Analiza stosowanych technologii obróbki powierzchni zamka tarczy sprężarki i turbiny gazowej

• Autorzy: Dvirna O.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2018.37

Warianty tytułu

EN

Analysis of applied technologies of surface treatment locks grape compressor and turbine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Powierzchnie elementów połączeń zamkowych w turbinie i sprężarce są jednymi z najbardziej obciążonych powierzchni podczas pracy silnika turbinowego. Obecność agresywnego środowiska (gorący gaz z popiołem i domieszkami znajdującymi się w paliwie), wysoka temperatura pracy, ciśnienie, obciążenia od działania sił odśrodkowych, gazodynamicznych oraz powstające drgania wywołują wiele procesów prowadzących często do uszkodzenia połączenia zamkowego, a w efekcie nawet awarii lub zniszczenia silnika turbinowego. Wymienione czynniki wpływające na powierzchnie połączeń zamkowych prowadzą do wzrostu naprężeń i napięć kontaktowych, aktywizacji procesów zużycia frettingowego, powodują również erozję i pękanie zmęczeniowe. Najczęściej stosowanym typem połączenia łopatki z tarczą wirników sprężarki jest zamek trapezowy lub tzw. „jaskółczy ogon”, dla turbiny zaś – jodełkowe połączenie zamkowe. W procesie projektowania i wytwarzania zamka należy szczególnie uwzględnić stabilną pracę zespołu wirnikowego sprężarki i turbiny oraz żywotność całego silnika oraz wziąć pod uwagę: wysokie wymagania dotyczące składu oraz jakości materiałów tarczy i łopatek, niską obrabialność tych materiałów, skomplikowany kształt i wysokie wymagania dotyczące dokładności, a także wzajemnego położenia powierzchni oraz jakość warstwy powierzchniowej zamka. Takie wymagania można spełnić za pomocą różnych metod obróbki skrawaniem (przeciąganie, frezowanie), obróbki elektrochemicznej (ECM) lub elektroerozyjnej (EDM). Metoda obróbki elektrochemicznej zamka ma wiele zalet w stosunku do obróbki skrawaniem, m.in.: możliwość obróbki materiałów przewodzących prąd z różnymi właściwościami mechanicznymi, zapewnienie wysokiej jakości warstwy powierzchniowej, dużą produktywność przy długim okresie eksploatacji elektrody. Dokładność obróbki zamków metodą ECM jest jednak bardzo niska. Metoda przeciągania pozostaje więc jedną z najczęściej używanych, a na etapie wykańczania – jedyną możliwą metodą tworzenia dokładnego zamka z wysoką jakością warstwy powierzchniowej.

EN

The surfaces of the lock connection elements in the turbine and compressor are one of the most stressed surfaces during operation of the turbine engine. The aggressive environment (hot gas with ashes and additives in fuel), high working temperature and pressure, loads caused by the existing centrifugal forces and forces of gas flow, vibrations – all these factors cause increase of variable loads and surface stresses, activation of fretting wear processes, fatigue cracking, erosion and other dangerous processes which often lead to destruction of lock connection, and even to fault of turbine motor. The most commonly used connection of turbine blade with the compressor rotors disc is the trapezoid lock, also called the dovetail, while in turbines the herring-bone lock connections are commonly applied. In course of the design and production of such a lock, and aiming to ensure faultless operation of the compressor and turbine rotor unit, as well as long service life of the whole motor, the following items shall be considered: high requirements to the composition and quality of the disc lock and blades, low workability of these materials, complicated shape and high requirements of precision and mutual arrangement of surfaces, along with the quality of lock surface. Such requirements may be met through the application of various machining methods (draw-out, milling), methods of electrochemical (ECM) or electro-erosive (EDM) processing. The method of lock electrochemical processing has a number of advantages in comparison to machining: the possibility to process the conductive materials with various mechanical features, ensuring high-quality surface layer, high productivity with a long electrode service life and its moderate cost. However, ECM processing precision is very low. Therefore, application of the draw-out method remains one of the most commonly used, and at the finishing stage it is even the only possible method to obtain hiprecision lock with a high quality surface layer.

Słowa kluczowe

PL

połączenia zamkowe; dokładność kształtu; jakość warstwy powierzchniowej; przeciąganie tarczy; żywotność silnika turbinowego

EN

lock connections; form precision; surface layer quality; disc draw-out; turbine motor service life

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 90 [298], nr 4
• Strony: 433--440
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dvirna O.

• Akademia Morska w Gdyni, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

Bibliografia

• [1] Dvirna O., Shumilov A.: Podnoszenie jakości tarcz turbiny gazowej poprzez udoskonalenie technologii ich obróbki, Technologiczne Centrum, 15 (2014) 4-8.
• [2] Shumilov A., Dvirna O.: Technologiczne sposoby podnoszenia jakości powierzchni połączeń zamkowych w elementach turbiny gazowej, NUBO, (2005) 175-176.
• [3] Shumilov A., Dvirna O.: Współczesne metody obróbki zębów zamkowych w tarczach zespołu turbiny gazowej, NUBO, (2011) 112-115.
• [4] Beziyazychny V., Volkov S., Fomenko R.: Techniczne i ekonomiczne uzasadnienie technologii obróbki jodełkowych rowków tarczy silnika turbogazowego, СТИН, 2 (2008) 27-31.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).