RU2771091C1 - Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата - Google Patents
Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771091C1 RU2771091C1 RU2021128952A RU2021128952A RU2771091C1 RU 2771091 C1 RU2771091 C1 RU 2771091C1 RU 2021128952 A RU2021128952 A RU 2021128952A RU 2021128952 A RU2021128952 A RU 2021128952A RU 2771091 C1 RU2771091 C1 RU 2771091C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- quality
- shielding sleeve
- extracting
- heat treatment
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/46—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
- B64G1/50—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электромеханическим устройствам космических аппаратов (КА), в частности электронасосным агрегатам (ЭНА), электроприводам антенн и т.д., преимущественно телекоммуникационных спутников, которые должны безотказно функционировать в течение не менее 15 лет в условиях эксплуатации КА на орбите. Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата заключается в том, что контроль качества термообработки осуществляют в несколько этапов. При каждом контроле и перед штатной установкой ротор предварительно устанавливают в полость экранирующей гильзы статора с возможностью свободного извлечения ротора из неё, после этого электропривод прикрепляют к технологической подставке, прикладывают к концу вала постепенно увеличивающееся усилие до момента извлечения ротора из полости экранирующей гильзы статора и фиксируют измеренную максимальную величину силы в процессе извлечения ротора. Затем определяют величину суммарной нормальной силы, которая действовала на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора, и величину допустимой суммарной нормальной силы на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора в случае качественной термообработки экранирующей гильзы статора и по результатам сравнения вышеуказанных величин нормальных сил судят о качестве изготовления электропривода электромеханического устройства. Достигается повышение качества изготовления электромеханических устройств. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электромеханическим устройствам космических аппаратов (КА) (например, электронасосные агрегаты (ЭНА), электроприводы антенн, электроприводы солнечных батарей и прочее, преимущественно телекоммуникационных спутников), которые должны быть работоспособны – безотказно функционировать в течение не менее 15 лет (ресурс не менее 140000 часов) в условиях эксплуатации КА на орбите.
Анализ данных эксплуатации электромеханических устройств в составе КА показывает, что безотказная работа их в первую очередь зависит от качественного изготовления электроприводов, у которых для обеспечения оптимальных рабочих характеристик, в том числе минимально возможной массы, экранирующую (герметизирующую) гильзу статора (см., например, схему ЭНА, приведенную на рис. 1.8, страница 17 книги “М.В.Краев, В.А.Лукин, Б.В.Овсянников. Малорасходные насосы авиационных и космических систем. М.:Машиностроение,1985” [1]), в настоящее время, выполняют из титанового сплава. И для обеспечения безотказной работы таких деталей в течение требуемого ресурса их технология должна гарантировать их размеростабильность и, тем самым, исключить увеличение осевой и радиальной сил сверх допускаемых, действующих в опорах ротора.
Известен способ обеспечения качества изготовления титановых деталей проведением в определенной последовательности операций термообработки: отжига, отпуска и старения после черновой, затем чистовой механической обработки титановой детали, согласно п. 1.17 и п. 1.12 (согласно первому абзацу и последнему предложению третьего абзаца пункта) “ОСТ 92-9465-81. Детали из титановых сплавов. Технические требования” [2]. Причем основной операцией является операция отжига, которая обеспечивает снятие внутренних напряжений в металле, возникающих после механической обработки титановых деталей, а иначе, в результате релаксации внутренних напряжений, в дальнейшем, в процессе последующих этапов изготовления, испытаний, хранения и эксплуатации произойдет деформация титановой детали электропривода, что обуславливает возрастание осевых и радиальных нагрузок и, следовательно, повышенный износ опор и преждевременный отказ электропривода и электромеханического устройства.
Анализ источников информации по патентной и научно-технической литературе показал, что наиболее близким по технической сути – прототипом предлагаемого технического решения является способ обеспечения качества изготовления на основе [2].
Согласно [2] операцию отжига осуществляют в среде инертного газа или в вакууме при температуре, например, для деталей из титанового сплава ВТ16 от 550 до 600 °С в течение от 0,5 до 8 часов. При этом о качестве проведенного отжига судят визуально по проявлению на поверхности детали в виде цветов побежалости от соломенного до коричневого.
Анализ опыта изготовления ЭНА телекоммуникационных КА, принципиальная схема которого изображена на фигуре 1 (где 1-винт, 2-втулка, 3-корпус электродвигателя, 4-подшипник качения, 5-обмотка якоря, 6-ротор, 7-экранирующая (герметизирующая) гильза (тонкостенная) статора, 8-датчик положения ротора, 9-рабочее колесо насоса, 10-корпус насоса), показывает, что визуальный контроль не обеспечивает достоверный контроль качества проведенного отжига экранирующей гильзы статора (см. поз. 7 на фигуре 1) электропривода, т.к. в процессе изготовления и наземных испытаний и отработки ЭНА (в составе ЭНА его электропривод установлен штатно) были случаи разрушения конструкции экранирующей гильзы статора в районе датчика положения ротора (поз.8) с потерей герметичности (была проточена гильза в зоне датчика положения ротора) или заклинивания ротора (поз:6) (ротор не извлекался) в экранирующей гильзе статора (поз.7) ЭНА, т.е. отказ ЭНА из-за скрытого брака его электропривода.
Таким образом, известное техническое решение не обеспечивает качественное изготовление электропривода ЭНА КА.
Технической проблемой заявленного изобретения является низкие надежность и качество изготовления ЭНА КА.
Указанная проблема решается тем, что в предложенном авторами способе обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата, например электронасосного агрегата, содержащего электропривод, выполненный с возможностью свободного извлечения ротора из полости экранирующей гильзы статора, изготовленной из титанового сплава, включающий проведение её термообработки, в том числе отжига, после операций механической обработки и контроль качества термообработки, проводимый после заключительной термообработки до штатной установки ротора в полость экранирующей гильзы статора для дальнейшего штатного монтажа электропривода в состав электронасосного агрегата, причём при каждом контроле и перед штатной установкой ротор предварительно устанавливают в полость экранирующей гильзы статора с возможностью свободного извлечения ротора из неё, после этого электропривод прикрепляют к технологической подставке и прикладывают к концу вала постепенно увеличивающееся усилие до момента извлечения ротора из полости экранирующей гильзы статора и зафиксируют измеренную максимальную величину силы в процессе извлечения ротора, затем определяют величину суммарной нормальной силы, которая действовала на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора, и сравнивают с величиной допустимой суммарной нормальной силы на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора в случае качественной термообработки экранирующей гильзы статора, которые оцениваются согласно формуле
2 | F N | = | F извл | / Kтр ) ≤ 2 | F N доп | = | F извл.доп | / Kтр ),
где 2 | F N | – суммарная нормальная сила, которая действовала на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора кгс ;
2 | F N доп | – допустимая суммарная нормальная сила на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора в случае качественной термообработки экранирующей гильзы статора на основе опытных данных , кгс ;
| F извл |, | F извл.доп | – сила извлечения ротора, направленная против суммарных сил трения, возникающих при его извлечении в контактах поверхностей внешних обойм подшипников и экранирующей гильзы ротора, соответственно при определении 2 | F N | и 2 | F N доп | , кгс;
Kтр = 0,3 – коэффициент сухого трения на воздухе для поверхности из титанового сплава на основе опытных данных,
и по результатам сравнения вышеуказанных величин нормальных сил судят о качестве изготовления электропривода электромеханического устройства. Что и является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками заявленного изобретения.
В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенная совокупность существенных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом способе обеспечения качества изготовления электромеханического устройства КА.
На фигуре 2 изображена принципиальная схема реализации предлагаемого авторами технического решения, где 1-винт, 3-корпус электродвигателя, 4-подшипник качения, 5-обмотка якоря, 6-ротор, 7-экранирующая (герметизирующая) гильза (тонкостенная) статора, 8-датчик положения ротора.
Предлагаемый способ контроля качества изготовления электропривода включает в себя следующие нижеуказанные основные операции:
1. Изготавливают экранирующую гильзу 7 электропривода из титанового сплава проведением термообработки после операций механической обработки;
2. Изготавливают электропривод в сборе и проводят различные испытания в обеспечение качества его изготовления (цикл изготовления около одного года);
3. При контроле качества изготовления, например, сразу после сборки электропривода, после испытаний на термоциклирование и до штатной установки ротора 6 в полость экранирующей гильзы статора 7 для дальнейшего штатного монтажа электропривода в состав электронасосного агрегата осуществляют сборку схемы контроля качества электропривода согласно фигуре 2 (втулка 2 не установлена);
4. Постепенно повышая величину приложенного к ротору 6 усилия, фиксируют величину силы извлечения ротора (совместно с подшипниками качения 4) из экранирующей гильзы статора 7 - в случае качественно проведенных её отжигов, в частности, перед заключительной механической обработкой, она должна быть, например не более 0,35 кгс, а допустимая суммарная нормальная сила на поверхностях наружных обойм подшипников 4 в процессе извлечения ротора 6, в случае качественной термообработки экранирующей гильзы статора 7, не более 1,17 кгс (на основе опытных данных конкретной конструкции) .
Таким образом, в процессе изготовления электропривода, в результате осуществления предложенного способа обеспечения качества изготовления, достигается качественное и надёжное изготовление электропривода без скрытого брака перед штатным монтажом его в состав ЭНА.
Claims (7)
1. Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата, содержащего электропривод, выполненный с возможностью свободного извлечения ротора из полости экранирующей гильзы статора, изготовленной из титанового сплава, включающий проведение термообработки, в том числе отжига экранирующей гильзы статора, после операций механической обработки и контроль качества термообработки, проводимый после заключительной термообработки перед штатной установкой ротора в полость экранирующей гильзы статора для дальнейшего штатного монтажа электропривода в составе электромеханического устройства, отличающийся тем, что при каждом контроле и перед штатной установкой ротор предварительно устанавливают в полость экранирующей гильзы статора, после этого электропривод прикрепляют к технологической подставке, прикладывают к концу вала постепенно увеличивающееся усилие до момента извлечения ротора из полости экранирующей гильзы статора и фиксируют измеренную максимальную величину силы в процессе извлечения ротора, затем определяют величину суммарной нормальной силы, которая действовала на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора, и сравнивают с величиной допустимой суммарной нормальной силы на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора в случае качественной термообработки экранирующей гильзы статора, которые оцениваются согласно формуле: 2|F N |=|F извл |/Kтр )≤2|F N доп |=|F извл.доп |/Kтр ), где
2|F N | – суммарная нормальная сила, которая действовала на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора, кгс;
2|F N доп | – допустимая суммарная нормальная сила на поверхностях наружных обойм подшипников в процессе извлечения ротора в случае качественной термообработки экранирующей гильзы статора на основе опытных данных, кгс;
|F извл |, |F извл.доп | – сила извлечения ротора, направленная против суммарных сил трения, возникающих при его извлечении в контактах поверхностей внешних обойм подшипников и экранирующей гильзы ротора, соответственно при определении 2|F N | и 2|F N доп |, кгс;
Kтр =0,3 – коэффициент сухого трения на воздухе для поверхности из титанового сплава на основе опытных данных,
и по результатам сравнения вышеуказанных величин нормальных сил судят о качестве изготовления электропривода электромеханического устройства.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электромеханического устройства космического аппарата применяется электронасосный агрегат.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021128952A RU2771091C1 (ru) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021128952A RU2771091C1 (ru) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771091C1 true RU2771091C1 (ru) | 2022-04-26 |
Family
ID=81306454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021128952A RU2771091C1 (ru) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771091C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8841815B2 (en) * | 2010-05-06 | 2014-09-23 | The Switch Drive Systems Oy | Electrical machine with guide bars for facilitating assembly and a method for assembling the electrical machine |
RU2670836C2 (ru) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | Эдуард Владимирович Рахов | Роботизированный комплекс для создания строительных элементов на космическом объекте |
RU2688186C1 (ru) * | 2018-08-20 | 2019-05-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ и устройство монтажа ротора в статор электрической машины |
US10899477B2 (en) * | 2015-08-03 | 2021-01-26 | Made In Space, Inc. | In-space manufacturing and assembly of spacecraft device and techniques |
-
2021
- 2021-10-05 RU RU2021128952A patent/RU2771091C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8841815B2 (en) * | 2010-05-06 | 2014-09-23 | The Switch Drive Systems Oy | Electrical machine with guide bars for facilitating assembly and a method for assembling the electrical machine |
US10899477B2 (en) * | 2015-08-03 | 2021-01-26 | Made In Space, Inc. | In-space manufacturing and assembly of spacecraft device and techniques |
RU2670836C2 (ru) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | Эдуард Владимирович Рахов | Роботизированный комплекс для создания строительных элементов на космическом объекте |
RU2688186C1 (ru) * | 2018-08-20 | 2019-05-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ и устройство монтажа ротора в статор электрической машины |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ОСТ 92-9465-81. Детали из титановых сплавов. Технические требования, введен с 01. * |
ОСТ 92-9465-81. Детали из титановых сплавов. Технические требования, введен с 01.07.1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3011179B1 (en) | Assembly with bearings and spacer | |
RU2771091C1 (ru) | Способ обеспечения качества изготовления электромеханического устройства космического аппарата | |
CN110043662B (zh) | 机匣静力压力试验密封结构及机匣静力压力试验装置 | |
EP2119876A2 (en) | Supporting gas turbine rotor during unbalances | |
WO1998046894A1 (en) | Rotary air bearing and process for manufacturing the same | |
US20080317594A1 (en) | Installing a shaft in a bearing comprising a self-releasing nut | |
RU2729592C1 (ru) | Способ определения осевой силы, действующей на ротор турбомашины в процессе её работы | |
US4602411A (en) | Method for fabricating a rotor disc assembly | |
Bruckner | An assessment of gas foil bearing scalability and the potential benefits to civilian turbofan engines | |
CN114688100B (zh) | 一种燃气涡轮发动机压气机的装配方法 | |
Harris et al. | The effect of hoop and material residual stresses on the fatigue life of high speed, rolling bearings | |
CN110261113A (zh) | 一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置及方法 | |
CN110932429A (zh) | 带有非贯通轴的用于异步电力机器的转子 | |
US5169297A (en) | Ceramic turbo charger rotor | |
EP3826149A1 (en) | Generator assemblies, integrated drive generators, and methods of making generator assemblies | |
US4411715A (en) | Method of enhancing rotor bore cyclic life | |
US4913565A (en) | Axial bearing device | |
RU2083860C1 (ru) | Турбонасосный агрегат | |
US4688385A (en) | Method and an apparatus for starting a turbine having a shrinkage-fitted rotor | |
JPH11351176A (ja) | バーレルケーシング型タービンポンプ | |
CN113123876A (zh) | 无涡轮后机匣构型航空发动机 | |
CN108662022A (zh) | 一种水润滑径向滑动轴承 | |
Tan et al. | Design and manufacturing of permanent magnet bearing rings for high speed applications | |
SU1643759A1 (ru) | Способ снижени шума турбомашины | |
Evans et al. | Bearings for Vacuum Operation—Retainer Material and Design |