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压气机盘双面车削机床及振动抑制装置的设计研究

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压气机盘双面车削机床及振动抑制装置的设计研究

作者：林明杰华中科技大学

学位级别：硕士

压气机盘是压气机转子的重要组成零件之一,属于航空发动机的关键零件,其辐板的车削加工是该零件工艺过程中的重要工序。由于压气机盘辐板部分直径大而厚度小,在车削过程中受切削力等的作用容易产生加工变形和振动。加工变形和振动严重... 详细信息

压气机盘是压气机转子的重要组成零件之一,属于航空发动机的关键零件,其辐板的车削加工是该零件工艺过程中的重要工序。由于压气机盘辐板部分直径大而厚度小,在车削过程中受切削力等的作用容易产生加工变形和振动。加工变形和振动严重制约了压气机盘零件的加工精度和生产效率。本文在分析压气机盘制造工艺及结构和材料特点的基础上,采用双面车削的方法解决压气机盘零件加工中的变形问题;采用变阻尼振动抑制的方法改善压气机盘零件加工中的振动问题。论文完成了双面车削机床的总体方案设计,主要包括设计指标制定、布局方案设计、工艺特点研究、运动方式设计、主轴支承设计、进给系统设计、数控选型设计等;论文完成了进给伺服系统的设计,主要包括导轨副参数设计、滚珠丝杠副选型设计、滚珠丝杠支承设计、润滑方案设计、电动机选型设计、反馈装置选型设计、系统加减速能力计算等;论文完成了以上设计内容的工程实现,主要包括工程图纸绘制、制造现场跟产、系统安装调试、机床精度检测等。机床的精度测试结果表明其完全达到了设计要求,为后续双面车削工艺的研究打下了基础。论文完成了压气机盘零件加工振动现象的描述分析和变阻尼振动抑制的实现方法研究,完成了变阻尼振动抑制装置的总体方案设计并建立了装置的动力学模型。

关键词：压气机盘薄壁辐板双面车削可变阻尼加工变形振动抑制

大型钛合金压气机盘超塑性等温锻造模具结构及工艺参数实验研究

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热加工工艺 1997年第1期26卷 46-47页

作者：张立斌白秉哲戴阳戴积林王勇机械工业部北京机电研究所 100083

通过超塑拉伸和压缩试验、用金属铅进行模拟实验，探讨了大型TC11合金压气机盘超塑性等温锻造的工艺参数、模具结构、锻坯形状尺寸及润滑剂的选择，并讨论了其模具材料及加热方式的选择．

关键词：飞机压气机盘等温锻造模具钛合金超塑性

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英国斯贝发动机低压压气机盘质量分析

稀有金属材料与工程 1989年第6期18卷 70-75页

作者：林永新罗国珍李开炳西北有色金属研究院

本文对英国斯贝(Spey)发动机低压压气机3级和5级盘进行了解剖。分析、检测了两种盘件的成份、组织和力学性能。在此基础上,结合文献资料对盘件生产工艺进行了概要分析。结果表明:英国模锻盘件生产工艺先进,可以借鉴。

关键词：发动机压气机盘质量

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基于ANSYS的压气机盘模态分析

机械设计与制造 2005年第6期 61-62页

作者：周鹏胡欲立张小军西北工业大学西安710072

运用ANSYS软件对某型压气机盘进行了应力分析与模态分析,得出该压气机盘在工作过程中前10阶的固有频率和振型。结果表明:在压气机盘均压孔处出现应力集中,导致压气机盘的第4、5阶振型发生弯曲与扭振。其分析结果可以为其结构改进、优化... 详细信息

运用ANSYS软件对某型压气机盘进行了应力分析与模态分析,得出该压气机盘在工作过程中前10阶的固有频率和振型。结果表明:在压气机盘均压孔处出现应力集中,导致压气机盘的第4、5阶振型发生弯曲与扭振。其分析结果可以为其结构改进、优化设计和动力修改提供理论依据。

关键词： ANSYS 应力分析模态分析压气机盘

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发动机第4级压气机盘裂纹失效分析

航空发动机 1999年第2期20卷 38-41页

作者：刘庆瑞刘玉萍黎明发动机制造公司 110043

对第4级压气机盘断口形貌分析,确认裂纹属于疲劳损伤。导致疲劳裂纹的主要原因是振动应力所致,均压孔加工粗糙,有啃刀缺陷,引起应力集中。促进疲劳裂纹萌生和发展。

关键词：航空发动机压气机盘疲劳裂纹失效分析

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TC11钛合金压气机盘的模锻工艺优化

兵器材料科学与工程 2009年第1期32卷 41-45页

作者：张海燕张士宏李臻熙程明王忠堂中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016 北京航天材料研究院北京100095 沈阳理工大学辽宁沈阳110168

TC11钛合金是生产发动机叶片和压气机盘的重要材料,随着对发动机安全可靠性能要求的提高,得到变形均匀的压气机盘锻件十分重要。根据制定的TC11钛合金热加工图,确定该合金压气机盘的基本锻造工艺。结合热力耦合刚粘塑性有限元法和正交... 详细信息

TC11钛合金是生产发动机叶片和压气机盘的重要材料,随着对发动机安全可靠性能要求的提高,得到变形均匀的压气机盘锻件十分重要。根据制定的TC11钛合金热加工图,确定该合金压气机盘的基本锻造工艺。结合热力耦合刚粘塑性有限元法和正交设计方法,研究不同坯料尺寸、模具温度和变形速度对压气机盘成形工艺的影响,提出以变形均匀性函数为目标函数优化压气机盘的成形工艺,最终优化TC11钛合金压气机盘的锻造工艺。

关键词： TC11钛合金压气机盘热加工图正交设计方法变形均匀性函数

航空发动机Ti6242s合金压气机盘锻件的成形均匀性研究

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航空发动机Ti6242s合金压气机盘锻件的成形均匀性研究

作者：丁蓉蓉重庆大学

学位级别：硕士

航空发动机中包含大量圆盘类零部件,长期在高温高压和交变载荷下工作,其组织均匀性要求极高,而这类锻件常因为预成形坯料和锻造工艺的不合理而无法保证锻件组织的均匀性,进而影响其使用性能及发动机的安全。随着国家航空事业的迅速发展... 详细信息

航空发动机中包含大量圆盘类零部件,长期在高温高压和交变载荷下工作,其组织均匀性要求极高,而这类锻件常因为预成形坯料和锻造工艺的不合理而无法保证锻件组织的均匀性,进而影响其使用性能及发动机的安全。随着国家航空事业的迅速发展,特别是新一代战机和大飞机的自主研制,对航空发动机转动类零部件性能的稳定性提出了更高的要求。因此研究盘类锻件的成形工艺优化及变形均匀性控制,保证实际生产锻造出变形合理、组织均匀、质量稳定的盘类锻件,具有重大的工程应用价值。本文以某型航空发动机Ti6242s合金压气机盘锻件为研究对象,从锻件材料的高温塑性变形行为、锻件的类型特征及其预成形坯料设计方法,以及锻件的成形工艺优化等三个方面进行了研究,主要工作有以下几点:(1)在Gleeble-3500热模拟试验机上对Ti6242s合金在变形温度为900-1100℃,应变速率为0.001-10s的条件下进行等温热压缩试验,根据合金的真应力-应变曲线,分析了变形条件对Ti6242s合金流变应力的影响规律,在此基础上建立了Ti6242s合金在α+β两相区和β单相区变形的本构方程,为数值模拟分析奠定了理论基础;(2)以经过数值模拟优化和实际生产验证的多个航空发动机盘类锻件及其预成形方案为基础,分别建立了预成形坯料高度与锻件高度、预成形坯料直径与锻件直径之间的关系模型;根据形状和结构相似性对这些盘类锻件进一步分类,针对每一类的特点设计了其合理的预成形坯料,通过分析总结得到了基于盘类锻件变形均匀性的预成形坯料设计方法;(3)针对压气机盘锻件原工艺方案存在的变形不均匀、部分性能未达标等问题,在以上预成形坯料设计方法的指导下对变形区域进行了划分,通过有限元数值模拟分别从预成形坯料形状、锻件结构和保温工艺三个方面对锻件的变形均匀性进行了优化,得到了压气机盘锻件新的成形方案,将锻件的有效变形区域由原方案的45.8%提高到了79.5%,大变形区和小变形区分别减少了28.4%和5.3%,整体变形均匀性得到了显著提高;(4)通过实际生产试制对数值模拟优化方案进行了验证,检测结果表明锻件组织均匀性较好,力学性能均达到了相关标准的要求。

关键词： Ti6242s合金盘类锻件压气机盘预成形设计变形均匀性

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压气机盘断裂事故分析

材料工程 1977年第2期 30-41页

1974年,一台涡轮喷气发动机发生了压气机盘轮缘断裂的事故,以后又相继发生两次。上级领导机关极为重视,组织了有关单位参加的调查组,对上述三次事故的现场进行了详细的调查,排除了外来物打进发动机、轴承卡死等各种可能造成事战的偶然因... 详细信息

1974年,一台涡轮喷气发动机发生了压气机盘轮缘断裂的事故,以后又相继发生两次。上级领导机关极为重视,组织了有关单位参加的调查组,对上述三次事故的现场进行了详细的调查,排除了外来物打进发动机、轴承卡死等各种可能造成事战的偶然因素,并认为事故与使用、维护无关。初步肯定事故系压气机盘轮缘突然断裂。第二、三次盘的断裂外貌

关键词：微裂纹弹簧片轴颈事故轮缘辐板圆弧车轮结构黑色断口压气机盘断口表面发动机

压气机盘用热强钛合金锻件标准分析及实物测试结果对照研究

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大型铸锻件 2023年第4期 37-41,45,46页

作者：李亚非刘让贤向顺成佟飞谢志龙张家界航空工业职业技术学院湖南张家界427000 长沙理工大学湖南长沙410000

通过分析三种热强钛合金压气机盘锻件标准及实物在显微组织、力学性能以及取样部位差异,发现轮缘、幅板、轮毂为显微组织检验部位,三种钛合金实物组织破碎充分,均符合标准要求;轮毂部位需检测高温拉伸、高温持久性能,力学性能取样部位... 详细信息

通过分析三种热强钛合金压气机盘锻件标准及实物在显微组织、力学性能以及取样部位差异,发现轮缘、幅板、轮毂为显微组织检验部位,三种钛合金实物组织破碎充分,均符合标准要求;轮毂部位需检测高温拉伸、高温持久性能,力学性能取样部位与检测项目符合压气机轮盘承载情况;另外幅板部位可考虑检测疲劳性能与断裂韧度,三种钛合金实物锻件力学性能满足标准要求,三种钛合金在我国的应用逐渐成熟。

关键词：热强钛合金压气机盘显微组织力学性能