Высокоэффективные технологии получения тангенциальных отверстий в деталях жидкостных ракетных двигателей

Язык труда и переводы:
УДК:
621.9.047
Дата публикации:
10 декабря 2021, 13:11
Категория:
Секция 11. Наукоемкие технологии в ракетно-космической технике
Авторы
Ломакин Игорь Вячеславович
АО «Конструкторское бюро химавтоматики»
Юхневич Сергей Степанович
Воронежский государственный технический университет
Аннотация:
Рассмотрены конструкция и назначение центробежной форсунки, используемой в камере жидкостного ракетного двигателя. Представлены перспективные технологии получения тангенциальных отверстий в форсунках комбинированным методом электроэрозионной и электрохимической обработки деталей. Разработанные технологии позволили увеличить производительность, точность изготовления отверстий, снизить материальные и трудовые затраты на изготовление данных деталей.
Ключевые слова:
центробежная форсунка, технология, электроэрозионная обработка, электрохимическая обработка, тангенциальные отверстия, обработка
Основной текст труда

Для образования реактивной тяги жидкостному ракетному двигателю требуется создание и доставка в камеру определённой смеси двух компонентов: окислителя и горючего. Данную работу выполняют форсунки жидкостного ракетного двигателя. В центробежной тангенциальной форсунке искусственно создается закрутка компонентов, подаваемых через нее в виде жидкости или газа. После выхода жидкости из сопла под действием центробежных сил создаётся тонкая конусообразная пелена компонента. Конструкция форсунки предусматривает несколько входных отверстий, оси которых расположены перпендикулярно к оси форсунки. Качество и точность выполнения данных отверстий играет большую роль в работе центробежной форсунки [1, 2].

В настоящее время в машиностроении существует задача по повышению точности и качества при изготовлении тангенциальных отверстий малого диаметра в элементах камеры сгорания. Сложность выполнения данных отверстий обусловлена трудностью позиционирования детали и использованием дорогостоящего иностранного оборудования. Для более эффективной и правильной работы камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя, требуется особо точное выполнение данных отверстий.

Для изготовления форсунок применяются различные технологии, как механическая обработка, так и комбинированные способы с применением электроэрозионной обработки путем прожига отверстий. Суть способа заключается в последовательном прожиге отверстий на универсально-прошивочном станке СТС S26 российского производства. Для повышения качества поверхности отверстий и достижения требуемой шероховатости после прожига тангенциальных отверстий в форсунке проводят электрохимическую обработку.

Выполнение тангенциальных отверстий малого диаметра с высокими требованиями к точности расположения и к их геометрическим параметрам невозможно без использования средств технологического оснащения. Закрепление детали и ее позиционирование с последующей обработкой выполняется в специальном приспособлении для электроэрозионной обработки. Приспособление представляет собой кондуктор с делителем, который позволяет установить деталь в требуемое положение. В приспособлении предусмотрен набор втулок, через которые проходит инструмент для выполнения прожига, так как прожиг отверстий малого диаметра является трудноуправляемым процессом. После предварительной обработки выполняется замер фактического диаметра каждого отверстия [3].

Для промежуточного контроля полученных отверстий используется комплект мерителей в виде валиков с интервалом 5 мкм. Замеры проводят при постоянной температуре 20 ºС, чтобы максимально снизить погрешность измерений. Определив фактический диаметр отверстия, осуществляют промежуточный пролив форсунок. На основании замера диаметра отверстий и результатов промежуточного пролива выполняют подбор необходимого инструмента и втулки для окончательного прожига отверстий малого диаметра.

Для повышения качества поверхности отверстий и достижения требуемой шероховатости, спроектирован переналаживаемый комплекс
средств технологического оснащения для электрохимической обработки центробежных тангенциальных форсунок. Данный комплекс позволяет проводить обработку внутреннего канала, наружных поверхностей и тангенциальных отверстий, что, в свою очередь, позволяет минимизировать погрешности обработки, связанные со сменой баз.

Электрохимическая обработка форсунок производится на станке CW 420HC. На первоначальном этапе обрабатывается наружная поверхность со снятием острых кромок и прочих дефектов [4]. Следующий этап — это обработка внутренних поверхностей центрального канала и тангенциальных отверстий малого диаметра. Конечной операцией является проверка шероховатости и контрольный пролив центробежных тангенциальных форсунок.

Таким образом представленные технологии позволили выполнить обработку тангенциальных отверстий в форсунке жидкостного ракетного двигателя. С минимальным количеством вспомогательных операций, выполнив все требования нормативной документации. Данные технологии были внедрены в АО «КБХА» и позволили сократить трудовые и материальные затраты на 30 % в сравнении с механическими методами обработки.

Литература
  1. Ryazantsev A.Yu., Yukhnevich S.S. Use of combined methods of treatment to obtain artificial roughness on the parts surfaces // MATEC Web of Conferences: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018). 2018. Vol. 224. Art. no. 01058. DOI: 10.1051/matecconf/201822401058
  2. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования / под ред. Д.А. Ягодникова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 488 с.
  3. Кириллов О.Н., Рязанцев А.Ю. Расширение области использования комбинированных процессов обработки непрофилированным электродом-щеткой // Вестник Рыбинского авиацион. технич. ун-та. 2017. № 2 (41). C. 15–20.
  4. Широкожухова А.А. Наукоемкие технологии изготовления металлических фильтров // IX Междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы» (МНТК «ИНТОМ – 2018»): сб. матер. Ч. 1. Казань: Фолиант, 2018.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.