Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рациональную конфигурацию елочных многоопорных хвостов отрабатывают обычно опытным путем. Точность обработки хвоста лопатки и паза диска с очень малыми допусками на расстояние между полками обеспечивают протягиванием или фрезерованием с последующей шлифовкой.
В многоступенчатых турбинах с цельноковаными или сварными роторами выполнение осевых пазов вдоль всей образующей ротора усложнено, особенно при многоопорных елочных хвостах с малыми размерами зубьев. Учитывая это обстоятельство, а также упомянутые недостатки елочных хвостов, была разработана конструкция хвостов с двумя-тремя парами опорных поверхностей и большими радиусами скруглення во впадинах (рис. 188, в, г). При расчете подобного соединения для турбины высокого давления установки ГТ-6-750 ТМЗ предполагалось, что даже одна пара зубцов может обеспечить длительную работоспособность соединения. Хвосты лопаток этой турбины выполнены двухопорными. В турбине низкого давления нагрузки от центробежных сил больше и число пар зубцов увеличено до трех. Зубцы хвостов лопаток нагружены в этой установке равномерно 264
вследствие более низкого уровня температуры [9]. Опыт эксплуатации показал надежность таких соединений.
Чтобы рабочие лопатки не смещались в осевом направлении, их стопорят. Лопатку, показанную на рис. 189, фиксируют с левой стороны буртом, с правой — Г-образной пластинкой, отгибае-
P J
B G
.
J '
Г..Л ^r,, Ї
S t
V1
Рис. 189. Способы стопорения лопаток
Рис. 190. Лопатки турбин:
а — ГТУ TE фирмы Рустон; б — ГТ-700-5 НЗЛ; /, 2 — лопатки турбины высокого давлення; 3 — лопатки турбины низкого давления; 4 — проставка; 5 — вкладыш; 6 — виит
мой после заводки лопатки. Такие пластинки могут быть установлены с обеих сторон хвоста. Стопорную пластину можно закладывать не в дно паза, а на периферии диска. Для этого по гребням выступов диска протачивают узкий паз; каждая стопорная пластина фиксирует одновременно две лопатки. На рис. 190, а Показана стопорная пластина, закладываемая в донышко паза. В установках НЗЛ лопатки стопорят Т-образными вкладышами 5 (рис. 190, б), которые закладывают в канавку на диске (вкладыш входит в прорезь полки лопатки). Лопатки заводят последовательно каждую со своим вкладышем, а последнюю стопорят пла-
265
стиной с винтом 6. Способы стопорения лопаток в турбинах ЛМЗ показаны на рис. 189. Фрезерованные фиксаторы закладывают в донышко паза, средняя их часть входит в прорезь хвоста лопатки, усики загибают с боковых сторон обода. Плоская пластина, которую также закладывают на донышко паза, имеет по концам разрез; каждый из боковых усиков разводят вверх и вниз, фиксируя осевое положение лопатки.
Различные боковые экраны и покрывные диски (рис. 150) могут служить для осевой фиксации лопаток. В ряде установок
(в частности в ГТУ мощностью 350 квт фирмы Аллен) для этого применяют специальные цельные или разрезные кольца, которые крепят все лопатки или группы лопаток.
В установках малой мощности размеры элементов осевых хвостов столь миниатюрны, что выполнение их представляет определенные технологические затруднения. Эти установки, кроме того, имеют очень большие числа оборотов и высокие температуры. Поэтому напряжения в хвостовых соединениях могут быть настолько велики, что обычные крепления лопаток применены быть не могут. В этих случаях иногда используют приварку лопаток к ободу диска (рис. 191, а). Преимуществом крепления сваркой является простота и дешевизна производства, хороший теплоотвод от лопаток к диску и достаточно высокая прочность соединения. Недостатками — ограниченный выбор материалов, ¦обусловленный их способностью свариваться, сложность контроля качества шва и затруднения при замене отдельных лопаток [10].
В некоторых авиационных двигателях применяют полые •охлаждаемые лопатки, изготовленные вытяжкой из трубчатых или листовых заготовок (рис. 191, б). Хвостовую часть лопатки, которой придается сечение прямоугольника или параллелограмма, надевают на диск с соответствующими осевыми или косыми прорезями в ободе.
При сборке лопатки фиксируют технологическими шпильками. В специальные канавки на шипах диска закладывают профильную проволоку из серебряного тугоплавкого припоя, после
A-A B-B
Рис. 191. Лопатки турбин авиационного типа
266
чего диск нагревают до температуры более IOOO0C. За счет капиллярности припой проникает во все зазоры, прочно соединяя лопатки и диск.
Фирма Дженерал-—Электрик разработала технологию сварки полых лопаток с дисками применительно к высокооборотным авиационным ГТУ очень малой мощности. Лопатки турбин изготовляют из трубы, хвост их имеет прямоугольное сечение и плотно входит в прорези диска. Сложность проблемы заключается в сварке тонкостенной лопатки (0,25 мм) с относительно толстым
Рис. 192. Диск турбины фирмы Дженерал — Электрик:
а — предварительный вариант; б — окончательный вариант 1 — диск; 2 — лопатка; 3 — бандаж; 4 — сварочный шов; 5 — прижим стальной; 6 — прижим медный