Ремонт компрессора

­Основные Процессы изнашивания деталей компрессора состоят

в износе при трении, повреждении проточной части посторонними

предметами, накоплении усталости, эрозии и коррозии. ИЗНОС при тpe­

нии проявляется в виде изменений: размеров и формы посадочных по-

верхностей Сцапфы, корпуса подшипников, втулок направляющих ло-

паток, хвостовиков лопаток, торцевых поверхностей антивибрацион-

ных полок), рисок, надиров, схватывания Спазов замков дисков, замко-

вых частей лопаток, поверхностей разъемов).

Под влиянием аэродинамических, вибрационных, изrибных сил

и колебаний в материале накапливается усталость. Трещины MorYT

возникать на обечайках корпусов, рабочих и направляющих лопатках,

по сварным швам. Нестабильность течения и пульсация потока в диф-

фузорных каналах за компрессором MOryT вызвать усталостные разру-

шения тонких стенок деталей воздушноrо тракта. Вибрационные на-

пряжения в сочетании с аэродинамическими нarpузками бывают при-

чиной усталостных разрушений лопаток.

Эрозионный износ лопаток при водит к нежелательному изменению

основных параметров двиrателя: тяrи, удельноrо расхода топлива, тем-

пературы rазов перед турбиной. Наибольшему повреждению подверrа-

ются входные и выходные кромки лопаток, а также периферийные

части лопаток ротора и статора. При значительном износе уменьшают-

ся хорды лопаток, что снижает запас rазодинамической устойчивости

компрессора.

Повреждение ТВТ посторонними предметами (песок, мелкие кам-

ни, лед, rpaд) наиболее характерны для летательных аппаратов с низко

расположенными двиrателями. Особенно сильно повреждаются перед-

ние кромки лопаток в основном первых ступеней. Забоины на поверх­

ности лопаток особенно между узлами колебаний, rде изrибные напря­

жения выше, являются обычно местами возникновения усталостных

трещин.

Коррозии подвержены поверхности проточной части компрессора

(поверхности лопаток, кольца входноrо и направляющеrо аппаратов

и др.). Коррозионное повреждение лопаток снижает предел выносли-

вости их материала на I­30%.

Деформации и коробление корпусов вызываются перепадами темпе-

ратур и разной жесткостью корпуса по длине и радиусу.

Т е х н и ч е с к и е т р е б о в а н и я н а р е м о н т компрессора включа­

ют следующие параметры:

· радиальные зазоры между торцами рабочих лопаток и корпусом;

. зазоры в лабиринтных уплотнениях;

­. размеры, биения и эллипсность центрирующих и посадочных по-

верхностей корпусов, цапф, поверхностей с уплотнительным

слоем;

. размеры биения по rребешкам лабиринтов;

. люфты лопаток, шероховатость, размеры лопаток по профильной

и замковой частям;

. вибрационные характеристики рабочих лопаток;

· неплоскостность торцевых поверхностей корпусов, колец Ha­

правляющих аппаратов;

. дисбаланс ротора и ero частей.

При ремонте устраняются поверхностные дефекты, восстанавли-

ваются размеры, форма, взаимное расположение поверхностей дeTa­

лей. Зачищаются налет коррозии, риски, задиры, забоины, наклепы.

Зачищенные места полируются и подверrаются антикоррозийной об-

работке.

Форма тонкостенных деталей восстанавливается рихтовкой (прав-

кой). Форма и размеры центрирующих и посадочных поверхностей

дисков, валов, допустимые биения торцевых и опорных поверхностей

достиrаются механической обработкой и нанесением покрытий.

­ 6. Восстановление лопаток компрессора

­Основные операции по восстановлению лопаток КНД и КВД отра-

жены на рис. 6.4 и 6.5. Технолоrия восстановления износостойкоrо по­

крытия «Рэлит» на рабочих лопатках первых трех ступеней КНД изло-

жена в п. 6.5.1. Повреждения на рабочих лопатках КНД и КВД удаля-

ются механическим путем. Опыт эксплуатации двиrателя АЛ-31 Ф по-

казал, что даже при значительных отклонениях rеометрических разме-

ров про филя ремонтных лопаток от первоначальных характеристик

компрессора и ero rазодинамическая устойчивость остаются в допус-

тимых пределах. Это позволило осуществлять ремонт поврежденных

лопаток непосредственно на двиrателе и применять их в дальнейшей

эксплуатации. Допустимые нормы повреждений на лопатках приведе-

ны в rл. 5.

На пере рабочих лопаток зачищают приподнятости материала у за-

боин, наклеп на поверхности замка и полки. Поrнутость лопаток уст-

раняют правкой. Места после удаления забоин и вмятин полируют.

Восстановление лопаток, имеющих местные повреждения, превы­

шающие допустимые нормы, осуществляется приваркой цилиндриче­

ских вкладышей, изrотовленных из Toro же материала, что и лопатка.

Поврежденный участок лопатки удаляют фрезерованием. Затем изrо-

товляют вкладыш соответствующеrо диаметра и подrоняют по месту

фрезерования пера лопатки. Вкладыш закрепляют на лопатке специ-

альным приспособлением и вместе с лопаткой помещают в вакуумную

камеру электронно-лучевой установки. Сварка про водится в условиях

rлубокоrо вакуума.

После сварки осуществляют визуальный контроль cBapHoro шва,

затем вкладыш отрезают параллельно кромке лопатки электроимпульс-

ным способом, шлифуют и полируют с обеих сторон для получения

нужноrо профиля. Далее проводят рентrеновский контроль cBapHoro

шва, отпуск для снятия внутренних напряжений, окончательную поли-

ровку и виброrалтовку пера лопатки. Снятие лопаток ротора выпол

няется для доработки замковых час-тей лопаток и дисков, контроля

лопаток, измерения частоты собственных колебаний.

Часто результаты дефектации вызывают необходимость замены ло-

паток Счастичной или полной), дисков, лабиринтов, восстановление

поверхностей посадочных мест хромированием. При ремонте осущест-

вляется подбор деталей по зазорам и натяrам. Например, про изводится

подбор натяrа между диском ротора и подшипником при замене диска

и подшипника, подбор лопаток по посадке и массе. Для сохранения

балансировки болты и rайки рабочих колес и отверстия под них клей-

мятся порядковыми номерами. Про мытые детали подверrаются KOH­

тролю неразрушающими методами, а затем проходят восстановитель-

ный ремонт и доработку. Данные технолоrические процессы должны

обеспечивать сохранение центрирования, уравновешенности, требуе-

мой посадки.

Для этоrо после ремонта и замены колец лабиринтов, подшипни­

ков, лопаток и друrих частей про изводится динамическое уравновеши-

вание ротора.

Для ротора компрессора типовыми являются замены лопаток. Ло-

патки ротора компрессора низкоrо давления MOryT заменяться как пол-

ностью, так и частично. Лопатки заменяют как на новые, так и

на имеющие наработку, но rОДные для дальнейшей эксплуатации.

Полную замену лопаток какой-либо ступени ротора КНД про водят

в том случае, коrда число дефектных (отбракованных) лопаток Превы-

шает 20% от общеrо количества лопаток в комплекте. При этом

учитывают статические моменты заменяемых и заменяющих лопаток

(различие в моментах не должно быть более чем 50 r' см).

Статические моменты лопаток определяют на приспособлении, схе-

ма KOToporo представлена на рис. 6.6. Перед началом работы проверяют

правильность ero наладки. Приспособление без rpуза 2 с переходником

4 должно быть статически отбалансировано «на ноль» по шкале с помо-

щью сменных rpузов З. Статический момент rpуза 2 должен быть равен

статическому моменту установленной в переходник эталонной лопатки.

Масса rруза 2 должна быть выrpавирована в месте 5.

При балансировке определяют массу rpуза 1 в rpaMMax при поло-

жении стрелки прибора на нулевой отметке. Затем лопатки раск

ладывают в порядке убывания статическоrо мо-

мента. Лопатке с наибольшим значением статическоrо момента при-

сваивается N!! 1.

Лопатки в ступенях по пазам диска распределяются в зависимости

от статическоrо момента таким образом, чтобы векторная сумма стати­

ческих моментов была близка к нулю. Разница статических моментов

лопаток в комплекте должна быть не более, r. см: для 1 ­й ступени ­

300; 2-й ­ 200; 3-й ­ 170. Точность измерений составляет 0, 1 r' см.

Лопатки 4-й ступени распределяются по пазам так, чтобы расчет-

ная векторная сумма их статических моментов была противоположна

по направлению дисбалансу диска 4-й ступени и по величине отлича-

лась не более, чем на 4 r' см.

Все лопатки клеймятся номером паза на входном торце замка ло­

патки электроискровым способом.

В процессе полной замены лопаток помимо определения стати­

ческих моментов про изводится подбор и обеспечение их посадки

в замке.

Замковые части титановых лопаток ротора КНД при наличии на

боковых поверхностях наклепа восстанавливаются удалением повреж-

денноrо слоя фрезерованием, наплавкой титановоrо слоя на подошву

замка в арrонно-вакуумной камере, фрезерованием наплавленноrо слоя

с последующей притиркой подошвы для обеспечения заданной посад-

ки лопатки в диск. Полученная поверхность упрочняется rидродробе-

струйной обработкой.

После восстановительноrо ремонта детали проходят специальный

контроль. Чистоту обработанных поверхностей проверяют по эталону.

Форму и размеры пера и замка проверяют микрометрическими или оп-

тико-механическими приборами.

Частоту собственных колебаний лопаток контролируют на специ-

альной установке, принцип работы которой заключается в следующем.

Испытуемую лопатку закрепляют в специальном зажиме, который же-

стко соединен с reHepaTopoM высокочастотных колебаний. Частоту re-

нерируемых колебаний можно реryлировать. Зажим с закрепленной на

нем лопаткой имеет rоризонтально расположенный поддон, заполнен-

ный жидкостью Ссмесь керосина с маслом).

Изменяя частоту rенерируемых колебаний, добиваются ситуации,

при которой лопатка входит в резонанс. Резонансную частоту опреде-

ляют по появлению хорошо видимых стоячих волн на поверхности

жидкости.

­У лопаток с замковой частью типа «ласточкин хвост» посадка опре-

деляется зазором между боковой поверхностью замка и паза в диске

(рис. 6.7, а). Этот зазор вычисляют как разность Са ­ Ь) сопряженных

поверхностей, замеренную в сечении h. Ширина паза а диска компрес-

сора измеряется специальным устройством, которое позволяет найти от-

клонение фактической ширины паза от эталона, который используется

при настройке при бора. Ширину Ь замка лопатки определяют с помо-

щью индикаторноrо приспособления, таюке настраиваемоrо по эталону.

При замене лопаток про изводят их подrонку по пазам диска. Для

этоrо вначале проверяlOТ качку лопаток в направлении, перпендику-

лярном оси паза по стрелке Ж Срис. 6.8). При измерении качки ножку

индикатора устанавливают на входную кромку лопатки перпендику-

лярно кромке пера на расстоянии 5 мм от торца лопатки. Качка лопа­

ток должна быть в пределах, мм: для лопаток 1-й ступени ­ 1, 2...2, 3;

2-й ступени ­ 1, 0...1, 85; 3-й ступени ­ 0, 8...1, 59; 4-й ступени ­

0, 92...1, 69, что соответствует монтажному зазору посадки замка лопат­

ки в паз диска.

В случае если качка лопатки меньше указанной выше величины,

лопатка устанавливается по поверхностям r на приспособление для

фрезерования и закрепляется по фаскам Д. Фрезеруется поверхность Е

лопатки до получения необходимой качки в направлении стрелки Ж,

но не более чем на rлубину 0, 16 мм.

Для этоrо проводят пескоструйную обработку подошвы хвостовика

мокрым или корундовым песком. Профиль пера и боковые поверхно­

сти хвостовика предохраняются от обработки. Допускается зачистка

подошвы замка rpубой шлифовальной шкуркой.

После обработки поверхность обезжиривают и на нее наносят клей

с помощью волосяной кисточки. Отверждение клея про водится при

комнатной температуре в течение 24­30 ч или при температуре

80 0 С в течение 4 ч.

После затвердевания нанесенный слой клея шлифуют до момента

обеспечения монтажноrо зазора.

После подбора лопаток по зазору проверяют выступание торцов

А и Б замка лопатки относительно торцов диска В и r (см. рис. 6.7, 6).

В друrих конструкциях Ссм. рис. 6.7, в) измеряют люфты в направле-

нии оси паза и перпендикулярно к нему (зазор Д). Эти зазоры после

подбора и установки лопаток заполняют rерметиком.

у лопаток, устанавливаемых в кольцевые проточки, проверяют

суммарный зазор между полками.

Лопатки с антивибрационными полками ставятся таким образом,

чтобы были обеспечены посадка в диске, натяr и совмещение бандаж-

ных полок. Зазор между полками не допускается.

у шарнирно закрепленных лопаток 1 Ссм. рис. 6.7, 2) обеспечивает-

ся посадка пальцев, люфты лопаток и зазоры между ними. При этом

контролируется размер L, место клеймения обозначено цифрой 2.

Ремонт статора КНД предусматривает: ремонт направляющих ап-

паратов лопаток 1.,.4-й ступеней; ремонт уплотнительных колец l,..3-й

ступеней направляющих аппаратов; восстановление специальной сме-

си на уплотнительных кольцах.

Объем работ при ремонте лопаток направляющих аппаратов вклю-

чает следующие операции: разборку, промывку, внешний осмотр, де-

фектацию, контроль методом ЛЮМI-0В или ЦМ15-В направляющих

лопаток 1.,.3­й ступеней и методом вихревых токов направляющих ло-

паток 4-й ступени (в собранном виде); ремонт; контроль после ремон-

та и полную или частичную замену лопаток.

Допустимые для ремонта повреждения на кромках пера лопаток

устраняют выборкой материала полукруrлым напильником или надфи-

лем с обеспечением плавноrо перехода к основной кромке пера с по­

следующей зачисткой места выборки шлифовальной шкуркой и запо-

лировкой тонкошерстным войлочным KpyroM с применением шлифо-

вальноrо порошка с пастой 39НЕ-М28.

Выборка материала лопатки должна превышать rлубину поврежде-

ния на 0, 2,..0, 4 мм и распространяться вдоль кромки пера в каждую

сторону на величину, в 3------6 раз превышающую rлубину повреждения

. Кромки лопатки в месте выборки материала закруrляются

вписанным радиусом, с обеспечением чистоты поверхности не ниже

0, 32. Место зачистки принимается по контрольному образцу.

Забоины на профиле пера зачищают плоским или фасонным над-

филем до полноrо выведения, обеспечивая плавные переходы от места

зачистки к основной поверхности. После этоrо место зачистки по-

лируют.

Толщина снимаемоrо материала в местах зачистки не должна пре-

вышать допустимых величин и определяется как разность замеров До

и после зачистки по данному месту. Места зачисток принимают по

контрольному образцу (эталону).

На все размеры, обозначенные на рис. 6.9, существуют допустимые

нормы, зависящие от номера ступени кнд. После зачистки лопатки

проверяются методом ЛЮМl­ОВ или ЦМ15-В на отсутствие трещин.

Операция по замене направляющих лопаток предусматривает пол-

ную или частичную их замену. Для замены используются новые на-

правляющие лопатки или с наработкой, но rодные для дальнейшей

эксплуатации.

Перед постановкой лопатки проверяют внешним осмотром на OT­

сутствие коррозии и механических повреждений. Следы коррозии и

забоины, сколы, вмятины, трещины на любой поверхности не допуска­

ются. Далее лопатки проверяются на собираемость с половиной уплот-

нительноrо кольца. В случае несобираемости комплекта лопаток

допускается постановка де-сяти лопаток, примерноравнорасположенных

по окружности, с уменьшенным размером L и с одновременным

пропорциональным уменьшением размера 1 Срис. 6.1 О). В этом слу-

чае последовательно фрезеруют нижнюю и верхнюю полки со стороны

корыта, выдерживая занижение размеров L и 1, соrласно таблице,

прилаrаемой к инструкции по ремонту.

После фрезерования контролируют суммар-ный зазор между верхними

полками для Bcero комплекта лопаток. Суммарный зазор должен

находиться в пределах 0, 05...0, 15 мм. В техно-лоrической карте указывают:

все операции пе-ре хода, приспособление для фрезерования, pe­

жущий и мерительный инструменты.

После промывки, просушки и протирки ло-паток производится их

клеймение электроимпульсным способом. На клеймах указывают по-

рядковый номер лопатки, чертежный номер, но-мер плавки.