Оптимизация конструкции лопаток турбин при производстве методами аддитивных технологий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Анализируются способы оптимизации процесса производства лопаток турбин методами аддитивных технологий с учетом факторов внешнего и внутреннего воздействия на готовое изделие, определяются параметры изготовления детали, а также технико-технологические аспекты ее аддитивного изготовления. Обоснованность данного комплексного подхода заключается в сложности производства и экстремальности эксплуатации самой детали, что приводит к невозможности точно оценить продолжительность периода эксплуатации готового изделия. Цель работы - определение оптимальных характеристик процесса аддитивного производства лопатки газотурбинного двигателя. Возможность аддитивного производства лопаток турбин с точными конечными характеристиками позволит производить деталь высокого качества с прогнозируемым эксплуатационным процессом. Разработаны рекомендации по критериальному и алгоритмическому сопровождению процесса оптимизации изготовления лопатки газотурбинного двигателя. По результатам проведенных исследований сделан вывод о том, что в качестве основного критерия оптимизации формы лопатки газотурбинного двигателя необходимо принять сохранение постоянного расстояния между соответствующими граничными точками сечений лопаток. Следовательно, эффективнее и целесообразнее оптимизировать не форму лопатки, а композит, из которой она изготовлена.

Об авторах

Владислав Олегович Ерошенко

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: vladrusty00@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3334-7241

аспирант, кафедра машиностроительных технологий, Инженерная академия

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Марианна Юрьевна Малькова

Российский университет дружбы народов

Email: malkova-myu@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-6939-1658

доктор технических наук, профессор кафедры машиностроительных технологий, Инженерная академия

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Александр Никитич Задиранов

Академия государственной противопожарной службы МЧС

Email: zadiranov@mail.ru
SPIN-код: 2873-6465
доктор технических наук, профессор кафедры процессов горения и экологической безопасности, Учебно-научный комплекс процессов горения и экологической безопасности Российская Федерация, 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, д. 4

Алексей Викторович Мещеряков

Академия государственной противопожарной службы МЧС

Email: malviktpp@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6620-8590

кандидат технических наук, доцент, кафедра процессов горения и экологической безопасности, Учебно-научный комплекс процессов горения и экологической безопасности

Российская Федерация, 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, д. 4

Сиамак Горбани

Российский университет дружбы народов

Email: gorbani-s@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-0251-3144

кандидат технических наук, доцент базовой кафедры машиностроительных технологий, Инженерная академия

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Список литературы

  1. Ван Ю., Денисов О.В., Денисова Л.В. Моделирование системы терморегулирования наноспутника с помощью контурных тепловых труб в условиях орбитального полета // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2021. Т. 22. № 1. C. 23-35. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2021-22-1-23-35
  2. Антипов Ю.А., Шаталова И.И., Шкарин К.В., Лапин М.В., Соколов Д.А., Гринин А.О., Топтыгин К.П. Особенности моделирования высокоэффективной многоступенчатой парокомпрессионной теплонасосной установки // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2021. Т. 22. № 4. C. 339-347. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2021-22-4-339-347
  3. Мамаев В.К., Виноградов Л.В., Ощепков П.П. Моделирование решетки профилей транспортного газотурбинного двигателя // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2019. Т. 20. № 2. C. 140-146. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2019-20-2-140-146
  4. Корнилова А.В., Заяр Ч. Определение допустимых параметров дефектов в базовых деталях кузнечно-прессовых машин // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2019. Т. 20. № 4. C. 308-315. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2019-20-4-308-315
  5. Галиев В.Э., Фаткуллина Д.З., Таминдаров Д.Р. О проблемах и перспективах изготовления компрессорных лопаток // Вестник МГТУ имени Н.Э. Баумана. 2014. № ФС77. С. 10-25.
  6. Тарасенко Ю.П., Леванов Ю.К., Царева И.Н., Щеголев И.Л., Черников А.И. Оценка эксплуатационного состояния лопаток ТНД агрегата ГТК-25И и технология продления их ресурса // Газотурбинные технологии. 2004. № 7. С. 26-29.
  7. Голубенцев А.В. Повышение усталостных характеристик рабочих лопаток ГТУ на основе совершенствования технологии литья и термической обработки: дис. … канд. техн. наук. Рыбинск, 2016. 78 с.
  8. Андриенко А.Г., Олъшанецкий В.Е., Скляревская В.Н., Шмырко В.И. Оценка повреждаемости и прогноз долговечности рабочих лопаток ГТУ // Технологические системы. 2001. № 3. С. 71-74.
  9. Смыслов А.М., Быбин А.А., Дементьев А.В., Невьянцева Р.Р., Новиков А.В. Оценка ремонтопригодности лопаток газоперекачивающих агрегатов // Теплоэнергетика. 2011. № 2. С. 30-35.
  10. Орлов М.Р. Технологическое обеспечение ресурса рабочих лопаток первых ступеней турбины авиационных и наземных газотурбинных установок: автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 2008. 24 с.
  11. Bhandari S, Lopez-Anido R. Finite element modeling of 3D-printed part with cellular internal structure using homogenized properties. Progress in Additive Manufacturing. 2019;4:143-154. https://doi.org/10.1007/s40964-018-0070-2
  12. Farbman D, McCoy C, Materials testing of 3D printed ABS and PLA samples to guide mechanical design. ASME 2016 11th International Manufacturing Science and Engineering Conference. London: Eurospan; 2016. https://doi.org/10.1115/MSEC2016-8668
  13. Ferro CG, Mazza A, Belmonte D, Seclì C, Maggiore P. A comparison between 3D printing and milling process for a spar cap fitting (wing-fuselage) of UAV aircraft. Procedia CIRP. 2017;62:487-493.
  14. Kazemian A, Yuan X, Cochran E, Khoshnevis B. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: laboratory testing of fresh printing mixture. Construction and Building Materials. 2017;145:639-647.
  15. Liljenhjerte J, Upadhyaya P, Kumar S. Hyperelastic strain measurements and constitutive parameters identification of 3D printed soft polymers by image processing. Additive Manufacturing. 2016;11:40-48.
  16. Mahshid R, Hansen HN, Højbjerre KL. Strength analysis and modeling of cellular lattice structures manufactured using selective laser melting for tooling ap- plications. Materials and Design. 2016;104:276-283. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.05.020
  17. Raj SA, Muthukumaran E, Jayakrishna K. A case study of 3D printed PLA and its mechanical properties. Materials Today: Proceedings. 2018;5:11219-11226.
  18. Yuen PK. Embedding objects during 3D printing to add new functionalities. Biomicrofluidics. 2016;10(4):1-10.
  19. Song Y, Li Y, Song W, Yee K, Lee KY, Tagarielli VL. Measurements of the mechanical response of unidirectional 3D-printed PLA. Materials and Design. 2017;123: 154-164. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.03.051
  20. Yao T, Ye J, Deng Z, Zhang K, Ma Y, Ouyang H. Tensile failure strength and separation angle of FDM 3D printing PLA material: experimental and theoretical analyses. Composites Part B Engineering. 2020;188:107894. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.107894
  21. Wang L, Zhang M, Bhandari B, Yang C. Investigation on fish surimi gel as promising food material for 3D printing. Journal of Food Engineering. 2018;220:101-108.
  22. Lee W, Jeon S, Kim D. 3D-printed micromixer with helical blades for highviscosity fluids. Department of Chemical Engineering. 2015. Available from: http://www.rsc.org/images/LOC/2015/PDFs/Papers/1253_T.320e (accessed: 12.08.2022).
  23. Pastor-Artigues M-M, Roure-Fernández F, Ayneto-Gubert X, Bonada-Bo J, Pérez-Guindal E, Buj-Corral I. Elastic asymmetry of PLA material in FDM-printed parts: considerations concerning experimental characterisation for use in numerical simulations. Materials. 2020;13(1):15.

© Ерошенко В.О., Малькова М.Ю., Задиранов А.Н., Мещеряков А.В., Горбани С., 2022

Ссылка на описание лицензии: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcode

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах