Зазоры в проточной части и уплотнения

Зазоры в проточной части ГТД – расстояние между вращающимися и невращающимися узлами (см. рис.).

Назначение: предотвратить возможность соприкосновения подвижных поверхностей с неподвижными при любых режимах работы двигателя.

Зазоры существенно влияют на КПД компрессора, тягу двигателя и удельный расход топлива.

Зазоры бывают:

радиальные;

осевые по среднему диаметру воздушного тракта.

Осевые зазоры

Осевой зазор – расстояние между вращающимися и невращающимися узлами вдоль оси двигателя.

Схема осевого и радиального зазоров: h – осевой зазор; δ – радиальный зазор

Выбор осевого зазора определяется двумя важными факторами.

1. - С одной стороны осевые зазоры между рабочими и направляющими лопатками желательно иметь минимальными, так как при этом уменьшается длина и масса компрессора.

2. - Однако при очень малых значениях осевых зазоров возникает неустойчивая работа компрессора, и появляются опасные вибрации лопаток.

Поэтому осевой зазор определяется по эмпирическому соотношению

h = (15... 25)B,

где В - длина хорды рабочей лопатки на среднем радиусе.

В поясах перепуска воздуха осевой зазор h увеличивается в 2–3 раза по сравнению со значением, полученным по приведенному выше соотношению.

При применении вентилятора без входного НА осевой зазор принимается равным хорде лопатки В (h = B). Это требуется для снижения шума вентилятора.

Радиальные зазоры – зазоры между рабочими лопатками и корпусом компрессора.

Они влияют на к п д компрессора, тягу двигателя и удельный расход топлива.

На величину радиального зазора оказывает влияние различные факторы. Они могут быть определены следующим соотношением

,

где δ_у – удлинение лопатки от центробежных сил;

δ_пр – производственные отклонения из-за несоосности опор и
погрешностей изготовления деталей;

δ_t – термическая деформация ротора и корпуса;

δ_д – динамическая деформация ротора относительно корпуса.

//Величины радиальных зазоров для первых средних и последних ступеней компрессора должны быть различными. Учет всех факторов для назначения зазоров при проектировании компрессора сложен, особенно учет остаточных деформаций лопаток и дисков в процессе длительной эксплуатации. Поэтому окончательно радиальный зазор уточняется при доводке компрессоров.//

Влияние радиального зазора зависит от длины рабочей лопатки. Поэтому используют в качестве задающего геометрического параметра относительный радиальный зазор .

Относительный радиальный зазор

.

где l_л – длина лопатки.

Увеличение (↑)на 1% приводит к уменьшению (↓) к п д компрессора до 3%, что вызывает увеличение (↑) расхода (удельного расхода) топлива на 10%. Увеличение (↑)приводит к увеличению (↑) обратных перетечек воздуха, что снижает (↓) напорность компрессора (↓ π_к).

Поэтому величина радиального зазора должна быть минимально возможной для всех режимов работы двигателя.

Обычно в современных компрессорах выбирают равным

Для последних ступеней компрессора принимают равным

.

Схема сотовых уплотнений

Для уменьшения (↓) зазора δ применяются специальные покрытия, (1..3 мм) которых касаются лопатки. В качестве покрытий в каждой ступени применяют в зависимости от температуры воздуха покрытия на основе графита, талька, асбеста, алюминиевой пудры и других компонентов, соединяемых с помощью специальных лаков. Для лучшего соединения с корпусом на его поверхности под покрытие выполняют спиральные канавки глубиной около 0,5 мм и шагом приблизительно 1 мм.

Кроме графитовых вставок, используют сотовые уплотнения, которые применяются для минимизации радиального зазора (см. рис.).

//Для уменьшения зазора можно использовать специальные полимерные легко вырабатываемые покрытия, в которых лопатки протачивают канавку. Однако использование подобных покрытий допустимо при стабильности характеристик полимерного материала во времени при рабочих температурах//.

На разных режимах работы радиальный зазор будет различным.

При создании современных ГТД для поддержания оптимальной величины радиального зазора на различных режимах работы двигателя осуществляется его регулирование, например, путем нагрева или охлаждения корпуса компрессора последних ступеней, у которых его величина изменяется наиболее значительно.

Дата добавления: 2014-01-05