Богуслаев (Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жеманюк П.Д., 2003 - Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик ГТД. Том 1), страница 2

Сечение хвостовика типа «ласточкин хвост» выполнено в форме трапеции с плоскими рабочими поверхностями, а в хвостовике типа «голубиный хвост» нижние острые углы трапеции скруглены. Паз в ободе диска имеет подобное сечение и размещается он под некоторым углом к оси ротора. Основное преимущество лопаток с хвостовиками типа «голубиный хвост» перед лопатками с хвостовиками типа «ласточкин хвост» состоит в значительно большем ресурсе межпазовых выступов в дисках из-за снижения концентрации напряжений, Широкое распространение данный вид соединений получил вследствие присущих им преимуществ; — относительно небольшой высотой, что позволяет применять легкие диски с малой толщиной обода; — относительно небольшой толщиной, что обеспечивает возможность размещения нужного числа лопаток на диске для обеспечения решетки нужной густоты; — технологичностью конструкции, профиль хвостовика лопатки и соответствующие пазы в диске выполняют протягиванием„под некоторым углом к оси вращения, что определяется углом установки корневого сечения лопатки.

Существенным недостагком соединений лопаток с хвостовиками типа «ласточкин хвост» и «голубиный хвост» является их низкая демпфирующая способность. Вследствие колебания лопаток появляются местные переменные контактные напряжения, которые могут оказаться причиной появления очага усталостного разрушения лопатки и последующего разрушения хвостовика или выступа диска.

Данные соединения надежно работают, если обеспечен удовлетворительный контакт между рабочими поверхностями хвостовика и паза диска. Лопатки в пазах размещают с зазором 0,01...0,03 мм, а иногда с небольшим натягом. Применяется в осевых компрессорах и шарнирное крепление лопаток в дисках. Лопатка проушинами хвостовика вставляется в пазы между ребрами диска и соединяется с ними с помощью пальцев (рис 1 4) ю Рисунок 1.4 — Шарнирное крепление — лопатка с хвостовиком типа «проупшна» Шарнирное соединение позволяет лопатке самоустанавливаться при действии на нее центробежных сил.

Ограниченное применение в осевых компрессорах получили лопатки с хвостовиком «елочного» типа (рис. 1.5) Рисунок 1.5 — Пазовое крепление в продольный паз типа «елка»вЂ” лопатка с хаос»панком типа «елка» Сущность данного соединения состоит в равномерном РаспРеделении нагрузки с небольшим давлением по элементам профиля «елочного» хвостовика. Обычно это двухрядные хвостовики с более крупными зубьями чем хвостовики турбин. поило - а.«р .тп - амелдт своими рунами«! Широкое распространение получают рабочие лопатки с креплением в кольцевом пазу типа «ласточкин хвосте, у которых хвостовик «ручейкового» типа (см. рис. 1.3) Лопатки ступени вставляются в кольцевой паз диска через одно загрузочное окно, при этом от поворота в окружном направлении они фиксируются несколькими фиксаторами (рис. 1.6) Каждый фиксатор держит свой' сектор лопаток, между полками которых обеспечивается зазор 0,3...0,5 мм для температурных расширений.

Рисунок 1.6 — Фиксапия рабочих лопаток при помощи плаекянчать»х упругих замков Свободная постановка лопатки в паз требует ее надежной фиксации от осевого перемещения. Осевое перемещение лопатки в пазу может вызвать осевая составляющая газодинамической силы (вперед по полету) нли осевая составляющая центробежной силы (в противоположном направлении) Осевая фиксация лопатки может быть как отдельной, так и общей для всех лопаток колеса.

Индивидуальная осевая функция лопатки может осуществиться с одной стороны отогнутым усиком пластинчатого замка, а с другой — усиками лопатки — конструктивными элементами ее хвостовика (рис. 1.7). !з Б Рисунок 1.7 — Фиксапня рабочих лопаток при помощи плястнпчатых деформнруемых замков Одновременная осевая фиксация всех лопаток, установленных на диске, осуществляется при помощи проставок или, например, при помощи элементов диска Б (рис. 1.8).

Рисунок 1.8 — Осевая Фиксация всех лопаток, с помощьщ элементов коиструкани сопрягаемых деталей — прн помощи элементов диска Б Лопатки отдельные статора компрессора выполняют: без хвостовика, с хвостовиком, с одной или двумя цапфами, с палкой и хвостовиком. Перо лопатки имеет сложную пространственную форму с постоянными или переменными профилями поперечных сечений по высоте. итти.тойй-!а.зрь.гп - Самолет свонмн руквмну! Допуск на изготовление профиля пера отдельных лопаток компрессора задается в диапазоне от 0,05 до 0,15 мм, а допуск на его смещение относительно хвостовика — в пределах от О,1 до 0,3 мм. Поверхности полок отдельных лопаток выполняются плоскими или профильными.

Обычно плоскости полок неперпендикулярны к продольной оси лопатки. Положение полок относительно баз задают с точностью 0,1 ... 0,3 мм. Угловой разворот профиля пера отцосительно оси с — не более 20'. Разброс частот собственных колебаний лопаток одной ступени не должен превьппать 3 ... 5%. Шероховатость поверхностей лопаток находится в диапазоне К, = 0,8 ... 0,2 мкм. Поверхности палок хвостовика, антивибрационных полок сопрягаются с профилем по всей его ширине поверхностью постоянного радиуса, величина которого для разных лопаток изменяется от 1 до 10 мм. Лопатки с высотой пера от 50 до 250 мм имеют радиус сопряжения в пределах от 2,5 до 4 мм с допуском на его величину +0,5 мм, а более габаритные лопатки имеют и большие 'рддиусы сопряжения.

Особенностью конструкции крупногабаритных лопаток (рис; 1.9 и 1.10) является наличие на поверхности пера антивибрационных полок„имеющих аэродинамический профиль. Рисунок 1.9 — Типовые лопатки компрессора 1 класса 15 Га .а2 в — — — —— Осевые Отк ыаого вина ° у* ~ 'см Рисунок 1.10 — Веитилаторнаа лопатка с аысотой пера до 1000 мм Величина смещения входных и выходных кромок этих л относительно номинального положения в направлении оси у з в диапазоне от 0,5 до 1„5 мм, причем ось центров радиусов сопряж поверхности спинки и корыта является пространственной кр угол сопряжения по высоте пера изменяется в промежутке 1 Масса этих лопаток — 5 ...

12 кг. Лопатки изготавливиот титанового сплава ВТЗ-1 ОСТ 190000-70. Лопатки в секторах можно разделить на три групп определяющим конструктивным признаком является нар диаметр (см. рис. 1.1). К первой группе относятся лопатки направляющих аппа наружным диаметром от 150 до 300 мм. Ко второй группе — лопатки направляющих аппар наружным диаметром от 301 до 700 мм, а к третьей груп наружным диаметром от 70! до 1500 мм. Лопатки в цельных рабочих колесах и дельных аппаратах разделить на две группы по их наружному диаметру с диапазо изменения как и для лопаток секторов. Детали второго и третьего классов — монолитные конструк лопатки которых выполнены совместно с корпусом (втулкой) (ри и банлажом (при его наличии).

В этих деталях стоящие рядом л расположены на рассзоянии от 4 до 18 мм, что значительно затр доступ к их аэродинамическим поверхностям при обработке. Наибольшее распространение из монолитных констру компрессоре получили рабочие осевые и центробежные моно (см. рис.

1.11). вдается -'" 5 ения ивой, а ... 14. ы, где ужный можно ном его с. 1.11) опатки удняет кций в колеса маки.коЬЬ-!а арь.гн - Сомали синими руками?! Рисунок 1.11 — Типовые детали третьего класса Лопатки компрессора изготавливают из следующих сталей и сплавов: — стали: 1Х17Н2; ЭИ96!Ш; ЭП517Ш; ЭП866Ш; ЭИ787ВД; 15Х16Н22М; ЭИ962Ш; ХНЗОВМТ; 14Х17Н2; ЭП609; ЭИ736Ш; 12Х18Н9 и др.; — титановые сплавы: ВТЗ-1; ВТ8; ВТ8М-1; ВТ9; ОТ4-1; ВТ5; ВТЗЗ; ВТЗО; ВТ20; ВТ18; ВТ18У; ВТ25; — жаропрочные сплавы: ЭП718-ИД; ЭИ437-ВД Доля титановых сплавов в общей номенклатуре сплавов составляет — 57 сталей — 37уе, жаропрочных с ов — б~~. Обработке подлежат следующие участки аэродинамических поверхностей: — в деталях первого класса — профиль пера, вхолная и выходная кромки и корневые участки; — в деталях второ~о класса — входные и выходные кромки; — в деталях третьего класса — профили пера, входные и выходные кромки, корневые участки, поверхности втулки и бандажа (при наличии), Перспективными являются ГТД с принципиально новым уровнем их основных показателей по сравнению с современными двигателями: — увеличение показателей ресурса и надежности в 1,5 ...

2 раза; ими.»аЬЬ-1а»рь.ги - Самалет своими руыаии?! ул — повышение экономичности на 1О ... 15%; — сокращение количества деталей на 50%; — сокращение в 2 раза трудоемкости его технического обслуживания; — снижение суммарного уровня шума на 20 ... 30 ЕРИ дБ относительно действукацих международных норм; — эмиссии вредных веществ в 2 ... 3 раза. В связи с этим, основными направлениями развития 7 конструкций компрессоров ГГД является создание малоступенчатых высоконапорных с высоким политропическим КПД компрессоров низкого и высокого давления, которые обеспечивают устойчивую работу при суммарной степени повышения давления до 40 ...

50. Для успешного решения этой задачи потребуется создание новых типов компрессорных ступеней с большой работой и производительносп ю а, следовательно, и с увеличенной нагрузкой, позволяющих сократить их количество в тракте сжатия на 30 ... 50%. Создание новых типов компрессорных ступеней включает в себя разработку: — роторов компрессоров типа «блиско⻠— облопаченный диск как единое целое и «блинго⻠— аналогичная бездисковая конфигурация, снижающих их вес на 30% и более; — широкохордных облегченных (полые с применением композиционного материала) рабочих лопаток вентилятора; — колес ЦБК из композиционных материалов, керамических и гибридных (с металлическими кольцами) подшипников, щеточных уплотнений, валов и др.; — критических (ключевых) технологий, обеспечивающих изготовление и внедрение указанных новаций на основе дальнейшего Развития и совершенствования материалов из композиционных материалов на керамической и металлической матрицах, РефоРмируемых и гранулируемых высокопрочных титановых и никелевых сплавов, интерметаллидов, керамических материалов, а также применения современных методов обработки новых материалов и сплавов.

!7 1 2 Ф мообразованве аэродииамических поверхностей лопаток компрессора 1.2.1 Формообразоваиие пера лопаток компрессора методом плаетячеекого доформирования Наиболее прогрессивным, экономичным и производительным вариантом технологии изготовления пера лопаток компрессора из титановых сплавов ВТЗ, ВТЗ-1; сталей мартенситного класса 14Х17Н2, Х12НМВФ, 15Х16Н2М, жаропрочных сталей и сплавов ХН45МВТЮБР и ХН77ТЮР является их формообразование по следующей технологической схеме (рис.