GKN Aerospace

GKN Aerospace är en ledande global leverantör av högkvalitativa komponenter till flyg- och raketmotorer. Idag har GKN Aerospace omkring 17 000 anställda runtom i världen med 51 produktionssajter i 14 olika länder. Idag finns ett av GKNs största fabrik i Trollhättan med runt 2000 anställda.

Bakgrund

RM Alpha-Omega är ett projekt för att utveckla Jetmotor teknologi, både för bättre helmotor förståelse men även på detaljnivå för olika delsystem och komponenter.

Förra året fick en studentgrupp i uppdrag av GKN att designa en turbojetmotor i mindre skala där huvudsyftet var att arbeta med en hel Jet-motor och ta fram en konstruktion avsedd för serieproduktion. Motorn skulle producera så mycket el som möjligt via en generator. avsedd för framtida användning i privata mindre jetflygplan. På grund av den begränsade projekttiden kunde de dock inte ta fram en fullständig lösning.

I årets projekt låg fokus på att vidareutveckla motorn i form av en fungerande lagerlösning. Det innebar att den främre och bakre strukturen, liksom rotoraxel, behövde anpassas så att de passade ihop med den valda lagerlösningen. Konstruktionen skulle dessutom utformas så att man kunde justera ett eller båda av lagrens positioner för att kunna hantera variationer vid tillverkning. ta ut eventuella feljusteringar.

Den här lösningen är framtagen för en forsknings- och utvecklingsmotor som, åtminstone i nuläget, endast är tänkt att användas i testmiljö.

Utmaningar

Att arbeta med en given modell var bra eftersom det gav en baslinje att arbeta utifrån, men det begränsade också idérymden. Detta skapade en utmaning vid arbete med en kreativ lösning, eftersom vissa koncept inte passade den givna modellen och dess krav. Att då försöka omarbeta hela modellen för nya koncept visade sig vara tidskrävande.

Procedur

I början av projektet bestod stora delar av arbetet att i grupp bestämma vilket typ av lager som var bäst för just denna motor. Detta gjordes genom en screeningprocess, där en undersökning av diverse lagerspecifikationer, såsom storlek, maximal tillåten rotationshastighet, eller vilka delsystem som skulle medfölja med just det lagret skedde. Därefter gick det att sortera och välja bort olika lager tills det gick att välja det bäst lämpade.

Då lagervalet var gjort fortsatte arbetet med att undersöka hur den omgivande strukturen behövde anpassas. Även här användes en liknande screeningprocess, men med nya krav och fokusområden. När den var genomförd gjordes en detaljkonstruktion av lösningen där allt slogs samman för att skapa ett komplett lagerhus. Slutligen gjordes en produktionslista där det togs fram vilken metod som skulle användas vid tillverkning av strukturerna, samt ledtider och kostnader.

Parallellt med detta arbete har det under kursens gång gjorts beräkningar för olika driftfelsscenarion, som till exempel vad som skulle hända om ett turbinblad lossnade.

Resultat

Det slutgiltiga lagervalet framtill blev två vinkelkontaktkullager. Baktill gjordes två olika lagerval. En lösning där ett vanligt rullager användes, samt en experimentell lösning där ett magnetlager implementerades. Till dessa lager har även ett komplett lagerhus designats. Analysen av motorn visar att axeln på grund av termisk expansion kommer bli ca 1,5mm längre vid körning. Den slutgiltiga tillverkningsmetoden blev AM, 3D printing av delarna i metall, samt en komplett operationslista med ledtider och tillhörande kostnadsberäkning.

Fr.v: Emil Wallin, Sara Nerpin, Akas Bhuia, Nils Öhlund, Simon Resborn, Fabian Schön