Ротор дискового типа

    Ротор дискового типа: а – конструктивная схема ротора; б – фиксация трактовых колец от проворота в окружном направлении; 1 – рабочая лопатка; 2 – трактовое кольцо; – 3 – лопатка направляющего аппарата; 4, 7 – гайки, стягивающие диск; 5 – вал; 6 – шлицы; 8 – диски; 9 – штифт от проворачивания трактового кольца

Ротор дискового типа (см. рис. а) состоит из последовательно расположенных дисков 8, непосредственно не связанных между собой. На внешней части дисков (ободе) крепятся рабочие лопатки 1. Диски имеют центральные отверстия и из условий прочности выполняются с развитой ступицей (часть полотна диска около отверстия).

Ступица служит для соединения с валом 5, от которого крутящий момент с турбины передается каждому диску отдельно.

Полотно диска специальным образом профилируется – утоньшается к ободу для получения минимальной массы при обеспечении необходимой долговечности. Иногда для упрощения производства полотно диска выполняют постоянной толщины.

Уменьшение массы, хорды лопаток и обода дисков от первых к последним ступеням компрессора позволяет уменьшить толщину дисков.

Для увеличения вибропрочности дисков последних ступеней толщина их полотна может быть увеличена.

Соединение диска с валом должно обеспечивать их надежную центровку (соосность), осевую фиксацию и передачу крутящего момента на всех режимах эксплуатации.

Нарушение центровки диска относительно вала приводит к нарушению уравновешенности (разбалансировке), повышению вибрации ротора, изменению зазора между ротором и корпусом, а при определенных условиях – их касанию и повреждению ротора.

При несоблюдения осевой фиксации дисков относительно вала возможно касание ротора о статор и останов двигателя.

Для фиксирования осевого положения дисков относительно вала используются кольцевые буртики, проставки – трактовые кольца и другие элементы.

Передача крутящего момента в роторах дискового типа. Передача крутящего момента от вала к дискам возможна несколькими способами: при помощи трения, шлиц и призонных болтов.

При передаче крутящего момента с помощью трения диски должны устанавливаться на вал с большим натягом, чтобы обеспечить надежную работу соединения на любых режимах эксплуатации двигателя. Это вызывает дополнительные напряжения в диске и создает трудностипри сборке. Поэтому передача крутящего момента трением в компрессорах современных ГТД не находит применения.

Передача крутящего момента шлицами возможна путём использования следующих видов шлиц: эвольвентных, прямоугольных и трапециевидных, боковые грани которых расположены по радиусу.

При использовании эвольвентных шлиц центровка диска относительно вала осуществляется по боковым поверхностям шлиц.

При работе под действием центробежных сил и температуры ступица диска деформируется, и для сохранения центровки в шлицевом соединении необходимо обеспечивать большой натяг.

Это усложняет сборку и особенно разборку ротора.

  Передача крутящего момента шлицами в роторе дискового типа: а – продольный разрез; б – эвольвентные шлицы; в – трапециевидные шлицы; 1 – диск; 2; - шлицы; 3 - центрирующий поясок диска

Поэтому целесообразно использование специальных центрирующих поясков 3 (см. рис. а), гибкой ступицы, или трапециевидных шлиц (см. рис. в).

Последние получили название теплостойких. Они обеспечивают сохранение центровки независимо от силовых и температурных деформаций ступицы, из-за взаимного перемещения в радиальном направлении.

Использование в конструкции диска гибкой ступицы (см. рис.) позволяет за счет ее деформации сохранить при работе посадку по шлицам неизменной.

В вентиляторах ТРДД для крепления диска к валу, центровки и передачи крутящего момента применяются призонные болты. Надо правильно подобрать их количество и размеры.

Достоинства дисковых роторов:

Диск компрессора с гибкой ступицей: I – без вращения II – при вращении; 1 – вал; 2 – эвльвентные шлицы; 3 – гибкая ступица

- большая несущая способность. Прочность конструкции определяется прочностью диска, что позволяет получать окружные скорости 500…650 м/с; центробежные силы от лопаток Рi воспринимаются дисками;

- диаметры турбины и компрессора хорошо согласуются, двигатель имеет приемлемые диаметральные размеры;

- число лопаток на разных ступенях оптимально.

Недостатки дисковых роторов:

- низкая поперечная жёсткость, определяемая жёсткостью вала;

- малые изгибная и крутильная жёсткости, тонкие конструкции компрессора, диски склонны к вибрации, увеличиваются радиальные зазоры. Диски изменяют осевые размеры по окружности. Между дисками устанавливают кольцевые проставки;

- меньшая, чем у барабана, жёсткость требует применение двух опор компрессора.

В настоящее время применяются очень редко.

Дата добавления: 2014-01-05