Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
осевых компрессоров:
в — ГТУ мощностью 3000 л. с, фирмы Метро — Виккерс; г — ГТУ-б; д — ГТУ-ЗГ;
3000 квт фирмы Зульцер
191
его на конический вал. Во избежание ослабления натяга при работе двигателя и для удобства пригонки посадочной поверхности иногда вводят промежуточную втулку, связанную с диском радиальными пальцами. Бесшпоночное соединение применимо при передаче относительно небольшого крутящего момента. Такое соединение позволяет изготовлять диски из алюминиевых сплавов, имеющих больший коэффициент линейного расширения, чем у стали. Стальные диски можно соединять с валом шлица-
Рис. 122. Сварной ротор осевого компрессора ГТУ фирмы Броун — Бовери
Рис. 123. Роторы с насадными дисками осевых компрессоров ГТУ фирмы
Вестингауз:
а — мощностью 5000 /сет; б — мощностью 8500 квт
ми любого общепринятого профиля — прямоугольными, треугольными, эвольвентными. Диски из алюминиевых сплавов требуют специального профиля трапециевидной формы с радиальным направлением боковых граней; в этом случае при расширении диска относительно вала соблюдается геометрическое подобие соединения и контакт по боковым граням шлицев не нарушается.
В компрессорах авиационных двигателей используют известный в паротурбостроении способ передачи крутящего момента от диска к диску при помощи торцовых шпонок. При этом вал компрессора не участвует в передаче момента и может быть выполнен тонкостенным.
Дисковые наборные роторы получили в компрессорах наибольшее применение, так как наряду с описанными выше технологическими преимуществами они имеют высокую жесткость и прочность.
В осевом направлении диски и хвостовые цапфы ротора плотно стягивают одним центральным (рис. 124 и 93, а) или несколь-
I—ггГ
В)
192
кими периферийными болтами (рис. 125). Иногда лопатки крепят между дисками, а над внешней поверхностью обода дисков располагают ряды направляющих лопаток. При наличии одного
Рис. 124. Дисковые наборные роторы с центральной сгяжкой осевых компрессоров: а — ГТУ мощностью 1000 квт фирмы Аллен; б — ГТУ РД-10 (реактивный двигатель); в — ГТУ мощностью 40 000 квт фирмы СТАЛ
центрального стяжного болта должны быть предусмотрены специальные элементы для передачи крутящего момента. Так, в роторе ГТУ фирмы Аллен (рис. 124, а) крутящий момент пере-
13 Заказ 1063 1 93
дается осевыми штифтами в ступицах дисков. Этот способ получил большое распространение и в роторах других типов, в том числе роторах центробежных компрессоров. Хвостовые цапфы ротора соединены с первым и последним дисками с помощью конических шлицев треугольного профиля.
В компрессоре турбореактивного двигателя РД-10 крутящий момент передается силами трения по посадочным пояскам дисков (рис. 124, б). Диски, кроме того, соединены радиальными стопорными болтами. В ГТУ мощностью 40—50 мет фирмы СТАЛ (рис. 124, в) роторы компрессоров стянуты центральным болтом 5; крутящий момент передается через шпонки между дисками 1 и внутренними распорными кольцами 3, а также вследствие наличия трения между дисками и внешними кольцами 2. Периферийные болты 4 — технологические, облегчающие процесс сборки.
В роторе ГТУ CS-600 фирмы Центракс (рис. 93, а), наряду с центрированием дисков по заплечикам в ободе и наличием центрального стяжного болта, диски насажены на полый вал с внешней шлицевой поверхностью. Вал только передает крутящий момент. Компрессор выполнен осецентробежным. Из пяти осевых ступеней четыре (от второй до пятой) имеют рабочие лопатки с Т-образными хвостами, зажатыми между дисками, а лопатки первой ступени и входного направляющего аппарата центробежного колеса крепят осевыми елочными хвостами.
Центральный стяжной болт воспринимает значительные усилия вследствие предварительного его натяга и возможной разности температур между дисками и болтом, особенно в том случае, если диски изготовлены из алюминиевых сплавов с большим коэффициентом линейного расширения. Во избежание ослабления затяжки дисков в процессе эксплуатации центральный болт, изготовляемый из высокопрочной легированной стали, устанавливают со значительньш предварительным натягом, а в ряде случаев под его головку и под гайку вводят пружинные элементы (см., например, рис. 124, б).
Во избежание резонансных колебаний и прогиба центрального стяжного болта в одном или нескольких местах он опирается на соответствующее посадочное место в диске. При большом диаметре внутренней расточки ротора один из дисков выполняют с малым отверстием специально для поддержки центрального болта. Так как центральный болт воспринимает значительные нагрузки, шире применяется схема, при которой диски стягивают периферийными болтами. При этом появляется возможность выполнения дисков без центрального отверстия для понижения уровня напряжений в полотне диска. Кроме того, соединение дисков периферийными болтами — единственно возможный вид крепления дисковых наборных роторов, внутри которых проходит вал другого турбокомпрессора или силовой
194
турбины. Как правило, такие диски выполняют без центральных отверстий, зачастую постоянной толщины, или конической формы. Так как нагрузки от рабочих лопаток относительно невелики, а жесткость наборного ротора значительна, диски можно выполнять постоянной толщины без облегчающих выточек по полотну (диски первых ступеней ГТУ фирмы Дженерал — Электрик, см. рис. 125, а).
