, предохранительного клапана Д и воздушного
фильтра В.
Испытание и настройка редуктора на заданное давление про-
изводится на установке, схематически представленной на рис.
18.16. Воздух высокого давления через систему кранов из емко-
сти 3 подается в полость редуктора 5 через фильтр В (см. рис*
18.15). Давление его на выходе регулируется натяжением пружи-
ны 20 с помощью винта 24, которая через мембрану 12 воздейст-
вует на шток конусообразного клапана 3. Заданное давление (с
отклонением ±5%) контролируется манометром.
Настройка предохранительного клапана Д производится на
давление, равное установленному в редукторе, путем поджатия
пружины 27 с помощью регулировочного стакана 26.
Глава 19. СБОРКА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ КЭДУ
19.1.	ТВЭЛ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
Особенность технологии сборки тепловыделяющих элементов
(ТВЭЛ) ядерных энергетических установок, а также дермоэмис-
сионных преобразователей (ТЭП) и солнечных батарей, тепловых
труб, узлов теплообменников и ионных движителей, состоит в
более широком применении методов механического и термомеха-
нического соединения деталей и материалов (прессования через
матрицу, прокатки, развальцовки и др.), а также в совмещении
или чередовании операций сборки с процессами покрытий (плаз-
менным, из газовой фазы), механической, электрофизической и
термохимической обработки.
Характерной особенностью процесса сборки составных частей
КЭДУ является соблюдение повышенной степени чистоты (так
235
называемой вакуумной гигиены или технической стерильности) со-
бираемого изделия и рабочей среды на всех операциях от под-
готовительных до завершающих, контрольных.
19.1.1.	Конструкция, технические требования на изготовление
Тепловыделяющие элементы — основные сборочные единицы
реактора, обеспечивающие при помещении их в активную зону
цепную реакцию деления, генерацию тепла и передачу его тепло-
носителю. По форме ТВЭЛ весьма разнообразны, но наиболее
распространены цилиндрические, гексагональные, трубчатые и
пластинчатые.
ТВЭЛ (рис. 19.1) включает в себя активный объем (сердеч-
ник) 1, оболочку 2, концевые детали 3, дистанционирующие эле-
менты 4 и торцовые отражатели 5. Активный объем заполняется
:ядерным горючим, содержащим в определенном количестве один
:из трех радиоактивных изотопов: уран-235, уран-233, плуто-
ний-239. Вопросы металловедения ядерного горючего, его свойст-
ва изучаются в специальных курсах. Мы будем касаться особен-
ностей этого материала в связи с технологией изготовления
ТВЭЛ и проблемой его совместимости с конструкционными ма-
териалами.
В зависимости от вида ядерного горючего различают три типа
ТВЭЛ: на основе металлического, керамического и дисперсионного
керамического атомного топлива.
Сердечники в ТВЭЛ первого типа изготавливают в виде стерж-
ней, труб, пластин из урана и его сплавов (U—Мо, U—Сг, U—А1,
U—Zr—Nb) методами пластического деформирования, литья и
последующей механической обработки.
Сердечники из керамического ядерного горючего окислов
(UO2, РиО2), карбидов (UC2, UC, PuC), нитридов и интерметал-
лидов изготавливают методами порошковой металлургии.
ТВЭЛ третьего типа отличаются тем, что в них диспергирован-
ное ядерное горючее равномерно распределено в неактивной мат-
рице. Благодаря локализации образующихся продуктов деления
стойкость таких ТВЭЛ под облучением выше. Но она резко зави-
сит от равномерности распределения частиц, обеспечиваемой тех-
нологически.
Специфическим материалом для сердечников дисперсионных
ТВЭЛ являются гладкие сферические частицы, покрываемые
матричным материалом и представляющие собой в известной сте-
3	5	4	3
Рис. 19.1. Тепловыделяющий элемент
236
пени автономные микроТВЭЛ. Такие микроТВЭЛ позволяют
обеспечить наивысшую степень равномерности горючего в матрич-
ной фазе и радиационную стойкость ТВЭЛ, а также снизить вред-
ность их производства.
С точки зрения технологичности конструкции предпочтитель-
нее не одиночные, а группы ТВЭЛ, предварительно собранные в
общие оболочки-кассеты. Группы ТВЭЛ с кассетами образуют
сборочные единицы, называемые технологическими каналами.
Чтобы обеспечить абсолютную надежность ТВЭЛ в условиях
нейтронного облучения и внешних нагрузок, необходимо выполне-
ние комплекса технологических требований, среди которых важ-
нейшими являются следующие:
1.	Строгое соответствие (с точностью до 0,25—0,5%) объемно-
го содержания ядерного горючего с количеством замедлителя и
теплоносителя. Проведение технологического процесса с учетом
особенностей ядерных и конструкционных материалов ТВЭЛ, с
применением активного контроля процесса.
2.	Чистота материалов, характеризуемая содержанием неже-
лательных примесей в пределах тысячных долей процента.
3.	Прочность и устойчивость формы составных частей и сое-
динений.
4.	Совместимость материалов ТВЭЛ, коррозионная и эрозион-
ная стойкость в потоке теплоносителя. Предотвращение переноса
массы.
5.	Низкие значения поперечного захвата нейтронов конструк-
ционных материалов. Минимальное общее объемное количество
конструкционных материалов ТВЭЛ.
6.	Производственная и эксплуатационная технологичность кон-
струкции.
19.1.2.	Построение технологического процесса
Существуют два варианта технологии сборки ТВЭЛ в зависи-
мости от конструктивного решения передачи тепла от сердцевины
активного объема к поверхности оболочки:
1.	Компактный сердечник (в виде стержней, таблеток) и узел
оболочки изготовляют независимо и собирают с зазором, запол-
няемым теплопроводным жидким металлом или газом.
2.	Оболочка (или покрытие) плотно прилегает к материалу
активного объема, непосредственно или через барьерный слой из
компонентов ядерного горючего и материала оболочки. Плотное
соединение (и окончательное формирование) оболочки и сердеч-
ника происходит в процессе пластического деформирования и по-
следующей диффузионной сварки (или пайки).
Методы получения исходного металлического и керамического
атомного топлива и изготовления из него сердечников ТВЭЛ ос-
вещены в литературе [10, 32].
Отметим, что одной из главных задач на начальной стадии
производства ТВЭЛ является точное дозирование делящегося
237
вещества, осуществляемое путем контроля размеров сердечников,
объема и массы порошков.
Процесс сборки ТВЭЛ при обоих указанных выше вариантах
включает образование различных соединений. Основное требова-
ние к соединениям состоит в том, чтобы срок их службы превы-
шал расчетный ресурс самого ТВЭЛ.
С точки зрения прочности ТВЭЛ предпочтение чаще отдается
сварным соединениям, при осуществлении которых необходимо
учитывать следующие требования: зона плавления и термического
влияния в процессе сварки составных частей не должна распрост-
раняться в ту часть ТВЭЛ, где содержится делящееся вещество;
зона сварки должна быть надежно защищена от атмосферных га-
зов, следовательно, необходимо применять методы сварки в ваку-
уме или в нейтральной среде.
Пайка ТВЭЛ применяется значительно реже и в основном
там, где сварка невозможна из-за сложности конструктивных
форм или при очень малых толщинах оболочки (покрытия) во из-
бежание прожога.
Механические соединения в ТВЭЛ — резьбовые, прессовые,
штифтовые — применяются лишь в тех случаях, когда отсутствие
полной герметичности не приводит к опасным последствиям.
19.1.3.	Сборка ТВЭЛ с зазором между оболочкой и сердечником
На рис. 19.2 показан ТВЭЛ первого вари-
анта с зазором и жидкометаллическим запол-
нителем. Сборка его проводится в такой по-
следовательности:
1.	Подготовка (комплектация, контроль
размеров, рассортировка и очистка деталей).
2.	Сварка (ИН или Эл) наружной оболоч-
ки 1 с нижней переходной втулкой. Аргоно-
дуговая сварка ведется в предварительно ва-
куумированной камере (рис. 19.3) головками
1, расположенными в патрубках корпуса 3.
Взаимное положение деталей 6 обеспечивает-
ся элементами 2 сборочно-сварочного приспо-
собления. Для вращения узла служит привод
4, для откачки — патрубок 5.
3.	Подбор комплекта блоков 2 (см. рис.
19.2) из сплава обогащенного урана для обес-
печения радиальных зазоров по внутренней и
наружной оболочкам (в среднем 0,3 и 0,1 мм).
Нанизывание на внутреннюю оболочку-трубку
6 блоков 2, а также блока отражателя 5 и мо-
либденовых прокладок 3. Концы трубки слег-
ка развальцовываются, чтобы не допустить
Рис. 19.2. ТВЭЛ с жидкометаллическим заполнителем
238
Рис, 19.3. Схема сварочной камеры
соскальзывания блоков. Собранный узел вставляют в наружную
оболочку, к которой предварительно приварены нижняя втулка и
дистанционаторы 7.
4.	Приварка к оболочке верхней переходной втулки 8 тем же
способом, что и нижней втулки.
5.	Ввертывание и стопорение винтами концевых деталей 4.
6.	Заполнение зазоров между оболочками и сердечником жид-
ким металлом — натрием. Отсутствие полной герметичности в сое-
динениях данного ТВЭЛ оказалось возможным только потому,
что уран, теплоноситель (Na+30% К), заполнитель (Na) и кон-
струкционные материалы (Nb, V) практически не взаимодейст-
вуют.
Операция заполнения зазора ведется при высокой температу-
ре, и во избежание насыщения газами и охрупчивания материала
оболочек установка (рис. 19.4) заполняется аргоном. ТВЭЛ / уста-
навливается в обогреваемом корпусе 7, который перед заполнением
аргоном вакуумируется через патрубок 8. Присоединительный узел
(место I), надеваемый на нижнюю втулку, соединяет технологи-
ческое отверстие 5 втулки через уплотнение 6 с системой заполне-
ния.'Натрий плавится в электропечи сопротивления 10, перемеши-
вается винтом 12 и под давлением аргона, подаваемого через пат-
рубок 11, фильтр 13 и присоединительный узел, поступает в по-
лость зазора между наружной оболочкой 2 и внутренней 3, вре-
менно закрываемой заглушкой 4. Излишки заполнителя попадают
в емкость 14. Жидкотекучесть натрия в процессе заполнения сохра-
няется благодаря подогревателю 9.
Наиболее распространенные герметичные ТВЭЛ (см. рис.
19.1), имеющие не механические, а сварные соединения, заполня-
ются натрием или гелием в условиях вакуума. Вакуумирование
производится через технологический штуцер, который после за-
полнения пережимается и заваривается.
239
Рис. 19.4. Установка
для заполнения ТВЭЛ
натрием
Заполнение жидким металлом ве-
дется до уровня, безусловно превы-
шающего границу ядерного горючего.
Для возможности теплового расшире-
ния металла и сбора газов — продук-
тов деления — над ним оставляется
некоторый свободный объем, который
обычно заполняется гелием при атмос-
ферном давлении.
19.1.4.	Сборка ТВЭЛ с плотным соединением оболочки
и сердечника
Сборка ТВЭЛ данного типа отличается тем, что заготовка
оболочки, выполненная с припуском, со стенками большей толщи-
ны, загружается топливом (металлическими блоками или кера-
мическим материалом), закрывается заглушками и полученный
пакет герметизируется сваркой. Образование соединения сердеч-
ника с оболочкой и придание ей окончательных размеров и фор-
мы осуществляется с помощью методов обработки давлением.
Применяется также последующая диффузионная сварка и пайка
оболочки с сердечником.
Выбор метода образования соединения зависит от формы эле-
мента и свойств материала.
Для цилиндрических ТВЭЛ применяются прессование через
матрицу, прокатка, волочение, ротационная ковка, для пластинча-
тых — прокатка и прессование.
Рассмотрим сборку ТВЭЛ на примере одной из трех его со*
ставных частей. Вначале собирают пакет (рис. 19.5) из заготовок
элемента. Сердечник 6 (например, на основе обогащенного спла-
ва U—2% Zr) вставляют в оболочку 5 из сплава циркалой-2, и
узел помещают в защитный медный чехол 4 из цельнотянутой
трубы. Торцы закрывают пробками: 3 — из циркалоя; 2 — из мед-
но-никелевого сплава (Си—10% Ni) и 1 — из чистой меди. По-
следнюю вваривают гелиеводуговой сваркой. Для откачки внут-
реннего объема одна из наружных пробок снабжена медной труб-
кой 7.
Перед сборкой пакета циркониевые детали очищаются травле-
нием в ванне с азотной и плавиковой (1,0%) кислотами. Медные
детали травятся в чистой азотной кислоте.
240
12 J
7
Ц 5	6
Рис. 19.5. Пакет, подготовлен-
ный для сборки ТВЭЛ с уп-
лотнением
Вакуумирование пакета с целью очистки и осуществления диф-
фузионной связи материалов производится в течение нескольких
часов при остаточном давлении 1,33 мПа, после чего медную
трубку пережимают и излишек ее отрезают.
Герметичный пакет подвергается горячему прессованию.
Медный чехол удаляется растворением в 50%-ной азотной кис-
лоте, а контакт и реакция урана с азотной кислотой исключаются
благодаря циркониевой защите. На наружной поверхности обо-
лочки при прессовании оставляют припуск около 0,05 мм, кото-
рый снимают калибровкой (без нагрева). Окончательный размер
элемента (08.—10 мм) выдерживается с точностью ±0,1 мм.
Две другие части ТВЭЛ (на основе природного урана) соби-
рают аналогично, после чего все три части сваривают встык на
установке типа показанной на рис. 19.3. Сварные соединения и
плотность сцепления оболочки с сердечником контролируют уль-
тразвуком. Проверяется также пористость оболочки путем вы-
держки (в течение 24 ч) .в растворе азотной кислоты, последующе’
го упаривания раствора и измерения его а-активности.
Одним из методов плотного соединения оболочки с сердечни-
ком цилиндрических ТВЭЛ является холодная ротационная рас-
катка роликами. При малой площади контакта роликов создаются
большие давления на пакет, что позволяет применять метод для
циркониевых оболочек ТВЭЛ на основе металлического и керами-
ческого топлива. Медный чехол не требуется. Для лучшего кон-
такта элемент подвергают диффузионной сварке.
Пластинчатые ТВЭЛ собирают методом так называемой ра-
мочной технологии, который состоит в следующем. Заготовки сер-
дечника из двуокиси урана или другого материала в виде прямо-
угольных пластин, полученных вырубкой из прокатной ленты или
штамповки, закладываются в рамку и сверху и снизу закрываются
лцстовым материалом будущей оболочки. Затем пакет вакуумиру-
ется через специальный штуцер и подвергается горячей прокатке
с обжатием до 85% или диффузионной сварке. Необходимым ус-
ловием надежного контакта является тщательная очистка заго-
товок.
При сборке трубчатых ТВЭЛ плотный контакт создается путем
гидростатического прессования или дорнования внутренней оболоч-
ки, вставленной в сердечник (с надетой наружной оболочкой), а
затем протягивания элемента через плоскую матрицу. Причем сер-
дечник в случае дисперсионных ТВЭЛ может быть изготовлен из
9 2271	БИБЛИОТЕЧКА 241
Рис. 19.6. Схема сборки
трубчатого ТВЭЛ
прокатной ленты путем вальцевания и
сварки продольного шва.
Трубчатые дисперсионные ТВЭЛ мо-
гут быть изготовлены и собраны также
путем горячего прессования (рис. 19.6).
Предварительно заготовки 2 оболочек-
гильз заполняют порошковой смесью 3
и герметизируют. Для плотной упаковки
порошка собранный пакет подвергается
виброутряске на вибростолах при часто-
тах до 5 кГц с амплитудой 0,25—0,5 мм.
Прессование ведется на мощных прессах
через матрицу 4 с заходным конусом, с
помощью плавающей иглы, закрепленной в пуансоне /.
ТВЭЛ с сердечниками из покрытых сферических частиц в слу-
чае гелиевого теплоносителя иногда изготавливают без специаль-
ной оболочки.
В последнее время получают распространение безоболочечные
дисперсионные ТВЭЛ гексагональной формы с карбид-графитовой
(UC—Zr—С) матрицей (NERVA — США). Отверстия для прохода
теплоносителя (водорода) формируются в них при прессовании
с помощью игл, закрепленных на основном пуансоне. Для пре-
дохранения стенок отверстий от разрушений и коррозии (темпера-
тура ТВЭЛ — 3000 К) они покрываются слоем карбида циркония
или карбида ниобия.
19.2.	АКТИВНАЯ ЗОНА РЕАКТОРА
Одиночные ТВЭЛ и кассеты фиксируются в основном силовом
элементе реактора — трубной доске с помощью неразъемного
сварного или разъемного механического соединения. Ввиду разно-
сти толщин свариваемых деталей производится механическая раз-
делка кромок в трубной доске или применяются переходники в
виде пластин с отбортовкой или в виде втулок [7].
Вварка ТВЭЛ в трубные доски ведется в строгой последова-
тельности, исключающей возникновение опасных напряжений и
деформации. В круглых досках, как правило, по направлению от
центра, по радиальным рядам и окружностям, а в прямоуголь-
ных досках — в шахматном порядке.
Механическое разъемное соединение ТВЭЛ с трубными доска-
ми осуществляется с помощью различного рода замков, одна из
конструкций которого приведена на рис. 19.7. При сборке наконеч-
ник 4 ТВЭЛ вставляется в отверстие трубной доски 1 и одновре-
менно в специальный вырез фиксирующей пластины 2, и ТВЭЛ по-
ворачивается на 90°. При этом выступ наконечника своими за-
242
Рис. 19.7. Разъемное механическое соединение ТВЭЛ с трубной доской
плечиками заходит за пластину и фиксирует ТВЭЛ в осевом на-
правлении. Таким же образом вставляются другие ТВЭЛ. Затем
они контрятся все одновременно или группами с помощью накла-
док 3, имеющих прямоугольные вырезы и отверстия для тепло-
носителя. Наладки крепятся к трубной доске винтами. На рис.
19.7 показано сечение Б-Б до установки, а вид А — после установ-
ки контрящей накладки.
При общей сборке реактора узел активной зоны устанавлива-
ют в корпус реактора так, что трубная доска 1 доходит до упора
во фланец корпуса, а наконечники 5 вводят в отверстия диафраг-
мы 6, чем достигается полная фиксация ТВЭЛ. Затем фиксирует-
ся трубная доска в корпусе (например, с помощью пружинного
кольца) и формируется завершающий сварной шов соединения
крышки реактора с корпусом.
19.3.	ТЕРМОЭМИССИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
19.3.1.	Конструкция, технические требования на изготовление
Наибольшее распространение в последние годы получают
ТЭП, размещенные в активной зоне реактора, встроенные в
ТВЭЛ (рис. 19.8). ТВЭЛ, содержащий один ТЭП, принято назы-
вать электрогенерирующим элементом (ЭГЭ), а ТВЭЛ, включаю-
щий несколько преобразователей, соединенных последовательно,
электрогенерирующим каналом (ЭГК).
При последовательной коммутации расположенные вдоль оси
катоды 8 соединены переходниками 4 с анодами 3 соседних эле-
ментов, а аноды изолированы друг от друга. Токосъем осущест-
вляется с анода и катода крайних элементов ЭГК, получившего
название гирляндного.
Катодные узлы включают в себя цилиндрические сердечники
5 из высокотемпературного ядерного горючего (UO2, керметов
UO2+W и других, имеющих рабочую температуру до 2100 К)»
помещенные в оболочку из тугоплавкого материала, являющуюся
9*
243
Рис. 19.8. Схема встроенного
тэп
одновременно и эмиттером. Катод-
ные узлы разделены изоляторами-
дистанционаторами 6. Иногда като-
ды оболочек не имеют и эмиттером
является ядерное горючее.
Анодный узел работает в усло-
виях более низких температур (для
различных теплоносителей она сос-
тавляет 700—1300 К). Он включает
собственно анод и наружную защит-
ную оболочку 1, соединенные через
промежуточный слой изоляции 2.
Аноды расположены коаксиально с
катодами, через межэлектродный зазор 7, полость которого запол-
нена парами цезия при пониженном давлении. Защитная оболоч-
ка анодного узла непосредственно контактирует с теплоносите-
лем.
Изготовление и сборка ЭГК в технологическом отношении бо-
лее сложны, чем создание ТВЭЛ. Помимо требований, указанных
выше для ТВЭЛ, здесь необходимо обеспечить высокие эмиссион-
ные свойства катода, высокую плотность и электросопротивление
керамических узлов, равномерный и малый (0,1—0,2 мм) меж-
электродный зазор.
Поверхностный слой катодов часто создается путем поликри-
сталлических покрытий осаждением из газовой фазы. Для созда-
ния слоя на керне из W, Мо и Та используется Re, обладающий
наилучшими эмиссионными свойствами. Осаждение производится
из хлорида (ReCis) или оксихлорида (ReOCl). Эмиттерный слой
на Мо и Та создается осаждением W из фторида (WF6), хлорида
(WC16) или карбонида (W(CO)6).
Толщина покрытия должна быть не менее 0,25 мм, так как
при длительной работе происходят взаимная диффузия материа-
лов подложки и покрытия и, как следствие, ухудшение работы
ТЭП.
19.3.2.	Построение технологического процесса
и выполнение основных операций
Рассмотрим процессы изготовления и сборки основных узлов
ТЭП на примере наиболее распространенного ЭГК с центральным
расположением ядерного горючего (рис. 19.9).
Оболочка катодного узла изготавливается из монокристалла,
полученного зонной электронно-лучевой плавкой, или из слитка
вакуумного переплава.
С целью повышения работы выхода катода в процессе осаж-
дения эмиссионного слоя создается направленная кристаллическая
ориентация 1110|, 1112|, 11001 с наиболее плотной упаковкой ато-
мов. С той же целью поверхность эмиттера иногда подвергают
244
Рис. 19.9. Схема ЭГК
электротравлению, при котором обнажаются плотноупакованные
слои.
При изготовлении и сборке анодного узла возможны три ва-
рианта технологического процесса [28].
1-й вариант. Изготовление защитной оболочки, анода и кера-
мической трубки; металлизация керамической трубки; сборка па-
кета трубок с минимальным зазором под пайку (припой нано-
сится металлизацией или в виде фольги); пайка узла.
2-й вариант. Изготовление оболочки, анода и керамической
трубки (с припуском по внутреннему диаметру); покрытие кера-
мической трубки снаружи медью; запрессовка керамической труб-
ки в защитную оболочку; внутреннее шлифование керамической
трубки для получения заданной толщины слоя изоляции; запрес-
совка трубки — анода в полученный двухслойный пакет; диффузи-
онная сварка собранного узла.
3-й вариант. Изготовление анода и оболочки; нанесение ке-
рамического слоя на наружную поверхность анода плазменным на-
пылением; сборка оболочки с анодом; непрерывное, зонное термо-
пластическое уплотнение оболочки с растяжением.
Первые два варианта технологически более отработаны, но
они рассчитаны на сравнительно короткие анодные узлы и тол-
стый (0,5—0,7 мм) керамический слой, в результате чего удель-
ное тепловое сопротивление получается предельно высоким (свы-
ше 0,1 м2-К/кВт (см. рис. 19.10, а). Третий вариант благодаря
барьерным покрытиям и плазме с высокой тепловой мощностью
позволяет получить более плотные и тонкие изоляционные слои
(0,15—0,2 мм), при которых удельное сопротивление трехслойного
узла не превышает 0,07 м2-К/кВт.
Процесс уплотнения оболочки с растяжением автоматизирован
благодаря применению устройства, показанного на рис. 19.10,6.
В индуктор 1 вставляют и закрепляют зажимами 3 защитную обо-
лочку 2, свободно надетую на анод, и весь узел фиксируют пру-
245
Рис. 19.10. Схема устройства для уплотнения анодного узла и данные его
испытаний
жиной 4. Прогрев (до 1270 К) узкой кольцевой зоны и продоль-
ное растяжение оболочки создают локальное сжатие и плотную
связь материала оболочки с керамическим покрытием. Благодаря
пёремещению узла происходит последовательное уплотнение обо-
лочки по всей ее длине. Привод для перемещения включает:
электродвигатель 5, шпиндель 6, подвижную раму 8, коленчатый
рычаг 7 с роликом 9, регулируемый рычаг 10, шарнирно закреп-
ленный на корпусе 11.
Вакуумиоплотные металлокерамические узлы (МКУ) состав-
ляют конструкционные элементы анодных узлов (см. 1-й вариант
узла), служат изоляторами токовводов и дистанционаторами.
МКУ широко используются’ в других изделиях космической и ва-
куумной техники. В общем случае МКУ состоит из керамической
детали типа трубки или шайбы, к которой припаивают (или при-
варивают) металлические переходники — манжеты, служащие для
связи с элементами конструкции изделия (рис. 19.11). В зависи-
мости от формы и местоположения спая МКУ разделяются на
торцовые (а), цилиндрические (б) и конусные (в).
Материал манжет выбирается из условий совместимости с ке-
рамикой (по соответствию коэффициентов термического расшире-
ния — КТР), а также с цезием.
Рис. 19.11. Типы МКУ
246
В случае пайки МКУ керамическую деталь предварительно
металлизируют методами, рассмотренными выше (см. подразд.
11.2.3). Необходимость в этой операции может отпасть, если ке-
рамика заменена металлокерамической композицией. Данные о
высокотемпературных паяных МКУ для ТЭП имеются в литера-
туре [28, 30, 40].
Сборка МКУ под пайку производится в приспособлениях, обес-
печивающих заданное взаимное положение керамики и манжет.
Фиксирующие и установочно-зажимные элементы приспособлений
целесообразно изготавливать из тех же материалов, что и ман-
жеты, чтобы исключить влияние КТР. Во избежание припаивания
элементов приспособления к изделию на них создается окисная
пленка, не смачиваемая припоем, путем отжига во влажной среде
при температуре 1373 К.
Существенное значение при подготовке под пайку имеет на-
ложение припоя. Целесообразно его располагать с одной стороны
от спая и не внутри (рис. 19.11, а), а снаружи (рис. 19.11,6), что
упрощает операцию. Наложение припоя с обеих сторон (рис.
19.11, в) не рекомендуется во избежание «захлопа» газа в шве.
По этой же причине лучше использовать припой в виде проволо-
ки, а не фольги (рис. 19.11,г).
МКУ для ТЭП подвергают проверке вакуумной плотности, а
при доводке конструкции — испытаниям узлов на прочность,
термостойкость, коррозионную стойкость в парах цезия. Сварные
МКУ встречаются реже. Удовлетворительные результаты получа-
ют только при электронно-лучевой и диффузионной сварке.
С повышением ресурса и рабочих температур ТЭП возникает
проблема повышения прочности неразъемных соединений керами-
ки с металлическими деталями. Одним из путей решения пробле-
мы является замена керамических деталей на металлокерамичес-
кие с гомогенной или многослойной композицией. Благодаря от-
сутствию резкого перехода от керамики к металлу прочность МКУ
с такой композицией значительно выше.
19.3.3.	Сборка ЭГК
При сборке узлов ТЭП и ЭГК в целом необходимо соблюдать
условия технической стерильности. По зарубежным стандартам
[40] для помещений узловой и общей сборки допустимая запы-
ленность составляет 3500 пылинок (размером до 0,5 мкм) на
1 м3.
Содержание примесей О2 в Ar, Не, N2, применяемых в техно-
логическом процессе, по тем же нормам не должно превышать
4-Ю-4 % масс, а паров воды — 7-Ю-4 % масс. Разработан целый
ряд других норм (на чистоту оборудования, вспомогательных ма-
териалов, спецодежды и т. д.).
Процесс сборки гирляндного ЭГК, схема которого приведена
на рис. 19.9, включает следующие операции:
247
1.	Подбор таблеток горючего 1 по зазорам в оболочках като-
дов 2, выполненных за одно целое (кроме крайнего) с анодами 6.
Подбор дистанционирующих керамических шайб 4 и колец 5,
обеспечивающих заданное взаимное положение деталей и, следо-
вательно, межэлектродный зазор.
2.	Пайку или сварку (в составе М.КУ) кольца 5 с катодом
(первым справа, принимаемым за базовый). Загрузку в полость
катода последовательно керамической шайбы, таблеток и второй
шайбы. Пайку (сварку) катода с этой шайбой.
3.	Сборку и соединение тем же способом концевых частей ос-
тальных катодов со своими дистанционирующими кольцами и
шайбами и загрузку таблетками.
4.	Общую сборку ЭГК, при которой аноды первого и после-
дующего ТЭП устанавливаются коаксиально своим катодам (по
кольцам 5), а катоды центрируются по шайбам.
5.	Пайку или сварку анодов с кольцами 5, причем нагрев при
пайке может быть осуществлен электронным лучом.
6.	Контроль геометрических размеров, качества сварных и па-
яных соединений и взаимного положения деталей (биение поверх-
ностей анодов — в пределах 0,05 мм).
7.	Нанесение слоя изоляции 7 на аноды (если он не был на-
несен заранее) с соблюдением меры против закупорки отверстий
3 для прохода цезия.
8.	Установку на стержни токовыводов 8 торцовых отражате-
лей 10 и герметизацию их заглушками.
9.	Погружение гирлянды ТЭП в защитную оболочку 12 и связь
ее с изоляционным слоем путем пайки, диффузионной сварки или
термопластического уплотнения.
В случае, когда анодные узлы полностью собирают на узло-
вой сборке со своими защитными оболочками и, кроме того, име
ется общая оболочка ЭГК, процесс сборки включает следующие
операции:
L Соединение отдельных ТЭП в гирлянду коммутацией.
2.	Нанесение припоя на защитные оболочки.
3.	Погружение гирлянды в общую защитную оболочку (для
облегчения операции сборки допускается небольшой нагрев обо-
лочки) .
4.	Пайка общей оболочки с отдельными оболочками ТЭП.
5.	Подключение торцовых токовыводов и контроль ЭГК.
Установка ЭГК в активную зону реактора-генератора и фик-
сация его в трубной доске 11 (рис. 19.9) имеет много общего с
операциями, принятыми для ТВЭЛ, но здесь сборка и контроль
герметичности усложняются, так как помимо каналов 13 для теп-
лоносителя имеется изолированная система 14 подвода и отбора
паров цезия. Завершающей операцией сборки ЭГК в составе ре-
актора является соединение стержней 8 с коммутационными пли-
тами 9.
248
19.4.	СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И БАТАРЕИ
19.4.1.	Конструкция, технические требования
на изготовление
В зависимости от вида космического объекта (искусственный
спутник земли — ИСЗ, космический корабль) солнечные батареи
собираются непосредственно на корпусе или на панелях (жестко
установленных или ориентируемых на солнце) и могут быть раз-
личной формы (шарообразные, плоские, пирамидальные), однако
составляющие их солнечные элементы в большинстве случаев
однотипны.
Для получения заданной мощности и исходя из условий тех-
нологичности конструкции элементы соединяют последовательно
в самостоятельные сборочные единицы — модули, а последние сое-
диняют в секции и батареи.
Для того чтобы солнечные элементы и’ батареи надежно вы-
полняли свои функции в условиях космоса, необходимо обеспе-
чить: качество материалов (по химическому составу, кристалли-
ческой структуре, легированию); прозрачность рабочей стороны
элементов; устойчивость к радиации; устойчивость к термоцикли-
ческим и вибрационным нагрузкам.
19.4.2.	Построение технологического процесса
и выполнение основных операций
Процесс сборки солнечных батарей включает этапы сборки и
испытания основных составных частей — модулей и секций. Мо-
дули состоят обычно из 12 солнечных элементов, прошедших ис-
пытание и рассортировку. Испытание солнечных элементов про-
водится с целью определения тока (в мА) при определенной ин-
тенсивности освещения (1 ТВт/м2). Она создается проектором с
фильтром, поглощающим тепловые инфракрасные лучи.
Элементы рассортировывают на группы, отличающиеся по
току не более чем на 1 мА, для последующей сборки модулей.
Соединение элементов модуля производится тремя способами:
а) внахлест, б) встык, в) с просветом (рис. 19.12). Соединение
внахлест требует высокой квалификации в технике пайки, сварки
или склеивания и, как правило, не допускает исправлений. Сборка
встык производится непосредственно на элементах, а не на под-
ложке, при этом гибкость ограничена, что затрудняет исправле-
ние. При сборке с просветом элементы укладывают так, что кон-
такты можно осуществлять на подложке в просветах между эле-
ментами. Проигрыш в массе компенсируется удобствами сборки,
испытаний и исправлений. Электрические элементы модуля сое-
диняют последовательно, чтобы создать генератор.
Защита от радиационного излучения должна закрывать эле-
менты со всех сторон, но рабочая сторона должна быть прозрач-
ной. Поэтому ее изготавливают из прозрачных конструкционных
материалов стекла, сапфира, кварца.
249
3
В модуле типа «Телестар», США (рис. 19.13) защита осущест-
вляется помещением элементов 1 в узел коробчатой конструкции.
Он состоит из керамической платы 6, верхнего прозрачного по-
крытия в виде сапфировых плат 2 и боковых металлических
(платиновых) пластин 3, образующих раму [28]. Сборка модуля
на базе платы 6 включает следующие основные операции: сборку
узла верхней защиты; сборку собственно модуля путем сварки
(пайки) элементов через переходники 5 с базовой платой 6, имею-
щей металлизированные участки под переходниками (при сборке
модуля на панели 4 ИСЗ плату закрепляют прихватами 7); при-
паивание токовыводов 8; испытание.
Сапфировые платы 2 верхней защиты вместе с обрамляющими
их точно обработанными пластинами 3 рамки, укладывают и фик-
сируют в сборочно-сварочном приспособлении. Диффузионная
сварка плат производится через промежуточный слой сплава
Zr—Ag в нейтральной среде. Возможна также пайка узла.
Просветляющее покрытие в виде пленки MgF2 толщиной
0,1 мкм наносится испарением в вакууме на обе стороны сапфи-
ровых плат, что позволяет увеличить пропускание падающего
света с 85% до 95%. Осаждение пленки контролируется фотоэле-
ментом по изменению отражения света от одного из покрытий.
Элементы, отобранные для одного модуля, переходники и ке-
рамическую плату 6 комплектуют и собирают на монтажном ста-
пеле. Сначала переходники приваривают к нижней стороне каж-
дого элемента. Затем узлы элементов устанавливают так, что на
каждом металлизированном участке платы 6 помещается только
один элемент, а его переходник находится в контакте с металли-
зированным слоем. Собранный модуль вместе со стапелем загру-
жают в нагревательную печь с нейтральной газовой средой, и
производится диффузионная сварка (или пайка) узла.
Испытание модуля включает вибрационные, термические, элек-
трические испытания и внешний осмотр с помощью микроскопа с
целью выявления дефектов элементов и сварных (паяных) соеди-
250
Рис. 19.14. Узел бата-
реи клеевой конструкции
нений. По результатам электрических испытаний (аналогичных
испытаниям элементов) годные модули рассортировывают на
группы и комплектуют в секции и батареи. Модули секций за-
крепляют механически непосредственно на оболочке (ИСЗ) или
на панели и соединяют последовательно пайкой токовыводов.
Секции проходят в основном те же испытания, что и модули, и
группами (до 50 шт.) параллельно соединяются в батареи.
На рис. 19.14 показан узел солнечной батареи [28], имеющей
конструкцию, отличную от рассмотренной и менее сложную в из-
готовлении. Для радиационой защиты служат стеклянные плас-
тины 2, а вместо сварных (или паяных) соединений применяются
клеевые. Для повышения прочности и уменьшения массы основа-
ние-панель 7 батареи имеет сотовую конструкцию. Нерабочая
поверхность 8 панели покрывается белой краской, способствую-
щей теплоотводу. Сборка узла включает операции склеивания
эпоксидной смолой 4 элементов 5 с пластинками 2, покрытыми
с одной стороны просветляющим слоем 1, а с другой — отражаю-
щим 3 (в виде белой краски); пайку контактов 9, фиксацию эле-
ментов на панели и склеивание их с панелью составом 6 (силико-
новым клеем).
19.5.	ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ
19.5.1.	Конструкция, технические требования
на изготовление
Тепловые трубы (ТТ)—теплопередающие устройства, работа-
ющие по принципу испарительно-конденсационного цикла, отлича-
ются наивысшей теплопередающей способностью на единицу мас-
сы конструкции (в сотни раз превосходящей по эффективности
лучшие проводники из серебра и меди).
Применение ТТ в КЭДУ объясняется также следующими их
положительными особенностями: возможностью работы в неве-
сомости; надежностью и долговечностью отдельных ТТ и благо-
даря их автономности живучестью системы (группы) труб; гер-
метичностью и, следовательно, возможностью использования эф-
фективных, агрессивных и токсичных теплоносителей; отсутстви-
ем насосов и связанных с этим дополнительных энергетических
затрат; относительной простотой конструкции и технологии; ши-
251
Рис. 19.15. Тепловая труба
роким диапазоном рабочих температур — от криогенных до тем-
пературы в несколько тысяч градусов.
Соответственно различают низкотемпературные тепловые трубы
(НТТ) и высокотемпературные (ВТТ). Простейшая ТТ (рис.
19.15, а) представляет собой герметичный цилиндр с капилляр-
ной системой — фитилем. Труба имеет три зоны: конденсации «к»,
транспортную «т» и испарения «и». Фитиль выполняется встав-
ным из сетки (рис. 19.16, а, д), или спеченного пористого мате-
риала, или в виде канавок на внутренней стенке трубы (рис.
19.16,6), или путем комбинации тех и других фитилей (рис.
19.16, в, г). В последнее время распространение получают фитили
так называемого второго поколения с транспортными артериями
(см. рис. 19.16, е, ж, з).
Фиксация вставных фитилей осуществляется силами упругости
сетки, свернутой в 2—8 слоев, спиральной пружиной, сваркой
(главным образом, по торцам), реже — пайкой. Фитиль, изготав-
ливаемый из спеченных сеток, благодаря большей жесткости,
фиксируется плотной посадкой.
Фитили-канавки на стенках по сравнению с сеточными обла-
дают более высокой эффективной теплопроводностью.
Наилучшие характеристики имеют комбинированные фитили,
в которых разрешается противоречие между стремлением увели-
Рис. 19.16. Типы фитилей
252
чить капиллярный напор (уменьшая размер капилляров) и умень-
шить гидравлические потери (увеличивая эти размеры). В ком-
бинированных фитилях капиллярный напор равен напору в сетке
(выполняющей роль «насоса»), в то время как гидравлическое
сопротивление равно сопротивлению канавок (выполняющих роль
«трубопроводов»).
Требования к сборке ТТ состоят прежде всего в обеспечении
герметичности, качественной очистке деталей, рабочих тел и ок-
ружающей среды, сохранении технической стерильности в процес-
се сборки и заполнения рабочим телом. Особые требования предъ-
являются к фитилям, а именно: совместимость с материалами
теплоносителя и корпуса, хорошая смачиваемость теплоносителем,
механическая прочность, технологичность.
Характеристики структуры и материалы сеток для фитилей,
данные о совместимости с теплоносителями приведены в лите-
ратуре [21, 38].
19.5.2.	Построение технологического процесса
и выполнение основных операций
Узел корпуса ТТ изготавливают сварным, а его цилиндричес-
кую часть — из цельнотянутой трубы. Наличие даже малых долей
кислорода (до 0,02%) в металле ВТТ, работающих на жидко-
металлических теплоносителях, приводит к разрушению корпуса
через несколько часов работы [38]. Поэтому металл проходит
двойной и тройной вакуумный переплав.
Сварной узел корпуса подвергается контролю геометрических
параметров, гидроопрессовке и контролю герметичности течеиска-
телями. Затем он проходит ультразвуковую очистку в бензоле,
промывку в дистиллированной воде с последующей сушкой горя-
чим воздухом и обезжиривание спиртом-ректификатом. Для ВТТ
проводится, кроме того, термовакуумная очистка (обезгажива-
ние). Ее цель — удаление адсорбированных и растворенных в ме-
талле газов, которые при работе ТТ вызывают появление опасных
газовых пузырей.
Вставные фитили из обычной сетки получают путем раскроя
по диагонали к.ячейкам необходимого числа слоев сеток, сверты-
вания их в рулон, последующей очистки и сварки (Ктт, Ктр).
При изготовлении вставных фитилей горячим прессованием
сетку выбранной структуры наматывают на пустотелую медную
оправку для получения заданного числа слоев. Эту своеобразную
шпульку вставляют в тонкую медную трубку, узел нагревают и
протягивают через ряд постепенно уменьшающихся фильер. Затем
производится спекание, медь выплавляется или вытравливается,
и фитиль промывается. Метод позволяет получить достаточно
прочный тонкостенный фитиль с мелкими порами и гладкой по-
верхностью.
Сборку НТТ можно проводить в помещениях с контролируемой
атмосферой в соответствии с нормами для сборки изделий элек-
253
тронной техники. Сборка ВТТ должна проводиться в условиях,
обеспечивающих техническую стерильность. Этим условиям удо-
влетворяет достаточно глубокий вакуум (остаточное давление не
выше 1,33 мПа) или нейтральный газ высокой очистки.
Процесс сборки ТТ (рис. 19.15) на базе узла корпуса 1 вклю-
чает операции: установку и фиксацию фитиля 3\ вварку (Эл)
штуцера 5 (используемого для подключения к установкам при
контроле герметичности и’заполнении рабочим телом); вварку за-
глушки 2 (если она не была вварена ранее); очистку и заправку;
контроль и испытание. Фитиль устанавливают с зазором 0,1—
0,3 мм. Затем вставляют фиксирующую пружину 4, которая пред-
варительно растягивается с помощью специального стержня.
Установка фитилей в ТТ с изогнутой транспортной зоной зна-
чительно облегчается, если корпусу сообщать вибрации с малой
амплитудой. Визуальный контроль положения фитиля в корпусе
затруднен. Поэтому для выявления радиальных зазоров, осевого
смещения и местного отслаивания применяют рентген.
Очистка ТТ перед заправкой теплоносителем ведется теми же
методами, которые указаны выше для корпусов ТТ.
Заправка ТТ производится с соблюдением точной дозировки
(допускаемое отклонение по массе теплоносителя 2—3%), которая
проверяется последующим взвешиванием. В заправленной ТТ жид-
кий теплоноситель должен заполнять капиллярную структуру, а
также артерии (в артериальных ТТ). Заправка обычно осущест-
вляется путем вакуумной (точнее молекулярной) дистилляции.
Она представляет собой процесс перегонки жидкостей при низком
давлении 133—13,3 мПа, при температуре ниже их температуры
кипения. При этом испарившиеся с поверхности молекулы облада-
ют величиной свободного пробега, достаточной для перехода на
конденсирующую поверхность.
На рис. 19.17 показана схема установки для оптимальной за-
правки НТТ теплоносителем, размещенной в вакуумной камере /.
Тепловая труба 2 герметично соединяется с контейнером 4 по-
средством затвора 6. Контейнер подогревается нагревателем 5 до
температуры, несколько превышающей температуру ТТ. Пары
рабочего тела вследствие разности давлений (над теплоносителем
в контейнере и в ТТ) через вакуумный вентиль 7 поступают в тру-
бу, конденсируются и пропитывают фитиль. Затем контейнер и
тепловую трубу охлаждают совместно до температуры кристалли-
зации рабочего тела, но так, что ТТ благодаря нагревателю 3 до-
стигает этой температуры, после того как она получена в контей-
нере. В процессе охлаждения контейнера доступ теплоносителя из
него в ТТ прекращается, а излишки, сконденсировавшиеся на
стенках ТТ, стекают в контейнер. Таким образом, рабочее тело
остается только в фитиле, где оно удерживается капиллярными
силами. После охлаждения трубы до температуры кристаллизации
теплоносителя в вакуумной камере ее герметизируют путем пе-
режатия штуцера (см. рис. 19.15,6) с помощью специальной
струбцины. Получающийся при этом слабый шов холодной диф-
254
фузионной сварки, после отрезки технологического припуска, уси-
ливается электронно-лучевой сваркой.
Теплоносители, поступающие на заправку ТТ, предварительно
очищаются от примесей. Особенно недопустимы газовые примеси
в жидкометаллических теплоносителях, где помимо образования
пузырей они являются причиной коррозионного разрушения ТТ.
Так, при использовании лития его подвергают трехкратному ваку-
умному переплаву и длительной (до 10 ч) выдержке в контакте
с сорбентом — циркониевой губкой — при температуре 1070 К для
получения степени чистоты не менее 99,99%.
Применение жидкометаллических теплоносителей требует соб-
людения определенных правил техники безопасности. В частности,
хранение Li и разрезка навесок производится в керосине. Вскры-
тие ТТ при разрушающих методах контроля производится в ке-
росине с последующим растворением Li в метиловом или этиловом
спирте и промывкой водой.
Окончательный контроль готовых ТТ включает внешний ос-
мотр, проверку геометрических размеров и испытание. При испы-
тании температурный режим испарителя имитируется с помощью
индукционного нагревателя, а конденсатора — с помощью холо-
дильника-излучателя. Разность температур измеряется в 5—6 по-
ясах по длине трубы. Разместить термоэлектрические термометры
на внутренней стенке трубы чрезвычайно трудно в технологичес-
ком отношении и невозможно без нарушения температурного по-
ля. Температуру внутренней стенки можно вычислить, если извест-
на температура наружной поверхности стенки. Однако в зоне
испарения преобразователи будут подвергаться неконтролируемо-
му нагреву под действием высокочастотного поля нагревателя.
Поэтому измерение температуры испарителя обычно ведется ин-
фракрасным пирометром 1 (рис. 19.18). Необходимо лишь усло-
вие —одинаковая степень черноты, т. е. прежде всего одинаковая
шероховатость наружной поверхности по длине трубы 3. Располо-
жение зеркал 2 оптики пирометра выбирается таким, чтобы дли-
на хода луча во всех измеряемых точках была одинакова. Пятно
Рис. 19.17. Схема установки для
оптимальной заправки ТТ
Рис. 19.18. Схема испытаний ТТ
255
зоны измерения, воспроизводимое на фотоэлементе (при длине
хода луча около 1 м), имеет диаметр около 1 мм. Точность изме-
рения пирометрами находится в пределах ±5...±2 К. В транс-
портной и конденсационной зонах температура наружной поверх-
ности измеряется термоэлементами, что позволяет сопоставлять
результаты измерений и проверять градуировку пирометра.
Тепловой поток и перепад температур по длине трубы связаны
уравнением
где Ти— температура наружной поверхности испарителя, К; Тк —
температура наружной поверхности конденсатора, К; Q — тепло-
вой поток, Вт; ХЭф — эффективная теплопроводность смоченного
фитиля, Вт/(м-К); Лф.п, Лф.к— толщина фитиля в зоне испарителя
и конденсатора (условная); FH, —площадь поверхности испари-
теля и конденсатора, м2.
Из уравнения видно, что при фиксированных температурах ис-
парителя и конденсатора теплопередающая способность ТТ может
быть повышена тремя путями: увеличением эффективной тепло-
проводности смоченного фитиля, увеличением поверхностей испа-
рителя и конденсатора, применением более тонких фитилей. При
недопустимых перепадах и превышении температуры испарителя
во избежание прогара трубы электронагреватель автоматически
отключается. С целью проверки работы ТТ в условиях действия
силы тяжести испытание на функционирование ведется с измене-
нием положения ТТ на стенде.
При изготовлении ТТ с комбинированными фитилями добав-
ляются операции по формированию канавок на стенках корпуса
путем протягивания, а при изготовлении корпуса из листового
материала — путем фрезерования.
Наиболее эффективными и в то же время технологичными
оказались цилиндрические артериальные (или канальные) ТТ,
являющиеся развитием комбинированных, в которых роль «на-
соса» выполняют резьбовые канавки на стенках (глубиной 0,05—
0,5 мм), а основные транспортные каналы или артерии образова-
ны из сеток и вынесены в паровую зону, (см. рис. 19.16, е, ж, з).
Операции изготовления и сборки подобных ТТ будут следую-
щие: раскрой необходимого четного числа сеток 1 (рис. 19.19, а);
контактная точечная сварка пакета по плоскому шаблону 2;
формообразование каналов с помощью двух оправок 3, вставляе-
мых посередине пакета между сварными швами (рис. 19.19,6);
сборка ТТ путем ввинчивания фитиля (вместе с оправками) по
резьбе корпуса с помощью приспособления и последующее удале-
ние оправок; дополнительная фиксация путем приварки фитиля
к торцам корпуса или установки опорной перегородки из листо-
вого материала в продольных пазах, полученных протягиванием
(см. рис. 19.16,ж). Последующие операции очистки, заполнения
и контроля выполняются, как и для обычных ТТ.
256
Рис. 19.19. Схема сборки фитилей артериальных ТТ
При значительных расстояниях между источниками и погло-
тителями тепла большие гидравлические потери не позволяют
организовать отвод тепла одной длинной трубой и приходится
применять каскады последовательно состыкованных ТТ, а при
значительной тепловой мощности — группы (батареи) параллель-
но соединенных ТТ.
Последовательное соединение осуществляется диффузионной
сваркой или пайкой. Как для разветвленных, так и для соосных
ТТ, основное требование — обеспечение плотного контакта с ми-
нимальным термическим сопротивлением. Кроме того, стремятся
использовать трубы разного диаметра по аналогии с телескопи-
ческими, чтобы сохранить их автономность.
Параллельное соединение батарей ТТ осуществляется путем
стыковки труб с коллектором. Для лучшего контакта и уменьше-
ния термического сопротивления трубы отгибают, и на них и на
коллекторе создают (путем деформирования) плоские участки.
Затем производится сборка (в стапеле) и диффузионная сварка
или пайка труб с коллектором по этим участкам.
19.6.	ТЕПЛООБМЕННИКИ
В КЭДУ применяются теплообменники рекуперативного типа
(поверхностные) с жидкометаллическими теплоносителями (К,
Na, Pb, Li, Bi). К ним предъявляются следующие технологичес-
кие требования: производственная и эксплуатационная техноло-
гичность (прежде всего свариваемость и деформируемость); вы-
сокая эксплуатационная надежность при длительной работе без
обслуживания аппарата; высокая коррозионная стойкость и жа-
ропрочность конструкционных материалов и сварных соединений
при рабочих температурах; совместимость материалов с тепло-
носителем, исключающая явление переноса массы.
Надежность теплообменных аппаратов при выбранных мате-
риалах зависит прежде всего от герметичности соединений, ис-
257
ключающей возможность смешения теплоносителей 1-го и 2-го
контуров. (В реакторных КЭДУ это связано с у-активностью,
приобретаемой теплоносителем 1-го контура).
Требованиям полной герметичности наиболее отвечают свар-
ные соединения, поэтому технологический процесс сборки тепло-
обменников характеризуется широким применением операций
сварки, а также контроля и технологических испытаний.
Трубы теплообменников (цельнотянутые, бесшовные и горяче-
катаные) подвергаются испытаниям на межкристаллитную кор-
розию (МКК), на прочность гидроопрессовкой и на герметичность
течеискателями. Трубные доски также проверяются на М1\К и на
внутренние дефекты (ультразвуком).
Процесс сборки труб с трубными досками включает следую-
щие операции: подготовительные, имеющие целью очистку труб
и трубных досок бензином, спиртом; соединение труб с трубны-
ми досками с помощью стапеля; заделку (уплотнение) труб в дос-
ках вальцеванием или импульсами высоких энергий (взрывом);
вварку труб с помощью электронно-лучевой или аргонодуговой
сварки (в последнем случае сварка может быть как плавящимся,
так и неплавящимся электродом); второе вальцевание после свар-
ки (если уплотнение труб до сварки проводилось вальцеванием).
Затем производится контроль сварных соединений.
Заделка (уплотнение) труб в досках имеет троякую цель: раз-
грузку сварных швов от вибронагрузок, уменьшение опасности
щелевой коррозии и улучшение теплового контакта. Уплотнение
вальцеванием — один из видов пластического деформирования,
осуществляемый вращающимися стальными роликами, разжимае-
мыми конусной оправкой. Метод применяется при значительной
толщине трубных досок (не менее 30 мм) и при сравнительно
небольших диаметрах труб (10—12 мм).
В методах уплотнения импульсами высоких энергий использу-
ется энергия взрыва химических взрывчатых веществ, электро-
взрыва проводника, электроразряда в жидкостях, магнитоимпуль-
са. При заделке труб с помощью этих методов достигается луч-
Рис. 19.20. Патрон «Молния» для
уплотнения труб
Рис. 19.21. Вварка труб в трубные
доски
258
шая плотность и прочность, так как в отличие от вальцевания
здесь возникают напряжения сжатия, а не растяжения. Кроме
того, эти методы не требуют высокой точности и высокого клас-
са шероховатости поверхности отверстий в досках и могут осу-
ществляться непосредственно после сверления.
При использовании химических взрывчатых веществ заряд по-
мещают в пластиковый патрон, который плотно вставляют в от-
верстие трубы. Надежное уплотнение происходит при взрыве мгно-
венно, но метод имеет недостаток: образующиеся газы загрязня-
ют внутреннюю поверхность трубы.
Метод уплотнения с помощью электровзрывного патрона «Мол-
•ния» (рис. 19.20) одноразового действия является наиболее уни-
версальным. Он позволяет надежно заделывать трубы диаметром
до 30 мм и толщиной стенки до 8 мм. Патрон вставляют в трубу
2 в месте ее сопряжения с трубной доской 1. Корпус 3 патрона
представляет собой пустотелый изолятор с внешним раструбом 7
и заглушкой 4, заполненный малосжимаемым веществом 6.
В центре проходит взрывающийся элемент 5 в виде проводника
переменного сечения, соединенный с токоподводящим стержнем
8. Качество получающейся заделки высокое, но, как и в предыду-
щем случае, вследствие загрязнения труб возникает необходи-
мость дополнительной очистки.
Трубы вваривают в определенной последовательности, обеспе-
чивающей минимальные сварочные напряжения. Если трубы рас-
полагаются в трубной доске по концентрическим окружностям, то
сначала ведется вварка по меньшей окружности 1 (рис. 19.21),
затем последовательно по радиальным рядам 2—9 и, наконец, по
концентрическим окружностям 10, 11 и т. д.
Контроль сварных соединений включает визуальный осмотр и
осмотр труб с помощью перископа, рентгеноконтроль, гидроопрес-
совку, и, наконец, проверку вакуумной плотности в нагретом со-
стоянии с помощью течеискателей.
19.7.	ИОННЫЕ ДВИЖИТЕЛИ
Надежность ионных движителей (ИД) во многом зависит от
уровня технологии изготовления и сборки их основных составных
частей — систем ионизации, ионно-оптической (ИОС), нейтрали-
зации.
В ИД с поверхностной ионизацией большое внимание уделя-
ется изготовлению ионизаторов [7], в которых требуется сохране-
ние полезной проходной площади пористого тела. Так как при
пайке ввиду растекания припоя это требование не выполняется,
применение пайки ограничено. Основным методом соединения по-
ристого тела и корпуса является электронно-лучевая сварка, при-
чем формирование шва происходит за счет расплавления припус-
ка, предусмотренного на корпусе.
Важными технологическими требованиями, предъявляемыми к
ИОС (рис. 19.22), являются: обеспечение точности изготовления
259
электродов, соосности отверстий и взаимного положения электро-
дов ИОС в составе движителя. Это подтверждается расчетами,
которые показывают, что несоосность отверстий е = 0,05 мм при-
водит к потере до 5%, а несоосность е = 0,1 мм — к потере 15—
20% ионного тока вследствие паразитных утечек ионов в проме-
жутке между электродами. Кроме того, несфокусированный ион-
ный пучок размывает материал электродов, что приводит к на-
рушению работы ИОС и движителя в целом.
На рис. 19.23 показан узел электрода ИОС сварной конструк-
ции. Наиболее ответственными операциями при его изготовлении
являются образование отверстий и сварка электрода 1 с флан-
цем 2. Для образования отверстий применяют обычные методы
механической обработки, а также методы размерной ЭХО и хи-
мического фрезерования. При этом выдерживается допуск на ди-
аметр отверстий в пределах 0,05—0,1 мм и на межосевые рас-
стояния ±0,05 мм.
Расчеты напряжений в электродах при сварке и при работе
ИД сложны, и поэтому прогнозирование погрешностей в НОС за-
труднено. К числу технологических мероприятий, направленных
на обеспечение точности электродов ИОС данной конструкции,
относятся: совместное перфорирование электродов, выполняемое
после сварки с фланцем, а так-
же создание напряженного сос-
тояния в электроде перед свар-
кой путем его предварительно-
го нагрева.
В ИОС, показанной на рис.
19.22, узлы электродов выпол-
нены разъемными. Основные
операции процесса сборки сис-
темы такого типа состоят в сле-
дующем.
Рис. 19.22. Ионно-оптическая система
Рис. 19.23. Электрод ИОС
260
1.	Сборка узлов электродов. Промежуточный катод 1 устанав-
ливают в центральное отверстие фланца 5 и полотно в нем закреп-
ляют с помощью двух колец — регулировочного 16 и фиксирующе-
го 15. Аналогично собирают узел антикатода 2 (с кольцами 17 и
18), образующий с фланцем 4 торец разрядной камеры.
2.	Сборка узлов подвески и экранов промежуточного катода.
К фланцу 5 присоединяют три изолятора 13 со своими экранами
14 и три переходных резьбовых втулки 6. Затем на фланце 4 за-
крепляют три изолятора 7, обеспечивая электрическую изоляцию
узла промежуточного катода от разрядной камеры 3. Экраны 8
соединяют с резьбовыми втулками 6 и скрепляют с изоляторами
4 путем затяжки гаек 9.
3.	Контроль зазора h между электродами и регулировка за-
зора путем перемещения экрана 8. Допускаемое отклонение зазо-
ра в системах подобного типа лежит в пределах ±0,1 мм.
4.	Контроль соосности отверстий е в электродах с помощью
калибров и корректировка их взаимного положения.
5.	Установка на изоляторах 13 выходного электрода 10, сое-
диненного с внешним торцовым экраном 12 и закрепление с по-
мощью гайки 11.
При сборке ИД необходимо соблюдать требования, являющие-
ся общими для КЭДУ, а именно: обеспечивать тщательную очист-
ку деталей и материалов (включая термовакуумную) и поддержи-
вать техническую стерильность при проведении всех операций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Балакшин Б. С. Основы технологии машиностроения. М.: Машинострое-
ние, 1969. 559 с.
2.	Беликов В. Н», Никитин А; Н. Сборка авиационных двигателей. М.:
Машиностроение, 1971. 236 с.
3.	Биргер И. А., Иосилевич Г. Б. Резьбовые соединения. М.: Машинострое-
ние, 1973. 256 с.
4.	Бородачев Н. А. Анализ качества и точности производства. М.: Маш-
гиз, 1946. 251 с,
5.	Вопросы повышения надежности и долговечности деталей и узлов авиа-
ционной техники. Сборник трудов КНИГА, вып. 4. Киев: 1973. 94 с.
6.	Губин А. И. Пайка нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. М.:
Машиностроение, 1964. 128 с.
7.	Гуров А. Ф., Севрук Д. Д., Сурнов Д. Н. Конструкция и расчет на
прочность космических электроракетных двигателей. М.: Машиностроение,
1970. 491 с.
8.	Дунаев П. Ф. Размерные цепи. М.: Машгиз, 1963. 308 с.
9.	Евстигнеев М. И. Автоматизация технологических процессов в авиадви-
гателестроении. М.: Машиностроение, 1969. 267 с.
10.	Займовский А. С., Калашников В. В., Головин И. С. Тепловыделяющие
элементы атомных реакторов. М.: Атомиздат, 1966. 516 с.
И. Захаров В. А. Суммирование погрешностей взаимного расположения
цилиндрических поверхностей при сборке узлов авиадвигателей. — Труды
КуАИ, вып. 27, 1967, с. 71—76.
12.	Захаров В. А. Сборка двигателей. Куйбышев: КуАИ, 1978. 70 с.
13.	Захаров С. Н. О значении коэффициента трения в тугих резьбовых
соединениях. — Вестник машиностроения, 1963, № 10, с. 17—21.
14.	Изготовление основных деталей и узлов авиадвигателей/Под ред.
А. В. Подзея. хМ.: Машиностроение, 1972. 477 с.
15.	Косточкин В. В., Спорягина Н. М. Анализ и оценка надежности авиа-
ционных двигателей на этапе проектирования. М.: МАИ, 1978. 66 с.
16.	Ланис В. А., Левина Л. Е. Техника вакуумных испытаний. М.: Гос-
энергоиздат, 1963. 263 с.
17.	Левит М. Е. Принцип и устройство станков для динамического урав-
новешивания гибких роторов. — В кн.: Основы балансировочной техники, т. 2.
АГ.: Машиностроение, 1975, с. 536—565.
18.	Максименко А. И. Оптимальное уравновешивание роторов на баланси-
ровочных станках. — В кн.: Колебания и уравновешивание роторов. М.: Нау-
ка, 1973, с. 175—178.
19.	Мордвинцев Л. А., Фетисов Г. П., Шалыгина О. В. Основы процесса
сварки и пайки. М.: МАИ, 1972. 124 с.
20.	Научные основы автоматизации сборки машин/Под ред. М. П. Нови-
кова. М.: Машиностроение, 1976. 472 с.
21.	Низкотемпературные тепловые трубы для летательных аппаратов/Под
ред. Г. И. Воронина. М.: Машиностроение, 1976. 200 с.
262
22.	Никитин А. Н. Общая сборка двухроторного газотурбинного двигателя.
М.: МАИ, 1971. 15 с.
23.	Новиков М. П. Основы технологии сборки машин и механизмов. М.:
Машиностроение, 1969. 632 с.
24.	Основы балансировочной техники/Под ред. В. А. Щепелильникова. М.:
Машиностроение, 1975. Т. 1, 525 с.; т. 2, 670 с.
25.	Пайка в промышленности. Сборник докладов. М.: МДНТП, 1975. 85 с.
26.	Пневмогидравлические системы двигательных установок с жидкостны-
ми ракетными двигателями/Под ред. В. Н. Челомея. М.: Машиностроение,
1978. 239 с.
27.	Проников А. С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. 590 с.
28.	Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и топливные
элементы. М.: ВИНИТИ. Вып. 6, 1964. 158 с.; вып. 6, 1969. 152 с.
29.	Серебренников Г. 3. Использование малых ЭВМ в технологических
расчетах. М.: МАИ, 1978. 75 с.
30.	Сварка в машиностроении. Справочник. Т. 2/Под ред. А. И. Акулова.
М.: Машиностроение, 1978. 462 с.
31.	Синярев Г. Б., Добровольский М. В. Жидкостные ракетные двигатели.
М.: Оборонгиз, 1957. 580 с.
32.	Скоров Д. М., Бычков Ю. Ф., Дашевский А. И. Реакторное материало-
ведение. М.: Атомиздат, 1979. 344 с.
33.	Скубачевский Г. С. Авиационные газотурбинные двигатели. М.: Маши-
ностроение, 1974. 543 с.
34.	Справочник металлиста. Т. 4. М.: Машиностроение, 1977, с. 277—278,
с. 310—312.
35.	Справочник по пайке/Под ред С. Н. Лоцманова. М.: Машиностроение,
1976. 397 с.
36.	Старостин И. Г. К оценке методов затяжки ответственных резьбовых
соединений. — Труды КуАИ, вып. 27, 1967, с. 35—43.
37.	Старостин И. Г. Определение коэффициентов трения в резьбовой паре
болт — гайка. — Труды КуАИ, вып. 17, 1963, с. 21—33.
38.	Тепловые трубы. Сборник статей/Под ред. Э. Э. Шпильрайна. М.:
Мир, 1972. 420 с.
39.	Технология термоэмиссионных преобразователей. Справочник/Под ред.
С. В. Рябикова. М.: Атомиздат, 1974. 230 с.
40.	Ушаков Б. А., Никитин В. Д., Емельянов И. Я. Основы термоэмисси-
онного преобразования энергии. М.: Атомиздат, 1974. 288 с.
41.	Фираго В. П. Основы проектирования технологических процессов и
приспособлений. Методы обработки поверхностей. М.: Машиностроение, 1973.
468 с.
42.	Черепнин Н. В. Основы очистки, обезгаживания. М.: Сов. радио, 1967.
408 с.
43.	Якушев А. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические из-
мерения. М.: Машиностроение, 1979. 343 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Автоматизация сборки 160
Агрегат 4
Активная зона реактора 242
Б
База 8
—	основная 8
—	вспомогательная 8
Базовая деталь 8
—	основная ось 8
Базовые показатели 16
Балансировка статическая 69
—	динамическая 73
Боковой зазор зубчатого сопряжения
151
В
Ведомость дефектов 219
Взаимозаменяемость 16
Виды загрязнений 82
Виды нагружения подшипников:
местное 145
циркуляционное 145
колебательное 145
Время запуска в сборку сборочной
единицы 177
Г
Герметичность 59
Горячие трещины 124
д
Деталь 4
Дисбаланс 67
Дисперсия случайной величины 27
Дифференциация операций сборки 96
Длительность сборки изделия 96
Допуск замыкающего звена 29
-------векторной цепи 34
Допустимое пятно контакта зубчато-
го сопряжения 153
3
Закон Гаусса 27
Зубчатые сопряжения 151
И
Износ 9
— линейный 9
Инструментальная доступность 16
Ионный движитель 259
К
Камера ЖРД 221
— сгорания ГТД:
трубчатая 189
кольцевая 189
трубчато-кольцевая 190
Классы точности подшипников 144
Клеймение 81
Консервация 87
Контролепригодность 16
Контроль сборочных параметров:
жесткими калибрами 53
зазоров и биений 50
индикаторными приспособления-
ми 54
оптический 55
пневматический 56
соосности 53
Концентрация операций сборки 96
Компрессор ГТД:
однокаскадный 182
двухкаскадный 187
Координата середины поля допуска
28
Коробка агрегатов 196
Краевой угол смачиваемости 132
Коэффициент виброперегрузки 67
— влияния 23
— основной нагрузки 104
— податливости 103
— риска 29
— сборности 17
— стандартизации изделия 17
— унификации изделия 17
264
— эффективности взаимозаменяемос-
ти 17
М
Маркирование 81
Маршрутная технология 175
Математическое ожидание случайной
величины 27
Межкристаллическая коррозия 124
Металлокерамический узел ТЭП 247
Метод сборки предметно-узловой 96,
97
Методы балансировки 78
— достижения заданной точности сбо-
рочных параметров:
компенсации или регулировки 47
неполной взаимозаменяемости 41
подбора 42
полной взаимозаменяемости 40
пригонки 49
— контроля герметичности:
галоидный 62
керосино-меловой 65
люминесцентный 65
масс-спектрометрический 61
пневматический 64
радиоактивный 61
химический 63
----сварных соединений:
без разрушения 123
с разрушением 124
----усилия затяжки:
по деформации тарированной
шайбы 111
—	крутящему моменту 106
—	углу поворота гайки 108
— удлинению болта НО
--- относительно контрольного
штифта 111
— маркирования 81
— пайки 135, 136
— расчета точности сборки:
на максимум-минимум 24
— основе теории вероятностей 26
— сварки 120
— центровки:
автоматический 58
комплексный 57
оптико-механический 59
Н
Надежность изделия 8
— технологического процесса 12
Насос горючего ТНА 230
Неуравновешенность:
динамическая 69
моментная 69
статическая 68
Норма штучного времени на сборку
О
Операционная карта 181
Операция 7
Оптимальное усилие затяжки 102
Основная технологическая документа-
ция 181
Отработка конструкции изделия на
технологичность 18
Очистка деталей 85
П
Паяемость физическая 132
Переборка ГТД 219
Переход 7
Площадь растекания припоя 133
Погрешность неоднородная, связан-
ная с процессом сборки 36
— радиального зазора 21
— сборки допустимая 21
—, связанная с технологическими ис-
пытаниями 38
Подшипники качения 143
— скольжения 148
Показатель прогрессивности оборудо-
вания для сборки 171
Покупное изделие 4
Поле допуска 28
Прием 7
Приспособления рабочие 100
— установочные 99
Промывка деталей 84
Р
Рабочее место сборщика 97
Размер компенсатора 147
Размерная цепь:
измерительная 22
конструкторская 22
линейная 22, 23
— с непараллельными звеньями 32
плоская 22
пространственная 22
с векторными звеньями 33
технологическая 22
Регулируемость 16
Редуктор винта ГТД 198
—	давления ЖРД 233
Ритм сборки 95
Ротор гибкий 77
—	жесткий 74
С
Сборка:
общая 6
поточная 96
узловая 6
Сборочная единица 4
Свариваемость 120
—	физическая 121
Сетевой график сборки 177
Скорость изнашивания 9
265
Смачиваемость 132
Соединения:
клеевые 142
механические 141
паяные 131
прессовые 114
резьбовые 102
сварные 119
Сопловой аппарат ГТД:
неразъемный 191
разъемный 191
Составы для промывки деталей 83
Среднее квадратичное отклонение слу-
чайной величины 27
Стабилизация затяжки 113
Сепень герметичности 59
Степень чистоты деталей 83
Схема сборки 176
Т
Такт сборки 95
Темп сборки 95
Тепловая труба 251
Тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ):
на основе дисперсионного топли-
ва 236
---керамического топлива 236
---металлического топлива 236
Теплообменник 257
Термоэмиссионный преобразователь
(ТЭП) 243
Техническое совершенство 8
Технологическая себестоимость 16
Технологический процесс сборки 4
Технологичность конструкции изде-
лия 15
-------производственная 16
-------эксплуатационная 16
Типы соединений 5
Топливный плунжерный насос ГТД
207
— шестеренчатый насос ГТД 208
Точность сборки 21
Трудоемкость изготовления 16
Турбины ГТД 192
Турбовинтовой двигатель 217
Турбонасосный агрегат ЖРД 229
Турбореактивный двигатель 210
Турбостартер ГТД 200
У
Узел 4
— конструктивно-технологический 4
Уплотнение:
бесконтактное 158
вакуумное 159
кольцевое 157
контактное 155
манжетное 155
сальниковое 156
сильфонное 157
Уровень технологичности конструкции:
по трудоемкости изготовления 16
— себестоимости изготовления 16
Условие собираемости 166
Ф
Фитиль тепловой трубы 252
Форма сборки:
бригадная 93
операционная 94
ц
Центровка сборочных единиц 56
Э
Электрогенерирующий канал (ЭКГ)
243, 244, 245, 247
— элемент (ЭГЭ) 243
Этапы проектирования технологиче-
ского процесса 174
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ........................................................... 3
Раздел I
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ
Глава 1. Основные понятия, определения................................. 4
Глава 2. Технологические методы обеспечения надежности сборочных
единиц ................................................................ 8
2.1.	Понятие надежности............................................ 8
2.2.	Закономерности	износа и пути повышения надежности .....	9
2.3.	Пути повышения надежности, связанные с технологическим про-
цессом ........................................................... 12
2.4.	Организационно-технологические мероприятия повышения на-
дежности ......................................................... 14
Глава 3. Технологичность конструкции в связи с процессом сборки . .	15
3.1. Оценка технологичности конструкции........................... 15
3.2. Основы обеспечения технологичности конструкции............... 17
Глава 4. Точность сборки.............................................. 20
4.1.	Расчеты точности............................................. 20
4.1.1.	Линейные размерные цепи.................................   23
4.1.2.	Линейные размерные цепи с непараллельными звеньями . .	32
4.1.3.	Размерные цепи с векторными звеньями...................... 33
4.1.4.	Неоднородные погрешности, связанные с процессом сборки	36
4.1.5.	Погрешности, связанные с технологическими испытаниями .	38
4.2.	Методы достижения заданной точности сборочных параметров	39
4.2.1.	Метод полной взаимозаменяемости..........................  40
4.2.2.	Метод неполной взаимозаменяемости......................... 41
4.2.3.	Метод подбора . . . <..................................... 42
4.2.4.	Метод компенсации или регулировки......................... 47
4.2.5.	Метод пригонки............................... ,	, , , ,	49
Глава 5. Контроль сборочных параметров................................ 50
5.1.	Контроль основных геометрических параметров.................. 50
5.1.1.	Контроль зазоров и биений................................. 50
5.1.2.	Контроль соосности....................................... .53
5.1.3.	Центровка сборочных единиц................................ 56
5.2.	Контроль герметичности....................................... 59
Глава 6. Балансировка роторов......................................... 66
6	1. Вибрации и дисбаланс роторов............................... 66
6.2.	Статическая балансировка..................................... 69
6.3.	Динамическая балансировка.................................... 73
6.8.1.	Жесткие роторы.........................’.................. 74
267
Стр^
6.3.2,	Гибкие роторы........................................... 77
6.4.	Пути совершенствования методов балансировки................ 80
Глава 7. Подготовительные операции................................... 81
7.1.	Подбор и маркирование...................................... 81
7.2.	Промывка и очистка......................................... 82
7.3.	Особенности очистки деталей и рабочей среды в производстве
КЭДУ............................................................. 88
Глава 8. Организация сборочных работ................................. 93
8.1. Организационные формы	процессов сборки..................... 93
8.2. Организация рабочего места................................	97
Глава 9. Оснастка, оборудование и вспомогательные материалы сбо-
рочного процесса.....................................................  98
Глава 10. Сборка неподвижных разъемных соединений....................102
10.1.	Резьбовые соединения....................................... 102
10.1.1.	Выбор оптимального усилия затяжки....................... 102
10.1.2.	Контроль усилия затяжки................................. 106
10.1.3.	Стабилизация затяжки.................................... ИЗ
10.2.	Прессовые соединения..................................... 114
Глава 11. Сборка неразъемных соединений............................... 119
11.1.	Сварные соединения........................................  119
11.1.1	Особенности и методы образования	соединений..............119
11.1.2.	Основные операции процесса образования соединений . .	121
11.1.3.	Особенности образования соединений некоторых конструк-
ционных материалов ДЛА...................'.................... 124
11.2.	Паяные соединения......................................... 131
11.2.1.	Особенности и условия образования соединений.......... 131
11.2.2.	Основные операции процесса образования соединений . .	137
11.2.3.	Особенности образования соединений некоторых конструк-
ционных материалов............................................ 139
11.3.	Механические соединения.................................. 141
11.4.	Клеевые соединения....................................... 142
Глава 12. Сборка подвижных соединений............................... 143
12.1.	Подшипники качения....................................... 143
12.2.	Подшипники скольжения.................................... 148
12.3.	Зубчатые сопряжения...................................... 151
12.4.	Уплотнения............................................... 155
12.4.1.	Контактные уплотнения.............................. , ,	155
12.4.2.	Бесконтактные уплотнения.............................. 158
12.4.3.	Вакуумные уплотнения.................................. 159
Глава 13. Механизация и автоматизация процессов сборки.............. 160
13.1.	Особенности автоматизации процессов сборки............... 160
13.2.	Задачи, решаемые при автоматизации сборочных процессов .	162
13.3.	Автоматизация элементов сборочного процесса.............. 163
13.4.	Средства и оборудование для автоматизации................ 171
Глава 14. Проектирование технологических процессов сборки ....	173
14.1.	Исходные данные.......................................... 173
14.2.	Этапы проектирования..................................... 174
14.3.	Документация технологических процессов................... 181
Раздел П
ОСОБЕННОСТИ УЗЛОВОЙ И ОБЩЕЙ СБОРКИ
Глава 15. Сборка составных частей ГТД............................... 182
15.1.	Компрессоры.............................................. 182
:б8
Стр.
15.2.	Камеры сгорания............................................ 189
15.3.	Сопловые аппараты......................................... 191
15.4.	Турбины.................................................... 192
15.5.	Коробка агрегатов.......................................... 196
15.6.	Редукторы.................................................. 197
15.7.	Трубопроводы............................................... 198
15.8.	Агрегаты ГТД............................................... 199
15.8.1.	Турбостартер........................................... 200
15.8.2.	Агрегаты питания....................................... 207
Глава 16. Общая сборка ГТД........................................... 209
16.1.	Основные требования........................................ 209
16.2.	Турбореактивные двигатели.................................. 210
16.3.	Турбовинтовые двигатели.................................... 217
Глава 17. Переборка ГТД.............................................. 219
Раздел III
ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Глава 18. Сборка ЖРД................................................. 221
18.1.	Камеры.................................................... 221
18.2.	Турбонасосные агрегаты и редукторы давления............... 229
18.2.1.	Насос горючего......................................... 230
18 2.2. ТНА.................................................... 232
18.2.3.	Редуктор давления...................................... 233
Глава 19. Сборка составных частей КЭДУ............................... 235
19.1.	ТВЭЛ ядерных реакторов.................................... 235
19.1.1.	Конструкция, технические требования на изготовление . .	236
19.1.2.	Построение технологического процесса................... 237
19.1.3.	Сборка ТВЭЛ с зазором между оболочкой и сердечником	238
19.1.4.	Сборка ТВЭЛ с плотным соединением оболочки и сердечника	240
19.2.	Активная зона реактора.................................... 242
19.3.	Термоэмиссионные преобразователи.......................... 243
19.3.1.	Конструкция, технические требования на изготовление . .	243
19.3.2.	Построение технологического процесса и выполнение основ-
ных операций.....................................'............. 244
19.3.3.	Сборка ЭГК............................................. 247
19.4.	Солнечные элементы и батареи.............................. 249
19.4.1.	Конструкция, технические требования на изготовление . .	249
19.4.2.	Построение технологического процесса и выполнение основ-
ных операций.................................................... 249
19.5.	Тепловые трубы............................................ 251
19.5.1.	Конструкция, технические требования на изготовление . .	251
19.5.2.	Построение технологического процесса и выполнение основ-
ных операций.................................................... 253
19.6.	Теплообменники............................................ 257
19.7.	Ионные движители.......................................... 259
Список литературы.................................................... 262
Предметный указатель......................................  ,	, , ,	264
ИБ № 2590
Александр Никитич Никитин
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ ДВИГАТЕЛЕЙ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Редактор Л. В. Васильева
Художественный редактор В. В. Лебедев
Технический редактор А. И. Захарова
Корректоры О. Е. Мишина и А. А. Снастина
Переплет художника Е. В. Бекетова
Сдано в набор 22.09.81.	Подписано в печать 25.12.81.	Т-30049.
Формат 60Х90’/1б.	Бумага типографская № 2.	Гарнитура литературная.
Печать высокая. Усл. печ. л. 17,0. Уч.-изд. л. 18,9.
Тираж 4000 экз. Заказ 2271. Цена 1 р.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Б-76,
Стромынский пер., д. 4
Московская типография № 8 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Хохловский пер., 7.
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
НОВЫЕ КНИГИ
ПО АВИАЦИОННОЙ И КОСМИЧЕСКОЙ
ТЕХНИКЕ
Выпуск 1982 г.
К е с а е в X. В., Трофимов Р. С. Надежность двигате-
лей летательных аппаратов: Учебник для вузов.— 12 л., ил.—
60 к.
Изложены вопросы обеспечения надежности двигателей
летательных аппаратов на стадии их проектирования и конст-
рукторско-доводочных испытаний. Рассмотрены принципы вы-
бора и оптимизации схем и параметров двигателей с приме-
нением метода автоматизированного проектирования. На ос-
нове построения регрессионной и физико-статистической моде-
лей параметров двигателя приведен план проведения конст-
рукторско-доводочных испытаний для достижения заданного
уровня надежности.
Венгерский Э. В., Усов Г. Л., Морозов В. А. Гид-
родинамика двухфазных потоков в системах питания энерго-
установок.— 11 л., ил.—80 к.
Рассмотрены физические процессы изменения параметров
газожидкостной среды при ее движении в системах питания
энергосиловых установок. Предложены методы исследования
переходных процессов в топливоподающих системах при раз-
личных краевых условиях. Большое внимание уделено осо-
бенностям фазовых превращений и их влиянию на динамику
систем.
Д ю н з е М. Ф., Ж и м о л о х и н В. Г. Ракетные двигатели
твердого топлива для космических систем.—12 л., ил.—80 к.
Изложены методы расчета термодинамических, баллисти-
ческих характеристик и конструктивных параметров ракетных
двигателей твердого топлива (РДТТ) для космических систем.
Большое внимание уделено конструкции РДТТ малой тяги и
РДТТ, работающих на сублимирующих веществах и исполь-
зуемых в качестве исполнительных органов систем ориентации,
стабилизации и коррекции космических аппаратов.
Петров В. И., Чебаевский В. Ф. Кавитация в высо-
кооборотных лопастных насосах.—15 л., ил.—1 р.
Изложена теория и результаты экспериментальных иссле-
дований кавитации в высокооборотных лопастных насосах с
предвключенным шнеком. Рассмотрен механизм развития ка-
витации, даны кавитационные характеристики и их зависи-
мость от физических свойств рабочего тела. Приведены мето-
дики расчета характеристик таких насосов и рекомендации по
их улучшению.
Щукин В. К., Халатов А. А. Теплообмен, массообмен
и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных ка-
налах.—15 л., ил. —80 к.
Рассмотрены скоростные и температурные поля, характе-
ристики турбулентности, устойчивость и границы режимов те-
чения закрученных потоков, гидравлическое сопротивление, за-
коны трения, тепло- и массообмена при различных способах
закрутки потока. Проанализировано влияние формы и длины
канала, диафрагмирования его выходного сечения, частичной
закрутки потока на входе, вдува, охладителя на характер те-
чения в канале. Приведены инженерные методы расчета тепло-
и массообмена закрученных течений в каналах различной
формы.
Дорфман А. Ш. Теплообмен при обтекании неизотерми-
ческих тел.—15 л., ил.—2 р. 40 к.
В монографии изложены теоретические вопросы внешнего
теплообмена тел с учетом неизотермичности поверхности и
продольных перетечек тепла. Рассмотрены случаи теплообме-
на при ламинарном и турбулентном, плоском и осесимметрич-
ном течениях, при одно- и двустороннем обтекании пластин,
теплоотдача от тонких цилиндрических и вращающихся осе-
симметричных тел и тел, непрерывно движущихся через теп-
лоноситель. Для большинства случаев даны точные решения.
Большое внимание уделено практическим методам решения
задач теплоотдачи неизотермических поверхностей.
ПРИОБРЕТАЙТЕ КНИГИ
ИЗДАТЕЛЬСТВА «МАШИНОСТРОЕНИЕ» В МАГАЗИНАХ,
РАСПРОСТРАНЯЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКУЮ ЛИТЕРАТУРУ.
А.Н.НИКИТИН
ТЕХНОЛОГИЯ
СБОРКИ
ДВИГАТЕЛЕЙ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ
АППАРАТОВ