Проектная разработка перспективной ракеты-носителя тяжелого класса «схемы» тандем на сжиженном природном газе

6 Технологический процесс монтажа  и регулировки двигателя

6.1 Технологичность конструкции

 

Общее понятие «технологичность конструкции СТС» применительно  к ЛА можно сформулировать   следующим   образом:   технологичностью конструкции изделия называется соответствие совокупности конструктивных характеристик изделия, заложенных в его проекте, требованиям производства и апробированных (установленных) технологий производства.

Технологичность конструкции – условная характеристика совершенства изделия, в значительной мере предопределяющая уровень технико–экономических показателей производства и апробированных технологий производства.

Технологичность является понятием комплексным и сравнивающим:

• технологичность оценивают и сравнивают для новых СТС или СТС следует сравнивать с технологичностью аналогичной СТС, находящейся в производстве или проектируемой параллельно;
• сравнение технологичности конструкции нужно производить с учетом уровня развития техники и технологии производства, т.к. это вызывает изменение технологических требований к конструкциям; при оценке и сравнении технологичности конструкции следует ориентироваться на ближайшие перспективы развития технологий и  СТС;
• оценка технологичности конструкции связана с масштабом производства, а это означает, что, с позиции технологичности, определенные конструктивные решения будут оптимальными лишь для определенных масштабов производства. Так, при мелкосерийном производстве высокой технологичностью  будут обладать  конструкции,  рассчитанные  на изготовление с помощью универсальных средств механизации и оборудования.

При  крупносерийном или  массовом производстве технологичными будут конструкции, изготовляемые  на неспециализированном оборудовании.

На практике применяются два  вида оценки технологичности конструкции  изделия: качественная (или общая) и количественная (или конкретная).

Качественная оценка определяет технологичность конструкции  с позиции соответствия основным общим техническим требованиям. Эта оценка не позволяет производить количественное сравнение, а предназначена для оценки технологичности в общих определениях. Поэтому общие показатели технологичности называют показателями качественной оценки. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции изделия обобщено на основании испытаний и эксплуатации.

Количественная   оценка   технологичности выражается численными значениями показателей, которые характеризуют  степень удовлетворения требований к технологичности.

Качественную оценку целесообразно проводить по параметрам, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

Количественная оценка технологичности конструкции основана на системе показателей:

• по области применения: производственные, эксплуатационные;
• по области анализа: технические, технико–экономические;
• по значимости: основные, дополнительные;
• по количеству характеризуемых признаков: частные, комплексные;
• по способу выражения: абсолютные, относительные;
• по системе базовой оценки;
• по системе разрабатываемой конструкции.

 

 

 

При количественной оценке применяются следующие виды показателей технологичности:

• основной показатель технологичности конструкции, характеризующий наиболее важный признак технологичности группы изделий, объединенных общими конструктивными признаками;
• дополнительный показатель технологичности конструкции, характеризующий дополнительные  признаки изделий, объединенных общими конструктивными признаками;
• абсолютный показатель технологичности конструкции, выражающийся в единицах материала, затрат труда или стоимости;
• комплексный показатель, характеризующий несколько признаков конструкции;
• технико–экономические показатели каждого из показателей, характеризующих расход и использование материалов, точность и качество изготовления, унификацию конструкции, технологических процессов, состав конструкций, возможность автоматизации процессов и автоматизации режимов испытаний и др.;
• относительный показатель технологичности конструкции, выраженный отношением двух физических величин;
• частный показатель технологичности, характеризующий один из ее признаков;
• базовый показатель технологичности конструкции, принятый за исходный при сравнительной оценке технологичности конструкции изделия;
• уровень технологичности конструкции.

Уровень технологичности  конструкции, К_У:

К_У = К_Р / К_Б,         (6.1)

где  К_Р – рассчитанное значение показателя технологичности

К_Б – базовое значение показателя технологичности, определяется относительно значения соответствующего базового показателя технологичности.

Уровень технологичности  конструкции должен быть не меньше единицы К_У ≥ 1.

 

6.2 Технологическая проработка

 

Технологичность конструкции  зависит от масштабов производства, других требований, условий транспортировки  и иных факторов.

Технологичность – свойство конструкции СТС, позволяющее применять  при ее изготовлении наиболее совершенные  технологические процессы и обеспечивать высокое качество и надежность при оптимальных затратах.

В качестве неразъемных  соединений применена сварка, так как она является наиболее технологичной по сравнению с другими видами соединений. Применение сварочных автоматизированных и механизированных аппаратов позволяет автоматизировать производственный цикл и обеспечить заданные свойства конструкции.

В конструкции ЛА применены  разъемные и неразъемные соединения. В качестве разъемных соединений применяют различные болтовые соединения фланцевого типа, которые обеспечивают взаимозаменяемость отсеков. Отсеки соединяются по плоскостям стыковочных шпангоутов и скрепляются болтами с помощью направляющих.

К факторам и требованиям, выполнение которых приводит к повышению  технологичности ЛА, относятся:

1. Обеспечение технологичности  и взаимозаменяемости конструкции  отсеков по их основным конструктивно–технологическим  разъемам. Это требование обеспечивается  необходимыми припусками по плоскостям  и отверстиям, подлежащими снятию  на сборочных стендах, переходах в местах соединений разъемов;

2. Обеспечение общих требований  технологичности:

• использование простых форм для элементов конструкции;
• применение штампованных деталей;
• возможность использования узлов с предыдущих ЛА;
• унификация и стандартизация, систематизация;
• применение эффективных решений, связанных в антикоррозийной, химической и тепловой защитой элементов конструкции;
• учет производственно–технологической базы производства и перспективы ее развития;

3. Возможность  более   широкого  применения  в конструкциях нормализованных и стандартизированных узлов, деталей и агрегатов, возможность большей унификации элементов конструкции;

4. Выбор конструкционных  материалов с учетом их технологичности.  Вид и марки материалов следует  выбирать из обеспечения максимальной весовой отдачи производимого изделия без ухудшения государственных требований. Вид соединения следует выбрать с учетом требований герметичности.

 

6.3 Обеспечение взаимозаменяемости

 

Взаимозаменяемость  – способ проектирования и производства ЛА, согласно которому требуемое качество ЛА обеспечивается без подбора, подгонки и доработки деталей и узлов при сборке или ремонте.

Взаимозаменяемость бывает:

• эксплуатационная, характеризуется тем, что точность изготовления частей ЛА  обеспечивает их качественную работу при эксплуатации;
• производственная, точность ЛА частей обеспечивает возможность сборки с другими частями ЛА без подгонки, подбора или доработки;
• ремонтная, характеризуется возможностью замены частей ЛА без подгонки.

Когда все три эти вида реализуются, говорят о полной взаимозаменяемости. Для обеспечения взаимозаменяемости при сборке ЛА применены пазово-шаблонные методы. При этом методе все отсеки в плане бывают прямоугольной формы, а сечения окружности бывают расположенными перпендикулярно к оси изделия.

 

6.4 Выбор материалов

 

При проектировании ЛА одним  из критериев его совершенства является минимальная масса его пустой конструкции с удовлетворением  механических требований. Эта задача в первую очередь может быть решена применением легких высокопрочных материалов.

Эти материалы должны отвечать следующим требованиям:

• достаточно высокая прочность и жесткость;
• высокая коррозионная стойкость и стойкость при работе с агрессивными и низкокипящими компонентами топлива;
• технологические свойства материала должны обеспечить возможность применения неспециальных методов в формообразовании деталей (материал должен хорошо обрабатываться резанием, давлением, хорошо свариваться, иметь необходимые литейные свойства (для деталей, получаемых литьем);
• наличие сырьевой базы;
• относительно невысокая стоимость материала;
• стабильность физических характеристик.

Снижение массы конструкции  достигается за счет рационального  выбора материала.

 

При выборе материала определяющими  критериями являются:

• наибольший придел текучести (σ_Т);
• наибольший модуль упругости первого рода (Е);
• наибольший модуль упругости второго рода (G);
• при малой плотности (ρ).

Исходя из вышеперечисленных  требований, выбираются следующие материалы:

• для производства ТБ КТ окислителя и горючего, стенки которых одновременно образуют внешнюю несущую оболочку, используются материалы, обладающие возможно большей прочностью на растяжение, поэтому выбирается сплав АМг6, имеющий небольшой вес и хорошо освоенный промышленностью;
• сухие отсеки являются силовыми элементами корпуса и представляют собой оболочки, подкрепленные продольно-поперечным силовым набором, поэтому выбираются из сплава Д16Т, который обладает достаточной пластичностью и высокой идеальной прочностью;
• для изготовления силовых колец используется низколегированная углеродистая сталь;
• для изготовления обшивки, стрингеров, лонжеронов, шпангоутов  применяется сплав В95;
• требованиям, предъявленным к резьбовым соединениям, отвечает сплав 30ХГСА, из которого изготавливаются болты, шпильки и другие крепежные детали (30ХГСА имеет высокую твердость, пластичность, менее чувствителен к концентрированным напряжениям);
• предлагается применить композиционные материалы для корпусов: контейнеров приборов и элементов САУ и СТИ, других  элементов конструкции (крышки люков, щиты ПО РБ, донная защита ХО РБ, ГО, аэродинамические обтекатели ТБ ТО РБ 1, П.Р РБ 1);
• для донной защиты ХО РБ 1, 2 РН и щитов ПО РБ РН предлагается применить экранную конвективную теплоизоляцию на основе алюминиевой фольги;
• для защиты днищ ТБ окислителя и горючего ТО РБ РН предлагается применить материал точно такой,  как на днищах ТБ ТО РБ 1 РН «Зенит–2».

 

6.5 Схема членения ЛА

 

Членение ЛА на составные  части выполняется на этапе эскизного  проектирования, до того как прорабатывается конструкция изделия.

При проектировании ЛА конструкция  изделия членится на сборочные единицы, законченные в конструктивном и  технологическом отношении: агрегаты, отсеки, панели и узлы, что облегчает  выполнение сборочных и монтажных  работ.