talent@work

KHBO Campus Oostende ?Zeedijk 101 ?B-8400 Oostende ?Tel. +32 59 56 90 00 ?Fax +32 59 56 90 01 ?www.khbo.be

Departement Industrile Wetenschappen en Technologie

Opleiding bachelor in de luchtvaart

Afstudeerrichting luchtvaarttechnologie

Dummy abradable machining toolingCFM56-3 motor

Eindwerk aangeboden tot het behalen van het diploma vanbachelor in de luchtvaart

door Stefaan Debrauwer

o.l.v. ir. Bart De Winter, Snecma Services Brusselsing Marc Grauwet, KHBO

Academiejaar 2007 - 2008

PDF processed with CutePDF evaluation edition www.CutePDF.com

talent@work

KHBO Campus Oostende Zeedijk 101 B-8400 Oostende Tel. +32 59 56 90 00 Fax +32 59 56 90 01 www.khbo.be

Departement Industrile Wetenschappen en Technologie

Opleiding bachelor in de luchtvaart

Afstudeerrichting luchtvaarttechnologie

Dummy abradable machining tooling

CFM56-3 motor

Eindwerk aangeboden tot het behalen van het diploma van

bachelor in de luchtvaart

door Stefaan Debrauwer

o.l.v. ir. Bart De Winter, Snecma Services Brussels ing Marc Grauwet, KHBO

Academiejaar 2007 - 2008

2

Mededeling

Deze eindverhandeling was een examen. De tijdens de verdediging geformuleerde opmerkingen werden niet opgenomen

3

Woord vooraf

Hierbij wil ik mijn dank betuigen aan iedereen die mij heeft geholpen bij het realiseren van deze eindverhandeling.

Vooreerst wens ik mijn promotoren te bedanken voor de steun die ze mij geboden hebben en voor het vertrouwen dat ze in mij gesteld hebben. Ir. Bart De Winter, Snecma Services Brussels ing Marc Grauwet,KHBO Departement IW&T

Ik bedank ook Geert en Danny Strobbe van de firma Strobbe Engineering nv. om een ruwe prijsbepaling te maken voor de dummy bearing support. Pascal Aerts en Andr Serneels (techniekers van SSB) om mij op weg te helpen met de opdrachten en de technische tekeningen.

Verder wil ik ook mijn ouders en vriendin bedanken voor de steun en vele uren geduld die ze hebben moeten uitoefenen.

4

Samenvatting

Dit eindwerk handelt over het ontwerp van een dummy tooling om het onderhoud van de CFM56-3 motor vlotter te laten verlopen. Vooraan in de fan case van de motor bevindt zich een abradable liner. Deze liner moet regelmatig vervangen worden met behulp van een special tooling. Deze tooling wordt tegen de module 2 van de motor gemonteerd. Meestal zit deze module echter zelf nog in onderhoud waardoor men moet wachten om de machining van de abradable liner te kunnen uitvoeren. Een dummy module 2 zou dit probleem kunnen verhelpen. Een eerste voorstel was om de dummy module volledig uit scrap onderdelen op te bouwen. Daar niet alle onderdelen in scrap voorhanden waren, moest er voor een aantal onderdelen een andere oplossing gezocht worden. Deze oplossing kon een nieuw ontwerp zijn of een nieuw standaard onderdeel dat dezelfde functie kan vervullen als het originele onderdeel.

Bij het ontwerp van de dummy module en dus ook bij het ontwerp van de verschillende onderdelen werd er rekening gehouden met een zo eenvoudig mogelijke opbouw van de module en, een zo eenvoudig mogelijke plaatsing in de fan case. Ook werd er een ruwe schatting gemaakt van hoeveel de dummy module uiteindelijk zal kosten om ze te vervaardigen.

5

1 Inhoud

Mededeling.............................................................................................................................................. 2

Woord vooraf .......................................................................................................................................... 3

Samenvatting ........................................................................................................................................... 4

Verklarende woordenlijst ........................................................................................................................ 7

Inleiding ................................................................................................................................................... 8

1 De CFM56-3 motor ............................................................................................................................. 10

1.1 De CFM56-3 motor en CFMInternational .............................................................................. 10

1.2 De CFM56-3 motor ................................................................................................................ 12

1.3 De verschillende secties en modules van de motor .................................................................... 13

1.3.1 Fan Major Module assembly ......................................................................................... 14

1.3.2 Core Major Module. ...................................................................................................... 15

1.3.3 LPT Major Assembly. ................................................................................................... 16

1.3.4 AGB module en de TGB module. ................................................................................. 18

2 De abradable machining ..................................................................................................................... 19

2.1 De abradable liner ................................................................................................................. 19

2.2 De abradable machining ........................................................................................................ 19

3 De no. 1 and no. 2 bearing support assembly .................................................................................... 20

3.1 De fan shaft ................................................................................................................................. 21

3.2 De voorste rotating air/oil separator .......................................................................................... 21

3.3 No. 1 bearing assembly ............................................................................................................... 22

3.4 De No. 2 bearing assembly .......................................................................................................... 24

3.5 Oil supply tubes assembly ........................................................................................................... 25

3.6 De external tubing ....................................................................................................................... 26

4 Uitwerking van de dummy tooling. .................................................................................................... 27

6

4.1 een dummy module opgebouwd uit uitsluitend scrap parts. ..................................................... 28

4.1.1 de benodigde onderdelen. ..................................................................................................... 28

4.1.2 De opbouw van de dummy module. ..................................................................................... 32

4.2 De dummy module. ..................................................................................................................... 36

4.2.1 de beschikbare scrap onderdelen. ........................................................................................... 36

4.2.2 Onderdelen waarvoor we zelf een oplossing moeten zoeken. .............................................. 36

4.2.3 de bearing support ................................................................................................................ 38

4.2.4 De no. 1 bearing bushing ...................................................................................................... 48

4.2.5 De no. 1 bearing washer en de no. 2 bearing washer ........................................................... 49

4.2.6 Afdichten van de dummy module. ....................................................................................... 49

4.2.7 De no. 1 bearing en de no. 2 bearing .................................................................................... 53

4.2.8 De circlips ............................................................................................................................. 54

4.2.9 De no. 1 bearing retaining nut en de rear air/oil seal ............................................................ 54

4.3 De technische tekeningen van de dummy module ..................................................................... 55

4.4 De opbouw van de dummy no. 1 and no. 2 bearing support module. ....................................... 72

4.4.1 De procedure ........................................................................................................................ 72

4.5 Procedure voor de machining van de abradable liner met behulp van de dummy module ...... 78

4.5 De storage box ........................................................................................................................... 100

Fig 58: de storage box voor de dummy module .............................................................................. 102

4.6 Kostenraming voor de realisatie ............................................................................................... 103

Het Besluit ........................................................................................................................................... 104

De literatuurlijst .................................................................................................................................. 105

7

Verklarende woordenlijst

Abradable liner - siliconen ring vooraan in de fan inlet case van de motor.

Bearing - lager

CRES. - Corrosion resistant steel (stainless steel)

Disk - schijf

Engine removal - wanneer de motor van een vleugel wordt gedemonteerd.

On wing-time - de periode dat een motor onder de motor gemonteerd is

tussen twee engine removals in.

Rework - het plaatselijk herstellen van een onderdeel

Tooling - gereedschappen

HPC - hoge druk compressor (High pressure compressor-

HPT - hoge druk turbine (high pressure turbine)

LPC - lage druk compressor (low pressure compressor)

LPT - lage druk turbine (low pressure turbine)

8

Inleiding Probleemsituatie

- Tijdens de onderhoudswerkzaamheden op de CFM56-3 motor wordt de abradable frequent hersteld in de fan inlet case (deel van module 1), vermits deze niet meer voldoet aan de inspectie criteria van de constructeur door bv. slijtage, groefvorming, peeling off, Deze abradable is eigenlijk een rubcoating over 360 die ervoor zorgt dat de speling tussen de tip van de fan blades en de Fan Inlet Case tussen bepaalde minimum en maximum waarden blijft. Deze speling heeft een invloed op de prestaties van de motor, en tijdens operatie wordt deze speling groter.

- De inspectie van deze abradable wordt uitgevoerd na de demontage van de motor en eventueel de demontage van de fan module. En regelmatig zijn dan dus ook de module 2 en module 3 reeds verwijderd. Als dan blijkt dat de abradable moet hersteld worden, dan moeten module 2 en module 3 terug gemonteerd worden om de abradable te kunnen uitfrezen ( met speciaal gereedschap). Dit bemoeilijkt de onderhoudscyclus.

- De volgende stap is dat de nieuwe abradable wordt geplaatst, maar deze moet dan nog op de finale diameter uitgefreesd worden, opnieuw met ditzelfde gereedschap. Ondertussen zijn eventueel ook module 2 en 3 verder gedemonteerd en ondergaan deze onderdelen ook herstellingswerken. Als dan module 2 en 3 van de motor nog niet klaar zijn (deze onderdelen hebben ook hun reparatietijd nodig), dan moet men weer wachten tot module 2 en 3 gemonteerd zijn, vooraleer de abradable op de finale diameter kan afgewerkt worden.

- Bovendien kan het zijn dat er na het uitfrezen nog luchtbellen zichtbaar zijn in de abrabable, wat dan weer leidt tot lokale rework.

- En vermits dit helemaal op het einde van de onderhouds- doorlooptijd is, wenst SSB deze abradable machining vroeger uit te voeren in de onderhouds cyclus, dit met behulp van een te ontwerpen dummy tooling.

De opdracht

- SSB heeft een beperkt aantal scrapped parts van module 2 en module 3 voorhanden om een dummy tooling op te bouwen. Op basis van de onderdelen van module 2 en 3 kijken welke scrap onderdelen gerecupereerd kunnen worden als tooling, de delta identificeren, kijken wat echt nodig is om de machining van de abradable te kunnen uitvoeren, en met al deze gegevens een voorstel van dummy tooling uitwerken en uittekenen.

- Deze tooling moet SSB toelaten om op eender welk moment in de onderhoudscyclus van de motor, de abradable te kunnen verwijderen, en de abradable finaal te kunnen bewerken, zonder te moeten wachten op de module 2 en 3.

Snecma Services Brussels:

Snecma Services Brussels is een onderdeel van Snecma Services, en lid van de franse groep Safran die in 2005 werd opgericht uit de fusie van Snecma en Sagem.

Snecma Services Brussels is een van de gerenomeerde CFM56-3 motor onderhouds werkplaatsen in de wereld. SSB heeft meer dan 50 jaar ervaring in het onderhouden van vliegtuigmotoren. Sinds de oprichting van de firma hebben reeds meer dan 100 luchtvaartmaatschappijen hun vertrouwen in SSB gesteld.

9

Door hun hechte band met de fabrikant van de motoren (SSB is een onderdeel van Snecma die 50% van CFM bezit) is SSB perfect in staat om aan alle eisen van de klanten te kunnen voldoen. Zo kunnen ze zorgen voor customized solutions, voeren ze specifieke reparaties uit en ontwikkelen nieuwe high-tech onderhouds procedures. Door de continu uitbreiding van hun mogelijkheden is SSB in staat om een complete reeks van ondersteunende diensten aan te bieden voor vliegtuigmotoren voor zowel civiele als militaire klanten.

SSB is gespecialiseerd in het onderhoud, herstellen en reviseren van CFM56-3 en CFM56-2 motoren. Hierbij is hun belangrijkste doelstelling om de totale kost voor de eigenaar van de motoren zoveel mogelijk te reduceren. Men probeert dit te bewerkstelligen door de on-wing time te verhogen, niet geplande removals zoveel mogelijk te beperken en door optimaal gebruik te maken van de luchtvaartmaatschappij haar eigen technische bronnen. Enkele van de diensten die worden aangeboden zijn Engine Maintenance on Site (EMOS), engineering support, fleet management, training en spare part leasing.

10

1 De CFM56-3 motor

fig. 1: de CFM56-3 motor

1.1 De CFM56-3 motor en CFMInternational

De CFM56-3 turbofan motor is een product van CFMIinternational (CFMI), dit is een bedrijf dat met een 50% - 50% verghouding in handen is van het Amerikaanse GE Aircraft Engines en het Franse Socit Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation (SNECMA).

Verantwoordelijkheden van GE Aircraft Engines: - het ontwerp, de ontwikkeling en de fabricage van het hoge druk systeem (de core engine) - gentegreerd ontwerp van het fuel systeem - besturing van de motor/Main Engine Control (MEC) - power Management Control (PMC) - assemblage van motoren in de U.S.A.

11

Verantwoordelijkheden van SNECMA: - het ontwerp, de ontwikkeling en de fabricage van het lage druk systeem en het accessory drive

systeem - het ontwerp van de installatie van alle accesoires behalve de MEC en de PMC - assemblage van motoren in Frankrijk

Verantwoordelijkheden van CFMI: - management van het volledige project alsook de marketing - zorgen voor een uitgebreide ondersteuning zoals het beschikbaar houden van

reserveonderdelen in een leasepool voor noodgevallen. - het bieden van technische ondersteuning, het ontwerp van toolings en betrokkenheid bij het de

herstellingen in de goedgekeurde onderhoudsfaciliteiten. - on-site/field representatives - technische publicaties met gegevens van de motoren - training bieden aan de klanten voor het onderhoud van de motoren

fig. 2: de opbouw van CFMInternational en de verdeling van de verantwoordelijheden.

12

1.2 De CFM56-3 motor

De CFM56-3 motor is een compacte high bypass, dual rotor, axiale turbofan motor. Het stijve ontwerp werd bekomen door een korte lengte, het fan frame en het turbine frame.

- Het fan frame bevindt zich vooraan tussen de fan case en de core engine en is een onderdeel van de fan major module

- Het turbine frame bevindt achteraan achter de LPT case en is een component van de LPT major module

De rotoren worden ondersteund met 5 lagers die in de 2 carters van het olie smeer/koel systeem zijn gemonteerd.

- Vooraan in het carter van het fan frame worden de axiale (stuwkracht) en radiale belastingen opgenomen door het no. 1 kogellager. De radiale belastingen van de fan en booster module worden opgenomen door het no. 2 rollager.

- De radiale en axiale belastingen van de HPC front shaft worden opgevangen door het no. 3 kogellager dat in de IGB (inlet gearbox) module is gemonteerd.

- Het no. 4 rollager is op de LPT shaft gemonteerd ter hoogte van het turbine frame carter en neemt de radiale belastingen van de HPT rear shaft op.

- Het no. 5 rollager zit in het turbine frame gemonteerd en neemt de radiale belastingen aan de achterzijde van de LPT shaft op.

fig 3: schematische opbouw van de CFM56-3 motor

13

De 1-traps hoge druk turbine (HPT) drijft de 9-traps hoge druk compressor (HPC) aan. De gentegreerde fan en lage druk compressor (booster) worden aangedreven door een 4-traps lage druk turbine (LPT). De verbrandingskamer is van het ringvormige type (annular type) en verhoogt de snelheid van de lucht door de hoge druk turbine om zo hoge en lage druk turbines aan te drijven. Er is een accessory gearbox (AGB) voorzien om alle accessoires van de motor aan te drijven.

1.3 De verschillende secties en modules van de motor

De motor bestaat uit 3 grote modules: de fan, de core engine en de lage druk turbine. Ook de volgende onderdelen (die op engine level zowel gemonteerd als gedemonteerd kunnen zijn) horen erbij: de accessory gearbox (AGB), de transfer gearbox (TGB), de spinner front cone, de LPT shaft plug en coupling nut, de achterste roterende air/oil separator, en het olie inlaat deksel.

fig 4: de modulaire opbouw van de CFM56-3 motor

14

1.3.1 Fan Major Module assembly

De fan major module is opgebouwd uit 4 modules om zo het onderhoud te vereenvoudigen. - fan and booster

De fan en booster module bestaat uit een 1-traps fan rotor en een 3-traps axiale booster die vrijdragend gemonteerd is tegen de achterkant van de fan disc. De module bestaat uit de volgende grote onderdelen: de spinner rear cone, de fan disc, de fan blades, de booster rotor en de booster stator;

- no. 1 and no. 2 bearing support De no. 1 and no. 2 bearing support module draagt de fan and booster module en is tegen de voorkant van het fan frame gemonteerd. De module is opgebouwd uit de volgende grote onderdelen: de no. 1 bearing support, de no. 1 ball bearing, de no. 2 bearing support, de no. 2 roller bearing, het olie verdeelstuk (manifold), de externe leidingen en de fan shaft.

- inlet gearbox (IGB) en de no. 3 bearing De IGB is gepositioneerd in het fan frame carter en is er gemonteerd tegen de voorzijde van de achterste flens van het fan frame. De gearbox bevat een kegeltandwiel overbrenging en de core engine thrust bearing (no. 3 ball bearing).

- fan frame assembly De fan frame module bevat de front handling mounts (bevestigingspunten waarmee de motor op een transport tooling wordt gemonteerd) en de main forward support waarmee de motor aan het vliegtuig wordt gemonteerd. Het frame draagt de fan, de booster en de hoge druk compressor rotors. Het frame dient ook als afvoerbuis voor de primaire en secundaire luchtstroom. Het fan frame bevat de 11 variable bleed valve (VBV) ballscrew actuators en de VBV master ballscrew actuator. De achterzijde van het frame ondersteunt de HPC behuizing. Het fan frame is bekleed met akoestische panelen.

fig 5: opbouw van de Fan Major Module

15

1.3.2 Core Major Module.

De core major module bestaat uit 8 modules om het onderhoud te vereenvoudigen. - compressor rotor assembly

De compressor rotor (C/R) is een 9-traps, hoge snelheids, spool disc structuur. De rotor bestaat uit 5 grote onderdelen: de front shaft, de trap 1-2 spool, de 3de trap disc, de trap 4-9 spool en de achterste compressor dichting. De voorste as, disc en spools worden samengevoegd met een enkele boutverbinding om een zo goed mogelijke vaste eenheid te vormen.

- Compressor front stator assembly De voorste compressor stator bestaat uit: de front casing helften, de inlet guide vanes (IGV) en de eerste 5 trappen van de stator vanes. De IGV en de vanes van de 4de en 5de trap zijn vast opgesteld. De variable vanes worden via een hefboomsysteem verdraaid. Dit systeem bevindt zich op de 2 en 8 uur posities rond de motor.

- Compressor rear stator assembly De compressor rear stator bestaat uit: de achterste casing halves, liners, 3 trappen vaste vanes en vane shrouds. De achterste stator assembly wordt gepositioneerd aan de binnenkant van het voorste stator assembly verlengstuk en is vrijdragend tegen de achterste stator steun gemonteerd. De buitenste flens van de achterste stator steun zit tussen het verlengstuk van de voorste compressor en de verbraningskamer gemonteerd.

- Combustion case assembly De combustion case is een lasconstructie die zich tussen de HPC en de LPT bevindt. Het is een structurele interface, brengt de axiale belasting over en zorgt voor het pad waarlangs de gassen dienen te passeren tussen de compressor en de LPT. De behuizing bevat de compressor outlet guide vanes (OGV) en een diffuser om de gevoeligheid van de combustion chamber ten gevolge van het luchtsnelheidsprofiel te reduceren. Er zijn 6 borescoop poorten voorzien: 4 voor de inspectie van de combustion chamber en 2 voor de inspectie van de HPT nozzle.

- combustion chamber De verbrandingskamer (die in de combustion case is ondergebracht) bestaat uit een buitenste en binnenste ring, 20 primaire swirl nozzles, een dome en de buitenste en binnenste voeringen (liners).

- HPT nozzle assembly De HPT nozzle is een 1-traps, luchtgekoeld geheel dat gemonteerd zit in de verbrandingssectie en de gasstroom zo optimaal mogelijk van de verbrandingskamer op de schoepen van de HPT rotor richt. De grote onderdelen van de nozzle zijn de 23 nozzle segments, de buitenste steun, de binnenste steun, de achterste steun en dichting, en de achterste stator dichtingen.

- HPT rotor assembly De HPT rotor is een 1-traps, luchtgekoelde, hoge rendements turbine. Op het eerste gezicht bestaat de rotor uit de voorste as, de voorste luchtdichting, de disc en de achterste as. De HPT rotor drijft de compressorrotor aan via een directe boutverbinding. Door deze boutverbinding kan men spreken van een enkele core engine rotor. De rotor wordt voornamelijk gekoeld met de overtollige lucht van de booster (lage druk). De flensen zijn zo gemaakt dat ze in elkaar passen en de rigiditeit en stabiliteit van de core rotor verbeteren.

16

- HPT shroud/stage 1 LPT nozzle De HPT shroud/stage 1 LPT nozzle bevindt zich in achterste gedeelte van de combustion case. Deze zorgt voor de overgang tussen de core engine en de LPT module van de motor. De voorste flens van de shroud is tegen de binnenkant van de combustion case gemonteerd. De achterste flens zit tussen de achterste flens van de combustion case en de voorste flens van de LPT case gemonteerd.

fig 6: opbouw van de core engine

1.3.3 LPT Major Assembly.

De LPT module bestaat uit 3 modules om het onderhoud te vereenvoudigen. - LPT

De LPT case, die de LPT stator bevat, is tussen de combustion casing en de turbine frame gemonteerd. De 4-traps axiale LPT rotor wordt ondersteund door de LPT shaft.

- LPT shaft De LPT shaft module verbindt de fan shaft met de LPT rotor. De module bestaat uit de LPT shaft, LPT stub shaft, de center vent tube en center vent tube rear extension duct (luchtafvoer van het lucht/olie afscheiding systeem). Het uiteinde van de LPT shaft wordt ondersteund door de no. 5 bearing in de turbine frame en de voorkant van de as is verbonden met de fan shaft.

17

De LPT shaft heeft 2 functies: de fan en booster rotors verbinden met de LPT rotor en steun geven aan de achterkant van de HPC via de no. 4 bearing. De LPT shaft bevat de center vent tube voor de voorste en achterste olie reservoirs.

- Turbine frame De turbine frame module is het grootste structurele element aan de achterkant van de motor. Het ondersteunt het achterste gedeelte van de LPT rotor en voorziet de motor van de achterste ophangingspunten. Het frame is een gelaste constructie die bestaat uit een centrale naaf en een polygonische buiten ring, met elkaar verbonden via spaken. De spaken ondersteunen de midstream fairing aan de voorzijde en de uitlaat pijp aan de achterzijde.

fig 7: opbouw van de LPT module

18

1.3.4 AGB module en de TGB module.

De AGB (accessory gearbox) is tegen de fan case tussen de 6 en 9 uur posities gemonteerd. Het bevat de aandrijving voor de verschillende accessoires. De meeste van de accessoires worden tegen de gearbox genstalleerd via snelkoppelingen.

De TGB module (transfer gearbox) voorziet de overbrenging tussen de IGB (inlet gearbox) en de AGB en bestaat voornamelijk uit de volgende onderdelen: een radiale drijfas, de transfer gearbox en een horizontale as. De radiale as zit in de 10de strut van het fan frame gemonteerd en bestaat uit de as en een lager die de as in het midden ondersteunt. De TGB zit aan de buitenkant van het fan frame gemonteerd op de 9uur positie, bestaat uit een behuizing en 2 kegeltandwielen. De horizontale as voorziet de overbrenging tussen de TGB en de AGB. Deze as zit in een behuizing, op de as is een kegeltandwiel gemonteerd.

fig 8: de AGB module en de TGB module

19

2 De abradable machining

2.1 De abradable liner

De abradable liner (ook wel de abradable seal of abradable cartridge genoemd) heeft als functie de speling tussen de fan case en de tippen van de fan blades tussen bepaalde minimum en maximum waarden te houden. Deze liner wordt uit een soort siliconen vervaardigd. Bij andere motorconstructeurs treft men ook een abradable aan maar deze kan uit andere materialen vervaardigd zijn zoals bv. honingraat panelen. Wanneer een fan blade door n of andere oorzaak iets naar buiten komt, dan zal de abradable gedeeltelijk worden afgeslepen en op deze manier zal de schade aan het fan blade en aan de fan inlet case beperkt worden.

2.2 De abradable machining

Voor we een oplossing zoeken voor ons probleem moeten we eerst weten wat de machining van de abradable precies inhoudt. We moeten weten hoe het proces verloopt, welke onderdelen er in de motor of van de motor aanwezig moeten zijn en zo verder. We kunnen dit allemaal achterhalen aan de hand van de procedures om de machining uit te voeren. U kunt deze procedure vinden in de bundel met de bijlagen.

Om de machining uit te voeren kan de motor op twee manieren opgesteld worden. Ofwel is de motor compleet of toch zo goed als, of enkel de fan major module is beschikbaar. Voor de machining zelf heeft dit geen gevolgen. Wel voor de manier waarop de axiale belasting op de fan rotor wordt uitgeoefend. Wanneer de motor volledig beschikbaar is wordt deze belasting op de LPT shaft uitgeoefend en wordt zo op de fan rotor overgebracht. Als enkel de fan major module beschikbaar is wordt de belasting rechtstreeks op de fan shaft uitgeoefend.

Voor de machining zelf is het belangrijk dat de accessory gearbox en de transfer gearbox of toch op zn minst een dummy gearbox tegen de fan case is gemonteerd. Dit omdat de gearbox een moment uitoefent op de fan case en dus ook een zekere vervorming van de fan case veroorzaakt. Wanneer men de machining zou uitvoeren zonder de gearbox of zonder dummy gearbox dan zou ook deze vervorming niet aanwezig zijn. Hierdoor zou dan de afgewerkte abradable na volledige montage van de motor niet meer binnen zn tolerantiegrenzen vallen of toch op zn minst veel sneller buiten deze grenzen treden tijdens de werking van de motor.

Wanneer men de machining wil uitvoeren moeten er een aantal modules en onderdelen in de fan major module aanwezig zijn. Dit zijn de no. 1 en no. 2 bearing support module (module 2) en de fan disc (dit is een onderdeel van de fan and booster module). De machining tooling wordt tegen de fan disc gemonteerd en de fan disc zit op zijn beurt tegen de no. 1 en no. 2 bearing support gemonteerd.

20

3 De no. 1 and no. 2 bearing support assembly

De no. 1 en no. 2 bearing support heeft als voornaamste doel het ondersteunen van de fan en booster rotor. De support wordt ook als voorste carter van de motor gebruikt en zorgt voor de goede werking van enkele systemen zoals het smeer en koelsysteem, het pressurizatie systeem en voor de afvoer van vuile gebruikte olie en lucht. Ook zorgt de module voor de koppeling tussen de fan shaft en de LPT shaft.

De no. 1 en no. 2 bearing support wordt tegen de voorkant van het fan frame gemonteerd en wordt er gepositioneerd via een speciale kraag (rabbeted fit). De module ondersteunt de fan en booster rotor en dient als basis voor het voorste carter. De fan shaft dient als koppeling tussen de LPT shaft en de fan disc. De fan disc wordt tegen de voorste flens van de fan shaft gemonteerd en de LPT shaft tegen de binnenste flens van de fan shaft. Een inwendige vertanding van de fan shaft zorgt ervoor dat de roterende beweging van de LPT shaft wordt overgebracht naar de fan en booster rotor. Het no. 1 kogellager is ontworpen om zowel axiale als radiale krachten op te vangen terwijl het no. 2 rollager enkel radiale belastingen aankan.

De no. 1 en no. 2 bearing support is opgebouwd uit de volgende onderdelen: - Fan shaft - No. 1 bearing support assembly - No. 2 bearing support assembly - No. 2 bearing support - Oil supply tubes assembly - External tubing

fig 9: no.1 and no.2 bearing support assembly

21

3.1 De fan shaft

- De fan shaft is een smeedstuk vervaardigd uit een staallegering. De voorste flens van de fan shaft dient om de fan disc tegen te monteren en te centreren. De mechanische koppeling met de LPT shaft wordt tot stand gebracht met een inwendige vertanding die achterin de fan shaft is aangebracht. Een flens halverwege de binnenzijde van de fan shaft dient als axiale stop voor de LPT shaft en ook als kraag om de LPT coupling nut tegenaan te schroeven. Aan de buitenkant van de fan shaft zijn er 2 vlakken(omtrekken) voorzien om het no. 1 en no. 2 lager te monteren en 1 vlak (omtrek) voor de montage van de voorste air/oil separator.

3.2 De voorste rotating air/oil separator

- De separator gebruikt de middelpuntvliedende kracht om de olie van de lucht af te scheiden. De lucht wordt via 4 gaten in de fan shaft afgevoerd en daarna via een centrale buis verder tot het de motor verlaat.

- De separator bestaat uit een ring waarop 12 kragen zijn gemonteerd. Elke kraag bevat een soort weerstand waardoor het olie/lucht mengsel vertraagd wordt en de oliedampen condenseren zodat ze onderhevig worden aan de middelpuntvliedende kracht.

fig 10: de fan shaft en de voorste air/oil separator

22

3.3 No. 1 bearing assembly

Dit lager vangt zowel axiale als radiale belastingen op die veroorzaakt worden door de LPC rotor. De bearing assembly bestaat uit:

- No. 1 bearing housing: De bearing housing wordt tegen de voorste flens van de no. 1 bearing support gemonteerd. De binnenkant van de housing moet de buitenring van het lager en zn retaining nut (een moer om het lager op zn plaats te houden) vasthouden.

- Bearing sleeve: De sleeve wordt op de fan shaft gemonteerd om de binnenring van het no. 1 lager vast te houden. De voorste diameter van de sleeve bevat 2 reeksen mesdichtingen die samen het draaiende gedeelte van de voorste carterdichting vormen. Via een aantal uitsparingen wordt vermeden dat de sleeve kan verdraaien tegenover de fan shaft. Het achterste deel van de sleeve bevat cirkelvormige en axiale groeven die in verbinding staan met de radiale boringen om de binnenring van het no. 1 lager te kunnen smeren.

- Oil baffle: De oil baffle wordt op de sleeve genstalleerd voor de binnenring van het no. 1 lager. De oil baffle gebruikt de middelpuntvliedende kracht om te voorkomen dat de olie de voorste carterdichting zou overspoelen. De oil baffle wordt ook als een soort spacer gebruikt om het no. 1 lager juist te positioneren tegenover de fan shaft.

- No. 1 ball bearing (thrust bearing): De buitenring is uit 1 stuk gemaakt en bevat een 3tal tanden zodat de ring niet kan verdraaien tegenover de bearing housing. De buitenring wordt vastgezet met een moer, een key washer en een veerring (spiraalvormig) om te voorkomen dat de moer zou losdraaien. De binnenring bestaat uit 2 helften en wordt op ongeveer dezelfde manier vastgezet als de buitenring.

Fig 11: de instalatie van het no. 1 kogellager op de fan shaft

23

- No. 1 bearing support assembly Deze assembly bestaat uit 2 grote onderdelen die het no. 1 lager ondersteunen in het voorste carter.

o No. 1 bearing support: De support brengt de belastingen van het lager over op het fan frame. De support is een gelaste constructie die gemaakt is van een titanium legering en wordt met zn achterste flens tegen de fan frame center hub gemonteerd. Op de 6 uur positie is er een kanaaltje voorzien om de olie (die zich onderin het carter verzamelt) af te voeren naar het scavenge systeem. De binnenste flens aan de achterkant van de support wordt gebruikt om de no. 2 bearing support tegen te monteren. De bearing housing wordt tegen de voorste flens gemonteerd. Aan de buitenkant is er een zone en een flens voorzien waartegen het stationaire gedeelte van de voorste carterdichting wordt gemonteerd. Deze flens ondersteunt ook de no. 1 bearing vibration sensor die op de 9 uur positie gemonteerd wordt.

o Stationary air/oil seal: De stationary air/oil seal vormt de voorkant van het carter en bevat enkele onafhankelijke kamers voor de pressurizatie van het carter en voor het afvoeren van gebruikte olie naar het scavenge systeem. Het is een composieten onderdeel dat tegen de bearing support wordt gemonteerd. Aan de voorkant zijn er 2 gebieden voorzien van een zacht materiaal (soort abradable liner) dat voor een goede afdichting zorgt tegen de mesdichtingen van de bearing sleeve.

fig 12: de front stationary air/oil seal

24

3.4 De No. 2 bearing assembly

Dit rollager neemt de radiale belastingen van de fan en booster rotor op. De bearing assembly bestaat uit de volgende onderdelen:

- N1 sensor ring Deze ring bevat 2 nokken die ervoor zorgen dat de ring altijd over de zelfde hoek (of deze hoek + 180) verdraaid gemonteerd wordt tegenover de fan shaft. De buitenste diameter van de ring is voorzien van 30 tanden die constant geteld worden door een magnetische sensor die zo een signaal ontwikkelt evenredig met de rotatiesnelheid van de low pressure spool (dit is de fan en booster rotor samen met de LPT rotor). Er is op de ring een zone voorzien om tijdelijk de radiale krachten op te vangen wanneer het no. 2 lager zou falen.

- No. 2 roller bearing De buitenring van het lager wordt tegen de no. 2 bearing support gemonteerd. De retainer seal wordt op de fan shaft geschroefd om het lager op zn plaats te houden.

- No. 2 bearing air/oil seal De belangrijkste functie van dit onderdeel is ervoor zorgen dat het no. 2 lager niet axiaal kan bewegen tegenover de fan shaft. Aan de buitenkant van deze moer zijn er mesdichtingen voorzien als dichting voor het carter.

- No. 2 bearing support De no. 2 bearing support brengt de belastingen van het no. 2 lager over naar het fan frame via het no. 1 bearing support. De no. 2 bearing support is tegen de no. 1 bearing support gemonteerd en is voorzien om de buitenring van het no. 2 lager te monteren. Er zijn een aantal openingen in de omtrek aangebracht om de druk in het carter zo gelijkmatig mogelijk te verdelen. Ook is er een geleiding voorzien voor de N1 sensor.

Fig 13: No. 2 bearing support

25

3.5 Oil supply tubes assembly

Deze leidingen verdelen de olie vanuit de fan frame center hub naar de no. 1 en no. 2 lagers. Het geheel is opgebouwd uit no. 1 en no. 2 oil tube assembly bestaande uit een centrale koppeling, de no. 1 bearing oil manifold en de no. 2 bearing oil tube.

- No. 1 and no. 2 bearing oil tube assembly and coupling tube. De olieleiding wordt via de cenrale koppeling tegen de binnenkant van de no.1 bearing support gemonteerd op de 9 uur positie en past aan de voorkant in de no. 1 bearing oil manifold. Deze koppeling brengt de coupling tube en de no. 2 oil tube samen. De coupling tube zit tussen deze centrale koppeling en de fan frame center hub gemonteerd om de toevoer van olie te verzekeren.

- No. 1 bearing oil manifold De oil manifold zit vooraan in de no. 1 bearing support gemonteerd en bevat 1 koppeling en 2 olie nozzles. De koppeling verbindt de manifold met de olietoevoer. De 2 nozzles richten een olienevel (oliestraal) op de fan shaft en de no. 1 bearing inner race retainer nut.

- No. 2 bearing oil tube Deze leiding loopt door de no. 2 bearing support en richt zn olienevel (oliestraal) op de rollen van het no. 2 rollager.

Fig 14: Oil supply tubes assembly

26

3.6 De external tubing

De 5 buizen die langs de buitenzijde van de module zijn gemonteerd vervullen een 3-tal functies: de pressurizatie van het carter, het overboord dumpen van olie en olie laten terugvloeien naar de fan frame center hub.

- Pressurizing air tubes Deze leidingen bevinden zich op de 3:30u, 8:30u en 11:30 posities. De 3 leidingen brengen afgetapte lucht van de booster naar een ruimte tussen de lucht dichting en de oliedichting binnen de air/oil seal assembly.

- Air venting tube Deze leiding bevindt zich op de 7u positie en is verbonden met het laagste punt van een ruimte tussen de luchtdichting en de oliedichting. Wanneer er olie door de oliedichting zou komen dan wordt deze verzameld en overboord gedumpt.

- Oil scavenge tube Deze leiding is op de 6 uur positie gemonteerd en staat in verbinding met de laagste kamer van de air/oil seal assembly. Deze kamer heeft een opening naar het carter toe waar de olie doorheen kan stromen. Wanneer het gewone scavenge systeem niet meer voldoet (bij een hoog debiet en een nose down positie van het vliegtuig) wordt de olie verzameld in deze kamer en via de leiding naar het fan frame center hub teruggevoerd.

Fig 15: external tubing

27

4 Uitwerking van de dummy tooling.

Het is de bedoeling een dummy module te ontwikkelen die de no. 1 and no. 2 bearing support module zal vervangen tijdens de machining van de abradable liner.

De dummy module zal net zoals de originele no. 1 and no. 2 bearing support module tegen de fan frame center hub gemonteerd worden met een centering ring. Binnenin de module wordt de fan shaft ondersteund via 2 lagers. Het voorste lager is een kogellager en het achterste een rollager. Het voorste lager zorgt ervoor dat de fan shaft niet kan bewegen tegenover de bearing support in axiale richting. Het rollager laat wel een axiale beweging toe. Bij de originele module is dit hoofdzakelijk om de uitzetting van de verschillende onderdelen op te vangen eenmaal de motor de bedrijfstemperatuur heeft bereikt. Het rollager heeft het bijkomend voordeel dat het een zekere speling creert in de axiale richting bij het ontwerpen van de bearing support.

Om de dummy module te maken hadden we een aantal mogelijkheden die we tegenover elkaar moesten afwegen om de gemakkelijkste oplossing te vinden. Onder de gemakkelijkste oplossing verstaan we een oplossing die relatief eenvoudig te vervaardigen is en handig te gebruiken is tijdens de machining van de abradable. Hiermee bedoel ik dat de module eenvoudig tegen de fan shaft kan gemonteerd worden waarbij de personen die met de dummy module moeten werken een zo laag mogelijk risico lopen op een ongeval. Ook de kostprijs om de dummy module op te bouwen speelt een rol. Het is niet de bedoeling een module te ontwerpen waar onnodige kosten aan verbonden zijn.

De module kan zoals gezegd op een aantal manieren worden opgebouwd. Zo kan de module volledig opgebouwd worden uit scrap parts. In plaats van scrap parts kan er ook gebruik gemaakt worden van nieuwe onderdelen. Ten slotte kan je ook een geheel nieuwe module ontwikkelen.

- De module opgebouwd uit scrap parts is veruit de voordeligste oplossing. Je hoeft zelf niets te ontwerpen. De kostprijs van deze module wordt vooral bepaald door de arbeidsuren die nodig zijn om de module op te bouwen daar alle onderdelen gerecupereerde onderdelen zijn. Men moet er wel op letten dat de scrap parts die worden gebruikt nog wel bruikbaar zijn om hun functie in de dummy module te kunnen.

- De module opbouwen met nieuwe onderdelen is een tweede mogelijkheid. Nieuwe onderdelen zullen zeker voldoen aan de eisen die eraan gesteld worden. Een nadeel is wel de erg hoge kostprijs.

- Een volledig nieuwe module. Wanneer je een volledig nieuw ontwerp maakt moet je er rekening mee houden dat de dummy module functioneel en goed handelbaar is. Ze moet ook minstens even nauwkeurig gemaakt worden als de originele module. Het nadeel is wel dat je alles nieuw moet ontwerpen. De prijs voor een dergelijke module hangt vooral van het ontwerp af. Hoe ingewikkelder het ontwerp of de moeilijkheidsgraad om de afzonderlijke onderdelen te vervaardigen hoe duurder de module zal worden.

De dummy module die ik heb uitgewerkt is een compromis tussen de 3 vorige geworden. Ik ben eerst op zoek gegaan naar zoveel mogelijk scrap parts. Maar aangezien niet alle onderdelen in scrap voorhanden zijn, moest er voor bepaalde onderdelen een andere oplossing gezocht worden. Ook hierbij moest ik telkens de verschillende mogelijkheden tegenover elkaar afwegen.

28

Er wordt ook een nieuw onderdeel gebruikt. Het betreft de no. 1 bearing inner race retaining nut. Mijn eerste idee was om zelf een nut te laten draaien maar aangezien het nogal wat tijd en aangepast gereedschap vereist om deze nut zelf te maken binnen SSB heb ik dan in samenspraak met de mensen van SSB beslist om een nieuwe nut te gebruiken. De scrap onderdelen en de nieuwe onderdelen worden nog aangevuld met onderdelen van eigen ontwerp. Dit alles samen vormt de dummy bearing support module.

4.1 een dummy module opgebouwd uit uitsluitend scrap parts.

We zullen eerst kijken hoe we een dummy module kunnen opbouwen met enkel scrap parts. Hierbij veronderstellen we dat alle onderdelen van een originele no. 1 and no. 2 bearing support module als scrap part beschikbaar zijn.

Het bestuderen van een module uit scrap parts was ook erg handig naar het ontwerp van de dummy module toe. Door eerst een scrap module te ontwikkelen wordt al snel duidelijk welke onderdelen van de module er echt noodzakelijk zijn en of sommige onderdelen niet vereenvoudigd kunnen worden. Zoals bijvoorbeeld de no. 1 bearing sleeve, Deze wordt enkel gebruikt om het no. 1 lager juist te positioneren tegenover de fan shaft dus wordt het gedeelte met mesdichtingen overbodig.

4.1.1 de benodigde onderdelen.

Voor we zomaar een aantal onderdelen als nutteloos bestempelen moeten we eens eens kijken naar het doel van de dummy module.

De dummy module vervangt de no. 1 and no. 2 bearing support module tijdens de machining van de abradable liner. Dit houdt in dat er een fan disc tegen de fan shaft wordt gemonteerd. Tegen deze fan disc wordt dan een special tooling gemonteerd waarmee men de machining zelf kan uitvoeren. De dummy module moet dus deze special tooling ondersteunen tijdens de machining.

We weten ook dat het toerental tijdens de machining haast verwaarloosbaar is (1 rotatie om de 2 minuten). Door dit lage toerental is er geen gevaar dat de lagers een te hoge temperatuur zouden bereiken, er is dus geen koeling vereist. De lagers moeten echter wel gesmeerd worden om een goede werking te garanderen en de lagers te beschermen tegen corrosie. Hieruit kunnen we besluiten dat we het volledige oliesysteem (de oil manifold, de drain- en scavenge tubes, en alle andere onderdelen die bij dit systeem horen) achterwege kunnen laten. Ook de pressurizatie leidingen en de voorste air/oil seal hebben geen enkele functie meer te vervullen.

29

De volgende onderdelen blijven over:

- no. 1 bearing support en de no. 2 bearing support

Fig 16: no. 1 bearing support fig 17: no. 2 bearing support

- de no. 1 ball bearing en de no. 2 roller bearing

Fig 18: no. 1 ball bearing fig 19: no. 2 roller bearing

- de no. 1 bearing sleeve en de no. 1 bearing housing

Fig 20: no. 1 bearing sleeve fig 21: no.1 bearing housing

30

- de no. 1 bearing outer race retaining nut en de no. 1 bearing inner race retaining nut

Fig 22: no. 1 bearing outer fig 23: no. 1 bearing inner Race retaining nut race retaining nut

- de oil baffle en de no. 1 bearing retaining ring: De oil baffle wordt gebruikt om het no. 1 lager juist te positioneren tegenover de fan shaft. De no. 1 bearing retaining ring zorgt ervoor dat het lager niet beschadigd raakt bij het aanspannen van de no. 1 inner race retaining nut. Bij de originele module wordt deze ring ook gebruikt om de retaining nut te borgen.

Fig 24: no. 1 bearing oil baffle fig 25: no. 1 bearing retaining ring

- de N1 speed sensor ring en de rear air/oil seal De N1 speed sensor ring zorgt ervoor dat het no. 2 lager op zn juiste positie gemonteerd wordt tegenover de fan shaft.

Fig 26: N1 speed sensor ring fig 27: rear air/oil seal

31

- de fan shaft en de fan disc Ik heb de fan disc hier ook bij geplaatst niet tegenstaande dat hij eigenlijk niet bij de module hoort. Maar wanneer ook de fan disc van de motor zelf niet beschikbaar is moet deze vervangen worden door ofwel een dummy fan disc ofwel een scrap fan disc die speciaal voor deze taak aan de kant werd gehouden.

Fig 28: de fan shaft fig 29: de fan disc

32

4.1.2 De opbouw van de dummy module.

Om de module zo vlot mogelijk samen te bouwen wordt er best een bepaalde volgorde gehanteerd. Deze volgorde voor het grootste deel overgenomen uit de procedure voor de assembly van de no. 1 and no. 2 bearing support module. Hieronder vindt u een samenvatting van de procedure om de module op te bouwen.

A. Eerst moet de dikte van de voet van de oil baffle bepaald worden. Door de dikte van de voet aan te passen zorgt men ervoor dat de fan shaft bij iedere motor zo gelijk mogelijk (rekening houdend met bepaalde toleranties) gepositioneerd wordt tegenover het fan frame (zie fig 30 op de volgende pagina). De dummy module wordt echter in verschillende motoren gemonteerd en dus zal de dikte van de oil baffle een gemiddelde waarde moeten hebben. Volgens de procedure moeten we de dikte eerst berekenen aan de hand van een aantal afmetingen van de andere onderdelen van de module. Om een gemiddelde waarde voor de dikte te bekomen moeten wij dus niet rekenen met gemeten waarden maar met de theoretische afmetingen van de onderdelen. De theoretische waarden voor deze afmetingen vinden we terug in de plannen van deze onderdelen. U kunt ze terugvinden bij de bijlagen.

o LFA 34 = 247 mm o LGA 34 = 18 mm o LHA 34 = 0,9775 mm o LJA 34 = 3 mm o LEA 34 = 138,55 mm o LV = 140,55 mm (dit is een vooropgestelde waarde opgegeven door CFMI in de

procedure)

o A 34 = LV + LEA 34 (LJA 34 + LHA 34 + LGA 34 + LFA 34) = 140,55 + 138,55 (247 + 18 + 0,9775 + 3) = 10,1225 10,122 mm

33

Fig 30: de afmetingen om het oil baffle te berekenen.

34

Nu moet de oil baffle bewerkt worden volgens de volgende figuur. Hierbij moet aandacht geschonken worden aan chamfer B die groter dan 1,8 mm moet zijn om interferentie met de no. 1 bearing sleeve te vermijden. Ook moet worden nagegaan of de oil baffle ( die reeds een scrap part is) nog wel kan bewerkt worden om de oil baffle af te werken naar een voetdikte van 10,122 mm.

Fig 31: Het oppervlak van de oil baffle dat bewerkt moet worden.

B. Als eerste wordt de no. 1 bearing outer race in de no. 1 bearing housing gemonteerd via een klempassing. Daarna wordt het no. 1 bearing outer race retaining nut in de bearing housing geplaatst. Deze nut zorgt ervoor dat het lager op zn plaats blijft zitten wanneer de axiale belasting op de module wordt uitgeoefend (deze belasting wordt telkens wanneer de abradable liner wordt bewerkt uitgeoefend op de module.).

C. Nu wordt de no. 1 bearing housing tegen de no. 1 bearing support gemonteerd. Dit gebeurt met een klempassing om de onderdelen tegenover elkaar zo concentrisch mogelijk te monteren en een flens met bouten om te voorkomen dat de klempassing zou loskomen bij een grotere belasting.

D. De no. 2 bearing outer race wordt tegen de achterkant van de no. 2 bearing support gemonteerd. Ook hier wordt gebruikt gemaakt van een klempassing en een flens met bouten.

E. De fan shaft wordt nu op een speciaal daarvoor ontworpen tafeltje geplaatst waarna de de no. 1 bearing sleeve via een klempassing over de fan shaft wordt gemonteerd. Daarna wordt het no. 1 oil baffle over de no. 1 bearing sleeve geschoven.

F. Nu kan de no. 1 bearing assembly over de no. 1 bearing sleeve geplaatst worden. Eerst wordt de ene helft van de inner race over de fan shaft gemonteerd, daarna worden de kogels en de kooi in de outer race van de no. 1 bearing geplaatst en via een soort dummy binnenring op hun plaats gehouden. Nu kan de no. 1 bearing support samen met de housing en de outer race over de fan shaft geplaatst worden zodat de kogels in de voorste helft van de no. 1 bearing inner race passen. Wanneer de bearing support op zn plaats zit wordt de achterste helft van de inner race gemonteerd en wordt de inner race aangedrukt via de no. 1 inner race retaining ring en de no. 1 bearing inner race retaining nut. Deze ring en nut hebben dezelfde functie als de no. 1 bearing outer race retaining nut.

35

G. Als volgende wordt de N1 sensor ring over het achterste gedeelte van de fan shaft geplaatst. Waarna de no. 2 bearing inner race kan gemonteerd worden. De no. 2 bearing outer race wordt aangedrukt door de rear air/oil seal.

H. Wanneer het no. 2 lager gemonteerd is kan ook de no. 2 bearing support samen met de no. 2 bearing outer race tegen de achterkant van de no. 1 bearing support gemonteerd worden. Deze twee support worden via een passing tegenover elkaar gecentreerd en tegen elkaar gemonteerd via een flens en bouten.

Wanneer de dummy module volledig samengebouwd is, ziet ze er ongeveer uit zoals in de onderstaande tekeningen op de volgende bladzijde. Deze tekeningen werden gemaakt met behulp van het CAD tekenpakket autodesk inventor.

Fig 32: Hoe de dummy module uit scrap parts er ongeveer zou uitzien.

36

4.2 De dummy module.

Hier volgt nu een beschrijving van de dummy module die ik heb uitgewerkt. Deze module werd opgebouwd uit een aantal scrap parts samen met enkele nieuw ontworpen onderdelen en standaard onderdelen die vrijwel overal verkrijgbaar zijn. Ook werd er een nieuw origineel CFMI onderdeel gebruikt.

4.2.1 de beschikbare scrap onderdelen.

Om de dummy module op te bouwen had SSB reeds een aantal scrap parts opzij gehouden. Deze onderdelen vormden dan ook de basis waarmee ik verder moest werken om een functionele dummy module als eindresultaat te bekomen.

Het betreft de volgende onderdelen:

- een fan shaft. - een fan disc - een no. 2 ball bearing - een no. 2 bearing rear air/oil seal - een no. 1 bearing outer race retaining nut

4.2.2 Onderdelen waarvoor we zelf een oplossing moeten zoeken.

Voor een aantal onderdelen moesten we zelf een oplossing zoeken. Er kunnen heel wat oplossingen bedacht worden die elk hun eigen voor en nadelen hebben. Het is de bedoeling om voor elk onderdeel een zo eenvoudig en toch voldoende functionele oplossing uit te werken.

Voor de onderdelen die ik zelf heb ontworpen moest ik er dus rekening mee houden dat het eindresultaat, de dummy module, voldoende sterk zou zijn om de optredende belastingen te kunnen weerstaan en voldoende precies zou zijn om de machining goed uit te kunne voeren. Deze belasting wordt hoofdzakelijk bepaald door de massas van de fan disc en de special tooling waarmee de machining wordt uitgevoerd. Ook de snijkrachten die optreden tijdens de machining maken deel uit van de totale belasting. Een duidelijke richtwaarde voor deze snijkrachten heb ik niet. Maar daar het toerental en de pasdiepte van de bewerking vrij klein zijn (1 toer in 2 minuten en een pasdiepte van maximum 0,2 mm) en de abradable uit een soort silicone bestaat zullen de snijkrachten waarschijnlijk vrij beperkt blijven.

37

De onderdelen waar ik zelf een oplossing voor heb gezocht zijn de volgende:

- De no. 1 bearing support - De no. 2 bearing support 1 onderdeel = bearing support - De no. 1 bearing housing - De no. 1 bearing sleeve 1 onderdeel = no. 1 bearing bushing - De no. 1 bearing oil baffle - De no. 1 bearing inner race retaining ring - De no. 1 bearing inner race retaining nut - De no. 1 bearing outer race retaining nut. - De N1 speed sensor ring

Om het aantal onderdelen te beperken kunnen er een aantal worden samengevoegd in een nieuw onderdeel. Zo kunnen we de no. 1 bearing support, de no. 2 bearing support en de no. 1 bearing housing samen nemen. Ook de no. 1 bearing sleeve en de no. 1 bearing oil baffle kunnen worden samengevoegd.

Door de opbouw van de module te wijzigen kunnen we een aantal onderdelen elimineren. We weten hoe de axiale krachten die op de module werken gericht zijn. Als we hier rekening mee houden tijdens het ontwerp van bepaalde onderdelen kunnen we andere onderdelen lichter maken of misschien zelf helemaal weglaten.

De module die ik heb uitgewerkt zal er ongeveer uitzien zoals op de volgende figuren. Voor een gedetaileerd overzicht verwijs ik naar de technische tekeningen bij punt 4.3

Fig 33: Hoe de dummy bearing support er ongeveer zal uitzien.

38

De module is opgebouwd uit de volgende onderdelen:

- de fan shaft met de daarbij horende self lockin nuts (originele CFMI onderdelen) - de bearing support (nieuw ontwerp) - het no. 1 kogellager (no. 1 ball bearing, standard diepgroef kogellager van SKF) - het no. 2 rollager (no. 2 roller bearing, origineel CFMI onderdeel ) - de no. 1 bearing bushing (nieuw ontwerp) - de no. 1 bearing washer (nieuw ontwerp) - de no. 1 bearing inner race retaining nut (origineel CFMI onderdeel) - een dynamic shaft seal (standaard shaft seal van SKF) - een borgveer (circlips, standaard onderdeel) - de no. 2 bearing washer (nieuw ontwerp - de no. 2 bearing rear air/oil seal (origineel CFMI onderdeel - de dust cap en dust plates (nieuw ontwerp)

4.2.3 de bearing support

Fig 34: de bearing support

De bearing support vervangt de no. 1 bearing support, de no. 1 bearing housing en de no. 2 bearing support. Het is een gelaste stalen constructie en zal de basis vormen voor de dummy module.

Eerst heb ik een aantal mogelijke oplossingen voor de bearing support geformuleerd waaruit ik dan in overleg met de mensen van SSB de beste oplossing verder heb uitgewerkt.

- Een eerste voorstel was om de bearing support in twee delen te maken zoals dit het geval is bij de originele module. Hierbij zou het voorste deel de no. 1 bearing support en de no. 1 bearing housing vervangen terwijl het achterste deel de no. 2 bearing zou vervangen. Deze oplossing had wel het voordeel dat een groot aantal gegevens letterlijk konden worden overgenomen van de originele onderdelen.

39

Toch rees meteen ook de bedenking dat de beide delen zeer nauwkeurig zouden moeten afgewerkt worden opdat de beide lagers zich zoveel mogelijk op deze as-lijn zouden bevinden na montage van de dummy module.

- Een tweede voorstel was dan al meteen om de bearing support in 1 stuk te maken. Hierdoor zou het al een stuk eenvoudiger zijn om het onderdeel zo concentrisch mogelijk af te werken wat alleen maar ten goede komt voor de kwaliteit van het eindresultaat. De bearing support zou bestaan uit een tweetal buizen die tegen een centrale flens zouden worden gelast. De voorste buis zou dan het no. 1 lager ondersteunen en de achterste buis het no. 2 lager. Het geheel zou via de centrale flens tegen de fan frame gemonteerd worden. Om de machining zo nauwkeurig mogelijk te kunnen uitvoeren moet de dummy module niet alleen zeer nauwkeurig afgewerkt worden maar moet ze de optredende belastingen ook nog eens goed kunnen verwerken. Dit wil zeggen dat vooral de doorbuiging van de bearing support zo klein mogelijk moet worden gehouden waardoor meteen de vraag rees of aan deze eis wel kon voldaan worden met een buisconstructie.

Fig 35: schets van de buisconstructie

- Het derde voorstel houdt eveneens in dat de bearing support een geheel vormt. Maar in dit geval zou de support bestaan uit 3 afzonderlijke ringen die aan elkaar gelast zouden worden met behulp van profielen. Het voordeel van deze opstelling is dat we de 3 ringen mooi concentrisch kunnen afwerken en dat we een stevige structuur creeren met de profielen. Het nadeel wordt echter wel de complexere constructie, het vereist nauwkeurig laswerk.

Fig 36: de bearing support

40

Na overleg werd voor het derde voorstel geopteerd.Door de complexe constructie zal de kostprijs waarschijnlijk hoger liggen dan bij de buisconstructie maar dit weegt niet op tegen de extra sterkte van het vakwerk tegenover de buisconstructie. Daar de support in n geheel opgebouwd wordt kunnen we de 3 ringen na het lassen mooi concentrisch afwerken.

Bij het uitwerken van de bearing support moet rekening worden gehouden met hoe de dummy module zal worden opgebouwd. Ook moet er aan de handelbaarheid van de dummy module aandacht besteed worden. Het is immers een tooling die op een vlotte manier in de fan frame gemonteerd moet kunnen worden. We moeten ook rekening houden met de belastingen die optreden tijdens de machining. Hier hoort ook de axiale belasting bij die op de module wordt toegepast tijdens de machining.

Daar de bearing support n onderdeel vormt moeten beide lagers vlot tegen of in de support gemonteerd kunnen worden. Wanneer de support gewoon een samenstelling zou vormen die no. 1 en 2 bearing supports en de no. 1 bearing bushing vervangt en er verder niets aan de basisopstelling van de onderdelen wordt veranderd, is het onmogelijk om de lagers in de support te monteren.

Fig 37: originele opstelling van de no. 1 bearing housing

Om dit probleem op te lossen wordt de kraag van de voorste ring aan de achterkant voorzien en zal de no. 2 bearing tegen de buitenkant van de achterste ring gemonteerd worden.

Fig 38: nieuwe opstelling voor de bearing support

41

De support is opgebouwd uit 3 ringen die aan elkaar gelast worden via rechthoekige buisprofielen. De drie ringen hebben elk hun eigen specifieke functie. De voorste ring vervangt de no. 1 bearing housing en moet dus het no. 1 lager ondersteunen. De dummy module wordt met de middenste ring van de bearing support tegen de fan frame center hub gemonteerd. Deze ring zorgt er ook voor dat de module gecentreerd wordt tegenover de fan case. De achterste ring dient als steun voor de no. 2 bearing.

- De no. 1 bearing ring: Deze ring ondersteunt het no. 1 lager. Om dit lager te monteren werd gekozen voor een klempassing. Er werd ook een circlips voorzien aan de voorkant om te vookomen dat het lager uit de ring kan schuiven mocht de klempassing om de een of andere reden niet meer volstaan om het lager op zn plaats te houden. Het lager moet ook beschermd worden tegen stof en andere verontreinigingen. Dit wordt bekomen via een dynamic shaft seal. Deze seal stelt een aantal eisen aan de no. 1 bearing ring om een zo goed mogelijke dichting te kunnen garanderen. Zo wordt een oppervlakte ruwheid Ra voorgeschreven tussen de 0,2 en 0,8 m. Er wordt ook een aangepaste chamfer voorgeschreven om de dichtingsring niet te beschadigen tijdens de montage. U kunt alle gegevens over de shaft seal terugvinden in de bundel met bijlagen. Ook het lager stelt zijn eisen aan de no. 1 bearing ring. Deze gegevens zijn eveneens terug te vinden in de bundel met bijlagen.

- De no. 2 bearing ring: Deze ring moet het no. 2 lager ondersteunen. Dit lager wordt via een klempassing in de bearing support gecentreerd en wordt dan met behulp van een flens en bouten tegen de ring vastgezet. Hiervoor werden er boringen voorzien in de ring die voorzien zijn van schroefdraad. Dit vereenvoudigt de montage van de no. 2 bearing outer race behoorlijk. Voor de afwerking van deze ring heb ik dezelfde toleranties toegepast die gelden voor de originele no. 2 bearing support. Hierbij moet wel de opmerking gegeven worden dat de totale vorm- en plaatstolerantie voor de no. 2 bearing ring kleiner zijn dan voor het originele onderdeel. Dit komt doordat de originele no. 2 bearing support met een passing tegen de no. 1 bearing support wordt gemonteerd. Dit wil zeggen dat voor de originele support er twee toleranties met elkaar opgeteld dienen te worden om de exacte tolerantie te weten.

- De centering ring: De dummy module wordt met deze ring tegen de fan frame center hub gemonteerd. Via een passing wordt de module gecentreerd tegenover de fan case waarnaa de module met behulp van een flens en bouten tegen de fan case/fan frame wordt vastgezet. In de flens bevinden grotere en kleinere gaten. De grote gaten zijn voor de bouten waarmee de module wordt vastgezet. In de kleine gaten is schroefdraad getrokken en dienen gebruikt te worden om met behulp van jackscrews de module eenvoudig en zonder schade te veroorzaken van de fan frame kan verwijderd worden nadat de machining van de abradable werd voltooid.Deze ring vormt de basis van de bearing support en ondersteunt de no. 1 bearing ring en de no. 2 bearing ring via de profielen.

42

- De profielen en minder nauwkeurige afmetingen van de bearing support: Alle belangrijke afmetingen en passingen werden zoveel mogelijk overgenomen van de originele onderdelen. Voor alle andere afmetingen en toleranties heb ik me gebaseerd op bestaande toolings en een sterkteberekening van de bearing support. De profielen werden gekozen na een studie te hebben uitgevoerd naar de sterkte en de doorbuiging van de bearing support tijdens de machining van de abradable liner. Daar de bearing support een redelijk ingewikkeld stuk is zou het zeer complexe berekeningen vragen om de doorbuiging ervan te berekenen met een manuele methode.

Ik heb de spanningen en doorbuigingen van de bearing support bepaald met behulp van het CAD tekenpakket autodesk inventor. Dit programma bevat een functie waarmee men op partniveau belastingsgevallen kan gaan simuleren.

Om te beginnen heb je een 3D model van het te onderzoeken onderdeel nodig. Daar de meeste afmetingen van een werkstuk bepaald worden aan de hand van sterkteberekeningen zijn nog niet alle afmetingen voor de bearing support beschikbaar. De afmetingen voor de binnenkant van de no. 1 bearing ring en de no. 2 bearing ring zijn gekend. Er zijn ook een aantal afmetingen voor de centering bekend. Deze afmetingen vormen een goede basis. Aan de hand van de technische plannen van een aantal andere toolings werden dan basiswaarden gegeven aan de afmetingen die nog ontbraken om een goed 3D model te kunnen tekenen van de bearing support. Op dezelfde manier werden de profielen gekozen waarmee de ringen aan elkaar gelast zullen worden.

Nu hebben we een basis 3D model van de bearing support en moeten we nog de belasting bepalen die zal optreden tijdens de machining van de abradable liner. Deze belasting is de optelsom van het gewicht van de special abradable machining tooling en de fan disc met de snijkrachten die optreden tijdens de machining. Voor de snijkrachten heb ik geen richtwaarde kunnen achterhalen. Het staat wel vast dat deze krachten vrij beperkt zullen blijven gezien het zachte materiaal dat bewerkt wordt, de kleine pasdiepte (maximum 0,2 mm) en het lage toerental (1 rotatie in 2 minuten)

- Eigen gewicht van de volledige dummy module 64 kg - Het moment veroorzaakt door de machining tooling en de fan disc:

de fan disc weegt ongeveer 80 90 kg. De special abradable machining tooling weegt ongeveer 130 kg.

Samen vormt dit een gewicht van ongeveer 220 kg waarvan het zwaartepunt op ongeveer 530 mm van de achterkant van de flens die tegen het fan frame gemonteerd wordt verwijderd is.

Om een voldoende grote veiligheidsmarge te hebben zullen we de simulatie uitvoeren met een belasting die beduidend hoger ligt dan de normale belasting. We nemen een gewicht van 600 kg op dezelfde afstand van 530 mm dit levert een moment op van 3180 Nm.

43

Fig 39: schema van de krachtverdeling op de bearing support tijdens de machining van de abradable liner

Bij deze krachtverdeling wordt de y-as als de nul lijn beschouwd wat in werkelijkheid overeenkomt met het contactoppervlak tussen de dummy module en de fan frame center hub.

Geg: F = 6000 N Gevraagd: F1 en F2 x = 530 mm x1 = 235 mm x2 = 55 mm

Oplossing:

Wanneer het systeem in evenwicht is (in rust) dan is de som van krachten = 0 dit geldt ook voor de som van de momenten.

F = F + F1 + F2 = 0 F = F1 + F2 MF = MF + MF1 + MF2 = 0 MF = MF1 + MF2

We kunnen veronderstellen dat de krachten evenredig zijn volgens hun afstand tegenover de fan frame

x1 / x2 = F1 / F2 = 235 / 55 = 4,27273 F1 = 4,27273 . F2

F = (4,27273 . F2 + F2) F = F2 . (4,27273 + 1) F2 = F / 5,27273 = 1138 N

F1 = 4,27273 . F2 = 4862 N

44

Aan de hand van deze waarden voor de optredende krachten kunnen we nu een spanningssimulatie uitvoeren. Hier vindt u de belangrijkste resultaten van de simulatie. Voor een volledig overzicht kunt u bij bijlagen terecht.

- De maximale spanning die in de bearing support optreedt bedraagt 38,6 MPa

Fig 40: spanningsverdeling in de bearing support

45

- De grootst doorbuiging (vervorming) bedraagt 0.068 mm.

Fig 41: de vervorming die optreedt in de bearing support

Om de handelbaarheid van de module te verbeteren werd er een adaptor voorzien waarmee de dummy module kan worden opgetild en in de fan case worden gemonteerd met behulp van een lifting tool. Ook deze adaptor moet voldoende sterk zijn volgens de belasting die zal optreden. Deze belasting bestaat voornamelijk uit het eigen gewicht van de module die ongeveer 64 kg bedraagd (640N)

Ook deze beugel moet sterk genoeg ontworpen worden om ongelukken te vermijden. Ook bij deze beugel wordt er een bepaalde marge genomen om zeker te zijn van het resultaat. Ik heb de spanning in de beugel gesimuleerd voor een belasting van 1800 N.

46

Hier vindt u de belangrijkste resultaten van de simulatie. Voor een volledig overzicht kunt u bij bijlagen terecht.

- De maximale spanning die in de addaptor optreed met een belasting van 1800 N bedraagt 42,3 MPa.

Fig 42: de spanningsverdeling in de adaptor

47

- De grootst vervorming van de bearing support bedraagt 0.031 mm.

Fig 43: de vervorming die optreedt in de adaptor

Voor de kostprijs om de bearing support te laten maken ben ik naar Strobbe engineering nv.

geweest. Daar hebben ze een ruwe schatting gemaakt als eerste richtprijs .

Men had een materiaal kost van ongeveer 1600 euro. Voor het lassen, draaien en boren werd

ongeveer 3000 euro geschat.

Deze prijs zal hoogstwaarschijnlijk nog wel een stuk oplopen daar er ook een aantal hulpstukken

dienen gemaakt te worden om de support te kunnen opspannen op de draaibank.

Hierdoor kunnen we de geschatte prijs optrekken tot zon 7000 euro.

48

4.2.4 De no. 1 bearing bushing

Fig 44: de no. 1 bearing bushing

Dit onderdeel vervangt de no. 1 bearing sleeve en de no. 1 bearing oil baffle. Het wordt gemaakt van stainless steel. Dit onderdeel komt in contact met de fan shaft en de no. 1 bearing. De oppervlakken die contact maken moeten blank metaal blijven, echter een klein deel van het stuk zit vrij en wanneer dit stuk in staal zou gemaakt worden zou dit gedeelte geschilderd moeten worden of een andere behandeling moeten krijgen om corrosie te voorkomen Vandaar de keuze om het onderdeel in een inox te laten vervaardigen.

De kraag van dit stuk wordt gebruikt als contactoppervlak voor de dynamic shaft seal. Dit oppervlak moet aan een aantal eisen voldoen om als contact oppervlak te kunnen dienen. U kunt meer gegevens over de dynamic shaft seal vinden bij punt 4.2.6 en in de bijlagen.

Er wordt onder andere een oppervlakte hardheid aangeraden van 55 HRC of 600 HV. Bij de dummy module zijn de toerentallen die optreden echter zo laag dat de slijtage die het gevolg is van de wrijving tussen de dichting en de kraag waarschijnlijk ook verwaarloosbaar zal zijn. Het zou dus waarschijnlijk een extra kost vormen om het oppervlak te laten harden terwijl dit eigenlijk niet nodig is. En dit komt goed uit met de keuze voor stainless steel daar dit materiaal niet geschikt is om oppervlaktehardingen op uit te voeren.

Om de bushing te vervaardigen vormt de wanddikte van de bushing een probleem. Deze bedraagt ongeveer 2 mm. Wanneer men een dergelijk stuk opspant op een draaibank kan men dit nooit meer nauwkeurig afwerken doordat het stuk vervormt ten gevolge van de snijkrachten en de klemkracht van de klauwplaat.

Daarom is het belangrijk dat eerst de binnenkant van de bushing wordt afgewerkt volgens de voorgeschreven passing. Daarna op de fan shaft wordt gemonteerd en pas dan de buitendiameter wordt afgewerkt.Het nadeel hierbij echter is dat de bushing nooit perfect concentrisch met de fan shaft zal kunnen afgewerkt worden.

49

Een andere mogelijkheid om de no. 1 bearing sleeve te vervangen was het aanbrengen van een plasma coating op de fan shaft. Het grote nadeel van plasmacoatings is hun brosheid en beperkte dikte. Tot een laag van 1 mm dik is er geen enkel probleem maar een laag van 2 mm wordt reeds te broos om nog betrouwbaar zijn. Vandaar dat de keuze om toch een bushing te draaien snel gemaakt was.

De no. 1 bearing bushing zal door SSB zelf gemaakt worden. SSB schat de kosten om het stuk te maken op ongeveer 500 euro.

4.2.5 De no. 1 bearing washer en de no. 2 bearing washer

De no. 1 bearing washer wordt gebruikt om de binnenring van het no. 1 lager te beschermen tegen de no. 1 bearing inner race retaining nut. Wanneer de nut wordt aangespannen kan dit het lager beschadigen.

De no. 2 bearing washer wordt gebruikt om het no. 2 lager juist te positioneren tegenover de fan shaft.

Beide washers worden vervaardigd uit stainless steel om dezelfde reden als bij punt 4.2.4.

Ook deze twee stukken zullen door SSB zelf gemaakt worden. De prijs wordt geschat op een 500 euro per stuk.

4.2.6 Afdichten van de dummy module.

De onderdelen die hier besproken worden zorgen ervoor dat de dummy module zo volledig mogelijk afgedicht wordt tegen stof en andere verontreinigingen. Dit is van belang voor de levensduur van de lagers. Wanneer er contaminatie in een lager terechtkomt kan dit beschadigingen en dus ook corrosie veroorzaken.

In eerste instantie heb ik onderzocht of beide lagers niet konden worden afgedicht via plaatjes of een ander systeem dat tussen of tegen de binnen- en buitenring van de lagers wordt gemonteerd. Bij het no. 2 rollager is dit een probleem. Dit is een origineel CFMI onderdeel dat speciaal voor zijn taak binnen de CFM56-3 motor werd ontworpen. Hierdoor wordt het vrij ingewikkeld om het lager met behulp van standaard onderdelen af te dichten.

Voor de no. 1 bearing word een standaard diepgroefkogellager gebruikt waardoor het afdichtingsprobleem voor dit lager een stuk eenvoudiger is. Er zijn een aantal pasklare dichtingsmogelijkheden in de handel verkrijgbaar. Een voorbeeld hiervan zijn de NILOS-ringen voor eenrijege kogellagers. Deze ringen worden in de binnen- of buitenring van het lager geschoven en dichten het lager af via een flens die de rest van het lager bedekt. Voor meer informatie over de NILOS ringen zie bundel met bijlagen. Doordat de ringen de volledige binnenring of de volledige buitenring bedekken kunnen we deze oplossing echter niet gebruiken in de bearing support.

Een tweede mogelijkheid was het gebruik van dynamic shaft seals. Dit zijn dichtingsringen zijn speciaal ontworpen om een draaiende as af te dichten tegenover bijvoorbeeld een lagerhuis. Deze oplossing is wel bruikbaar in de huidige configuratie van de dummy module.

50

Om het afdichtingsprobleem voor no. 2 bearing op te lossen, werd voorgesteld om de dummy module volledig af te dichten via platen die tegen de buitenkant van de module zouden worden gemonteerd. Hierbij vroegen we ons ook af of dit echt wel nodig zou zijn daar bij de originele no. 1 and no. 2 dummy module geen van beide lagers wordt afgedicht. Uiteindelijk is de dummy module een tooling die op vrij regelmatige basis gebruikt zal worden en is de kans reel dat er verontreinigingen in de lagers terechtkomen. Terwijl bij de originele module de module op de motor gemonteerd blijft en geen contaminatie kan optreden aan de lagers daar deze volledig dicht gemonteerd zijn.

De module wordt langs de buitenkant volledig afgedicht met een huidbeplating. Het voorste lager zal langs de voorkant worden afgedicht met behulp van een dynamic shaft seal en het tweede lager zal niet worden afgedicht tijdens de machining van de abradable liner. Deze beslissing wordt ondermeer geargumenteerd met het feit dat dit bij de originele module ook niet gebeurt en er blank off items in de fan case worden genstalleerd om de machining uit te voeren. Ook zit de loading fixture in de weg om de dust cap tijdens de machining te kunnen gebruiken. Er wordt wel een dust cap voorzien die in het lager wordt geschoven wanneer de dummy module in de storage container wordt geplaatst.

De keuze van de dynamic shaft seal werd hoofdzakelijk bepaald door de inbouwmaten van de seal. Je zou ook rekening kunnen houden met het soort materiaal waaruit de seal is gemaakt en de drukken waaraan de seal moet voldoen. Maar aangezien het toerental van de dummy module verwaarloosbaar is en er geen drukverschillen bij de lagers optreden hoeven we dit niet in rekening te brengen. Uiteindelijk heb ik voor een radial shaft seal gekozen uit de SKF catalogus: CR 240 x 280 x 26 HDS2 R (US stock number: 94498) Deze dichting heeft een buitenkant van de dichting vereist een boring met een diameter van 280 mm en asdiameter van 240 mm om een goede dichting te kunnen garanderen.

De dichting stelt ook andere eisen aan de contactoppervlakken zols een oppervlakteruwheid Ra tussen de 0,2 en 0,8 m. Om de slijtage te voorkomen de dichting een spoor zou vormen in de asdiameter wordt er aan dit oppervlak een hardheidseis gesteld van ongeveer 55 HRC of 600 HV. Zie fig 45 op de volgende bladzijde en in de bundel met bijlagen voor meer informatie.

51

Fig 45: de dynamic shaft seal

Voor de afdichting aan de buitenkant van de module wordt gebruikt gemaakt van verschillende apparte stukken plaat die telkens een ruimte tussen twee profielen afdicht. Deze oplossing bleek de eenvoudigste te zijn. Je zou ook kunnen werken met 2 ronde platen die elk een helft van de module afdichten. Maar om een dergelijke plaat conisch te laten plooien worden speciale machines vereis en zou de kostprijs voor de fabricage ervan veel te hoog oplopen. De platen worden tegen de profielen van de bearing support gemonteerd met behulp van klinknagels. Hieronder vindt u een voorstel voor het type klinknagels die gebruikt dienen te worden om de platen te bevestigen.

52

fig 46: de klinknagels waarmee de dust plates worden vastgezet

53

4.2.7 De no. 1 bearing en de no. 2 bearing

Daar de no. 1 ball bearing niet als scrap part beschikbaar is, moet er een andere oplossing voor gezocht worden. Meteen werd onderzocht of er een gewoon standaard kogellager kan gebruikt worden. Hierbij is het niet de belasting die zal bepalen welk lager we zullen kiezen. De keuze wordt sterk bepaald door de inbouwmaten en de levertermijnen voor lagers met dergelijke afmetingen. De binnen diameter moet minstens 200 mm zijn om over de fan shaft te kunnen worden gemonteerd. Mijn eerste keuze viel op het diepgoefkogellager 61840 van SKF. Ook het lager met nummer 61940 MA (beide lagers hebben dezelfde binnendiameter maar het tweede lager kan een grotere belasting aan dan het eerste). Na de vraag gesteld te hebben in een SKF center wordt de keuze voor het lager 61940 MA snel gemaakt. Dit lager was uit stock verkrijgbaar. Voor het andere lager lag de minimum levertijd op 2 tot 3 maanden met een grote waarschijnlijkheid dat het een half jaar of langer kon duren. Het lager 61940 MA kost ongeveer 700 euro, wat weining is in vergelijking met de prijs voor een originele no. 1 bearing die ongeveer 29 560 $ kost bij CFMI (2008 kostprijs)

Fig 47: het SKF diepgroef kogellager

De no. 2 bearing was als scrap part beschikbaar en werd gebruikt in het ontwerp van de dummy module.

54

4.2.8 De circlips

De circlips zorgt voor de borging van het no. 1 lager tegenover de bearing support. Ik heb voor een circlips gekozen om het lager te borgen in plaats van de no. 1 bearing outer race retaining nut die als scrap part beschikbaar was. Het grote voordeel van de circlips is dat het eenvoudig gemonteerd kan worden. Om de nut aan te spannen moet gebruik worden gemaakt van een speciaal gereedschap. De opstelling van de dummy module laat het gebruik van deze tooling echter niet toe daar de voorste flens van de fan shaft in de weg zit. Verder zou de no. 1 bearing ring dan ook moeten voorzien worden van een speciale schroefdraad om de moer te kunnen monteren.

De keuze voor de circlips was vrij snel gemaakt. Het is een standaard onderdeel dat vrijwel overal verkrijgbaar is in de handel, hetzij waarschijnlijk tegen bestelling daar het om een vrij ongewone maat gaat. Het gekozen circlips is de DIN 472-280 x 5. Deze circlips heeft een breedte van 5 mm; om een goede montage te garanderen wordt een groef voorgeschreven met een diameter van 288 mm. De circlips zal ongeveer een 45 a 50 euro kosten.

4.2.9 De no. 1 bearing retaining nut en de rear air/oil seal

Om het no. 1 lager vast te zetten tegenover de fan shaft wordt gebruikt gemaakt van klempassingen. Het lager zit met een klempassing op de bearing bushing gemonteerd die op zijn beurt met een klempassing op de fan shaft is gemonteerd. De no. 1 bearing inner race retaining nut wordt gebruikt voor de veiligheid. Mocht een van de 2 klempassingen het om een of andere reden begeven, dan wordt de module bijeen gehouden via de retaining nut. Nu is het zo dat deze nut niet beschikbaar is als scrap part. In eerste instantie was het de bedoeling om zelf een nut te laten maken aangepast aan de schroefdraad op de fan shaft. Maar om de nut te kunnen aanspannen met de toolings die aanwezig zijn binnen SSB moest er een vertanding voorzien worden langs de buitenkant van de nut. Hierdoor zou de fabricage van de nut aangepast gereedschap vereisen en een groot aantal werkuren. Wanneer men deze nut binnen SSB zelf zou maken werd er ook aangehaald dat dit lang zou duren. Er werd dus geopteerd om een nieuwe retaining nut te bestellen. Deze nut zal ongeveer 9964 $ kosten.

Om de no. 2 bearing op zn plaats te houden wordt eveneens gebruik gemaakt van een klempassing. Hoewel er geen axiale krachten op deze bearing terechtkomen wordt de inner race ook nog eens vastgezet met een retaining nut. Deze nut is eigenlijk de rear air/oil seal die tegen de no. 2 bearing inner race wordt geschroefd. Deze air/oil seal was als scrap part beschikbaar.

55

4.3 De technische tekeningen van de dummy module

Hier vindt u de technische tekeningen van de dummy module en alle andere onderdelen die ik zelf

heb uitgewerkt om de module te kunnen opbouwen.

11

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

A A

B B

C C

D D

Designed by Checked by Approved by - date Date

Edition Sheet

/

dummy modulePS 08-013

Stefaan Debrauwer 19-4-2008

1 16 stress-relieve all steel weld-ments before finish machining

break sharp edges R=0,1 - 0,5 machined surfacemay have a maximum

dimensions in mm / tolerancesx =1x,x =0,3 angels =0,5x,xx =0,1

mark tool number on tool metal stamp tool nr with 3mm high letters andnummerals with whitepaint and wipe cleanstamp prior to hardening

3,2

13plasticno. 2 bearing storage cap120

B aluminiumrivet6419

B din 4762 M6 x 20bolt1218

thickness 1 mm11aluminiumforward dust plate617

thickness 1 mm12aluminiumdust plate adaptor 2116

thickness 1 mm12aluminiumdust plate adaptor 1115

thickness 1 mm11aluminiumaft dust plate814

B DIN 472-280 X 5locking ring113

3-10SAE 4140bearing support112

A US stock: 94498dynamic shaft seal111

CFMI 649-784-405-0nut, self locking, shank3010

CFMI 301-298-211-0no. 2 bearing retaining nut19

CFMI 305-365-702-0no. 2 roller bearing18

14stainless steelno. 2 bearing washer17

CFMI 301-298-006-0no. 1 bearing inner race nut16

15stainles steelno. 1 bearing washer15

A 61940 MAball bearing14

16stainless steelbearing bushing13

CFMI maraging 250fan shaft12

CFMI 305-365-702-0no. 2 bearing outer race11

Parts List

REMARKSDET SHEETMATERIALNAMEQTYDET Nr

METAL STAMP ASSY IDENT NO. HAS CHARACTERS 6MM HIGH AND 0.1 MM DEPTH

APPLY A TEST LOAD AS SHOWN IN ZONE D3 PAGE 3 PRIOR TO PAINTING. NO INDICATIONS INTERPRETED AS CRACKS OR PERMANENT DEFORMATION ALLOWED.

PAINT TYPE: RAL 50.13 (BLUE) AND PROTECT CONTACT SURFACES WITH CORROSION PROTECTIVE OIL. (DETAIL NR. 12)

1 2 3

10 2 13 11 3 4 5 6 12 17

7

8

9 16 15 1419 1 20 18

ETS. Meskens-CoosemansHaachtsesteenweg 16651130 BrusselTel. :(02)215 46 84

Fabori-center168 Rue Laeken1000 BrusselTel. :(02)217.07.32

A

B

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

A A

B B

C C

D D

Designed by Checked by Approved by - date Date

Edition Sheet

/

dummy modulePS 08-013

Stefaan Debrauwer 19-4-2008

2 16 stress-relieve all steel weld-ments before finish machining

break sharp edges R=0,1 - 0,5 machined surfacemay have a maximum

dimensions in mm / tolerancesx =1x,x =0,3 angels =0,5x,xx =0,1

mark tool number on tool metal stamp tool nr with 3mm high letters andnummerals with whitepaint and wipe cleanstamp prior to hardening

3,2

A

A

13plasticno. 2 bearing storage cap120

B aluminiumrivet6419

B din 4762 M6 x 20bolt1218

thickness 1 mm11aluminiumforward dust plate617

thickness 1 mm12aluminiumdust plate adaptor 2116

thickness 1 mm12aluminiumdust plate adaptor 1115

thickness 1 mm11aluminiumaft dust plate814

B DIN 472-280 X 5locking ring113

3-10SAE 4140bearing support112

A US stock: 94498dynamic shaft seal111

CFMI 649-784-405-0nut, self locking, shank3010

CFMI 301-298-211-0no. 2 bearing retaining nut19

CFMI 305-365-702-0no. 2 roller bearing18

14stainless steelno. 2 bearing washer17

CFMI 301-298-006-0no. 1 bearing inner race nut16

15stainles steelno. 1 bearing washer15

A 61940 MAball bearing14

16stainless steelbearing bushing13

CFMI maraging 250fan shaft12

CFMI 305-365-702-0no. 2 bearing outer race11

Parts List

REMARKSDET SHEETMATERIALNAMEQTYDET Nr

289

[]

n540[]

section A-A (scale 1/4)

VIEW B

VIEW C

VIEW B (SCALE 1/2) VIEW C (SCALE 1/2)

470[ ]

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

A A

B B

C C

D D

Designed by Checked by Approved by - date Date

Edition Sheet

/

dummy modulePS 08-013

Stefaan Debrauwer 19-4-2008

3 16 stress-relieve all steel weld-ments before finish machining

break sharp edges R=0,1 - 0,5 machined surfacemay have a maximum

dimensions in mm / tolerancesx =1x,x =0,3 angels =0,5x,xx =0,1

mark tool number on tool metal stamp tool nr with 3mm high letters andnummerals with whitepaint and wipe cleanstamp prior to hardening

3,2

3-10SAE: 4140bearing support112

Parts List

REMARKSDET SHEETMATERIALNAMEQTYDET Nr

use with tool 856A1157G01and extension beam 856A3515

856A1157G01

856A3515

APPLY LOAD TEST OF 200 KG AS SHOWNPRIOR TO PAINTING. NO INDICATIONS INTERPRETED AS CRACKS OR PERMANENT DEFORMATION ALLOWED.

1000 N 1000 N

PAINT PRIME COAT BEFORERAL 50.13 (BLUE) ANDPROTECT CONTACT ZONES(ZONE 1,2,3) WITH CORROSION PROTECTIVE OIL

ZONE 1

ZONE 2

ZONE 3

12

12

11

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

A A

B B

C C

D D

Designed by Checked by Approved by - date Date

Edition Sheet

/

dummy modulePS 08-013

Stefaan Debrauwer 19-4-2008

4 16 stress-relieve all steel weld-ments before finish machining

break sharp edges R=0,1 - 0,5 machined surfacemay have a maximum

dimensions in mm / tolerancesx =1x,x =0,3 angels =0,5x,xx =0,1

mark tool number on tool metal stamp tool nr with 3mm high letters andnummerals with whitepaint and wipe cleanstamp prior to hardening

3,2

thickness 4mm5/10weldable steeladaptor support plate212 G

DIN EN 10210-2 70 x 40 x 45/10weldable steeladaptor tube112 F

6/7SAE: 4140no. 1 bearing support ring112 E

DIN EN 10219-2 40 x 20 x 38/10weldable steelno. 1 bearing support tube812 D

DIN EN 10219-2 40 x 20 x 39/10weldable steelno. 2 bearing support tube812 C

6/7/9SAE: 4140no. 2 bearing support ring112 B

6/7/8/9/10SAE: 4140centering ring112 A

Parts List

REMARKSDET SHEETMATERIALNAMEQTYDET Nr

z4

All profiles are welded the same.A corner weld with a side of 4mmaround the profile.

z3

The support plates for the lifting profile are weldedonto the bearing support and on the lifting profile witha corner weld side 3mm

z4

12 A

12 B

12 C

12 D

12 E

z3

12

12 G 12 F

1

2

11

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

A A

B B

C C

D D

Designed by Checked by Approved by - date Date

Edition Sheet

/

dummy modulePS 08-013

Stefaan Debrauwer 19-4-2008

5 16 stress-relieve all steel weld-ments before finish machining

break sharp edges R=0,1 - 0,5 machined surfacemay have a maximum

dimensions in mm / tolerancesx =1x,x =0,3 angels =0,5x,xx =0,1

mark tool number on tool metal stamp tool nr with 3mm high letters andnummerals with whitepaint and wipe cleanstamp prior to hardening

3,2

D (sheet 6)

D (sheet 6)

E (sheet 8)

E (sheet 8)

thickness 4mm5/10weldable steeladaptor support plate212 G

DIN EN 102