УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРУТКИ ДЕТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК B21D53/78 

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

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, B21D 11/14, 15.05.82 г., 3 с.).

Недостатком такого устройства является низкая точность изготовления лопаток, у которых центры масс сечений пера лопатки не лежат на одной оси, т.к. при изготовлении лопаток из заготовок с раскрученным пером, чтобы максимально приблизить геометрию закрученной лопатки, к чертежным размерам необходимо каждое сечение пера лопатки повернуть вокруг своего центра масс.

Это предусмотрено в устройстве для закрутки детали, преимущественно пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя, содержащем фиксатор для базового сечения пера лопатки и пары ложементов для корыта и спинки закручиваемых сечений. Каждая пара ложементов расположена внутри своего зубчатого колеса, имеющего возможность окружного перемещения вокруг центра масс сечения пера лопатки посредством зубчатого механизма (RU 2284240, B21D 53/78, заявл. 23.07.04, опубл. 10.02.06).

Недостатком этих устройств является то, что они предназначены только для лопаток, имеющих одинаковую линию центров масс. Для лопаток с другой линией центров масс эти устройства применить нельзя, т.к. центр колеса не будет совпадать с центром масс закручиваемого сечения. В таком устройстве не предусмотрен механизм смещения колес до совпадения их центров с линией центров масс закручиваемых лопаток. В этом случае для совмещения приходится изготавливать новое устройство, в котором заранее предусмотрено совпадение центра колеса с центром масс закручиваемого сечения.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание универсального устройства для закрутки лопаток, в котором обеспечена возможность совмещения центров зубчатых колес с центрами масс закручиваемых ими сечений, позволяющего получить технический результат, заключающийся в возможности закрутки лопаток с различными линиями центров масс.

Заявленный технический результат достигается тем, что устройство для закрутки детали, преимущественно пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя, содержит фиксатор для базового сечения пера лопатки и пары ложементов для корыта и спинки закручиваемых сечений. Каждая пара ложементов расположена внутри своего зубчатого колеса, имеющего возможность окружного перемещения вокруг центра масс сечения пера лопатки посредством зубчатого механизма.

Новым в изобретении является то, что устройство снабжено механизмом совмещения центров зубчатых колес с центром масс закручиваемых ими сечений пера лопатки. Механизм включает корпуса по числу зубчатых колес, зубчатые колеса установлены в этих корпусах, корпуса нанизаны на направляющие, которые контактируют с корпусами через сменные втулки, установленные с эксцентриситетом относительно направляющих, величина которого равна расстоянию между центром колеса, помещенного в центр масс закручиваемого им сечения, и осью устройства, проходящей через центр масс базового сечения параллельно направляющим.

Для расширения возможностей устройства в зубчатом колесе выполнена проточка, и ложементы выполнены сменными и установлены в этой проточке с возможностью перемещения вдоль нее.

Для того чтобы предотвратить расхождение ложементов во время закрутки в каждом ложементе симметрично относительно центра зубчатого колеса выполнены полости, перпендикулярные плоскости разъема ложементов. Полость в одном ложементе является продолжением полости в другом ложементе, при этом устройство снабжено пружинами сжатия, каждая из которых расположена одновременно в полостях двух ложементов. Зубчатое колесо также снабжено пазами, расположенными перпендикулярно проточке в зубчатом колесе, в которых расположены подпружиненные замки с фасонными торцами, имеющие возможность контакта с ответными торцами обоих ложементов одновременно.

Для обеспечения перемещения ложементов по проточке зубчатого колеса устройство снабжено силовыми цилиндрами, штоки которых связаны с ложементами.

Для обеспечения поворота зубчатого колеса устройство снабжено двигателем, имеющим вал, на котором расположена ведущая шестерня, связанная с зубчатым колесом.

Для исключения перекоса зубчатого колеса относительно корпуса и обеспечения его вращения на периферии зубчатого колеса выполнены пазы, взаимодействующие с телами вращения, например роликами, имеющими возможность перемещения по кольцевому пазу. В другом варианте исполнения устройство может быть оснащено сферическими телами, контактирующими с соответствующими пазами, выполненными в корпусах и на периферии зубчатых колес.

Для управления угловым поворотом зубчатых колес и последовательностью их включения в работу устройство снабжено системой автоматического управления, связанной с двигателем.

На прилагаемых чертежах изображено устройство для закрутки детали - пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя, где

на фиг.1 изображена гидромеханическая схема устройства для закрутки пера лопатки авиационного газотурбинного двигателя;

на фиг.2 - схема определения эксцентриситета Δ;

на фиг.3 - элемент «М» фиг.1;

на фиг.4 - схема базового модуля устройства для закрутки пера лопатки;

на фиг.5 - вид по стрелке В фиг.4;

на фиг.6 - схема модуля закрутки устройства для закрутки сечений пера лопатки;

на фиг.7 - сечение А-А фиг.6;

на фиг.8 - сечение Б-Б фиг.6.

Устройство для закрутки детали, преимущественно пера 1 (фиг.1) лопатки 1 авиационного газотурбинного двигателя, содержит фиксатор 2 с ложементами 3 и 4 для базового сечения пера лопатки и опору 5.

Устройство содержит также пары ложементов 6, 7 для корыта и спинки закручиваемых сечений пера лопатки. Каждая пара ложементов 6, 7 расположена внутри своего зубчатого колеса 8 (фиг.3), имеющего возможность окружного перемещения вокруг центра масс сечения пера лопатки 1.

Устройство снабжено механизмом совмещения центров зубчатых колес 8 с центром масс закручиваемых ими сечений лопатки 1, включающее корпуса 9 (фиг.1, 6, 7) по числу зубчатых колес 8, которые установлены в этих корпусах. Корпуса 9 нанизаны на направляющие 10 (фиг.1, 6), которые контактируют с корпусами 9 через сменные втулки 11 (фиг.6, 8), установленные с эксцентриситетом Δ (фиг.2, 8) относительно оси направляющих 10. Величина эксцентриситета Δ (фиг.2) для каждого закручиваемого сечения 12 пера лопатки 1 равна расстоянию между центром колеса 8 (фиг.3), помещаемого в центр масс 13 (фиг.2) закручиваемого сечения, и осью устройства (Z) 14, параллельной направляющим 10 (фиг.1) устройства и проходящей через центр масс 15 (фиг.2) базового сечения 16. Сменные втулки 11 соединены с направляющими 10 с помощью шпонок 17 (фиг.6, 8). Для удобства сборки корпуса 9 выполнены составными и образованы двумя плитами, жестко связанными между собой.

В каждом зубчатом колесе 8 (фиг.6) выполнена проточка 18, и ложементы 6 и 7 установлены в этой проточке 18 с возможностью перемещения вдоль нее.

В каждом ложементе 6 симметрично относительно центра зубчатого колеса 8 выполнены полости 19, 20, перпендикулярные плоскости разъема ложементов 6, 7, а в ложементе 7 - полости 21 и 22. Полости 19, 20 в ложементе 6 являются продолжением полостей 21 и 22 в ложементе 7. Устройство также снабжено двумя пружинами сжатия, каждая из которых расположена одновременно в полостях 19, 20 и 21, 22.

Зубчатые колеса 8 снабжены пазами 23, в которых расположены подпружиненные замки 24 с фасонными торцами, имеющие возможность контакта с ответными торцами обоих ложементов 6 и 7 одновременно. Противоположными торцами замки 24 взаимодействуют с пружинами сжатия 25. Дополнительно замки 24 имеют отверстия 26, предназначенные для их перемещения вдоль пазов 23.

Устройство снабжено силовыми цилиндрами 27 (фиг.6, 3, 4, 5), штоки которых связаны с ложементами 6, 7 и 4, 5. Силовые цилиндры 27 расположены в корпусах 9.

Зубчатый механизм содержит ведущую шестерню 28 (фиг.3, 6), расположенную на валу двигателя 29 и связанную с зубчатым колесом 8 (фиг.6) через паразитное колесо 30, установленное в корпусе 9.

Для исключения перекоса зубчатого колеса 8 устройство снабжено роликами 31 (фиг.6, 7), установленными в корпусе 9 с возможностью вращения. На периферии зубчатого колеса 8 выполнен кольцевой паз 32, и ролики 31 имеют возможность перемещения по этому пазу. В другом варианте исполнения устройство может быть оснащено сферическими телами, контактирующими с соответствующими пазами, выполненными в корпусах 9 и периферии зубчатых колес 8 (не показано).

Для управления угловым поворотом зубчатых колес 8 и последовательностью их включения в работу устройство снабжено системой автоматического управления 33 (фиг.1), связанной с датчиком 34 (фиг.3) контроля угла поворота вала двигателя 29. Дополнительно устройство снабжено источником давления 35 (фиг.1), двухходовыми рапределителями 36 и трехходовыми распределителями 37.

Расположение корпусов 9 с зубчатыми колесами 8 вдоль оси Z (фиг.1, 2) лопатки 1 соответствует расположению закручиваемых сечений пера лопатки, при этом ось Z одновременно является осью устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед выполнением операции закрутки сечений пера конкретной лопатки 1 (фиг.1) корпуса 9 (фиг.1, 6) снимают с направляющих 10 (фиг.1, 6) и устанавливают в них индивидуальные для данной лопатки сменные втулки 11 (фиг.6, 8) с эксцентриситетом Δ для совмещения центра масс 13 (фиг.2) закручиваемого сечения с центром зубчатого колеса 8 (фиг.6). Каждый корпус 9 оснащается ложементами 6 и 7 с рабочими профилями, соответствующими профилям спинки и корыта сечения пера после его закрутки. Подготовленные таким образом корпуса 9 нанизывают на направляющие 10 и фиксируют по оси Z (фиг.2) относительно закручиваемых сечений пера лопатки 1. На этом заканчивается настройка устройства для закрутки пера конкретной лопатки.

Затем приступают непосредственно к выполнению операции закрутки пера лопатки.

При этом в исходном положении устройства ложементы 4, 5 (фиг.1, 4) базового модуля 2 (фиг.1, 4), а также ложементы 6, 7 (фиг.1, 6), охватывающие перо лопатки 1, разведены. Зубчатые колеса 8 занимают относительно друг друга и базового модуля 2 (фиг.1) положение, при котором хорды ложементов 6 и 7 (фиг.1, 3, 6) параллельны хорде ложементов 4 и 5 базового модуля 2. Для обеспечения указанного положения поршни силовых цилиндров 27 (фиг.6, 3, 4) разведены от оси Z устройства, при этом гидрораспределители 36 (фиг.1) занимают положение I, a гидрораспределители 37 - положение «0».

Лопатку 1 с раскрученным пером в холодном или нагретом до ковочных температур состоянии устанавливают в вертикальном положении в устройство для закрутки. При этом лопатка 1 своей базой, выполненной предварительно на торце хвостовика, устанавливается на опору 5, занимая требуемое положение вдоль оси Z устройства.

Включают кнопку «пуск». При этом гидрораспределители 37 занимают положение «0», штоки силовых цилиндров 27 (фиг.3, 4, 5, 6) перемещаются навстречу друг другу, охватывая ложементами 4, 5, 6, 7 сечения пера лопатки 1 и сжимая пружины, расположенные в полостях 19, 20 и 21, 22 (фиг.6). Затем под действием пружин 25 сжатия срабатывают замки 24, жестко фиксируя ложементы 6 и 7, как показано на фиг.6.

При этом двигатели (гидромоторы) 29 (фиг.3) приводят во вращение кинематическую цепь, включающую в себя ведущую шестерню 28, (фиг.6) паразитные шестерни 30, 38 и зубчатое колесо 8, выполняя закрутку сечений пера лопатки 1 относительно ее базового сечения. Угол поворота зубчатых колес 8 (фиг.1) каждого модуля закрутки определяется и корректируется системой автоматического управления 33. Ввиду того что при закрутке пера лопатки 1 происходит сокращение расстояния между закручиваемыми сечениями, корпуса 9 имеют возможность некоторого перемещения вдоль направляющих 10, для чего последние снабжены съемными упорами 39 (фиг.8), помещаемыми между втулками 40 и корпусами 9 перед выполнением операции закрутки сечений лопатки. Вследствие этого ложементы 6 и 7 также имеют возможность смещения вдоль оси Z устройства, сохраняя жесткий контакт с закручиваемыми сечениями лопатки 1.

На этом заканчивают процесс закрутки сечений пера лопатки.

Для извлечения лопатки из устройства последовательно разводят ложементы 6 и 7 (фиг.1, 6) от оси лопатки 1. Для этого используют специальный ключ (не показан), который устанавливают в отверстия 26, выполненные в замках 24, и выводят замки 24 из контакта с ложементами 6 и 7. Под действием пружин сжатия 22 ложементы 6 и 7 перемещаются друг от друга в пазах 18 зубчатых колес 8, освобождая перо лопатки 1. Затем переключают один из распределителей 36 в положение I, при котором ложементы 3 и 4 освобождают базовое сечение пера лопатки 1. Лопатку с закрученным пером извлекают из устройства, а распределители 37 переключают в положение II, осуществляя поворот колес 8 в исходное положение.

На этом заканчивается работа устройства, а его гидромеханическая схема вновь готова к повторению описанного цикла закрутки пера лопатки.

Устройство позволяет закручивать сечения пера широкого типоразмера лопаток газотурбинных и иных двигателей. Перенастройка устройства для закрутки иной лопатки заключается в замене ложементов базового модуля, модулей закрутки сечений пера, оснащении корпусов требуемыми эксцентриковыми втулками и настройке системы автоматического управления. В зависимости от длины закручиваемой лопатки и требуемой точности закрутки сечений пера относительно базового сечения число корпусов с зубчатыми колесами может быть уменьшено или увеличено. Эти обстоятельства позволяют рассматривать предложенное устройство как универсальное.

Изобретение относится к устройствам для закрутки деталей в виде лопаток газотурбинных двигателей и может найти применение в авиадвигателестроении и других отраслях промышленности. Устройство содержит фиксатор для базового сечения пера лопатки и пары ложементов для корыта и спинки закручиваемых сечений. Каждая пара ложементов расположена внутри своего зубчатого колеса, имеющего возможность окружного перемещения вокруг центра масс сечения пера лопатки посредством зубчатого механизма. Имеется механизм совмещения центров зубчатых колес с центром масс закручиваемых ими сечений пера лопатки. Механизм включает корпуса по числу зубчатых колес, зубчатые колеса установлены в этих корпусах, корпуса нанизаны на направляющие, которые контактируют с корпусами через сменные втулки, установленные с эксцентриситетом относительно направляющих. Величина эксцентриситета равна расстоянию между центром колеса, помещенного в центр масс закручиваемого им сечения, и осью устройства, проходящей через центр масс базового сечения параллельно направляющим. Расширяются технологические возможности. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для закрутки детали типа пера лопатки преимущественно авиационного газотурбинного двигателя, содержащее фиксатор для базового сечения пера лопатки и пары ложементов для корыта и спинки закручиваемых сечений детали, каждая пара ложементов расположена внутри своего зубчатого колеса, имеющего возможность окружного перемещения вокруг центра масс базового сечения пера лопатки посредством зубчатого механизма, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом совмещения центров зубчатых колес с центром масс закручиваемых ими сечений лопатки, включающее направляющие и корпуса по числу зубчатых колес, зубчатые колеса установлены в этих корпусах, нанизанных на направляющие и контактирующих с ними через сменные втулки, установленные с эксцентриситетом относительно направляющих, равным расстоянию между центром зубчатого колеса, помещенного в центр масс закручиваемого им базового сечения, и осью устройства, проходящей через упомянутый центр масс базового сечения параллельно направляющим.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в зубчатом колесе выполнена проточка, в которой установлены ложементы с возможностью перемещения вдоль нее.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый ложемент выполнен с симметричными относительно центра зубчатого колеса полостями, перпендикулярными плоскости разъема ложементов, и пружинами, при этом полость одного ложемента является продолжением полости другого ложемента, а каждая из упомянутых пружин расположена одновременно в полостях двух ложементов.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что зубчатое колесо выполнено с пазами и расположенными в них подпружиненными замками с фасонными торцами, имеющими возможность контакта с ответными торцами обоих ложементов одновременно.

5. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что оно снабжено силовыми цилиндрами, штоки которых связаны с ложементами.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено силовыми цилиндрами, штоки которых связаны с ложементами.

7. Устройство по любому из пп.1-3 или 6, отличающееся тем, что оно снабжено двигателем с валом и расположенной на нем ведущей шестерней, связанной с зубчатым колесом.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено двигателем с валом и расположенной на нем ведущей шестерней, связанной с зубчатым колесом.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено двигателем с валом и расположенной на нем ведущей шестерней, связанной с зубчатым колесом.

10. Устройство по любому из пп.1-3 или 6, отличающееся тем, что оно снабжено роликами, установленными в корпусе с возможностью вращения, на периферии зубчатого колеса выполнен кольцевой паз, при этом ролики выполнены с возможностью перемещения по нему.

11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено роликами, установленными в корпусе с возможностью вращения, на периферии зубчатого колеса выполнен кольцевой паз, при этом ролики выполнены с возможностью перемещения по нему.

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено роликами, установленными в корпусе с возможностью вращения, на периферии зубчатого колеса выполнен кольцевой паз, при этом ролики выполнены с возможностью перемещения по нему.

13. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно снабжено роликами, установленными в корпусе с возможностью вращения, на периферии зубчатого колеса выполнен кольцевой паз, при этом ролики выполнены с возможностью перемещения по нему.