Описание спроектированного осевого компрессора

 

Осевой компрессор состоит из ротора, несущего рабочие лопатки всех ступеней, и корпуса со спрямляющими аппаратами и опорами. Данный компрессор имеет ротор смешанного типа, так как его отдельные секции имеют и диски, и барабанные участки. Такая барабанно-дисковая конструкция имеет достаточно большую жесткость и большое критическое число оборотов.

В представленном компрессоре секции соединяются между собой с помощью штифтов.

Каждая секция представляет собой диск с барабанными участками. Барабанные участки секций образуют собой тело равного сопротивления изгибу, отчего конструкция ротора имеет при сравнительно малом весе большую жесткость.

Внутренние полости ротора, образующиеся между дисками, сообщаются между собой через отверстия в теле дисков, чем устраняется осевая нагрузка на диски из-за перепада давления.

Стальные рабочие лопатки закреплены в дисках с помощью хвостовиков типа «ласточкин хвост» и зафиксированы от смещения вдоль паза отгибными замками.

Все диски ротора и задний вал компрессора подвергаются статической балансировке, а собранный ротор динамической.

Ротор компрессора имеет 2 опоры. Передней опорой служит роликовый подшипник, воспринимающий радиальные усилия и допускающий осевые перемещения относительно корпуса.

В задней опоре установлен шариковый подшипник, который нагружен радиальными и осевыми усилиями от роторов компрессора и турбины.

Подшипники охлаждаются маслом. Для предупреждения попадания масла в проточную часть компрессора установлены лабиринтные уплотнения.

Корпус компрессора стальной, сварной конструкции, имеет горизонтальный разъём. Половины корпуса стянуты болтами.

Лопатки спрямляющих аппаратов ступеней входят своими концами в просечки наружных и внутренних колец и привариваются к ним. Каждое полукольцо спрямляющего аппарата закреплено на корпусе болтами.

Направляющий аппарат первой ступени расположен в лобовом картере двигателя. Лопатки закреплены в наружном разъёмном и внутреннем кольцах своими цилиндрическими хвостовиками.

На наружной поверхности корпуса приварены ресиверы, в которых клапаны перепуска воздуха (от помпажа).

 

КНИРС

 

Влияние числа ступеней на напор и окружную скорость.

При выборе параметров осевого многоступенчатого компрессора обычно прежде всего бывает задана величина степени повышения полного давления р*_к. Затраченная работа на сжатие определяется при заданном р*_к , если известен КПД компрессора (з*_К):

 

                                    (1)

 

С другой стороны, затраченную работу можно выразить через средний коэффициент напора  и среднюю окружную скорость  на периферии компрессора (при D_K≠const):

 

                                                              (2)

 

где z–число ступеней компрессора.

Сопоставляя выражения (1) и (2), получим

 

                            (3)

 

где

При заданном р*_к число ступеней компрессора тем меньше, чем больше приведённая окружная скорость и чем больше средний коэффициент напора . Входящая в формулу (3) величина изоэнтропического КПД (з*_К) неудобна для оценки числа ступеней z, поскольку её значение существенно зависит от р*_к , поэтому удобнее исходить из величины политропического КПД.

Достигнутые в настоящее время значения политропических КПД многоступенчатых компрессоров и принимаемые величины  приведены на рис. 1.

Рис.1.

 

Величины среднего коэффициента теоретического напора (), как и величина коэффициента теоретического напора (), ограничены степенью диффузорности каналов по числам и  в решётках. По данным, приведённым на рис. 1, выбираются величины  и  .При заданном значении степени повышения полного давления р*_к и величине  по рис. 2 оценивается величина изоэнтропического КПД з*_К.

Рис. 2

 

Средняя приведённая окружная скорость  существенно влияет на выбор числа ступеней. Однако её выбор и, следовательно, выбор числа ступеней необходимо производить с учётом влияния окружной скорости на КПД компрессора з*_К, а также с учётом прочности (и в первую очередь, приводящей во вращение компрессор турбины). На рис. 3 приведены зависимости изоэнтропического КПД многоступенчатого осевого компрессора от и . На этом графике можно нанести линии постоянных значений числа ступеней z при заданном значении р*_к.

 

Рис. 3

Список использованной литературы

 

1. Бекнев В. С., Расчёт осевого компрессора. Москва. 1973.

2. Жирицкий Г. С., Стрункин В. А., Конструкция и расчёт на прочность деталей паровых и газовых турбин., издательство «Машиностроение», 1968.

3. Скубачевский Г. С., Авиационные газотурбинные двигатели, конструкция и расчёт., издательство «Машиностроение», 1969.

4. Холщевников К. В., Емин О. Н., Митрохин В. Т., Теория и расчёт авиационных лопаточных машин. Москва, «Машиностроение», 1986.