Разработка технологического процесса изготовления турбины нагнетателя двигателя внутреннего сгорания с использованием электроэрозионной и электронно-л

Разработка и улучшение технологий в области машиностроения, особенно в сфере двигателей внутреннего сгорания, – одна из ключевых задач современного производства.
В условиях растущих требований к эффективности, надежности и экономичности двигателей создание высококачественных компонентов, таких как турбины нагнетателей, становится особенно важным.
Турбина нагнетателя играет ключевую роль в повышении мощности и производительности двигателя, а также в снижении выбросов. Поэтому разработка технологического процесса, который обеспечит высокую точность и качество изготовления этих компонентов, является важной задачей для инженеров и исследователей.
В данной курсовой работе рассматривается разработка технологического процесса изготовления турбины нагнетателя двигателя внутреннего сгорания с использованием современных методов обработки, таких как электроэрозионная и электроннолучевая обработка.
Эти методы обработки представляют собой передовые технологии, которые позволяют достигать высокой точности и качества обработки материалов, что особенно важно для компонентов, работающих в условиях высоких температур и нагрузок.
Актуальность работы обусловлена необходимостью поиска и внедрения новых подходов к производству, которые могут значительно повысить конкурентоспособность отечественных производителей на мировом рынке.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБРАБОТКИ ТУРБИН 4
1.1. Обзор существующих технологий изготовления турбин 4
1.2. Электроэрозионная обработка: основные принципы 5
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 8
2.1. Практическое применение электроэрозионной обработки 8
2.2. Электроннолучевая обработка: характеристики и нюансы 9
2.3. Сравнительный анализ электроэрозионной и электроннолучевой обработок 11
2.4. Оптимизация технологического процесса 13
2.5. Экспериментальные исследования по нагрузке и напряжению 14
ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ 17
3.1. Рекомендации по улучшению процесса передачи тепла 17
3.2. Перспективы развития технологий обработки 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 24

В курсовой работе исследованы современные технологии изготовления турбин нагнетателей для двигателей внутреннего сгорания с акцентом на применение электроэрозионной и электронно-лучевой обработки. Проведен сравнительный анализ данных методов, рассмотрены вопросы оптимизации технологического процесса, выполнен анализ прочностных характеристик и предложены рекомендации по совершенствованию теплообмена и повышению эффективности производства. По результатам выполненного исследования работа получила оценку «отлично».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1) Абдыева Н., Азадова Г., Базарова Б., Аганыязова А. Газовые турбины и оборудование: текущие достижения и перспективы // IN SITU. 2024. №10. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/gazovye-turbiny-i-oborudovanie-tekuschie-dostizheniya-i-perspektivy (Дата посещения: 10.03.2025). 5
2) Аманов А.Р., Чарыев Р.О. Инновационные технологии в работе газовых турбин // IN SITU. 2022. №11. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/innovatsionnye-tehnologii-v-rabote-gazovyh-turbin (Дата посещения: 10.03.2025). 4
3) Бойко А.Ф. Сравнительный анализ двух вариантов электроэрозионной. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnyy-analiz-dvuh-variantov-elektroerozionnoy-proshivki-malyh-otverstiy, (Дата посещения: 10.03.2025). 23
4) Бойко А.Ф., Воронкова М.Н. Анализ методов получения микроотверстий. Часть 2 // iPolytech Journal. 2018. №11 (142). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-metodov-polucheniya-mikrootverstiy-chast-2 (Дата посещения: 10.03.2025). 19
5) Бойко А.Ф., Подпрятов Д.В. Сравнительный анализ двух методов электроэрозионной прошивки глухих микроотверстий // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2020. №6. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnyy-analiz-dvuh-metodov-elektroerozionnoy-proshivki-gluhih-mikrootverstiy (Дата посещения: 10.03.2025). 21
6) Бойко А.Ф., Ставицкий И.Б. Сравнительная оценка электроэрозионной стойкости материалов в жидкой и газообразной средах // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2022. №10 (751). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnaya-otsenka-elektroerozionnoy-stoykosti-materialov-v-zhidkoy-i-gazoobraznoy-sredah (Дата посещения: 10.03.2025). 22
7) Васильева И.В., Якимова Н.И., Мякин С.В., Соловьев В.Ю., Косенко Р.С. Электронно-лучевая обработка в комбинированных процессах очистки стоков от нефтепродуктов и СПАВ // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2006. №2. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/elektronno-luchevaya-obrabotka-v-kombinirovannyh-protsessah-ochistki-stokov-ot-nefteproduktov-i-spav (Дата посещения: 10.03.2025). 17
8) Великанова Н.П., Закиев Ф.К. Сравнительный анализ прочностной надежности рабочих лопаток турбин авиационных ГТД большого ресурса // Вісник двигунобудування. 2006. №3. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnyy-analiz-prochnostnoy-nadezhnosti-rabochih-lopatok-turbin-aviatsionnyh-gtd-bolshogo-resursa (Дата посещения: 10.03.2025). 31
9) Воробьев Ю.С., Романенко В.Н., Романенко Л.Г., Потанин В.А., Тарасов В.В. Комплексный анализ прочности газовой турбины для турбонаддува мощных дизелей // Вісник двигунобудування. 2011. №2. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kompleksnyy-analiz-prochnosti-gazovoy-turbiny-dlya-turbonadduva-moschnyh-dizeley (Дата посещения: 10.03.2025). 29
10) Гулина С.А., Шелудько Л.П. Оптимизация тепловых схем комбинированных газотурбодетандерных энергетических установок // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2023. №3 (79). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-teplovyh-shem-kombinirovannyh-gazoturbodetandernyh-energeticheskih-ustanovok (Дата посещения: 10.03.2025). 37
11) Долгов А.И. К вопросу об оптимизации систем охлаждения газовых турбин // Технологический аудит и резервы производства. 2012. №1 (7). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/k-voprosu-ob-optimizatsii-sistem-ohlazhdeniya-gazovyh-turbin (Дата посещения: 10.03.2025). 33
12) Домнин П.В., Гарифуллин А.А. Применение электроэрозионной обработки для формообразования твердосплавных червячных фрез // Вестник магистратуры. 2015. №5-1 (44). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-elektroerozionnoy-obrabotki-dlya-formoobrazovaniya-tverdosplavnyh-chervyachnyh-frez (Дата посещения: 10.03.2025). 13
13) Завалишин И.В., Финогеев А.Г. Особенности технологической подготовки производства деталей турбины ГТД // Труды МАИ. 2012. №56. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-tehnologicheskoy-podgotovki-proizvodstva-detaley-turbiny-gtd (Дата посещения: 10.03.2025). 1
14) Каминский В.Н., Каминский Р.В., Гусак А.А., Сибиряков С.В., Корнеев С.А., Ковальцов И.В., Сергеев А.С., Ищенко Н.В., Олисова Т.А. Создание и производство турбокомпрессоров и других агрегатов и систем двигателя с использованием информационных технологий // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2012. №2. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sozdanie-i-proizvodstvo-turbokompressorov-i-drugih-agregatov-i-sistem-dvigatelya-s-ispolzovaniem-informatsionnyh-tehnologiy (Дата посещения: 10.03.2025). 3
15) Клер А.М., Захаров Ю.Б. Оптимизация параметров газотурбинной установки с охлаждаемой проточной частью // iPolytech Journal. 2011. №12 (59). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-parametrov-gazoturbinnoy-ustanovki-s-ohlazhdaemoy-pro-tochnoy-chastyu (Дата посещения: 10.03.2025). 34
16) Клер А.М., Захаров Ю.Б., Потанина Ю.М. Оптимизация параметров ПГУ и системы охлаждения газовой турбины // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. №12 (63). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-parametrov-pgu-i-sistemy-ohlazhdeniya-gazovoy-turbiny (Дата посещения: 10.03.2025). 36
17) Кривошеин В.А., Анцифиров А.А., Майстров Ю.В. Перспективы использования технологий инкрементальной формовки в современном производстве // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. №11 (656). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-tehnologiy-inkrementalnoy-formovki-v-sovremennom-proizvodstve (Дата посещения: 10.03.2025). 41
18) Луканов А.А., Павлов Д.В., Кубриков М.В. Электроэрозионная резка металла // Решетневские чтения. 2016. №20. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/elektroerozionnaya-rezka-metalla (Дата посещения: 10.03.2025). 8
19) Лыгденов Б.Д., Бутуханов В.А., Цзя Инь Влияние электронно-лучевой обработки на формирование фазового состава диффузионного покрытия при борировании // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2015. №4 (44). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-elektronno-luchevoy-obrabotki-na-formirovanie-fazovogo-sostava-diffuzionnogo-pokrytiya-pri-borirovanii (Дата посещения: 10.03.2025). 14
20) Макушин М.А., Бобылева Е.Г. Перспективы развития и совершенствования электрохимических методов обработки материалов // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2020. №1. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-razvitiya-i-sovershenstvovaniya-elektrohimicheskih-metodov-obrabotki-materialov (Дата посещения: 10.03.2025). 39
21) Матвеев В.Н. Оптимизация рабочего процесса многоступенчатых осевых. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-rabochego-protsessa-mnogostupenchatyh-osevyh-turbin-s-bandazhnymi-polkami (Дата посещения: 10.03.2025). 25
22) Мубаракшин Р.М. Оптимизация технологии и оборудования для производства дисков газотурбинных двигателей и установок // Авиационные материалы и технологии. 2018. №4 (53). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-tehnologii-i-oborudovaniya-dlya-proizvodstva-diskov-gazoturbinnyh-dvigateley-i-ustanovok (Дата посещения: 10.03.2025). 24
23) Ножницкий Ю.А., Балуев Б.А., Федина Ю.А. Экспериментальные исследования прочностной надежности перспективных газотурбинных двигателей // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2015. №3 (69). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/eksperimentalnye-issledovaniya-prochnostnoy-nadezhnosti-perspektivnyh-gazoturbinnyh-dvigateley (Дата посещения: 10.03.2025). 28
24) Ножницкий Ю.А., Федина Ю.А., Шадрин Д.В., Милатовик Б.И. Исследования вибрационной прочности вращающихся лопаток турбомашин на динамическом разгонном стенде // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2011. №4 (44). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovaniya-vibratsionnoy-prochnosti-vraschayuschihsya-lopatok-turbomashin-na-dinamicheskom-razgonnom-stende (Дата посещения: 10.03.2025). 32
25) Оглезнев Н.Д. Современное состояние и перспективы развития электроэрозионной обработки // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. №1-2. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennoe-sostoyanie-i-perspektivy-razvitiya-elektroerozionnoy-obrabotki (Дата посещения: 10.03.2025). 11
26) Полетаев В.А., Сыркин И.С. Модель процесса электроэрозионной обработки // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2008. №2 (39). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/model-protsessa-elektroerozionnoy-obrabotki (Дата посещения: 10.03.2025). 9
27) Полетика И.М., Крылова Т.А., Макаров С.А. Использование Электронно-лучевой обработки для создания упрочняющих покрытий // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2011. №2. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-elektronno-luchevoy-obrabotki-dlya-sozdaniya-uprochnyayuschih-pokrytiy (Дата посещения: 10.03.2025). 18
28) Попов Г.М. Многокритериальная оптимизация рабочего процесса. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mnogokriterialnaya-optimizatsiya-rabochego-protsessa-neohlazhdaemoy-osevoy-tryohstupenchatoy-turbiny-nizkogo-davleniya (Дата посещения: 10.03.2025). 26
29) Попов Г.М., Батурин О.В., Горячкин Е.С., Новикова Ю.Д. Оптимизация рабочего процесса осевой неохлаждаемой турбины с использованием решателя 3D уравнений Навье-Стокса // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2017. №1-1. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-rabochego-protsessa-osevoy-neohlazhdaemoy-turbiny-s-ispolzovaniem-reshatelya-3d-uravneniy-navie-stoksa (Дата посещения: 10.03.2025). 27
30) Попович А.А. Перспективы развития механохимических технологий при решении современных проблем материаловедения // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2009. №1 (1). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-razvitiya-mehanohimicheskih-tehnologiy-pri-reshenii-sovremennyh-problem-materialovedeniya (Дата посещения: 10.03.2025). 42
31) Саушкин Б.П. Обзор состояния и перспектив развития электроэрозионных технологий и оборудования // Металлообработка. 2009. №2. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-sostoyaniya-i-perspektiv-razvitiya-elektroerozionnyh-tehnologiy-i-oborudovaniya (Дата посещения: 10.03.2025). 12
32) Серба П.В., Авдеев С.П., Луговой Е.В., Петров С.Н. Электронно-лучевая обработка оптических компонентов на основе боро-лантановых стекол, применяемых в приборе ориентации по Полярной звезде // Инженерный вестник Дона. 2011. №4. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/elektronno-luchevaya-obrabotka-opticheskih-komponentov-na-osnove-boro-lantanovyh-stekol-primenyaemyh-v-pribore-orientatsii-po-polyarnoy (Дата посещения: 10.03.2025). 16
33) Снатович С.А. Особенности технологии электроэрозионной обработки // Омский научный вестник. 2008. №2 (68). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-tehnologii-elektroerozionnoy-obrabotki (Дата посещения: 10.03.2025). 7
34) Суворов И.А., Бердников Л.А. Исследование возможности тепловой оптимизации ротора турбокомпрессора с проведением конечно-элементных анализов // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. 2013. №4 (101). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-vozmozhnosti-teplovoy-optimizatsii-rotora-turbokompressora-s-provedeniem-konechno-elementnyh-analizov (Дата посещения: 10.03.2025). 35
35) Съянов С.Ю. Разработка технологического процесса электроэрозионной обработки // Транспортное машиностроение. 2017. №2 (55). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-tehnologicheskogo-protsessa-elektroerozionnoy-obrabotki (Дата посещения: 10.03.2025). 10
36) Тарасов А.Н., Телепало В.Н., Шевченко П.Р. Применение электронно-лучевой обработки для упрочнения режущего инструмента из быстрорежущих сталей // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2004. №3 (24). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-elektronno-luchevoy-obrabotki-dlya-uprochneniya-rezhuschego-instrumenta-iz-bystrorezhuschih-staley (Дата посещения: 10.03.2025). 15
37) Троицкий Н.И., Моляков В.Д. Экспериментальные исследования силовой турбины с регулируемым сопловым аппаратом // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. №8 (737). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/eksperimentalnye-issledovaniya-silovoy-turbiny-s-reguliruemym-soplovym-apparatom (Дата посещения: 10.03.2025). 30
38) Филиппов В.А., Филиппов Б.В. Перспективные технологии обработки материалов сверхвысокочастотными электромагнитными колебаниями // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. 2012. №4 (76). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-tehnologii-obrabotki-materialov-sverhvysokochastotnymi-elektromagnitnymi-kolebaniyami (Дата посещения: 10.03.2025). 38
39) Чеботарев Н.А., Колдин М.С. Особенности электроэрозионной обработки заготовок на станках ЧПУ // Наука и образование. 2022. №4. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-elektroerozionnoy-obrabotki-zagotovok-na-stankah-chpu (Дата посещения: 10.03.2025). 6
40) Шаров Ю.В., Смоленцев В.П., Дроздов И.Г. Режимы и технология обработки фильтров тонкой очистки горючих смесей // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013. №5-1. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rezhimy-i-tehnologiya-obrabotki-filtrov-tonkoy-ochistki-goryuchih-smesey (Дата посещения: 10.03.2025). 20
41) Шмотин Ю.Н., Старков Р.Ю., Логунов А. В., Данилов Д. В. Перспективные материалы и технологии производства дисков турбин // Технология легких сплавов. 2013. №4. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-materialy-i-tehnologii-proizvodstva-diskov-turbin (Дата посещения: 10.03.2025). 2
42) Юлдашев И.Ф., Панкова А.А. Перспективы внедрения передовых технологий в производстве // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2024. №3-4 (90). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-vnedreniya-peredovyh-tehnologiy-v-proizvodstve (Дата посещения: 10.03.2025). 40