Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
из расчета предельной температурь1 для перлитн і т р
Различные конструкции сварнЫ* роторов турбин показаны на рис. 121, д\ 143; 183, виг; подробные сведения о типах сварных роторов и композитных дисках, 0 разДелке кр ке частей ротора под сварку, о метоДах 5^РКИ ДР' P
работе В. Н. Земзина и Л Д. Френкеля . J- стале„ ?
Наряду со сварными роторамиJ из тике газотурбостроении имеются J ^ h ^
аустенитных сталей (ГТУ мощность» и чм ^
мощностью 12000 квт типа ГТ-12-J ’5 „ ™
ектировании установки ГТ-12-3 быЛ Учтен пыт к У P
ґ пл. с ^л^н-Бовери, в которых наолю-
торов паровых турбин фирмы Броун беРж’ание эт?0 сва й
далось появление трещин в швах ^ на диаметре! Меньшов в роторе турбины ГТ-12-3 был й
г г „^істов рабочих лопаток,
шем, чем диаметр дна пазов для хво^1ии г
253
Рис. 183. Цельнокованые роторы и роторы с жестким соединением элементов:
а — ГТУ мощностью 7500 квт фирмы Зульцер; б — ГТУ мощностью 22 000 л. с. фирмы Броун-Бовери (турбина низкого давления); в — ГТ-12-3 ЛМЗ (турбииа высокого давления); г — фирмы Броун-Бовери; д — ГТУ мощностью 50 000 квт (турбина высокого давления); е — ГТ-700-5 НЗЛ (турбина низкого давления); ж — ГТУ мощностью 16 500 квт фирмы Дженерал-Электрик; з — ГТУ «Пэлюст» фирмы Блекборн; и — ГТУ «Базилиск» фирмы Бадворт; к — ГТУ мощностью 15(ЮО квт фирмы Бристоль-Сиддли (турбина низкого давления); 1 — радиальный штифт;
2 — вентилятор; 3 — пробка; 4 — кольцо; 5 — гребень упорного подшипника; 6 — противовес; 7 — шестерня привода вспомогательных механизмов
Как показали эксперименты, проведенные на моделях сварных роторов, их критическое число оборотов оказалось на 13—17% ниже расчетного значения [10].
Сварным роторам присущи все недостатки цельнокованых роторов, связанные с механической обработкой пазов для хвостов лопаток.
Наибольшее распространение в газовых турбинах всего диапазона мощностей и различных назначений нашли дисков-ые сборные роторы. Диски таких роторов при необходимости можно отковать без центрального отверстия; их обработку ведут параллельно на станках меньших размеров; для выполнения хвостов лопаток можно использовать наиболее прогрессивную технологию; число лопаток по ступеням не взаимосвязано. Принципиальным преимуществом многоступенчатых дисковых роторов является возможность осуществления осевой сборки агрегата при неразъемных корпусах и диафрагмах турбины. Дисковые роторы применяют для высоконапряженных агрегатов и в частности для авиационных газотурбинных двигателей.
В то же время дисковые роторы требуют применения стяжных болтов. Отверстия для болтов ослабляют тело диска и создают концентрацию напряжений. Болты подвержены значительным нагрузкам от затяжки, а периферийные болты также и изгибным усилиям, вызванным центробежными силами и различными радиальными перемещениями соседних дисков.
Это предопределяет жесткие требования к температурному режиму ротора — система охлаждения должна обеспечить близкие температуры различных дисков в местах их соединения. Неравномерная затяжка периферийных болтов может привести к прогибу ротора и возникновению вибраций.
Соединение дисков между собой и с валом при помощи радиальных штифтов позволяет избежать ослабления тела диска отверстиями — этот способ широко используется для крепления консольных дисков; как правило, в двухопорных роторах такие соединения не применяют. На рис. 121, а; 183, <3 и е и 184 показаны различные соединения консольных дисков на радиальных цилиндрических штифтах. Посадка дисков по центрирующим пояскам выполнена с небольшим натягом, но во время работы после многочисленных теплосмен возможно ослабление посадки и появление зазора в соединении. Радиальные штифты при этом обеспечивают концентричность сопрягаемых деталей.
Обязательным условием в таком соединении служит радиальное положение штифтов. По нормам НЗЛ не допускается отклонение оси штифта от радиального положения более чем на 0,02 мм на глубине отверстия при посадочном диаметре диска около 200 мм. Для предохранения штифтов от выпадения вследствие воздействия центробежных сил предусматривают специальные стопоры. Штифт 4 на рис. 184 закреплен осевым стопорным
255
штифтом 2, штифты 6 закреплены расчеканкой материала у края отверстия, штифт 9, устанавливаемый изнутри пояска, имеет головку.
В первых моделях газотурбинных установок НЗЛ радиальные штифты стопорились расчеканкой, а в последующих установках типа ГТ-700-5 и ГТ-750-6 (рис. 183, е) сверху штифтов насаживают кольцо, которое, в свою очередь, от осевого перемещения закреплено винтами. Для лучшей центровки диска относительно вала в его расточку устанавливают пробку, выполненную из аустенитной стали, как и диск. Диск напрессован на пробку и натяг в этом соединении сохраняется при любых условиях ра-
Рис. 184. Соединение узлов ротора турбины высокого давления ГТУ мощностью 50 000 квт:
1 — вал; 2 — стопорный штифт; 3 — диск; 4, 6, 9 — радиальные штифты;
5 — промежуточный диск; 7 — лопатка; 8 — покрывной диск
боты. В авиационных ГТУ для стопорения штифтов используют резьбовые пробки.
