Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 26
Текст из файла (страница 26)
20 %. Рыс. 4ди Ротор турбыны высокого давления ТРДД (а) и ротор радиальной неи. тростремительыой турбины малоразмерного ТРД (б) 134 В процессе развития семейства ТРДД ВВ-2! ! английской фи мой «Роллс-Ройс» число лопаток в одноступенчатой турбине компрессора было уменьшено со 148 до 126, а на дисках трехступенчатой турбины РНД вЂ” со 124 до 92, с 76 до 68 и с 72 до 68 соответственно. Вместе с тем изменены и числа лопаток сопловых :аппаратов".
увеличены иа второй ступени с 93 до 102 и уменьшены со 111 до 102 на третьей ступени. Сопловые аппараты всех трех ступеней стали выполняться с одинаковым числом лопаток, равным 102, с целью улучшения их технологичности изготовления и сборки. Проведено и изменение конфигурации проточной части— увеличены проходные сечения, благодаря чему достигнуто и некоторое с снижение (-2 %) удельного расхода топлива.
При формировании ТРДД фирмой «Уильямс Интернэш энл» США) в модификации Р107-'тт'Г«-103 в турбине компрессора высокого давления предусматривается сокращение числа рабочих лопаток с 73 до 56 (прорабатывается вариант и с 38-ю лопатками), 4.1.2. Конструктивные компоновки о структивно компоновочные схемы газовых ларактерные конст тур ин показаны на ри . б ы на рис.
4.5. На конструктивную компоновку газовой тур ины основ б ы основное влияние оказывает число ступеней и число ло роторов турбины, место расположения опор роторов и принимаемые конструктивные схемы силовой связ р ружным корпусом, наличие и число разьемов у ротора н потребное количество разъемов у корпуса, геометрия проточной части, схема охлаждения элементов конструкции (сопловых и рабочих лопаток, дисков, корпусных деталей, опор и др.)„удобство сборки и разборки, а также контроля технического состояния и ряд других Число ступеней турбины ТРД и ТРДФ не превыш ет, ра,какп авнло, трех.
В ТВД оно составляет 3 ... 5, а для ТРДД и ТРДДФ В ТРДД п и значениях я', ( 15 и 7'„"ж 1550 ... 1600 К турбина выполняется, как правило, двухступенчатой, по схеме 1 + 1. При несколько больших м„" =- 25 ... 30 и степени двух- конт рности л« = 0,5 ... 2,0 число ступеней возрастает до 3 ... 4 нонке 1 + 2 и 2 + 2. При больших значениях пг и ва„' прн компоновке и ей п и комбинатребуегся дальнейшее увеличение числа ступене р циях от 2 + 3 до 2 + 5, причем с возрастанием степени двухконтурности увеличивается число ступеней турбины низкого давления. При трехвальной схеме ГТД газовую турбину выполняют по + 1 + 2 1 + 1 + 3 н ! + 1 + 4. В наиболее простых ис. 4.5, а, б ТРД компоновочных схемах одновальных турбин (рис, а, ) 1Зб Рис 6 б Конструктивные схемы газовых турбин а — одно оторнаго ТРД Амз (РД-9): б — однороторного ТВД (НК-4); е — днухроторного ТРДФ (Р)(-ЗОО, моднфнханнн); е — днухротарнога ТВД (ТВ2-(!7); д — днухроторного Трдд (АИ.26); е — трехроторнога (Рдд (д-Зб) н ТВД, когда количество ступеней ротора не превышает в больп)инстве случаев двух (в редких случаях — трех), рабочие колеса располагают по отно)пению к опорам консольно (рис.
4,5, а, в, г). С целью повышения изгнбной жесткости ротора во избежание !36 резонансных режимов его работы (см. равд. 7.5) рабочие колеса располагают по межопорной схеме, т. е. заднюю опору располагают позади рабочих колес — выполняют задисковой, Такое ' решение может быть вызвано большим числом ступеней (рис. 4.5, б), пониженной изгибной жесткостью вала малого диаметра (рис. 4.5, д, е РНД и 4.5, е РСД), стремлением снизить 137 окружную скорость подшипника, уменьшая его посадочный диаметр при значительной частоте вращения ротора (рнс.
4.5, б, г РВД и 4.5, е РНД, РСД и РВД). Каждый ротор должен иметь две опоры, одна из ° которых фиксирует положение ротора относительно корпуса, другая допускает относительные осевые перемещения ротора и корпуса. Как исключение, возможна установка третьей опоры во избежание опасного режима работы ротора иа критических оборотах (см. рис. 4.5, в РНД). В опорах, расположенных вблизи дисков рабочих колес, устанавливают роликовые подшипники, допускающие относительные осевые перемещения ротора и корпуса.
Эти перемещения имеют место вследствие разности температурных расширений и упругих деформаций (хотя и незначительных) от действия осевых сил. Опорой, фиксирующей ротор от осевых перемещений и воспри. нимающей осевое усилие ротора, является одна из опор, в которой установлен шариковый подшипник, зафиксированный от перемещения как по ротору, так и по корпусу. В большинстве случаев фиксирующие опоры располагаются непосредственно в силовых корпусах: — при одиовальных схемах преимущественно и реже при двухвальных в заднем силовом корпусе компрессора (рис. 4,5, а, в, г), изредка в переднем силовом корпусе компрессора (рис.
4.5, б) либо в силовом корпусе турбины винта ТВД (рнс. 4.5, г); — в двухвальных и трехвальных схемах ТРДД в разделительных силовых корпусах компрессоров (рис. 4.5„д, е); — лишь в редких случаях двухвальных ТРД осевая фиксация РНД осуществляется через внутривальную опору. расположенную внутри РВД (рис. 4.5, в). Расположение фиксирующей опоры примерно в середине длины ротора ТРД и ТВД ведет к уменьшению относительного смещения ротора и корпуса в турбнне прн изменении температурного реж м р оты двигателя, а следовательно, к уменьшению изменения аб аб торцевых зазоров (ротор — корпус) и радиального зазора межд р очнми лопатками н корпусом при принятой геометрии проточ— и жду ной части с изменяющимся (увеличивающимся) наружным диаметром (см.
рис. 4.5, б). Фиксирующие опоры, нагруженные как радиальными, так и осевыми силами, вблизи дискон газовых турбин, как правило, не располагают вследствие повышенных тепловых потоков и необходимости в этих случаях увеличения подачи масла на нх охлаждение. На ис. 4.5, в, р ..5, в, д показаны компоновочные схемы газовых турбин двухроторных ГТД с соосно расположенными валами.
При одной, двух ступенях диски располагаются как коисольно, так и по межопорной схеме. На схеме (рис. 4.5, а) диски одноступенчатых турбин РНД и РВД расположены консольно, причем задняя 138 опора турбины РНД выполнена межвальной, т. е. РНД опирается на РВН с помощью подшипника, размещенного внутри вала РВД.
Такая компоновка при отсутствии заднего силового корпуса заметно упрощает конструкцию узла турбины, ведет к уменьшению массы, но в то же время — к усложнению конструкции узла межвальной опоры из-за возникающих трудностей в организации подвода и отвода масла смазочного на охлаждение, а также обеспечения надежности работы уплотнений. Возможны и большие трудности в отстройке от опасных резонансных режимов работы роторов вследствие их взаимного влияния. На рис. 4.5, д показана компоновочная схема узла газовой турбины двухроторного ТРДД с задисковым и межвальным расположением опор РНД, при которой двухступенчатый РНД имеет свои две опоры: переднюю — межвальную и заднюю— задисковую с роликовыми подшипниками. Крутящий момент передается на ротор КНД через трубчатую шлицевую рессору, осевое усилие — через длинный стяжной болт на шарикоподшипник передней фиксирующей опоры двухопорного ротора КНД.
Переднее расположение фиксирующей опоры ведет к увеличению осевых перемещений в газовой турбине. Однако при профилировании О,р ~ сопз(, но при наличии бандажных полок на рабочих лопатках обеих ступеней и сочетании гребешков уплотнений на них с корпусом по цилиндрическим поверхностям исключается влияние этих перемещений на изменение радиального зазора, как это имеет место в случае схемы, показанной на рис.
4.5, г, д, з. Роторы КНД, ТНД и соединяющая их рессора имеют ограниченную длину, что обеспечивает достаточную изгибную жесткость при малых диаметрах валов и большую модульность конструкции. Однако само увеличение числа опор роторов ведет к возрастанию величины прокачки масла и осложнению в организации отвода тепла от масла. На рис. 4.5, е показана компоновочная схема трехроторной турбины, в которой все опоры роторов выполнены без использования межвальных подшипников.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
