Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 43
Текст из файла (страница 43)
рис. 4.6, д). Осевое расположение турбины РНД и невозможность смещения в сторону компрессора гарантируется взаимным упором рессоры и других деталей, расположенных между гайкой 3 и буртиком контровочной втулки 5 с некоторым гарантированным осевым люфтом Л. Стяжной болт 4 контрится замком 1, На рис. 4.66 показан узел соединения ротора компрессора с рессорой, передающий момент М„р на редуктор ТВД. Осевая фиксация рессоры 1 редуктора осуществлена с помощью пружинящего кольца 4 и фасонного болта 3. Для этого головка болта заложена в расточку рессоры и фиксирована в ней от смещений пружинящим кольцом 4.
После введения рессоры внутрь передней цапфы компрессора 2 болт ввертывается в заглушку 3 до упора в распорную втулку 5, которая предупреждает выжимание пружинящего кольца 4 из канавки. Болт контрится специальным фасонным стопором 76 смонтированным в шестигранном отвер- 1 Я г 4 Х 6 7 7 Рис. 4.68. Соединение рессоры редуктора с передней цапфой компрессора в ТВД: г — рессора; г — передави цапфа компрессора; 6 — фасониый балт; 6 — пружинное кольцо; 6 — распорнав втулка; 6 — штифт; 7 — фасонвый стопор; 6 — ааглушка 8» 22? фюпа П ВИЛа Г=ППП'П «пп шпп гпп 7ПП ппп ППП ППП 7ППП 'П Рис, 4.69.
Соединение роторов осевого компрессора и газовой турбины ТВЦ ТВ2-117 стии заглушки, которая сама удерживается в цапфе с помощью штифта б. Более сложным видом соединения, содержащего ряд интересных конструктивных решений, является муфта, соединяющая роторы компрессора и турбины ТВД (рис. 4.69), обеспечивающая соединение вала 4 ротора турбины компрессора с задней цапфой 3 осевого компрессора и работу в условиях некоторого перекоса осей соединяемых узлов. Для этого внутри задней цапфы 3 выполнено сферическое гнездо с тремя прорезями б, а на валу 5 рого а турбины — три выступа 4 как часть сферы. рутящий момент с ротора турбины на ротор компрессора передается через шлицевую втулку 2 с зазорной посадкой по обоим шлицевым поясам.
Эти зазоры и наличие контакта валов по сфере обеспечивают работу узла в условиях некоторого перекоса осей. Шлицевая втулка удерживается от осевого смещения пружиной 1. При смещении шлицевой втулки влево до выхода из зацепления ее шлиц со шпицами вала турбины и поворота вала турбины на 60' сферический замок позволяет сместить вал турбины вправо, так как сферические выступы 4 вала проходят через пазы (прорези) б. 4.8. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Значительные температуры нагрева и резкие их изменения, статическая, динамическая и циклическая нагруженность и ряд других факторов обусловили специфические требования к выбору конструкционных материалов для основных деталей 22В Рис.
4.70. Изменение предела прочности ов сталей и сплавов в зависимости оз температуры нагрева: 7 — 40Х!5нтгтФ2МС; 7 — ХН77ТЮГо 3 — ХН55ВМТФКЮ; 4 ХН62МВКЮ; ЖС6К; 5 — ЖС6КП; 7 — ХН70МВФЮВ газовых турбин: рабочих и сопловых лопаток, дисков, корпусов, валов и др. В числе этих требований. — длительная жаропрочность; — сочетание высокой сопротивляемости ползучести при достаточной пластичности; — стойкость против газовой коррозии и эрозии1 — достаточно высокая теплопроводность и др.
Этим требованиям в достаточной мере удовлетворяют жаропрочные сплавы на никелевой и в ряде случаев — кобальтовой основе. Рабочие лопатки выполняют из сплавов на никелевой основе. ЖСЗ (ЭИ618), ЖС6К, ЖС6КП, ХН77ТЮР (ЭИ437Б), ХН70ВМТЮ (ЭИ617), ХН70МВТЮБ (ЭИ598), ХН55ВМТЮКЮ. Для сопловых лопаток используют сплавы на никелевой основе ЖСЗ, АВН-ЗОО, ЖС6-К и на кобальтовой основе — ЛК-4. Для дисков применяются сплавы на никелевой основе ХН77ТЮР (ЭИ437Б) при меньших температурах нагрева, хромоникельмарганцовистая сталь 37Х12Н8Г8 МФБ и др. Детали корпусов изготовляют из 1ЗХ11Н2В2МФ (ЭИ961), ВЖ102, 20Х23Н18 (ЭИ417), 12Х18Н9Т (Х18Н9Т).
Для валов используют 1ЗХ14НЗВ2ФР (ЭИ736), 18Х2Н4МА, 40Х Н2М. Крепежные детали (болты, шпильки, гайки) изготовляют из ХН77ТЮР и др. Прочностные характеристики некоторых материалов, применяемых для изготовления сопловых и рабочих лопаток и других деталей турбин, приведены на рис. 4.70. 229 1гба 1100 1000 1000 бг„чая 700 000 Вопросы для самоконтроля Рнс. 4.71.
Изменение длительной прочности жаропрочных сталей и сплавов овл в зависимости от длительности нагруження т и температуры нагрева Т К 116,361 70 гг 70 100 гда утп «00 хм баа 700 ч баа 700 000 000 ег Рис. 4.72. Изменение модуля упругости Е и козффипиеита линейного расшире- ния а в зависимости от температуры нагрева жаропрочных сталей и сплавов 230 10000 77000 10000 ч 17000 ~~ 14000 'й„17000 ч," ггаба 11000 10000 уаа гаа 077 100 1за 120 гаа га гг га га >'га На рис. 4.71 показано изменение длительной прочности, где уровень нагружения Р = Т (1д ч + 20). Изменение модуля упругости первого рода Е и козффипиента линейного расширения а с увеличением температуры нагрева для некоторых марок материалов дано на рис.
4.72. Для повышения жаростойкости (устойчивости к газовой коррозии) лопатки алитируют — покрывают окисью алюминия слоем толщиной 0,02 ... О,ОЗ мм с последующей термообработкой для образования в поверхностном слое раствора алюминия. Все более широкое применение находят многокомпонентные покрытия на основе )ч)1, Сг, А1 и др. 1.
Назовите основные конструктивные параметры ГТ ГТД различным схем и назначений. 2. Перечислите и обоснуйте пути уменьшения числа ступеней ГТ и возможности их практической реализации. 3. Какие трудности имеют место при проектировании систем охлаждения ГТ? 4. Какова связь конструктивной схемы охлаждаемыя лопаток СА и РК '". Тоха н Оеха? 6. Сколько отбирается воздуха 0 иэ тракта двигателя на охлаждение, и том числе на охлаждение лопаток СА, РК; дисков, корпусов и др.? 6. Почему в ГТ соединение лопаток РК с дисками выполняется елочного типа? 7. Как оценивается про ость соединения лопаток РК с дисками елочного типа? 8.
Перечислите способы соединении злемеитов ротора (валов, дисков, цапф) их достоинства и недостатки. 9. Какими силами и моментами нагружены роторы ГТ? 10. Какие особенности необходимо учитывать при проектировании опор ГТ? 11. Какие основные требования предъявляются к материалам, используемым длн изготовления лопаток СА и РК, дисков, корпусов? ГЛАВА 5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РАБОЧИХ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРОВ И ТУРБИН зл. КОНСТРУКЦИЯ Н ПРОЧНОСТЬ ЛОПАТОК 5.1.1. Требования и особенности проектирования лопаток При проектировании лопаток учитываются новейшие научно-техиические достижения в области газовой динамики лопаточиых машин, теорий прочности и колебаний, теплотехники, материаловедения с учетом современных возможностей технологии изготовления.
б Компрессориые и турбинные лопатки можно разделить иа две ольшие группы — рабочие лопатки колес и статорные лопатки. Рабочие лопатки работают в сложных условиях и поэтому их проектированию уделяется особое внимание. Для статорных ли т аток многие проблемы отсутствуют, и проектирование менее опроблематично. К конструкции рабочих лопаток предъявляются весьма высокие требования, которые можно представить в виде четырех основных условий: — совершенные газодинамические характеристики, обеспечивающие необходимое преобразование воздушного или газового потока в рабочем колесе ступени с минимальными потерями. Выполнение этого условия способствует достижению высоких коэффициентов полезного действия компрессора и турбины ГТД, — высокая надежность конструкции рабочих лопаток — сноб собность определенное длительное время выдерживать вес ьма ольшие статические нагрузки, работать в условиях вибраций и больших динамических напряжений.
Для турбинных лопаток к этому добавляется требование сохранения работоспособности при предельно высоких температурах с частой сменой температ ны х режимов при наличии явлений ползучести материала. Тех- ратурнологичиость конструкции — возможность изготовления всех элементов конструкции лопатки как единого целого современными средствами и методами с обеспечением плавности изменения заданных форм пера по длине лопатки, необходимой точности изготовления всех размеров, качества и чистоты поверхности; — живучесть конструкции — способность сохранять надежность в процессе эксплуатации при условии появления возможных, заранее обусловленных повреждений посторонними предметами, забоин, водяной и пылевой эрозии и атмосферной коррозии.
232 Особенность проектирования лопаток ГТД состоит в том, что все требования должны быть максимально обеспечены в процессе проектирования. Это вызывается тем, что доводка пера лопатки по геометрии, прочности, вибрациям в процессе доводки нового двигателя весьма ограничена. Изменение геометрии пера для исправления аэродинамических качеств или повышения прочности вызывает изменение характеристик ступени и ее координацию с другими ступенями компрессора и турбины.
Изменения в конструкции замковой части лопатки требуют существенных изменений конструкции дисков, что не всегда возможно. В процессе проектирования широко используются математические методы всесторонней оценки качества и работоспособности лопаток. Наряду с традиционными упрощенными методами предварительных расчетов применяются аналитические методы проектирования. Так, например, в последние годы развиваются и все шире применяются методы проектирования ступеней на основе объемных моделей течения воздуха в каналах рабочего колеса, благодаря чему появились широкоходные виды лопаток, существенно отличающиеся по форме и аэродинамическим характеристикам от существующих видов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
