УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРУТКИ ДЕТАЛИ Российский патент 2006 года по МПК B21D53/78 B21D11/14 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для закрутки деталей, преимущественно лопаток газотурбинных двигателей, и может найти применение в авиадвигателестроении.

Известно устройство для закрутки детали, например стержня квадратного сечения, включающее в себя фиксатор одного конца стержня и рычаг, надеваемый на противоположный конец стержня и имеющий возможность поворота относительно оси стержня (Мещерин В.Т. Листовая штамповка. Атлас схем, издание 3, М., «Машиностроение» - 1975 г., стр.95, рис.230).

Это устройство реализует процесс закрутки детали в свободном состоянии без ограничения течения материала детали жесткими поверхностями устройства, что не позволяет изготавливать высокоточные детали с регламентированными профилем и углами закрутки промежуточной зоны, находящейся между фиксатором базового сечения и ложементом концевого сечения, например лопатки газотурбинных двигателей.

Также известно устройство для закрутки детали, преимущественно пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя, содержащее фиксатор для базового сечения лопатки и ложемент, для концевого сечения и дополнительные ложементы для промежуточных сечений пера лопатки. Каждый ложемент выполнен с возможностью окружного перемещения посредством механизма для перемещения ложементов в окружном направлении, в каждом ложементе выполнен паз, повторяющий сечения при раскрученном пере лопатки. Точка, относительно которой имеет возможность окружного перемещения каждый ложемент, лежит на оси лопатки (SU 803225 A, B 21 D 11/14, 15.05. 82 г., 3 с.).

Недостатком такого устройства является низкая точность изготовления лопаток, у которых центры масс сечений пера не лежат на оси детали.

При изготовлении лопаток из заготовок с раскрученным пером, чтобы максимально приблизить геометрию закрученной лопатки к заданной, необходимо каждое сечение пера повернуть вокруг своего центра масс.

В том случае, если центры масс не лежат на оси лопатки, то лопатка будет иметь искаженную форму пера по сравнению с требуемой.

Технической задачей изобретения является повышение точности изготовления лопаток с сечениями пера, центры масс которых не лежат на оси детали.

Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для закрутки детали, преимущественно пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя, содержит фиксатор для базового сечения лопатки и ложемент для концевого сечения, дополнительные ложементы для промежуточных сечений пера лопатки. Каждый ложемент выполнен с возможностью окружного перемещения посредством механизма для перемещения ложементов в окружном направлении, в каждом ложементе выполнен паз, повторяющий сечения при раскрученном пере лопатки.

Новым в изобретении является то, что точка, относительно которой имеет возможность окружного перемещения каждый ложемент, совпадает с центром масс сечения пера лопатки этого ложемента.

Механизм перемещения в окружном направлении ложементов содержит пары зубчатых реек с основными зубьями и зубчатые колеса, в которых закреплены ложементы из условия совмещения центра колеса с центром масс сечения пера лопатки соответствующего ложемента. Каждое колесо и каждый ложемент имеют разъем по плоскости, проходящей через линию, параллельную оси колеса и линию, перпендикулярную оси колеса и проходящую через точки в стенках паза, наиболее удаленные друг от друга. Зубчатые рейки расположены по разные стороны от плоскости разъема и основными зубьями находятся в зацеплении с зубчатыми колесами, при этом колеса имеют возможность окружного, а рейки возвратно-поступательного перемещения.

Устройство снабжено дополнительными парами зубчатых колес, зубчатые рейки имеют дополнительные зубья на противоположной стороне от основных, каждое колесо дополнительной пары находится в зацеплении с дополнительными зубьями зубчатой рейки, при этом четные колеса пары установлены на одном валу, а нечетные - на другом и оба вала соединены с приводом вращения.

Ложементы в колесах установлены с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной плоскости разъема ложемента и колеса.

На фиг.1 изображена кинематическая схема устройства для закрутки пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя;

На фиг.2 - блок закрутки сечения пера лопатки.

Устройство для закрутки детали, преимущественно пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя, содержит фиксатор 1 для базового сечения лопатки и ложемент 2 для концевого сечения.

Устройство снабжено дополнительными ложементами 3 (фиг.1, 2) для промежуточных сечений пера лопатки. В ложементах 2 и 3 выполнены пазы 4 (фиг.2), повторяющие профиль этих сечений при раскрученном пере лопатки.

Устройство снабжено механизмом для перемещения ложементов 2 и 3 (фиг.1) в окружном направлении и имеет возможность окружного перемещения относительно точки 5 (фиг.2), совпадающей с центром масс сечения пера лопатки этого ложемента.

Механизм перемещения в окружном направлении ложементов 2 и 3 (фиг.1, 2) содержит пары зубчатых реек 6, 7 с основными 8 и дополнительными 9 зубьями, расположенными на противоположной стороне от основных зубьев 8, и зубчатые колеса 10. Ложементы 2 и 3 установлены в зубчатых колесах 10. Точка 5 (фиг.2), совпадающая с центром масс сечения пера лопатки, каждого из ложементов 2 и 3 и центр 11 колеса 10 совмещены. Каждое колесо 10 и ложементы 2 и 3 имеют разъем по плоскости 12, проходящей через линию, параллельную оси 13 колеса, и линию, перпендикулярную оси 13 колеса и проходящую через точки 14 и 15 на стенках паза 4, наиболее удаленные друг от друга. Зубчатые рейки 6 и 7 расположены по разные стороны от плоскости разъема 12 и основными зубьями 8 находятся в зацеплении с зубчатыми колесами 10 и имеют возможность возвратно-поступательного перемещения.

Механизм перемещения ложементов 2 и 3 снабжен дополнительными парами зубчатых колес 15 и 16 (фиг.1). Каждое колесо 15 и 16 дополнительной пары находится в зацеплении с дополнительными зубьями 9 (фиг.2) зубчатых реек 6 и 7, при этом четные колеса 16 (фиг.1) пары установлены на валу 17, а нечетные 15 - на валу 18. Валы 17 и 18 соединены с приводом вращения (на чертеже не показан).

Ложементы 2 и 3 в колесах 10 установлены с возможностью перемещения вдоль оси 19, перпендикулярной плоскости разъема 12 ложементов 2 и 3 и колес 10. Это обеспечивается установкой ложементов 2 и 3, например, на ролики или смазку.

Устройство работает следующим образом.

Части колес 10 с частями ложементов 2 и 3, рейки 7, вал 18 и колеса 15, расположенные сверху (по чертежу) от плоскости разъема 12, закреплены на траверсе 20 и находятся в крайнем верхнем положении.

Лопатку 21 с раскрученным пером в холодном или нагретом до ковочных температур состоянии устанавливают в устройство для закрутки, при этом ее базовое сечение, ближайшее к замку, располагают на нижней части (по чертежу) фиксатора 1, концевое сечение устанавливают на части ложемента 2, а промежуточные сечения пера лопатки устанавливают на нижних частях дополнительных ложементов 3. Затем траверсу 20 устройства перемещают вниз до совмещения частей колес 10 и ложементов 2 и 3. Затем сообщают нормированное, одновременное перемещение зубчатым рейкам 6 и 7 от привода вращения через валы 17 и 18, колеса 15 и 16, причем рейки 6 и 7 в паре перемещаются навстречу друг другу. Рейки 6 и 7 передают крутящий момент на колеса 10, которые, перемещаясь в окружном направлении, осуществляют закрутку концевого и промежуточных сечений лопатки относительно ее базового сечения.

В процессе закрутки сечений пера лопатки каждое из колес 10 совершает вращательное движение, например, по часовой стрелке на угол, определяемый настройкой кинематической схемы устройства.

Угол поворота от первоначального положения каждого колеса 10 блока закрутки, а следовательно, и угол поворота закручиваемых сечений относительно базового сечения настраивают предварительно, выбирая соответствующее передаточное отношение между колесами 15, 16, рейками 6, 7 и соответствующими колесами 10 блоков закрутки.

При закрутке пера лопатки происходит сокращение расстояния между закручиваемыми сечениями и вследствие этого ложементы 2 и 3 перемещаются в каждом колесе 10 вдоль оси 19 вместе с сечениями пера лопатки, охваченными ложементами 2 и 3.

В конце процесса закрутки пера лопатки срабатывает, например, конечный выключатель (не показан), который дает команду на подъем верхних частей колес 10 с рейками 7, колесами 15 и валом 18 вверх в исходное положение. Одновременно или с некоторым запаздыванием по времени сообщают перемещение вверх, в исходное положение, траверсе 20 с верхней частью фиксатора 1 и лопатку с закрученным пером извлекают из устройства. Затем зубчатым рейкам 6 и 7 сообщают синхронное перемещение, противоположное по направлению рабочему движению. При этом каждое из колес 10 осуществляет вращательное движение, противоположное рабочему, занимая исходное положение.

На этом заканчивается работа устройства, а все его элементы готовы к повторению описанного цикла закрутки сечений пера лопатки.

В другой модификации устройства каждая пара реек 6 и 7 может быть оснащена устройствами их синхронного перемещения, например индивидуальными гидроцилиндрами.

Осуществление закрутки пера лопатки в таком устройстве позволяет ограничить течение материала в зоне между фиксатором базового сечения и ложементом концевого сечения и получить деталь с регламентированными профилем и углами закрутки.

Изобретение относится к устройствам для закрутки деталей и может найти применение в авиадвигателестроении. Устройство содержит фиксатор для базового сечения лопатки, ложемент для концевого сечения пера лопатки и дополнительные ложементы для промежуточных сечений пера лопатки. Каждый ложемент выполнен с возможностью окружного перемещения посредством механизма для перемещения ложементов в окружном направлении. В каждом ложементе выполнен паз, повторяющий профиль сечения при раскрученном пере лопатки. Точка, относительно которой имеет возможность окружного перемещения каждый ложемент, совпадает с центром масс сечения пера лопатки этого ложемента. При этом механизм перемещения в окружном направлении ложементов может содержать пары зубчатых реек с основными зубьями и зубчатые колеса, в которых закреплены ложементы из условия совмещения центра колеса с центром масс сечения пера лопатки соответствующего ложемента. Каждое колесо и каждый ложемент имеют разъем по плоскости, проходящей через линию, параллельную оси колеса, и линию, перпендикулярную оси колеса и проходящую через точки на стенках паза, наиболее удаленные друг от друга. Зубчатые рейки пары расположены по разные стороны от плоскости разъема и основными зубьями находятся в зацеплении с зубчатыми колесами, при этом колеса имеют возможность окружного, а рейки возвратно-поступательного перемещения. Достигается повышение точности изготовления лопаток с сечениями пера, центры масс которых не лежат на оси детали. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для закрутки детали, преимущественно пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя, содержащее фиксатор для базового сечения лопатки, ложемент для концевого сечения пера лопатки, дополнительные ложементы для промежуточных сечений пера лопатки, каждый ложемент выполнен с возможностью окружного перемещения посредством механизма для перемещения ложементов в окружном направлении, в каждом ложементе выполнен паз, повторяющий профиль сечения при раскрученном пере лопатки, отличающееся тем, что точка, относительно которой имеет возможность окружного перемещения каждый ложемент, совпадает с центром масс сечения пера лопатки этого ложемента.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм перемещения в окружном направлении ложементов содержит пары зубчатых реек с основными зубьями и зубчатые колеса, в которых закреплены ложементы из условия совмещения центра колеса с центром масс сечения пера лопатки соответствующего ложемента, каждое колесо и каждый ложемент имеют разъем по плоскости, проходящей через линию, параллельную оси колеса, и линию, перпендикулярную оси колеса и проходящую через точки на стенках паза, наиболее удаленные друг от друга, зубчатые рейки пары расположены по разные стороны от плоскости разъема и основными зубьями находятся в зацеплении с зубчатыми колесами, при этом колеса имеют возможность окружного, а рейки возвратно-поступательного перемещения.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными парами зубчатых колес, зубчатые рейки имеют дополнительные зубья на противоположной стороне от основных, каждое колесо дополнительной пары находится в зацеплении с дополнительными зубьями зубчатой рейки, при этом четные колеса пары установлены на одном валу, а нечетные - на другом и оба вала соединены с приводом вращения.4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ложементы в колесах установлены с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной плоскости разъема ложемента и колеса.