Соединение рабочих лопаток с дисками

Крепление рабочих лопаток на дисках и роторах с помощью сварки нашло свое основное применение в транспортных установках малой мощности, рассчитанных на относительно небольшую длительность работы. В стационарных паровых и газовых турбинах известны лишь единичные примеры использования сварных соединений рабочих лопаток с дисками и роторами. Основной причиной этого является сложность перелопачивания ступени при необходимости замены отдельных лопаток. [c.157]

Соединение рабочих лопаток с диском может быть разъемным пли неразъемным. Разъемное соединение осуществляется с помощью замков различной конструкции. В турбокомпрессорах для наддува дизелей применяют следующие основные типы замков [c.101]

Соединение рабочих лопаток с дисками [c.145]

Соединение рабочих лопаток с диском елочного типа— весьма напряженное и ответственное место в конструкции газовых турбин. Конструктивная форма и размеры (в буквенном обозначении) показаны на рис. 4.9. [c.145]

Фиг. 108. Типы разделок под сварку рабочих лопаток с дисками газовой турбины транспортного типа а — соединение в паз б — соединение в стык в — соединение в стык с использованием автоматической сварки в защитных газах.

Охлаждение в настоящее время производится преимущественно воздухом. Существуют различные способы охлаждения и среди них следующие воздух, подаваемый компрессором, проходит через монтажные зазоры хвостового соединения рабочих лопаток с ротором и подмешивается затем к потоку рабочего газа воздух от компрессора поступает в камеру диска и, охлаждая его с двух сторон, удаляется воздух поступает в полую лопатку, и охлаждая ее, вытекает через отверстия в лопатке в поток рабочего газа. [c.221]

Ротор компрессора-турбины имеет шесть турбинных дисков. Соединение рабочих лопаток турбины с дисками выполнено в виде обычного елочного хвоста. Турбина имеет одинаковое количество рабочих лопаток на всех ступенях — 41 лопатку, что позволяет осуществлять фрезерование елочных пазов у дисков ротора за один проход фрезы. [c.110]

Рис. 4.39. В расточку кольцевого пояска диска 3 второй ступени турбины впрессован соединительный конус 9 с значительным натягом (0,27—0,4 мм). Величина натяга выбрана с учетом расширения деталей при нагреве и растяжении под действием центробежных сил. На внешнюю поверхность выступа диска надет экран 4, за который через отверстия 7 в полость б между экраном и диском и далее в зазоры замков рабочих лопаток I подводится воздух из полости 10 для охлаждения замкового соединения лопаток с диском.

Рис. 4.11. Пара неохлаждаемых рабочих лопаток с односторонними елочными элементами соединения, устанавливаемых в один паз диска

В другом варианте РК составляется из двух сочленяемых дисков без центрального отверстия, каждое из которых несет радиальную решетку с двойным шагом установки лопаток Для пропуска рабочего тела в диске предусмотрены отверстия трапециевидной формы. Радиальная решетка каждого диска имеет лопатки полной высоты и примыкающие к ним тела, которые образуют внутренние меридиональные обводы каналов в пределах всей высоты решетки (рис. 2.16). При сочленении соответствующие части тел внутренних меридиональных обводов и радиальных лопаток входят в окна сопрягаемого диска. Сочлененные диски соединяются с другими частями ротора длинными шпильками. Поскольку шпильки и болтовые соединения в отдельных случаях признаются недостаточно технологичными и не обеспечивают надежных соединений, может быть применен способ соединений дисков сборного ротора скобами а различной конфигурации (рис. 2.17). Концевые лопатки осевой решетки выполнены интегральными (с бандажными полками), которые на периферии примыкают к внешней стороне дисков радиальной решетки и образуют составную покрышку внешнего меридионального обвода межлопаточных каналов. Лопатки осевой решетки могут [c.84]

Фиг. 85. Сварные соединения лопаток с рабочим диском центробежного колеса главного питательного насоса а — по выходной кромке лопатки, первоначальный вариант б — то же, улучшенный вариант в — по среднему сечению лопатки, первоначальный вариант г — то же, улучшенный вариант.

Паровая турбина выполнена двухцилиндровой с небольшим числом ступеней. При этом были решены такие сложнейшие задачи, как выполнение ротора низкого давления сварной конструкции и создание последней ступени с уникальными размерами лопаток (длина рабочей части лопаток составляет 780 мм при среднем диаметре 2 25 мм). Для крепления рабочих лопаток этой ступени в диске использовано разработанное ранее заводом при создании турбины типа ВКТ-100 хвостовое соединение елочного типа с осевой заводкой. [c.28]

Расчет на прочность роторов производится обычно тогда, когда основные размеры ротора уже выбраны из условий прочности рабочих лопаток, хвостовых соединений, диафрагм, удовлетворительной жесткости вала с точки зрения критической частоты вращения, а также из соображений уравновешивания упорного давления. Таким образом, этот расчет является проверочным. Проверка максимальных тангенциальных напряжений на расточке ротора и радиальных в месте сопряжения диска с валом заставляет зачастую выбирать новые конструктив- [c.232]

Конструктивные схемы рабочих лопаток турбин показаны на рис. 1. В газовых турбинах применяют лопатки с елочным замком — бандажные (рис. 1, а) и безбандажные (рис. 1, б). Бандаж располагают по наружному радиусу лопаток он образуется замыканием верхних (бандажных) полок. Нижние полки лопаток образуют граничную поверхность проточной части, но не соприкасаются между собой. Лопатки Часто имеют удлиненную ножку для изоляции диска турбины от действия высоких температур газа. Заделка лопатки происходит по первым зубцам замкового соединения в результате действия центробежных сил. В паровых турбинах рабочие лопатки Часто закрепляют в диске с помощью Т-образных (рис. 1, в) и грибовидных (рис. 1, г) Замков. [c.229]

Особенности газовых турбин. По принципу действия газовые турбины не отличаются от паровых. При освоенных в настоящее время температурах начальное давление и срабатываемый в газовой турбине перепад энтальпий в несколько раз меньше, чем в паровой. В результате для получения требуемой мощности необходимо, чтобы расход рабочего тела через газовую турбину был большим. Высокие температуры, относительно малые давления и перепады энтальпий, а также большие расходы обусловливают следующие особенности судовых ГТД малое число ступеней (2—8) и малую массу ротора большую длину лопаток (степень парциальности е == 1) применение диффузора на выходе из турбины применение тонкостенной составной конструкции корпуса с вертикальными разъемами широкое использование подшипников качения соединение элементов турбины, обеспечивающее тепловые расширения воздушное охлаждение подшипников, дисков, а иногда и лопаток турбин. [c.242]

Обследование аварийных дисков показало, прежде всего, что выходные кромки лопаток были утонены до 1,8—3 мм. В торцах лопаток отсутствовала фаска под угловой шов (фиг. 85, а), в результате чего высота шва после его обработки по радиусу 1 мм была незначительной и не обеспечивала надежного соединения лопатки с рабочим диском. [c.135]

Повышение надежности деталей из суперсплавов может быть достигнуто с помощью технологических процессов, приводящих к формированию особой микроструктуры материала либо направленной по своей природе, что желательно для материалов для рабочих или направляющих лопаток турбин, либо очень изотропной для материалов для турбинных дисков. Все более широкое распространение будут находить порошковые сплавы для изготовления турбинных дисков и некоторых других деталей методом вакуумного плазменного осаждения порошков суперсплавов. Еще одним важным технологическим приемом изготовления сложных узлов, состоящих из двух или более частей, изготовленных из разных материалов, будет диффузионное соединение этих частей для получения конечной монолитной детали. [c.337]

Сопла первой ступени турбины представляют собой решетку профилированных каналов, расположенных по периферии неподвижного диска большого диаметра (по сравнению с характерным размером канала) и предназначенных для формирования кольцевого сверхзвукового равномерного потока, истекающего из неподвижной тороидальной камеры-накопителя (или камеры сгорания), находящейся в неподвижном корпусе турбины. Направление сверхзвукового потока составляет ненулевой азимутальный угол с осью симметрии турбины (с целью достижения максимальной подъемной силы на решетке профилей — лопаток, жестко соединенных с вращающимся рабочим колесом турбины). Современные турбины многоступенчаты поток после обтекания лопаток первой ступени поступает в решетку лопаток направляющего аппарата (жестко соединенного с неподвижным корпусом), где изменяются его величина и направление, а затем — в лопаточный рабочий аппарат второй ступени (жестко соединенный с первым) и т. д. — [c.99]

При соединении секций радиальными штифтами бурт, барабанный участок, одного диска запрессовывается в обод другого. Перед напрессовкой охватывающий диск нагревается до температуры примерно на 50 °С выше рабочей на максимальном режиме в полете. Это делается для того, чтобы сохранить натяг в месте соединения дисков в любых условиях эксплуатации. Для запрессовки штифтов в каждой паре сочленяющихся дисков сверлят и развертывают в пазах для лопаток глухие, если нельзя удалить стружку, или сквозные отверстия. В случае установки штифтов в глухие отверстия для их разгрузки из полости под штифтами удаляется воздух. Для этого штифты выполняются полыми при диаметре более 5 мм или со срезанной фаской при диаметре менее 5 мм (см. рис. 3.31). В роторе подобной конструкции штифты передают крутящий момент и обеспечивают, благодаря радиальному расположению, сохранение центровки секций в случае ее нарушения по цилиндрическим пояскам (потери натяга в эксплуатации при выполнении секций из материалов с различными коэффициентами линейного удлинения). Возможность расположения барабанных участков на большом радиусе (исходя из условия прочности) позволяет получить прочный и очень жесткий ротор, а также разместить большое число штифтов малого диаметра. Толщина стенок барабанных выступов и дисков получается небольшой даже при больших диаметрах ротора, и поэтому масса его практически не превышает массу барабанного ротора, но т уд получается существенно меньше. [c.94]

Ротор ТНД с валом состоит из трех частей, соединение - штифтовое, осесимметричный, анизотропный, одноступенчатый. Диск имеет 90 лопаток. Тип рабочей лопатки ТНД - литая, полая, охлаждаемая, бандажированная полкой с гребешком лабиринтного уплотнения. [c.71]

В работах Б. П. Соколова [32, 33] и Ч. Г. Мустафина [20, 22, 33] сделана попытка найти распределение усилий между зубьями елочного замка в стадии деформации ползучести. Решение этой задачи основано на использовании левых прямолинейных частей диаграмм напряжение—деформация , относящихся к малым деформациям. Этот прием обосновывается тем, что область работы реальных деталей ограничивается допустимой деформацией за весь срок их службы, для рабочих лопаток и дисков турбин, составляющей 0,1—0,2% (хвостовые соединения рассчитываются на длительный срок службы около 100 ООО часов) . При этом, однако, совершенно не учитывается тот факт, что в зубцах елочных замков возникают значительные местные напряжения и деформации, превышающие средние расчетные величины, вследствие чего указанный выше прием недопустим при расчете. Кроме того, в работе [32] используется метод разложения некоторой функции в ряд по степеням малого параметра , каковым здесь является tg р, где р — угол наклона хвостовика лопатки. Автор ограничивается линейными членами этого разложения между тем tg р не является малым параметром, так как р = 10- 20°. Таким образом и этот прием также не оправдан. По тем же причинам нельзя согласиться с методом определения теоретических величин зазоров между опорными поверхностями зубьев, обеспечивающих линейное распределение нагрузки между зубьями елочного замка, в работах [20, 22], не говоря уже о том, что вопрос этот, при существующей точности изготовления елочных замков, практически мало интересен. [c.7]

Одним из эффективных способов охлаждения многоступенчатых роторов стационарных газовых турбин явилась продувка циклового воздуха через монтажные зазоры в хвостовых соединениях рабочих лопаток. Исследования этой системы проводились в Киевском институте технической теплофизики АН УССР. В дальнейшем продувка охлаждающего воздуха стала производиться через малое число щелевых зазоров в хвостовом соединении достаточно больших размеров (до 1,5 мм). Как показали исследования, проведенные в ЦКТИ, в этом случае при использовании сравнительно небольшого количества воздуха (до 1,0—1,5%) удается снизить температуру металла гребней в роторе (или в дисках) примерно на 180—230° С по отношению к температуре газа, омывающего рабочие лопатки. Перепад температуры по высоте гребня диска при этом остается весьма небольшим (до 5—10° С). [c.63]

Большие местные напряжения возникают также при передаче усилия с одной детали на другую, прижатую к ней небольшим 5шастком поверхности, например, в зонах соприкосновения зубьев шестерен, в шариковых и роликовых подшипниках, в замковых соединениях рабочих лопаток турбомашин с диском и т. п. [c.14]

Большие местные напряжения возникают также при передаче усилия с одной детали на другую, прижатую к ней небольшим участком поверхности, например в зонах соприкосновения зубьев зубчатых колес, в шариковых и роликовых подшипниках, в замковых соединениях рабочих лопаток турбомашин с диском и т. п. Такие напрянсения называют контактными. Так как с увеличением нагрузки размер контактной плошадки увеличивается, то контактные напряжения возрастают медленнее, чем нагрузка. Для обеспечения контактной прочности материалы подвергают поверхностному упрочнению, повышаюш,ему их твердость (более подробно см. гл. 35). [c.15]

Одним из путей значительного повышения температуры газа перед турбиной с использованием неохлаждаемых сопловых и рабочих лопаток является использование керамических материалов—таких как нитрид кремния и карбид кремния. Так, для модификации ТВД фирма Герритт разработала конструкцию двух ступеней из трех с короткими (высотой около 20 мм) керамическими сопловыми и рабочими лопатками. На рис. 4.18 показаны сопловая лопатка и рабочая лопатка с хвостовиком для соединения с диском типа ласточкин хвост . Учитывая, что керамика расширяется незначительно, при установке рабочих лопаток в диск предусмотрена возможность расширения перемычек диска при росте температуры благодаря легкодеформируемой, либо упругой прокладке, которая располагается между основанием паза и нижней плоскостью хвостовика. [c.157]

Ротор 2 компрессора высокого давления (КВД) — барабанного типа, цельнокованый, с пазами под хвостовики рабочих лопаток, выточенными в окружном направлении. К ротору через кольцевую проставку двенадцатью стяжными болтами крепятся три диска 16 ТВД. Рабочие лопатки турбины удерживаются в дисках благодаря двухзубчатому елочному хвостовику. Аналогично осуществляется крепление лопаток на диске и соединение пяти дисков 14 ТНД в единую конструкцию. [c.197]

Турбокомпрессор высокого давления (ТКВД) состоит из 12-ступенчатого осевого компрессора и двухступенчатой осевой турбины. Диск турбины с двумя рядами рабочих лопаток консольно закреплен на роторе компрессора с помощью болтов и щлицевого соединения. Ротор компрессора барабанного типа вращается в двух подшипниках скольжения, осевое усилие воспринимает упорный подшипник с уравнительным устройством. Корпус компрессора литой, стальной, имеет горизонтальный и вертикальный (технологический) разъемы. [c.79]

Несмотря на высокую начальную температуру, элементы роторов турбины, за исключением рабочих лопаток, выполнены из перлитной стали. Это естественно потребовало тщательной разработки системы воздушного охлаждения. На ХТГЗ им.С. М. Кирова применены оригинальные конструкции роторов турбин высокого и низкого давления с охлаждением высокотемпературных ступеней с помощью радиального обдува полотен дисков в сочетании с пропуском охлаждающего воздуха через монтажные зазоры хвостовых соединений. Такая комбинированная система охлаждений позволила [c.189]

Процесс изготовления деталей путем диффузионного соединения методом ГИП разнородных составных частей также имеет хорошие перспективы. Ротор турбины, поперечное сечение которого показано в верхней части рис.20.4, состоит из литого кольца с рабочими лопатками из сплава с высоким сопротивлением ползучести, соединенного с диском из мелкозернистого высокопрочного сплава, изготовленного методами порошковой металлургии. Фотография в нижней части рис.20.4 показывает крупным планом место соединения этих двух сйлавов. Такой способ первоначально применялся лишь для изготовления роторов небольших газовых турбин, однако изучалась и возможность его использования для изготовления очень больших турбинных лопаток, в которых лопасти сделаны из одного сплава, а комель лопатки и кре-пеж-из другого. Таким образом, следует ожидать, что такого рода технология найдет широкое применение при изготовлении деталей из суперсплавов самых разных размеров. [c.339]

Рис. 8.17. При развитии однотипных газотурбинных двигателей с центробежными компрессорами Уделялось большое внимание конструированию елочных замков соединения лопаток турбин с дисками. Изменения нагрузок, рабочих температур, применяемых материалов, ресурса работы двигателей и т. д. требовало упрочнения замков. Прочность соединения во многом зависела от точности изготовления элементов замка, чистоты обработки поверхностей и, особенно, от величины радиуса скругления во впадинах между выступами. Так, при переходе от двигателя РД-45 (рис. 8.17, а) к двигателю ВК-1 (рис. 8.17, б) в диске была изменена форма паза под зуб и увеличен радиус скругления во впадине. При выбранных размерах пазов размещение галтели с радиусом г=0,7 о,1 привело к расположению плоскостей контакта под уголрм 90 —V к оси 0—0. Размеры элементов пазов елочных замков дисков турбин даны в таблице.

Турбинные корпусы типовых турбокомпрессоров отлиты из чугуна и имеют полости для циркуляции охлаждающей воды. Корпус компрессора отливают из алюминиевого снлава. Лопатки сопловых аппаратов изготовляют из листовой хромистой стали п заливают их в чугунные внутренний и наружные ободья. В некоторых моделях используют профилированные лопатки, отливаемые заодно с ободом по выплавляемым моделям. У низко-напорных турбокомпрессоров стальной турбинный диск откован заодно с валом. Рабочее колесо компрессора закрытое, с загнутыми назад лопатками, приклепанными к дискам. В турбокомпрессорах повышенной напорности вал ротора обычно сварной, а колесо компрессора полуоткрытое с радиальными лопатками (фиг. 51, б). Турбинные лопатки (в том числе и изготовленные из никелевых сплавов) фрезеруют и соединяют с турбинным диском сваркой. Для крупных моделей применяют соединение лопаток и диска с помощью замка Лаваля или елочного замка. Диски турбин небольших размеров отливают (по выплавляемым [c.68]

Сборка рабочего колеса начинается с покрывающего диска и лопаток. Специальное сборочно-сварочное приспособление позволяет осуществить точную установку лопаток на диске и избежать чрезмерных угловых деформаций при сварке и отпуске после сварки (фиг. 110), Приспособление состоит из жесткой плиты — основания, на котором при помощи столбиков приваривается покрывающий диск рабочего колеса. Приварка диска позволяет избежать его коробления при сварке с лопатками. Для установки лопаток и предотвращения их угловых сварочных деформаций к восьми радиальным жесткостям приваривались два концентричных толстостенных кольца. В кольцах выфрезеровывались пазы для точной установки всех восьми рабочих лопаток на покрывающем диске. При сборке эти кольца с лопатками плотно прижимаются к диску при помощи клиновых соединений (см. фиг. 110). [c.229]

Диск ТВД изготовлен из стали аустенитного класса марки ЭИ-572, бочка ротора из стали перлитного класса марки 34ХНЗМФА, пробка из стали 40Х. Втулка предназначена для обеспечения надежности соединения деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, изготовлена из стали марки ЭИ-572 и запрессовывается в центральное отверстие вала. Барабан имеет 11 кольцевых зубчатых пазов для крепления в них рабочих лопаток. Диск ТВД для крепления рабочих лопаток имеет осевые пазы елочной формы. Для фиксации лопаток снизу хвостовой части имеется отгибная пластинка, центральная часть которой входит в выемку центральной части каждого паза. [c.38]

Вентиляторное колесо имеет два диска Р и 11 и 60 рабочих лопаток 10, соединенных с дисками заклепками. Диск 9 соединен заклепками со стальной ступицей 8. Вал колеса вентилятора уложен в двух радиальных, однорядных шарикоподшипниках № 212 (на тепловозах ТЭМ1) и № 407 (на тепловозах [c.213]

Вал ротора 10 изготовлен из низколегированной стали. На него насажено колесо компрессора 15, имеющее девятнадцать радиальных лопаток и рабочее колесо 6 осевой турбины. Колесо компрессора (алюминиевый сплав) изготовляется совместно сВНА из штампованной заготовки механической обработкой. Диск турбпны и рабочие лопатки изготовляются из аустенитной стали. У турбокомпрессора серии 10 ротор состоит из четырех основных частей стального колеса компрессора, двух полувалов, соединенных с ним болтами, и диска турбины, насаженного на длинный полувал. Такая конструкция ротора продиктована требованиями прочности и объясняется тем, что при высокой степени повышения давления (порядка я, яа 3) трудно было бы обеспечить приемлемые напряжения в ступице колеса при насадке его па вал для обеспечения необходимой жесткости вала диаметр [c.49]

В паровой турбине превращение тепла в механическую работу осуществляется в результате двух процессов. В первом процессе пар от начального состояния до конечного расширяется в соплах или насадках и приобретает большую скорость, во втором кинетическая энергия движущейся струи пара превращается в механическую работу. На рис. 28-1 изображена принципиальная схема паровой турбины. Пар в сопле 1 расширяется и приобретает большую скорость. Струя пара плавно направляется на изогнутые стальные пластины 2, называемые лопатками. Лопатки установлены на внешней поверхности диска 3. С наружной стороны лопатки скреплены отрезками полосовой стали 5, которые называются бандажом. На лопапках скорость струи пара изменяет свою величину и нагаравление. Вследствие этого на лопатках возникают силы давления, приводящие во вращение диск 3 и вал 4, на котором он насажен. При помощи вала 4, соединенного с машинами-орудиями, выполняется механическая работа. На рис. 28-2 показан разрез сопла и лопаток по нх серединам. Пар из сопла 1 выходит со скоростью С] и безударно натравляется в каналы между рабочими лопатками 2, из которых выходит оо скоростью Сг, меньшей по абсолютной величине, чем с, и направленной под иным углом к плоакости вращения диска. Возникающие следствие этого силы давления а лопатках вращают диск со скоростью и. Диск с лопатка(ми и валом называется ротором. Один ряд сопел и один диск с лопатками носит название ступени. [c.434]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...