Диссертация (Разработка трубчатых направляющих аппаратов в отводах высокооборотных центробежных насосов с целью снижения виброактивности и увеличения ресурса работы), страница 13

Отличие такой деятельности от вещного продукта состоит в том, что полезный эффект неотделим от процесса производства [82 ].103Экономическая эффективность – понятие, характеризующее результативность производственного процесса, по которому определяется соотношениевложенных затрат к полученному результату.6.2. Экономическая эффективность, полученная в результатеснижения трудоемкости технологической операции в нормо часах.В Табл.

13 отражено нормирование технологических операций повыполнению каналов в направляющих аппаратах с прямоугольными икруглыми каналами по нормам и ценам на декабрь 1993года(первыйнаправляющий аппарат с круглыми каналами, изготовленный по 11Д521.0885УТ-723, для насоса окислителя).По этим данным трудоемкость изготовления каналов направляющегоаппарата с круглым поперечным сечением снизилась ~ в 2,7 раза (илиснижение себестоимости на 562,4 рубл.- в ценах 1993г.).Втабл.14приведенонормированиетехнологическихоперацийвыполнения каналов направляющего аппарата сверлением и электроэрозионным методами по нормам и ценам на февраль 2013года насоса горючего дляизделия РД171. В этом случае снижение трудоемкости также ~ 2,7 раза (илиснижение себестоимости на 5349,0 рубл.- в ценах 2013г.).Для расчета снижения трудоемкости изготовления круглых каналовнаправляющего аппарата и вследствие внедрения его в отводы центробежныхнасосов других изделий(РД180 и РД 191) используем число 2,7 каккоэффициент снижения трудоемкости, полученного в результате расчетанормирования трудоемкости по Табл.

13, 14.В табл. 15 отражены результаты снижения трудоемкости каналов, накоторыхэлектроимпульснаяоперацияпопрожиганиюникогданеприменялась, но трудоемкость этой операции также зафиксирована черезкоэффициент 2,7.104Таблица 13Наименование№и черт. №1Лопаточныйнаправляющийаппарат2Медные электроды316.7680.3537(черн.)316.7680.3537-01(чист.)ОперацияСтоимостьв н/чв рубл.1.Электро-импульсная опер.№5(черн.)2.Электро-импульсная опер.№10(чист.)62,5533,43.контр.опер. №150,54,34.электрохимическая опер.№203,731,65.слесарн. полиров.опер. №256,051,26.оконч.

контрол.опер.№301,512,81. на изготовл. каналов одного лопаточного направл.аппарата требуется5 электродовИтого:Трубч. направл. аппар.11Д520.Э.72333483(приложен.к11Д521.0885УТ-723)Трудоемк.1.ФрезернаяОпер.№55Снижение трудоемкости в разы30(на изготовление5ти электродов)256,0104,2889,338,3326,9104,2/38,3= 2,72889,3/326,9=2,72ПримечаниеОперацииисключаются изтехпроцесса вслучае внедрениятрубчатогонаправляющегоаппаратаВ случае внедрения трубчатогонаправ.аппаратанеобходимость визготовленииэлектродовотпадает.Опер. вводится вслучае внедрениятрубчатогонаправляющегоаппарата.105Таблица 14Наименованиеи черт. №Операция00.1958.0206.0011. сверл.зенк.001 (направляюслесарнаящий аппарат, изготовл.12ти каналов круглой форЭлектроэрмы)озионнаяслесарнаяЭлектроды:изготовление 1го контрольн.электрода = 6н/ч.1.черновой 2штчернов2шт2.чистовой 3штчистов 3штПримечаниеТрудоемк.в н/чСтоимость1го н/чТрудоемк.в рубл.36.249,11777,430.045,611368,306Х15Н6МВФБΣ =3145,775,049,13682,515,045,61684,11,06,0121854,96×2,554,96×2,56,01648,82473,2Σ=8494,6Снижение себестоимости при изготовлении 12ти каналов:на 5349,0руб.Сниж.

труд.в 2,7 разаВ итоге экономический эффект от замены технологического процессапрожиганием на более простой сверлением и зенкованием каналов поизделиям РД171, РД180, РД1967 в направляющих аппаратах для насосовгорючего на единицу изготовленной продукции в сумме по трем изделиямсоставил 22910,1рублей (стоимость сверления трех НА по трем изделиям).Остается только определить количество выпускаемых двигателей в год покаждому изделию и умножить на выше указанную сумму – получим годовойэкономический эффект.Экономический эффект подсчитан без учета стоимости цветного металла(меди), из которого изготавливались электроды, и расхода электроэнергии припрожигании каналов.

Но и стоимость режущего инструмента при сверлении ирасход электроэнергии также не учитывались.106Таблица 15Деталь черт. №наименов.технолог.операциитрудоемк.в н/ч.00.1967.0206.0211.001cверл,зенк.32,049,11571,2слесарная35,045,611596,3Электроды: изготовление 1го Электроэлектрода=5н/ч. эрозионная1.черновой 2шт слесарная2.чистовой 3штЧернов. 2штЧистов. 3штстоимостьполная сто1н/ч,в рубл. имость техпримечаниенолог.опер.в рубл.06Х15Н6МВФБΣ=3167,586,449,14242,294,545,614310,154,96 ×2,554,96×2,510,015,02061,01374,0Σ=11987,3Снижение себестоимости на:00.1964.0206.0011.001свер.,зенк.слесарнаяЭлектроды:изготовлениеЭлектро-эрозион1го электрода = ная4н/ч.слесарная1.черновой 2шт2.чистовой 3штчернов2штчистов 3шт30,045,08819,8в 3,8 раза49,11473,006Х15Н6МВФБ45,612052,4Σ=3525,481,0121,58,012,049,13977,145,615541,654,96 ×2,554,96×2,51099,21648,8Σ=12266,7Снижение себестоимости на:8741,3в 3,5 разаВ итоге экономический эффект по трем изделиям составил 22910,1 рублей в суммепри сверлении каналов на трех направляющих аппаратах.Здесь необходимо отметить, что из-за высокой твердости сплаваХН58МБЮД (ЭК-61), из которого изготавливаются направляющие аппаратыдля насосов окислителя выше указанных изделий, каналы в направляющихаппаратах до сих пор выполняются прожиганием.107Но даже если каналы будут выполняться сверлением с применениемболее дорогого режущего инструмента экономический эффект все же, хоть и вменьшей степени, но будет.

Таким образом, в результате конструкторскихмероприятий, получена экономическая эффективность посредством заменытехнологического процесса более простым и дешевым [82, 83].Можно также констатировать, что получены результаты по снижениювибрации корпуса насоса, и пульсаций давления в проточной части отводанасоса, обеспечивающие повышение надежности ТНА и двигательнойустановки.Однакоопределитьэкономическуюэффективностьэтихрезультатов по стандартной методике невозможно.

Ясно, что переход отодноразовогоиспользованияракетногодвигателякмногоразовомуприменению позволяет получить огромный экономический эффект. Созданиеракетных двигателей на базе уже созданного РД171 с тягой 830 тоннпозволяет решить эту задачу. Экспериментально доводочные испытанияпоказывают,чтопосвоимпрочностнымхарактеристикамдвигательприближается к требованиям многоразового использования, так как наогневом стенде прошел 12 испытаний без замечаний, и его полный ресурс неопределен.108ЗАКЛЮЧЕНИЕПри разработке самого мощного в мировом масштабе отечественногоЖРД в отводе насоса окислителя применялся традиционный лопаточныйнаправляющий аппарат с каналами прямоугольной формы.Было установлено, что при доводочных испытаниях для многоразовогоиспользования после 7 – 8 ресурсных испытаний стали появляться трещины навходных кромках лопаток в месте их сопряжения со стенками направляющегоаппарата.Металлографическими исследованиями было выявлено, что образованиетрещин носит усталостный характер.

Наличие такого дефекта в отводе насосаокислителя ограничивает ресурс работы ракетного двигателя.В связи с этим применительно к ЖРД в НПО Энергомаш в 1995г. былразработан и опробован трубчатый направляющий аппарат с каналамикруглой формы .После целой серии огневых испытаний данный направляющий аппарат всоставе насоса окислителя первой ступени ракеты носителя «Энергия»зарекомендовал себя как обладающий более высокими прочностнымихарактеристиками по отношению к лопаточному направляющему аппарату,доминировавшему в то время во всех отводах центробежных насосов ТНА(насосы окислителя и горючего).По результатам модельных испытаний направляющий аппарат новойконструкции по рабочим и кавитационным характеристикам не уступаетлопаточному направляющему аппарату.Вследствие полученных положительных результатов на модельных иогневых испытаниях лопаточный направляющий аппарат был заменен нанаправляющий аппарат с круглыми каналами.В процессе изготовления круглых каналов вновь разработанногонаправляющегоаппарататехнологическийпроцессэлектроэрозионноговыполнения каналов был заменен более простой операцией как сверление изенкование (в лопаточном направляющем аппарате каналы в поперечном109сечении имели прямоугольную форму и поэтому их изготовление моглоосуществляться только электроэрозионным способом) .Стоимость операции по выполнению каналов снизилась почти в 3 раза.За период с 1990г по 2005г было изготовлено 69 ракетных двигателей ипроведено более 200 стендовых испытаний.В результате накопленной за эти годы статистики по быстроменяющимся параметрам (БМП) и обработки данных было установлено, что вибрациякорпуса насоса снизилась на 23%.Снизились пульсации давления на номинальном режиме на первой ивторой гармониках частоты следования лопаток ~ в два раза.Направляющие аппараты новой конструкции заменили лопаточныенаправляющие аппараты и в насосах горючего, а также на всех насосах ТНАпо всем изделиям, разрабатываемым в НПО Энергомаш.Разработанаметодикарасчетагеометрическихпараметровконструктивных элементов проточной части НА с круглыми каналами,спиральной камеры и их профилирования, которая обеспечивает такие жегабаритные размеры нового НА с круглыми каналами, как и у лопаточногоНА.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ1.

Разработан и экспериментально исследован отвод центробежногонасоса с трубчатым направляющим аппаратом новой конструкции.2. Изменение конструкции направляющего аппарата в составе отводанасоса позволило повысить динамические прочностные характеристикикорпуса насоса окислителя и полностью устранить проблему образованиятрещин на входных кромках направляющего аппарата.3. В результате изменения геометрии проточной части входных кромок иканалов направляющего аппарата отвода насоса получено снижение вибрациипо суммарному сигналу на 23%.1104. Исследование спектральных составляющих на частотах следованиялопаток показало, что обеспечивается снижение пульсаций на первой и второйгармониках частоты следования лопаток почти в 2 раза при работе двигателяна номинальном режиме.5.

Разработана методика расчета ипрофилированиятрубчатогонаправляющего аппарата с круглыми каналами и согласования со спиральнойкамерой в отводе центробежного насоса ТНА ЖРД.6. Направляющий аппарат новой конструкции внедрен во всехпоследующих разработках ракетных двигателей НПО «Энергомаш».111Список литературы1. Вибрации энергетических машин. Справочное пособие. Под ред.