Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Диски компрессора с гиб- кой ступицей: 1 — прв отсутствия крашеная; П вЂ” при вравтенвн; ! — вал ротора; у — евольвент- кые шпицы: б — таская ступица диска а-а Рис. З.ЗО. Соединение диска вентилятора с валом: т — ван ротора вснтнлятора; У вЂ” и наонный болт; пошуточный корпус — р оат;  — диск;  — дополннтааьный про- 3 — меньшая, чем у барабана, жесткость конструкции треб обя ательного применения двух опор для ротора компрессора. уст 3.8.4.
Ротор смешанного или барабанно-дискового типа Ротор смешанного или барабанно-дискового типа (рис. 3.31, 3.32, см. рис. 3.5; 3.10) имеет в своей конструкции и диски, и барабанные участки и поэтому сочетает достоинства дв х ассмотренных выше типов роторов. Ротор смешанного типа сост о дельных секций, включающих в себя либо диск с развитым оит цилиндрическим (или коническим) буртом (рис.
3.31, поз. 1), выполненным совместно с диском, либо диск и отдельную кольцеШиинаб таи вую проставку (рис. 3.32, поз. 2), передающую крутящий м омент. р урта или проставки определяется расстоянием межд дисками. Секции соединяются между собой, и б у ставки об урты или про. ставки о разуют барабан.
К передним и задним дискам крепятся 92 Рис. 3.31. Ротор бараоаиио-дискового типа: т — раввнтой бурт; т — рабочаа лопатка; й — радяааьяый штабу; Ч вЂ” двск цапфы. Для получения высокой жесткости, надежной передачи крутящего момента и центровки целесообразно применять диски с буртами, которые следует располагать на возможно большем радиусе. Однако использование подобных секций существенно усложняет производство. Кроме того, кольцевые бурты дополнительно нагружают диски. Для устранения этого недостатка место расположения буртов определяется из условия равенства радиальных деформаций диска и бурта, что позволяет их взаимно разгрузить. Ротор, состоящий из дисков и кольцевых проставок, проще в изготовлении, но имееет большее число разъемов, что снижает его жесткость и увеличиваег массу по сравнению с ротором, использующим диски с буртами. Для предотвращения вибраций дисков большего диаметра при соединении их проставками вблизи обода в полотне диска выполняют центральное отнерстие со ступицей.
Это существенно повышает его жесткость и устраняет возможность возникновения опасных колебаний, как у закрепленной по краю круглой мембраны. К соединениям секций в роторах барабанно-дискового типа предъявляются следующие основные требования: — надежная передача крутящего момента от секции к секции; г г Впб Д О+ Рис. 3.32. Ротор барабанно-дисиового типа: I — рабочая аопвткас г, б — проставкас э — дпсж б — прваоппый бант 93 к аа а — сохранение центровки в течение всей продолжительности эксплуатации двигателя; — нераскрытие стыков соединения при всех условиях эксплуатации.
Соединение секций в роторах смешанного типа довольно разнообразно. Все типы роторов можно разделить на два класса— разъемные и неразъемные (в условиях эксплуатации и эксплуатационного ремонта). В неразъемных роторах секции соединяются при помощи радиальных штифтов 3 и натяга (см.
рис. 3.31; рис. 3.10) и методом сварки (рис. 3.33). При соединении секций радиальными штифтами бурт, барабанный участок, одного диска запрессовывается в обод другог . Пе ругого. П ред напрессовкой охватывающий диск нагревается до темпе туры примерно на 50 'С выше рабочей на максимальном режиме в полете. Это делается для того, чтобы сохранить натяг в месте соединения дисков в любых условиях эксплуатации. Для запр о к с в и штифтов в каждой паре сочленяющихся дисков сверлят и развертывают в пазах для лопаток глухие, если нельзя удалить стружку, или сквозные отверстия. В случае установки штифтов в глухие отверстия для их разгрузки из полости под штифтами удаляется воздух.
Для этого штифты выполняются полыми при диаметре более 5 мм или со срезанной фаской при диаметре ме ее 5 мм 5 м (см. рис. 3.31). В роторе подобной конструкции штифты передают крутящий момент и обеспечивают, благодаря радиальному расположению, сохранение центровки секций в случае ее нарушения по цилиндрическим пояскам (потери натяга в эксплуатации при выполнении секций из материалов с различными коэффициентами линейного удлинения).
Возможность расположе. ния барабанных участков на большом радиусе (исходя из условия прочности) позволяет получить прочный и очень жесткий ротор, а также разместить большое число штифтов малого диаметра. Толщина стенок барабанных выступов и дисков получается небольшой даже при больших диаметрах ротора, и поэтому масса его практически не превышает массу барабанного ротора, но гп„д получается существенно меньше. ~~ но ~«, тд Однако ротор с соединением секций с помощью штифтов имеет и недостатки: — трудность выполнения дисков за одно целое с развитыми барабанными буртами; — неразъемность конструкции в условиях эксплуатации.
Правда, необходимо отметить, что переход на эксплуатацию по техническому состоянию предусматривает замену либо всего ротора, либо компрессора в целом. В связи с этим целесообразно использовать сварные роторы. Сварные роторы имеют наименьшую массу и наибольшую жесткость из всех возможных конструктивных типов роторов. 94 «1 «а « « о.. к« « « «« к к 1, к д йе « а« дк й о . о„ а«' « а «« к « « к, «о « «й д о« «а «я ай а„ ;а ао о „« ай Я и~ к й д аа Р оа «о « о,1« 6 й к й« кк Ч ~ о о к к.," й« о,о $ о "к м „дск о« со а«б «ъ ка И ~~д« о„ секции состоят из диска с двумя барабанными выступами, на торцах которых нарезаны треугольные шлицы (рис.
3.36), Передача крутящего момента и центровка секций осуществляется с помощью этих шлнц. Барабанные участки можно выполнить таким образом, чтобы они образовывали тело равного сопротивления изгибу. Это позволяет получить конструкцию ротора большой жестКости и сравнительно малой массы. Недостатками ротора данной конструкции являются: — сложность изготовления дисков; — большое усилие затяжки стяжного болта для обеспечения необходимой плотности стыка во всем диапазоне рабочих режимов эксплуатации, а также для предотвращения взаимных радиальных смещений секций, которые вызывают нарушение балансировки.
3.8.5. Определение усилия затяжки центрального стягивающего болта Усилие предварительной затяжки центрального стягивающего болта должно обеспечивать нераскрытие стыков между дисками при действии на ротор: 1) осевых составляющих сил, возникающих при передаче крутящего момента; 2) изгибающих моментов от действия массовых сил и гироскопичссгих моментов; 3) осень»х газодинамических сил; 4) термической силы, возникающей вследствие неодинаковых по величине температурных расширений ротора и болта. При расхождении стыков нарушается передача крутящего момента, появляется контактная коррозия, что приводит к прекращению функционировавия компрессора. Расчетная схема ротора представлена на рис.
3.36. 1. Осевое усилие Р», раздвигающее диски, может быть определено иэ выражения Р! = Ронр 19 а = — нв 19 а. (3.27) г Здесь Ре„— окружная сила, действующая в месте соедияения секций для соответствующей ступени; г — средний радиус размещения шлиц; а — половина угла при вершине шлиц. Возникающие при предварительной затяжке напряжения смятия в неподвижном состоянии распределяются равномерно по обоим гребням зуба.
При работе, если осевая сила Р, будет равна силе предварительной затяжки, напряжения смятия на одной грани становятся равными нулю, на другой, вследствие пере аспределения напряжений, увеличиваются в два раза. М аксимальное значение сила Р! будет иметь на режиме максимального расхода воздуха. 2. Под действием суммарного изгибающего момента возникает ослабление плотности стыка во внешних растянутых волокнах барабанных участков, как наиболее удаленных от нейтральной оси.
Величина и место действия суммарного изгибающего момента ротора М„определнются по эпюре изгибающих моментов ддя двигателя. В роторе барабанного типа нормальные напряжения изгиба равны (3.28) где 7 — геометрический момент инерции барабана относительно нейтральной оси. Для ротора с малой толщиной сечения б 7 = пгэб. Здесь г — средний радиус шпиц в расчетном сечении. 98 (3,30) р(з о мулы звано, что чем о. ем больше радиус барабанного участка, где распоплнцы, тем т ебуетса меаьшая сила предварительной затяжк ки Р.
е " . р ельной затяжки для предотвращения оп е слепня усилия предваритель "сгнием осевой гззодинаыичесиой П и эт т! следтет учнтывэть что между секш»ями под действ необходимо знать значение последней. ри що. б, . е в стыие между последним и пред,»ослеп. силы, действующие на него, направлены в протнвопооче едь, возможно осла ление в сть ним дисиами, поскольку силы, действующие ложные стороны. . Величины осевых снл, нагружаюших с чстовпн равенства суммарных течля ото а двигателя. 4.
Термическая сила Р» определяется из условп ся быст ее чем болт и их суммарефо маний ротора и болта. При запуске двигателя ротор прогревается ыстрее, чем о. ные деформации соответственно равны (3.31) ~(в =. ~(р» + ~(в увэ Л(б = й(б»+ б(б, упв. (3.32) и наг еве, равное сумме удлинений барабан- Здесь зн»,» — удлинение ротора при нагрев, (д»ад» й»д! д»б» цях участков всех дисков т е б» ~~ » 'з' — лнненне болта при нагреве. В заняых выражениях 1д! и 1б— длин сенин »затор а длп , лннт болта соответствечна и; ъщи епна секпий РотоРа и боттгг с»д и б — и с их зна ениячн »р сб ке ратур с ц " сенцпй ротора и болта по сравнению с и ч о(р увр.— — Р» ~ ад» и о(б т,пр — — Р»аб, ».=! — термическая сила, возни ка»ошая вследствие различных температур! нй ото а и болта; а; в ао — податливость секцив ротора и болта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
