Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
В тех случаях, когда место соединения консольного диска и вала вынесено за пределы горячей зоны и коэффициенты линейного расширения сопрягаемых элементов близки, может быть применено их соединение жесткими фланцевыми муфтами с призонными осевыми болтами (см. рис. 120, 121, б и 167). Аналогичную конструкцию применяют в двухопорных дисковых роторах. На рис. 141 и 158 показаны типичные конструкции роторов турбин фирмы Дженерал — Электрик. Конструкция на рис. 158 была в дальнейшем заменена более прогрессивной (рис. 183, ж), обеспечивающей меньшую толщину и лучшую проковку диска. Промежуточная часть без центрального отверстия частично разгружает турбинные диски от центробежных усилий.
Ротор трехступенчатой двухпроточной турбины низкого давления ГТУ мощностью 40 000 квт фирмы СТАЛ (рис. 185) также сборный. Диски каждого протока стянуты со средней частью и хвостовиками 32 болтами, а средняя часть (барабан) имеет
256
жесткое фланцевое соединение. Подобная конструкция возможна потому, что температура газа перед турбиной не превышает 450° С.
Аналогичная схема соединения дисков с хвостовиками и промежуточной частью ротора турбокомпрессора использована в установках фирмы Кларк (см. рис. 125, б) и в серии ГТУ малой мощности фирмы Блекборн-Турбомека (рис. 183, з); элементы ротора центрируют по заточкам, выполненным в центральной части дисков. Взаимная центровка в ГТУ мощностью 500 л. с. модели «Базилиск» фирмы Бадворт (рис. 183, и) производится с
Рис. 185. Ротор турбины низкого Рис. 186. Соединение при помощи
давления ГТУ мощностью 40 000 квт торцовых шлицев узлов ротора турфирмы СТАЛ бины ГТУ фирмы Вестингауз
помощью промежуточных колец. Эти установки предназначены для работы при высокой температуре газа, но их роторы имеют весьма эффективное охлаждение.
Таким образом, конструкции роторов с жесткими соединениями, в которых крутящий момент передается призонными болтами, предназначены для работы при относительно низких температурах и не допускают взаимных радиальных перемещений сопрягаемых элементов.
Большое распространение в газовых турбинах получили сборные дисковые роторы с периферийными и центральными стяжками, которые стягивают элементы ротора в осевом направлении; передача крутящего момента при этом производится другими деталями, в той или иной степени допускающими независимость радиального положения сопрягаемых элементов ротора. Наиболее часто используют для передачи крутящего момента торцовые треугольные шлицы — соединения типа Хирт. Фирма Вестингауз, ряд фирм, выпускающих ГТУ по ее лицензиям,— Фиат, Томассен-Веркспур и др., а также фирма Кларк применяют торцовые шлицы криволинейной формы — их зубья имеют бочкообразную кон-
17 Заказ 1063 257
фигурацию типа «песочных часов» — это соединение известно под названием Курвик (рис. 186).
На рис. 157 и 186 изображены роторы с торцовыми шлицами и периферийными стяжками, которые выполнены более длинными, чем суммарная толщина дисков и фланцев хвостовиков.. Во избежание прогиба длинных стяжек под действием центробежной силы на них предусматривают центрирующие пояски-(рис. 186) или их устанавливают вплотную к внутренней поверхности барабана (рис. 157). Периферийные стяжки характерны для крупных и тяжелых роторов. Их затягивают с помощью динамометрических приспособлений, так как различная затяжка может быть источником вибраций. В наборных дисковых роторах турбин малой и средней мощности вместо периферийных стяжек предпочитают одну центральную. Длина ее по возможности также выполняется максимальной. В общих двухопорных роторах турбокомпрессоров центральная стяжка зачастую предназначена для соединения дисков компрессора и турбины. На рис. 121, г; 151; 163; 165; 187, а показаны роторы с центральной стяжкой, где крутящий момент передается торцовыми треугольными шлицами типа Хирт. Все роторы имеют удлиненную, стяжку, а ротор, изображенный на рис. 121, г имеет пружинные элементы, гарантирующие постоянный натяг стяжки.
На рис. 187, б показан ротор с центральной стяжкой, крутящий момент которого передается осевыми штифтами. Головка стяжки выполнена конической и входит в соответствующее посадочное гнездо, выполненное в диске — этим достигается центровка стяжки. Аналогично центрируется стяжка и в роторах, показанных на рис. 67 и 164.
В роторе, представленном на рис. 187, в, температуры обоих, дисков близки — это позволило соединить их осевыми штифтами; хвостовики же, имеющие более низкую температуру, соединены с дисками торцовыми шлицами.
При сборке дисковые наборные роторы проходят операцию опрессовки: первоначально роторы сжимают в осевом направлении примерно усилием, в 1,5 раза большим расчетного, для плотного прилегания всех сопрягаемых элементов, а затем усилие затяжки ослабляют до номинального значения. Затяжку контролируют динамометрическими ключами или мерными скобами по удлинению стяжек.
В ряде установок применение стяжек вызывается необходимостью применения осевой сборки турбины. Цельнокованый ротор турбины, показанный на рис. 164, выполнен как одно целое-с хвостовиком, на конце которого имеются шлицы, входящие в зацепление с внутренними шлицами на роторе компрессора.
