Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Однако величина радиуса закругления входной кромки ограничивается возникающими при обтекании лопатки волновыми потерями и снижением вследствие этого КПД. Углом закрутки лопатки называется разность между углами установки профилей пера в корневом и периферийном сечениях. Угол установки — угол между хордой профиля и осью решетки, изменяется по длине лопатки, следовательно, лопатки компрессора всегда являются закрученными. Это необходимо учитывать при оценке статической и вибрационной прочности лопаток, так как у лопаток с закруткой пера возникает взаимное влияние различных видов деформаций, а следовательно, и напряжений. Например, влияние напряжений растяжения или сжатия на кручение.
Хорда и толщина профиля пера определяют значение площади поперечного сечения пера или профиля лопатки. Для и 4 -Л еуериу е Рис. 3.!3. Лопатка вентилятора р дви гателя Е фирмы «Пратт-Уитни»с С» — полости Рис. 3.14. Лопатка вентилятора двигателя 1!В 211-333Е4с ! — исполнитель сотовая конструк » — оболонки-обшивки ннн; получения требуемой долговечности важен выбо опт значения и соотношения ор оптимального ения площадей сечени" корневого ж~ен~~ Р ~л~щ~д~ площади пер ферыюго или верхнего Р, последних ступенях б ... 3,0.
Меньшие отношения могут быть на при ольшой степени сжатия. Для звукового пера лопаток — Ри/Р, = 2 ... 4. . Для сверх- Одной из из характеристик лопатки является отношение длины лопатки Ь к хо ее удлинение— патки к хорде на среднем диаметре бс длинение изменяется в пределах 1,5 ... 2,5 ,5 ... 4,5. 136). от, ..., до Для улучшения газодинамических ха акте ( КПД высоконагруженных ст пеней и и ированные с использованием трехмерной теории 136). ля уменьшения массы широкохо ные ло проектируют и рд»е лопатки вентилятора Пратт-Уитни ( ис.
3.13), изготавливают полыми, как ак на двигателе Е' рис. . ), или полыми с заполнителем ( ис. 3,1 как на двигателях КВ 2!1-535Е4 и т«В211-600. Лопатки вентилятора двигателя Е' сплава с использовани выполнены из титанового зионной сварки. с использованием изотермической штамповки и д фф- У лопаток в н спинка и ко ыто пе паток вентилятора двигателей ВВ211-535В4 11 и В211-600 72 р т пера изготавливаются из титановог т пе ового сплава в виде оболочек-обшивок 2, 3 переменной толщины по высоте лопатки путем штамповки в сверхпластическом состоянии.
Между оболочками располагается наполнитель сотовой конструкции 1 также из титанового сплава. Оболочки и наполнитель соединяются скоростной диффузионной пайкой твердым припоем. Кан показывает опыт эксплуатации указанных двигателей, лопатки данной конструкции имеют повышенную стойкость к повреждению при попадании посторонних предметов. 3.8. СОЕДИНЕНИЯ ЛОПАТОК С ДИСКАМИ 3.6.1.
Требования, предъявляемые к соединениям Соединение представляет собой сочетание хвостовика лопатки 3 и продольных или кольцевых пазов на ободе диска 4 (см. рис. 3.12) или поверхности барабана, в которых устанавливаются лопатки. Соединения лопаток е дисками должны удовлетворять следующим требованиям; — позволять размещать необходимое количество лопаток на диске; — обеспечивать необходимую прочность крепления без увеличения массы обода; — обеспечивать высокую точность установки лопаток на диске и неизменяемость их положения при работе; — создавать одинаковую жесткость крепления всех лопаток для обеспечения предусмотренного конструктором разброса частот собственных колебаний; — обладать технологичностью при изготовлении, обеспечивать простоту сборки и замены лопаток в условиях эксплуатации.
Для установки лопаток на ободе диска выполняются продольные пазы вдоль или под углом к образующей обода. Пазы под углом позволяют иа ободе диска разместить большее число лопаток, если угол паза согласуется с углом установки профиля коркевого сечения лопатки. Пазы в диске изготавливаются протяжкой. 3.6.2.
Конструкции соединений лопаток с дисками В компрессоре наибольшее распространение получило соединение лопаток с дисками типа «ласточкин хвост». В данной конструкции хвостовик лопатки и паз в диске в сечении, перпендикулярном оси паза, имеют трапециевидный профиль (рис. 3.!2, 3.15). Угол при вершине трапециевидного профиля равен 30 ... 40'. Лопатки в пазы диска могут устанавливаться с зазором 0,01 ... 0,04 мм (свободная посадка) или с натягом до 0,015 мм (жесткое крепление). Свободная посадка допускает качку в окружном направлении, вследствие чего происходит некоторое демпфирова- 73 У уариант Г Вариант Г у lтегто 1 ра арета етое Оыпоттте по угнотренит лонетрулторо пп рорианту Еиеп е Рис, 3.16. .
б. Элементы соединения лопаток с дисками типа еласточкин хностз: а — квсстовкк пипетка;  — вас в десне ние колебаний силами трения при перемещении лопатки в замке до частот вращения (0,5 ... 0,7) п, легкий монтаж и демонтаж лопаток, Выше этой частоты вращения центробежные силы прижимают лопатку к диску и крепление становится жестким. Свободная посадка лопаток в диск применяется наиболее часто. Для повышения частоты собственных колебаний используется больша посадка лопаток с натягом до 0,015 мм. Такая сравнит льио ь ая величина натяга выбирается для того, чтобы не допустить е онеис а перенапряжений в ободе при монтаже лопаток и разрушен ие д ка (с началом от паза) при работе двигателя. Для устранения надиров на поверхностях и лучшего монтажа и демонтажа лопатки ее хвостовик покрывается слоем меди или серебра толщиной 0,003 ...
0,005 мм, который при запрессовке служит сзгазкой. Независимо от типа посадки лопатки необходимо фиксировать от перемещения вдоль паза под действием аэродинамических (перепад давлений), центробежных и случайных сил. Фиксация лопаток может осуществляться различными способами1 — индивидуальными пластинами; — осевыми и радиальными штифтами1 — кольцами — сплошным или разрезным. На рис. 3.16, а, б показана фиксация лопатки 3 с помощью пластины 2, фасониая часть которой устанавливается в соответствующее углубление обода диска 1 (или хвостовика лопатки), а края пластины отгибаются на лопатку (или диск), Пластина может быть и не фасонной, а ровной, но с разрезами на краях или уширением (рис.
3.16, г, д). В этом случае фиксация лопатки 74 Рис. 3.16. Фиксация рабочих лопаток от смещения в осевом направлении Рнс. 3.. нксация ра чи . 3.!7. Ф абочих лопаток от смещения в осевом направлении при помощи общего пружинящего разрезного кольца 73 штифтами; Рис. 3. 3. Фиксация лопаток от сме ени в щ я в осевом направлении радиальным в ! — днск; у — ааланснровочныа гр анк, о н кольцо, предохраняю руан, одновренеяно удержнвающва «оль о Л; Л— лопатку Б — рааочая лопатка Ю' — хвостовн а ' — хвостовнк лопатки. а — втулка контрящая штифт осушествляется путем отгиба концевых эл элементов пластины как на лопатку, так и на диск или только на диск, Возможнафикса ия гибной пластиной 2, а в ф ц от перемещения лопатки в одну сторон рону от- том (рис.
3.!б, е). б ", в другую сторону — запрессованным ш ф— тиф- П и применении для фиксации гладких или резьбовых шт фПри п именении ля р д них должны выполняться после установки хвостовика лопатки 3' (рис. 3.16, ж) в диск 1. ще о контровочного разрезного кольца 1 Использование об г рис. 3,17, см. ис.
3.10, . р , поз. 2) позволяет обеспечить более точ- ное взаимное положение лопаток 2 в одной плоск ст, стабильность баланси ости, что повышает располагается п и эт алансировки ротора, Разрезное пружинящее кол ьцо лопатках, п ижи р ом в канавке б, проточенной в диске 4 и смещения в ок жно р мается к лопаткам центробежной с л ной,аот стопором 3, чтобы ружном направлении фиксируется специальн ьным сжатия кольца п и е разрез в кольце не попадал под лопатк .
Д р д монтаже в диске выполнены отверстия Б, куда вводятся цилиндрические стержни. При больших з действ ю начениях составляющей центробежной ующей на лопатку и сдвигаюшей ее вдоль паза, для фикса- силы, ции применяют радиальные штифты (рис. 3.18), выступы на хво- 76 стовиках лопаток, а также сочетание сплошного и разрезного колец (рис. 3.19). Для крепления лопаток нентилятора на диске может использоваться елочный элемент соединения, имеющий один крупный зуб. Данный вид соединения меньше ослабляет диск с небольшим значением относительно диаметра втулки, чем соединение типа аласточкин хвоста.
Еще одним видом соединения лопаток с диском является шарнирное крепление (рис. 3.20). Конструкция данного соединения предусматривает установку лопатки 4 с зазором относительно штифта 2 и обода диска 1. От осевого перемещения штифт фиксируется втулкой б и заклепкой 3, развальцованной на втулку 5.
Йаличие зазоров позволяет лопатке под действием изгибающих моментов от газовых и центробежных сил поворачиваться относительно штифта, установленного в диске с натягом. При этом осу ествляется практически полное взаимное уравновешивание уш действующих изгибающих моментов, т. е. напряжения изгиба в лопатке при оценке ее прочности можно не учитывать.
При шарнирном соединении лопаток с дисками устраняются резонансные колебания по низшим формам и вследствие трения проскальзывания в шарнире и существующего аэродинамического демпфирования снижаются вибрационные напряжения по другим формам в два-три раза по сравнению с вибрационными напряжениями в соединениях лопаток с дисками типа «ласточкин хвост», Для устранения износа и схватывания поверхностей элементов соединения в шарнире применяют твердый смазочный материал Рис.
3.!9, Фиксация лопатки общими сплош- ным и раареаным кольцами: т — диск! у — сплошное кольцо; а — штнфт, кон. трящна кольцо у (раавальцовывается на двскп Š— раареенае кольцо Рис. 3.20. Схема шарнирного крепления лопатки к диску на основе двусернистого молибдена. Им покрывают проушину лопатки изнутри и с торцов и наружную поверхность штиф чт о позволяет лопатке легко поворачиваться в замке. По условиям прочности штифта и проушин шарнирное крепление можно применять лишь при умеренных окружных скоростях на периферии лопаток — не более 320 м/с.
Шарнирное крепление лопаток применяется как на дисках, так и на барабане ротора. Возможно также такое шарнирное крепление лопатки, в котором относительно диска с зазором устанавливаются и лопатка, и штифт. Данное крепление должно обеспечивать отстройку от резонансных колебаний в более широком диапазоне частот. Однако этот вид соединения требует еще специальных исследований. 3.7. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЙ ЛОПАТОК С ДИСКАМИ При проектировании соединения выбираемые конструктивные размеры хвостовиков лопаток и пазов в дисках должны удовлетворять требованиям прочности. С этой целью определяется напряженное состояние элементов соединения, которое зависит от конструкции и действующих сил.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
