Конструкторско-технологическая инженерия рабочих поверхностей зубчатых колес газотурбинных двигателей

Евгения Владимировна Шеховцева; Татьяна Владимировна Шеховцева

doi:10.22213/2413-1172-2023-3-16-25

Авторы

Е. В. Шеховцева ПАО «Объединенная двигательная корпорация «Сатурн»
Т. В. Шеховцева Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-3-16-25

Ключевые слова:

коэффициент приемлемости, несоответствие, цифровой двойник, конструкторско-технологическое взаимодействие, зубчатое колесо, физико-механические свойства материала

Аннотация

Проектирование и производство зубчатых колес базируется на целом ряде специализированных принципов и дисциплин, направленных на прикладное применение научных и практических знаний. Предложенный способ организации проектирования с последующим производством конфигурации зубчатой передачи совместно с технологией виртуального моделирования жизненного цикла позволяет на этапе проектирования изделия в рамках существующего производства предсказать поведение зубчатых передач на определенных эксплуатационных режимах. Обеспечение функциональных свойств зубчатой передачи - это комплексная задача, которая решается на всех этапах жизненного цикла механизма. Для решения необходима модель конструкторско-технологического управления работоспособностью, охватывающая жизненный цикл целиком с учетом управления конфигурацией зубчатого зацепления и способа объективной оценки эксплуатационных свойств для обеспечения функциональности и приемлемости. Приемлемость позиционируется как характеристика конструкции детали, узла и изделия в целом, подлежащей принятию решения о допустимости в эксплуатацию в случае наличия несоответствий при фактическом изготовлении. Предложена модель конструкторско-технологической инженерии на основе анализа приемлемости зубчатой передачи, в частности классификации повреждений рабочих поверхностей зубьев, основанная на достоверности прочностных расчетов, знаниях материалов и точности обработки, присущих серийному производству, с анализом работоспособности по функциональным параметрам. Данная модель позволяет считать допустимыми несоответствия, которые часто повторяются, но не являются существенными. Рассмотрена возможность принятия оптимальных конструкторских решений на проектном этапе разработки конфигурации механизма в условиях использования информации о серийных технологических возможностях на базе концепции цифрового двойника при осуществлении обратной связи между технологическим и конструкторским направлениями конструирования зубчатой передачи. Это создает задел для разработки нового организационного подхода инженерной разработки конфигурации узлов при плотном выгодном сотрудничестве конструктора и технолога.

Биографии авторов

Е. В. Шеховцева, ПАО «Объединенная двигательная корпорация «Сатурн»

кандидат технических наук

Т. В. Шеховцева, Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Клименко И. С., Плутанов М. А. О ранжировании критериев выбора решений, сформированных на матрице риска // Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели, анализ и управление. 2017. № 2. С. 63-65.

Бобрышев А. Д., Панова (Зенова) Е. С. Применение современных управленческих инструментов при внедрении новаций на промышленных предприятиях. Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2016. 152 с.

Шарая О. А., Пастухов А. Г., Кравченко И. Н. Инженерия поверхности упрочненных деталей. М. : Научно-издательский центр ИНФРА-М, 2020. 124 с.

Крукович М. Г., Федотова А. Д. Инженерия поверхностей деталей машин для повышения износостойкости // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2021. № 34. С. 52-58.

Голубев А. П., Корнеев А. А. Разработка и применение перспективных методов инженерии поверхностей деталей машин с использованием информационных технологий // Информационные технологии. Эволюционные процессы. 2018. С. 104-108.

Причины разрушения зубчатых колес / А. П. Яковлева, Л. В. Савельева, В. А. Наумов, С. Н. Шарапов, Л. И. Бессуднов // Главный механик. 2017. № 1. С. 43-48.

Мыльников В. В., Шетулов Д. И., Мясников А. М. Влияние режимов термической обработки мартенситностареющей стали на усталостные характеристики и параметры микродеформации // Современные наукоемкие технологии. 2021. № 6-1. С. 74-78.

К вопросу об учете технологической наследственности при формировании свойств деталей / Э. С. Гордеева, В. Б. Богуцкий, Л. Б. Шрон, Ю. К. Новоселов // Механики - XXI веку. 2018. № 17. С. 248-254.

Моргаленко Т. А. Технология обработки поверхностей трения скольжения, основанная на применении твердых износостойких покрытий, с учетом влияния технологической наследственности // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 12 (114). С. 31-38.

Суслов А. Г. Развитие учения о контактной жесткости и инженерия поверхности деталей машин // Вестник Брянского государственного технического университета. 2018. № 11 (72). С. 12-17.

Киричек А. В., Соловьев Д. Л., Федонина С. О. Проявление технологической наследственности при исследовании твердости деформационно термически упрочненных сталей // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 8 (98). С. 25-28.

Шеховцева Т. В., Шеховцева Е. В. Особенности повреждения рабочих поверхностей зубчатых колес ГТД // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 6. С. 406-416.

Овсеенко А. Н., Клауч Д. Н., Носов Д. П. Качество поверхностного слоя цилиндрических зубчатых колес при механической обработке // Тяжелое машиностроение. 2019. № 4. С. 19-23.

Радченко С. П., Валько А. Л., Сандомирский С. Г. О применении экономнолегированных сталей для высоконагруженных зубчатых колес // Металлургия машиностроения. 2020. № 2. С. 14-18.

Повышение ресурса работы зубчатой передачи на основе выбора технологий упрочнения рабочих поверхностей зубьев / Л. И. Куксенова, С. А. Поляков, М. С. Алексеева, С. В. Рубцов // Вестник научно-технического развития. 2019 № 3 (139). С. 24-36.

Wang Q.J., Chung Y-W. (2013) Encyclopedia of Tribology. Springer New York Heidelberg Dordrecht London, 2013, 4190 p.

Развитие терминологии в области зубчатых передач и трансмиссий. Ч. 3. Идентификация понятий по видам повреждений зубчатых колес / В. Е. Старжинский, В. И. Гольдфарб, С. В. Шилько, E. В. Шалобаев, E. И. Тескер // Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение. 2017. Т. 15, № 3. С. 51-61.

Онишков Н. П., Короткин В. И. К оценке контактно-усталостной долговечности химико-термоупрочненных зубчатых колес // Вестник Донского государственного технического университета. 2017. Т. 17, № 2 (90). С. 5-13.

Сопротивление контактной усталости крупномодульных зубчатых колес из хромоникелевых сталей / С. П. Руденко, А. Л. Валько, С. А. Шишко, П. Г. Карпович // Механика машин, механизмов и материалов. 2019. № 1 (46). С. 58-63.

Rudenko S.P., Val’ko A.L. (2017) Contact fatigue resistance of carburized gears from chromium-nickel steels. Metal science and heat treatment, 2017, vol. 59, no. 1-2, pp. 60-64.

Комплексная фрактодиагностика авиационных конических зубчатых колес / Н. В. Туманов, Н. А. Воробьев, А. И. Калашникова, Д. В. Калинин, Е. В. Кожаринов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84, № 2. С. 55-63.