Инструментальная оснастка для механической обработки канавки корпуса газотурбинного двигателя
TOOLING FOR GAS TURBINE ENGINE HOUSING GROOVE MACHINING

Данное изобретение относится к инструментальной оснастке, предназначенной для механической обработки кольцеобразной канавки корпуса газотурбинного двигателя, а также к способу механической обработки такой канавки.
Газотурбинный двигатель обычно содержит промежуточный корпус, содержащий кожух, называемый кожухом промежуточного корпуса, предназначенный для образования связующего звена между промежуточным корпусом газотурбинного двигателя и капотами реверса тяги гондолы.
Пример кожуха промежуточного корпуса приведен, например, в патентном документе FR 2925120
Кожух промежуточного корпуса имеет кольцеобразную канавку, предназначенную для размещения дополнительной кольцеобразной закраины, образующей часть капотов реверса тяги. Закраина опирается в радиальном и/или осевом направлении на внутренние поверхности канавки.
Во время работы турбореактивного двигателя направление и амплитуда воспринимаемой нагрузки изменяются в соответствии с эксплуатационным режимом турбореактивного двигателя.
Соответственно, например, когда турбореактивный двигатель является неподвижным, то кожух поддерживает капот реверса тяги, при этом закраина, соответственно, опирается в радиальном направлении ниже по потоку на нижнюю часть канавки.
С другой стороны, во время реверсирования тяги закраина опирается в осевом направлении на стенку канавки, а в радиальном направлении на нижнюю часть канавки.
Кроме того, турбореактивный двигатель создает вибрации, которые приводят к возникновению относительного перемещения между закраиной и канавкой.
Все эти воздействия и вибрации являются причиной износа стенок канавки, причем этот износ распределяется неравномерно по периферии канавки.
Когда этот износ превышает заданный предел, порядка нескольких десятых миллиметра, то канавку необходимо ремонтировать. За неимением существующего способа проведения ремонта кожух заменяют, что требует полного демонтажа двигателя, при этом работа такого типа занимает длительное время и является дорогостоящей.
Данное изобретение предлагает инструментальную оснастку, обеспечивающую выполнение механической обработки изношенных участков для их ремонта непосредственно под крылом летательного аппарата, т.е. без демонтажа двигателя.
В связи с этим данное изобретение относится к инструментальной оснастке для механической обработки кольцеобразной канавки корпуса газотурбинного двигателя, содержащей обрабатывающий инструмент, опорную плиту, первые средства позиционирования обрабатывающего инструмента относительно опорной плиты вдоль первой оси, образующей радиальную ось, вторые средства позиционирования обрабатывающего инструмента относительно опорной плиты вдоль второй оси, перпендикулярной первой оси и проходящей вдоль оси канавки и кольцеобразного корпуса, и третьи средства позиционирования, выполненные с обеспечением позиционирования опорной плиты в осевом и радиальном направлениях относительно канавки корпуса.
Инструментальная оснастка этого типа обеспечивает точное позиционирование обрабатывающего инструмента относительно канавки с помощью различных средств позиционирования, обеспечивая далее точную механическую обработку каждого изношенного участка без необходимости демонтажа двигателя. Таким образом, указанная обработка может быть выполнена последовательно участок за участком под крылом летательного аппарата. Такой способ позволяет избежать полного демонтажа двигателя, а также полной замены кожуха промежуточного корпуса. После механической обработки различных изношенных участков, к каждому обработанному участку, например, может быть прикреплена износостойкая полоса, при этом износостойкая полоса этого типа изготовлена на основе смолы с содержанием волокон. Другим решением является, например, нанесение слоя смолы в дополнение к раствору для смазки отремонтированного участка.
Предпочтительно первые средства позиционирования содержат микрометрическое кольцо, выполненное с обеспечением позиционирования обрабатывающего инструмента вдоль первой оси путем поворота кольца. Кольцо этого типа обеспечивает точное радиальное позиционирование обрабатывающего инструмента относительно канавки.
Кроме того, вторые средства позиционирования содержат микрометрический стол, содержащий опору, подвижную вдоль второй оси относительно опорной плиты, при этом обрабатывающий инструмент установлен на подвижной опоре. Использование микрометрического стола обеспечивает точное осевое позиционирование обрабатывающего инструмента относительно канавки.
В этом случае обрабатывающий инструмент может быть установлен на подвижной опоре с помощью первых средств позиционирования.
Кроме того, третьи средства позиционирования могут содержать по меньшей мере один несущий участок опорной плиты, который может взаимодействовать и/или может опираться в радиальном и осевом направлениях, с сопряжением по форме, на кольцеобразные стороны, например, на радиальные стороны, ограничивающие канавку корпуса газотурбинного двигателя.
В соответствии с особенностью данного изобретения обрабатывающий инструмент может быть фрезерным инструментом.
Первые средства позиционирования могут обеспечивать позиционирование обрабатывающего инструмента в радиальном направлении относительно опорной плиты с допуском менее 0,05 мм, предпочтительно менее 0,025 мм, при этом вторые средства позиционирования могут обеспечивать позиционирование обрабатывающего инструмента в осевом направлении относительно опорной плиты с допуском менее 0,1 мм, предпочтительно менее 0,05 мм.
Кроме того, инструментальная оснастка может содержать прижимные средства, обеспечивающие удержание опорной плиты на корпусе. Особенностью этого типа является поддержание правильного положения опорной плиты и, следовательно, обрабатывающего инструмента относительно канавки.
В этом случае прижимные средства могут содержать по меньшей мере один ролик и упругое возвратное средство, предназначенное для удержания указанного ролика на корпусе напротив указанной канавки и опорной плиты.
Данное изобретение также предлагает способ механической обработки кольцеобразной канавки корпуса газотурбинного двигателя, например, промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, включающий этапы:
определения изношенного участка указанной канавки;
установки инструментальной оснастки по данному изобретению на указанном корпусе так, чтобы опорная плита была установлена на указанной канавке с помощью третьих средств позиционирования на уровне указанного изношенного участка;
механической обработки по меньшей мере части указанного изношенного участка канавки путем перемещения инструментальной оснастки вдоль указанного изношенного участка.
Таким образом, данное изобретение предлагает простой способ механической обработки, позволяющий обрабатывать только изношенные участки канавки непосредственно под крылом летательного аппарата без демонтажа двигателя.
Предпочтительно этап установки инструментальной оснастки на корпусе включает этап радиального и осевого позиционирования обрабатывающего инструмента относительно указанной канавки с использованием первых, вторых и третьих средств позиционирования.
Указанный этап установки может включать этап определения различия в размере между изношенным участком и неповрежденным участком канавки.
Данное изобретение будет более понятным, а другие детали, свойства и преимущества данного изобретения будут очевидными после прочтения нижеследующего описания, приведенного в качестве неограничительного примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых
фиг. 1 схематически иллюстрирует частичный продольный разрез турбореактивного двигателя летательного аппарата,
фиг. 2 представляет собой увеличенный детальный вид турбореактивного двигателя, показанного на фиг. 1, иллюстрирующий связующее звено между круговой частью корпуса и капотами реверса тяги,
фиг. 3 представляет собой вид в аксонометрии инструментальной оснастки по данному изобретению,
фиг. 4 представляет собой вид спереди инструментальной оснастки,
фиг. 5 представляет собой вид в аксонометрии инструментальной оснастки и кожуха промежуточного корпуса, причем инструментальная оснастка установлена у канавки кожуха,
фиг. 6 представляет собой вид изношенного участка канавки, уже частично обработанного, при этом опорная плита инструментальной оснастки установлена на канавке.
Фиг. 1 изображает турбореактивный двигатель 1 летательного аппарата, содержащий гондолу 2 и корпус 3 вентилятора, за которым расположен промежуточный корпус 4.
Промежуточный корпус 4 содержит радиально наружный кожух 5, расположенный в задней аэродинамической части корпуса 3 вентилятора, и поперечные фланцы 6, проходящие радиально внутрь относительно наружного кожуха 5. Промежуточный корпус 4 дополнительно содержит конструктивные рычаги 7, распределенные под углом и проходящие радиально между фланцами 6 к наружному кожуху 5, с которым они контактируют.
Наружный кожух 5 промежуточного корпуса 4 в его нижней по потоку части содержит круговую часть 8, основным назначением которой является обеспечение связи между наружным кожухом 5 и капотами гондолы, непосредственно смежными в направлении вниз по потоку.
Гондола 2 образует непрерывную аэродинамическую наружную поверхность, образованную воздухозаборником 9, капотами 10 вентилятора, капотами 11 реверса тяги и закрепленным задним корпусом 12, причем эти компоненты расположены смежно друг с другом в направлении от передней к задней части.
Капоты 11 реверса, по существу два капота, шарнирно присоединенные к жесткой конструкции стойки, ограничивают известным образом кольцеобразный канал 13 для вторичного потока с помощью наружной и внутренней кольцеобразных обшивок 14 и 15.
Как можно видеть более подробно на фиг. 2, связь между круговой частью 8 корпуса и капотами 11 реверса тяги обеспечена с помощью кольцеобразной канавки 16, выполненной в круговой части 8, и кольцеобразной закраины 17, которая смонтирована на поддерживающей капоты 11 опорной конструкции 18 и размещена в канавке 16.
Взаимодействие между кольцеобразной закраиной 17 и канавкой 16 обеспечивает удержание капотов 11 реверса на гондоле 2 в осевом и радиальном направлениях.
Между канавкой 16 и закраиной 17 расположено кольцеобразное уплотнение 19 для предотвращения циркуляции воздуха в месте соединения круговой части 8 и опорной конструкции 18.
Осевое сечение канавки 16 по существу имеет U-образную форму и, соответственно, канавка 16 имеет круговую переднюю поверхность 20, круговую заднюю поверхность 21, противоположную передней поверхности 20, и цилиндрическую нижнюю поверхность 22, соединяющую переднюю и заднюю поверхности 20 и 21 у их радиально внутренних концов.
Кольцеобразная закраина 17 размещена в канавке 16 и опирается в осевом и/или в радиальном направлении на поверхности 20, 21 и 22 канавки 16.
Во время работы турбореактивного двигателя 1 вибрации, вызываемые подвижными частями, приводят к перемещению закраины 17 в канавке 16 и, соответственно, к постепенному изнашиванию поверхностей 20, 21 и 22 канавки 16.
Для ограничения общего веса турбореактивного двигателя часть 8 изготовлена из материала на основе алюминия, который подвержен быстрому изнашиванию.
При чрезмерном износе поверхностей 20, 21 и 22 канавки 16 между закраиной 17 и канавкой 16 постепенно образуется широкий зазор.
Для выполнения ремонта поверхностей 20, 21 и 22 прежде всего необходимо механически обработать изношенные участки 23 (фиг. 6) этих поверхностей 20, 21 и 22 перед прикреплением, например, износостойкой полосы на каждый обработанный участок, причем износостойкая полоса этого типа выполнена, например, на основе смолы с содержанием волокон. Другим решением является, например, нанесение слоя смолы на каждый обработанный участок в дополнение к раствору для смазки отремонтированного участка.
Для выполнения механической обработки различных участков непосредственно под крылом летательного аппарата, т.е. без удаления и/или полного демонтажа двигателя 1, данное изобретение предлагает инструментальную оснастку 24, проиллюстрированную на фиг. 3-6.
Инструментальная оснастка 24 содержит обрабатывающий инструмент 25, выполненный в виде фрезерной машины, фреза которой вращается вокруг радиальной оси Y, перпендикулярной продольной оси X двигателя 1. Фрезерная машина 25 относится, например, к пневматическому типу и присоединена к линии 26 подачи сжатого воздуха (фиг. 5).
Радиально внутренний конец закрепленной части обрабатывающего инструмента 25 прикреплен к кольцеобразной пластине 27 с помощью микрометрического кольца 28. Таким образом, фреза обрабатывающего инструмента 25 является до определенной степени подвижной в радиальном направлении относительно пластины 27. Поворот кольца 28 вокруг оси Y обеспечивает регулировку положения фрезы инструмента 25.
Радиальное положение фрезы может быть отрегулировано с допуском менее 0,05 мм, предпочтительно менее 0,025 мм.
Пластина 27 прикреплена к опоре 29 микрометрического стола 30. Последний дополнительно содержит раму 31, при этом опора 29 является подвижной вдоль оси X относительно рамы 31. Перемещение подвижной опоры 29 инициируется микрометрическим винтом 32. Осевое положение опоры 29 и, следовательно, фрезы может быть отрегулировано с допуском менее 0,1 мм, предпочтительно менее 0,05 мм.
Рама 31 прикреплена к радиально наружной поверхности опорной плиты 33. Плита 33 дополнительно содержит две канавки 34 (см. фиг. 5 и 6), проходящие радиально внутрь по окружности, т.е. перпендикулярно осям X и Y. Канавки 34 имеют форму, сопрягающуюся со сторонами 35, ограничивающими канавки 16 кожуха 5 промежуточного корпуса 4, а также взаимно ограничивают выступающий участок 36, выполненный с возможностью взаимодействия с канавкой 16 кожуха 5.
Более конкретно, поверхности канавок 34 выполнены с возможностью их расположения на поверхностях 37 сторон 35, напротив поверхностей 20 и 21, ограничивающих канавку 16, и/или на радиально наружных краях 38 сторон 35.
Опорная плита 33 также имеет полую рукоятку 39, служащую для отсасывания стружки, образующейся во время механической обработки, и присоединенную к непоказанной всасывающей линии. Опорная плита 33 также имеет продувочные средства 40 (см. фиг. 3), расположенные напротив всасывающих средств 39 для направления стружки к всасывающим средствам 39. Продувочные средства 40 содержат продувочное сопло 41, присоединенное к вспомогательной линии подачи сжатого воздуха (не показана).
Инструментальная оснастка 24 дополнительно содержит основание 42, проходящее в радиальном направлении и прикрепленное к опорной плите 33, причем на основании 42 напротив опорной плиты 33 установлен ролик 43. Ролик 43 смонтирован на скобообразном кронштейне 44, прикрепленном к концу одного из нескольких подвижных стержней 45, причем стержни 45 и ролик 43 с помощью упругого возвратного средства, содержащего винтовую пружину сжатия, возвращаются обратно в радиально наружном направлении, т.е. в направлении опорной плиты 33.
Приведенное ниже описание способа относится к механической обработке одного или нескольких изношенных участков 23, т.е. одного из нескольких угловых секторов канавки 16 кожуха 5 промежуточного корпуса 4.
Прежде всего, после открытия капотов 11 реверса тяги гондолы 2 механик устанавливает инструментальную оснастку 24 на кожух 5. В частности, выступающую часть 36 опорной плиты 33 вводят во взаимодействие с канавкой 16 кожуха 5, при этом стороны 35 вводят во взаимодействие с канавками 34 опорной плиты 33.
Затем с помощью пружины 46 накладывают ролик 43 на радиально внутреннюю поверхность кожуха 5 напротив канавки 16. Тогда радиально наружные края 38 сторон 35 могут опираться на дно канавок 34 плиты 33, обеспечивая тем самым неподвижность последней в радиальном направлении относительно кожуха 5. Кроме того, поверхности канавок 34 опорной плиты 33 опираются на поверхности 37 сторон 35, так что плита 33, подобным образом, становится неподвижной в осевом направлении относительно кожуха. В зависимости от формы поверхностей 37 (например, в форме галтели или усеченного конуса) радиальное и осевое позиционирование можно обеспечить с помощью только поверхностей канавок 34, опирающихся на поверхности 37 кожуха 5, причем края 38 сторон 35 в этом случае не опираются на дно канавок 34.
Для точного регулирования радиального положения фрезы относительно неизношенного и доступного эталонного участка кожуха 5, например, участка, обозначенного на фиг. 2 номером 47, механик поворачивает микрометрическое кольцо 28. Кроме того, для точного регулирования осевого положения фрезы относительно участка 47 кожуха 5 механик поворачивает микрометрический винт 32 стола 30 так, чтобы обеспечить перемещение опоры 29.
Механик может определять износ изношенной части, используя инструмент по типу измерительного прибора сравнения. Для этого, если канавка чрезмерно повреждена, то ее восстанавливают, по меньшей мере частично, с использованием дополнительных металлических частей, при этом толщину неповрежденной части канавки затем используют в качестве эталонного участка для измерительного прибора сравнения. Затем измерительный прибор сравнения устанавливают на использованном участке канавки для определения различия в толщине между неповрежденным участком и изношенным участком канавки. Затем соответственно регулируют положение фрезы.
После этого может быть включен фрезерный инструмент 25, а инструментальная оснастка 24 может быть перемещена по окружности вдоль изношенного участка 23 канавки 16 кожуха 5 с использованием рукоятки 39 так, чтобы фреза выполняла механическую обработку изношенных участков поверхностей 20, 21 и 22.
Фиг. 6 иллюстрирует изношенный участок 23 канавки, уже частично обработанный. На этом чертеже номером 48 обозначена уже обработанная часть.
Таким образом, данное изобретение предлагает инструментальную оснастку 24 и способ механической обработки, обеспечивающие механическую обработку только изношенных участков 23 канавки 16 кожуха 5 непосредственно под крылом летательного аппарата.