Крепление рабочих лопаток компрессоров.

Крепление рабочих лопаток компрессоров.

Наибольшее распространение получило крепление рабочих лопаток компрессора типа «ласточкин хвост» (трапециевидного типа).

«Ласточкин хвост» в осевом пазе.

+:

1) малая масса; 2) достаточная прочность; 3) простота конструкции;

4) возможность размещения большого числа лопаток;

5) технологичность.

 

-: низкое демпфирование колебаний.

 

 

«Ласточкин хвост» в кольцевом пазе.

 

+: не требуется осевая фиксация.

 

-: диск имеет большую массу.

Осевая фиксация рабочих лопаток компрессоров и турбин.

Фиксации в совокупности делятся на групповые (одним элементом фиксируются все лопатки на диске) и индивидуальные.

Групповые:

1)трактовыми кольцами; 2) разрезными кольцами

            

Индивидуальные:

а) осевыми штифтами;                                        б) контровкой с       

                                                                               раздвоенными

                                                                                  концами;

                                      

 

в) радиальными штифтами

 

           

 

Сравнительный анализ роторов компрессоров различных типов

Ротор барабанного типа.     Ротор дискового типа.   Ротор барабанно-дискового типа.

+: 1)простота конструкции и сборки; 2)малая масса; 3)большая изгибная жесткость.   -: ограниченная окружная скорость.     +: 1)Высокая окружная скорость.   -: 1)большая масса; 2)сложность и высокая стоимость конструкции; 3) невысокая изгибная жесткость.     +: 1)большая изгибная жесткость; 2)достаточно высокая окружная скорость.   -: 1)сравнительно сложная конструкция; 2)сравнительно большая масса.

 

Конструкция роторов компрессоров дискового типа.

 

+: 1)Высокая окружная скорость.

 

-: 1)большая масса; 2)сложность и высокая стоимость конструкции; 3) невысокая изгибная жесткость.

 

Крепление диска с ротором осуществляется шлицами (эвольвентные, трапециевидные).

 

 

Направляющие аппараты компрессоров (классификация, типы крепления лопаток).

НА:

- входные НА;

- НА ступеней;

- СпА (спрямляющий НА последней ступени).

 

Крепления:

1) одноопорные (консольные)

а) типа «ласточкин хвост»;       б) полочное крепление с винтом                                               

                              

2) двухопорные

а) полочного типа                                      б) типа «цапфа»          

                        

 

 

в) сварное

Поворотные направляющие аппараты (классификация, типы крепления лопаток).

Поворот лопаток НА является одним из основных способов регулирования осевого компрессора, который позволяет поддерживать углы атаки лопаток компрессора на нерасчетных режимах близкими к расчетным значениям.

Лопатки бывают одноопорными (консольными) и двухопорными.

Поворотные консольные лопатки имеют в периферийной части пера цилиндрический хвостовик. Лопатка устанавливается в корпус изнутри до упора в торец. С наружной части корпуса на лопатку устанавливается рычаг, фиксирующий ее от выпадения и осуществляющий поворот лопатки.

Двухопорные поворотные лопатки конструктивно аналогичны консольным за исключением того, что на втулочной части пера лопаток имеется второй цилиндрический хвостовик, который позволяет закрепить лопатку во внутреннем кольце.

 

Требования, предъявляемые к турбинам. Классификация турбин.

Турбина предназначена для преобразования располагаемой энергии рабочего тела в мощность (крутящий момент на валу).

 

Требования к турбине: 1) обеспечение требуемой мощности; 2)возможно меньшие масса и габариты; 3) достаточная надежность в условиях тепловых и механических нагрузок.

 

Классификация:

 

I. По числу каскадов:

-одно; двух-; трех; -четырех (в перспективе).

 

II. По наличию внутреннего охлаждения лопаточных венцов:

1) охлаждаемые; 2) неохлаждаемые.

 

III. По наличию регулирования радиального зазора:

1) регулируемые; 2) нерегулируемые.

 

IV. По схеме ротора:

1) диски между опорами;                 

    

2) консольное расположение дисков

  

 

V. По направлению течения газа:

1) осевые; 2) радиальные (центробежные и центростремительные).

22. Рабочие лопатки турбин (условия работы, предъявляемые требования, конструкция).

Лопатки турбин испытывают высокие напряжения растяжения и несколько меньшие, но также опасные напряжения изгиба, переменные по времени и вызывающие усталость материала.

Условия работы: 1) центральные силы (растяжение, изгиб, кручение);

2) газовые силы; 3) вибрации; 4) агрессивная газовая среда; 5) высокая температура газа.

Лопатки турбины должны обладать высокой надежностью на всех возможных эксплуатационных режимах и обладать большим ресурсом, обладать возможностью работать длительное время в условиях высоких температур и в среде химически активных газов.

                                                   φ – угол закрутки профиля (≈30^о)

 

 

 

Требования, предъявляемые к камерам сгорания

1)высокая полнота сгорания η=0,99-0,995

2)надежный запуск, в заданных условиях без применения специального пускового топлива и других специальных средств

3)устойчивая работа без вибрационного горения и погасания в заданном диапазоне по α_м=30-40, Р, Т- параметры на входе

4)допускаемый уровень потерь полного давления σкс=0,95

5)допускаемый уровень неравномерного поля температур на выходе

6)низкое содержание вредных веществ в продуктах сгорания: SO₂,SO₃,NO_x(NO, NO₂) C_zH_y

7)минимальная масса и габариты

8)высокая надежность

 

 

Диффузоры камер сгорания.

1)ступенчатый (отрывной) с внезапным расширением

+меньшая длина

+возмущения на выходе из компрессора не передаются в проточную часть к.с.

-большие потери

 

 

2)бесступенчатый диффузор с плавными образующими

+меньшие потери

-большая длина

 

 

 

 

40. Выходные устройства- основные функции, предъявляемые требования, классификация.

Выходные устройства- часть ГТД предназначенная для:

- преобразования Wпот в Wкин газов струи

- отвод газов от двигателя

- регулирование режима работы турбокомпрессора путем изменения площади сечения

- снижение уровня шума выхлопной струи

- отклонение вектора тяги

- экранирование инфракрасного излучения горячих элементов

 

Требования:

- min потери полного давления

-безотказная работа механизмов управления подвижными элементами выходного устройства

- min масса и габариты

 

Классификация:

а) по скорости полета: дозвуковые(М=<1,5), сверхзвуковые(М>1,5)

б) по форме продольного сечения проточной части: суживающиеся, расширяющиеся, сужив-расширяющиеся, эжекторные

в) по форме поперечного сечения проточной части: осесимметричное, неосесимметричное

г) по наличию регулирования: регулируемое. нерегулируемое

 

Силовые схемы роторов ГТД

Все ротора по числу опор подразделяются на:

2хопорный ротор

Малоразмерный двигатель, двигатель ВСУ, подъемные двигатели, каскады ВД, НД 3хвальных двигателей.

 3хопорный ротор

 

Радиально-упорный механизм(2) обязательно расположен в середине

ИНАЧЕ:

При фиксировании передней опоры происходит термическое расширение и он препятствует расширению, а в положении (1) не поставить из-за высокой температуры в турбине

4хопорный ротор

+большое ωкр

-сложная конструкция

-большая масса

Крепление рабочих лопаток компрессоров.

Наибольшее распространение получило крепление рабочих лопаток компрессора типа «ласточкин хвост» (трапециевидного типа).

«Ласточкин хвост» в осевом пазе.

+:

1) малая масса; 2) достаточная прочность; 3) простота конструкции;

4) возможность размещения большого числа лопаток;

5) технологичность.

 

-: низкое демпфирование колебаний.

 

 

«Ласточкин хвост» в кольцевом пазе.

 

+: не требуется осевая фиксация.

 

-: диск имеет большую массу.