Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 13
Текст из файла (страница 13)
... 210 (до 250) мыс. уха в рабочее колесо первой ступени, равные Уменьшение величины относительного диаметра втулки Н„ колеса первой ступени приводит к увеличению б . П р р комендуется брать значения д„не менее 0,3 ... 0,35. овании е и „. ри проектиОднако при меньше р у нии х(„увеличивается длина рабочих лопаток первой ступени и уменьшаются средняя окружная скорость и и напорность ступени.
ть ирр Увеличение длины рабочих лопаток первой ступени компрессора неизбежно ведет к снижению их долговечности, так как возрастают напряжение в корневом сечении (вследствие увеличения массы лопатки) и гибкость лопатки. У лопаток с большой рые могут привести гибкостью легче возбуждаются колебания, катар к их разрушению.
Поэтому для создания аффективного со а п и п сект р р р ировании необходимо учитывать как аэродинаминвнога компресческие„так и прочностные факторы. Снижение удельной массы компрессора возможно осуществить путем и других конструктивных мероприятий, а именно: — применения лопаток, дисков, валов с малыми размерами поперечных сечений; — использования тонкостенных корпусов; удлинения. — применения лопаток с малой хордой, т.
е. лопаток бо лысого При уменьшении хорды масса рабочих лопаток нолеса умень- 62 шается и уменьшается создаваемая ими центробежная с ла, йи, де- на диск Следовательно, можно уменьшить массу диска рабочего колеса. Уменьшение хорды лопаток приводит также н уменьшению длины компрессора и, как следствие, уменьшению его массы.
Однако при уменьшении хорды нельзя забывать, что прн этом увеличиваются напряжения изгиба, т. е. Уменьшение хорды возможно лишь до величины, которая обеспечивает необходимую т,рочность лопатки. Кроме того, при уменьшении хорды возражает число лопаток г, следовательно, вознинает задача размещения и крепления лопаток на диске.
Наибольшее удлинение (3 ... 4,5) имеют лопатки первых ступеней. Другим путем уменьшения массы компрессора является использование высокопрочных легких материалов, например титановых сплавов, стеклопластика, номпозиционных материалов. В компрессорах современных и перспективных двигателей широко , спользуются титановые сплавы. Некоторые двигатели имеют компрессоры, полностью изготовленные из титана. Уменьшение массы компрессора можно осуществить также . помощью применения сварки, новых технологических приемов изготовления деталей. Удельная масса компрессора современных двигателей равна примерно т„, „= 0,01 ...
0,03 нг!кВт. 3.4. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ Можно выделить несколько основных типов конструктивных схем осевых номпрессоров. В однокаскадных компрессорах (см. рис. 3.4, а; рис. 3.8, а) ротор располагается на двух опорах с роликовым и шариковым, радиально-упорным подшиппнкамн. Последний фиксирует взаимное положение ротора и ста:ора. Передача усилий от передней опоры ротора б на корпус осуществляется через специально спрофилированные стойки 1, расположенные перед рабочими лопатками РЛ или лопатками направляющего аппарата. От второй, задней, опоры 4 — через спрямляющие лопатки 3 последней ступени илн радиальные связи— обтекаемые стойки, расположенные за компрессором в камере сгорания (рис.
3.9, поз. 6). Как уже указывалось, однонаскадпый компрессор применяется в ТРД, ТРДФ, турбовальных двигателях и ТВД. Его конструктивная схема сравнгпсльно проста. Поскольку и'„ обычно лежит в пределах 6 ... 15, то число ступеней не превышает соответственно 6 ... 15. Однако для обеспечения газодинамической устойчивости на всех режимах работы двигателя в компрессоре требуется применять сложные средства управляемой механизации, обеспечивающей благопрпятное протекание характеристик.
Для этой пели используются вечор~ тпыт исправляя>щне лопатки (см, рис. 3.5; рнс. 3.9), а также ~с(щпуск бз 7 Д,г 7 г 7 а 7 о 7' г сг 7 б у' у Р ис. 3.3. Конструктивные схемы осевых компр ссооов 64 гг 77 и у В 7 Рис. 3.9. Передача усилий на корпус компрессора от подшипников опор ротора: ! — перецняя сплеван стойка) г — поворотные лопатки входного направляющего аппарата;  — сферическая втулка (подшипник) опоры цапфы поворотной лопатки; В— рабочая лопатка;  — двухъярусное лабиринтиое уплотнение;  — силовая стойка; 7— вал турбины;  — шлицы, передающие крутящкй момент от вала турбины ва ротор компрессора; 9 — упорный подшвпквн; 70 — прваоввый болт; гг — ротор компрессора; гй — роликовый подшнпнвк воздуха (см.
рис. 3.6). В компрессорах, имеющих степень повышения давления, близкую к 15, наиболее эффективным является использование поворотных лопаток примерно у 70 % ступеней. Причем регулируемыми необходимо выполнять не только лопатки первых, но и последних ступеней. В компрессоре с меньшим числом ступеней возможно использование более простого, хотя и менее экономичного способа регулирования — перепуска воздуха (см. рис. 3.6).
При использовании в ТРД и ТРДФ для повышения газодинамической устойчивости двухкаскадного компрессора его схема становится сложнее (см. рис. 3.8, б, в). В этом случае компрессор состоит из компрессора низкого давления 7, ротор которого имеет чаще всего 3 ... 4 ступени, и компрессора высокого давления П с ротором, имеющим 3 ... 8 ступеней. Для компрессора данного вида характерны в основном две следующие конструктивные схемы. В первой схеме (см.
рис. 3.8, б) каждый ротор имеет свои независимые опоры — передние 7 и Б и задние 4 и б, причем радиально-упорные подшипники 5 и б, фиксирующие положения роторов относительно статоров в осевом направлении, устанавливаются в промежуточном корпусе 2. Во второй схеме (см. рис. 3.8, в) каждый ротор также имеет две опоры, но задняя опора компрессора низкого давления б расположена внутри вала ротора компрессора высокого давления П, а вторая опора компрессора высокого давления совмещена с опорой турбины. Такое размещение 3 Пгр Д. В. Хроякяа 65 23 и Рз з 1уаРМоо зизаР 6 ногпннык дппатнениак 62 г аоо дпо агек конец Г Указанные 6енииины зизоуюд и натяеод наногятгя ккоподнанд состоянию ддикотепп Х пЗозор дгн дпя ддук дыгакик гредешкод Рис.
3.10. Передача усилий с радиально-упорных подшипников двухкаскадного компрессора двигателя Р!1Ф-300 на корпус: ! — Ротор компрессора высокого давления; 2 — прушннящее разреаное копыто, фиксирующее лопатки т осевого перемещения; 2 — радиальный штифт; 4 — узел крепления двигателя к самолету (основной!; 2 — капфа лопатки; б — лопатка спрямляющего аппарата; 2 — прнаонный болт; Π— силовая диафрагма; 2 — радиально-упораые подшипники передней опоры компрессора высокого давления; г! — вал Ротора компрессора высокого давления; го, 22 — шлнпы; и — радиально-упорный подшипник задней опоры компрессора инакого давления; И вЂ” вал ротора компресора низкого давления опор позволило исключить промежуточный корпус, тем самым уменьшить осевые размеры компрессора и его массу.
Если не применять входной направляющий аппарат, как показано на рис. 3.8, в, то это также будет способствовать получению конструкции меньшей массы. Схема данного типа используется в двигателе Р1!Ф-300 (рис. 3.10), в котором компрессоры высокого и низкого давлений имеют по три ступени. Силовыми элементами в данной схеме являются лопатки направляющего аппарата 1' бб (см.
рис. 3.8, в) за первым рабочим колесом компрессора низкого давления и лопатки спрямляющего аппарата последней ступени 3 (см. рис. 3.8, а) и б (рис. 3.10). Усилия от заднего подшипника 13 ротора низкого давления 14 передаются на вал 11 ротора высокого давления 1 и подшипник 9 его передней опоры, с подшипника 9 через диафрагму 8, призонный болт 7, лопатки спрямляющего аппарата б — на корпус и узел крепления двигателя к самолету 4. Лопатки спрямляющего аппарата фиксируются в корпусе при помощи цапф б.
Роторы высокого и низкого давления соединяются с валами турбин с помо2цью шлиц 10 и 12 соответственно. Отсутствие входного направляющего аппарата позволяет крепить обтекатель втулки ротора непосредственно к диску рабочего колеса первой ступени компрессора низкого давления, как на рис. 3.8, в. Благодаря указанным конструктивным решениям вторая схема выгодно отличается от первой по массе н позволяет получить ее минимальное значение при одинаковых значениях газодинамических и конструктивных параметров. В ТРДД и ТРДДФ обычно используются двух- или трехкаскадные компрессоры, конструктивные схемы которых показаны на рис. 3.8, г, д. В двухкаскадных компрессорах при больших степенях двухконтурности (пт > 4) вентилятор 11! обычно выполняют одноступенчатым, число ступеней компрессора высокого давления 9 ... 12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
