Ротор барабанно-дискового типа

Ротор смешанного или барабанно-дискового типа (см. рис. ниже 3.31, 3.32,) имеет в своей конструкции и диски, и барабанные участки. Он сочетает достоинства двух рассмотренных выше типов роторов.

Ротор смешанного типа состоит из отдельных секций, включающих в себя либо диск с развитым цилиндрическим (или коническим) буртом (рис. 3.31. поз. 1) выполненным совместно с диском, либо диск и отдельную кольцевую проставку (рис. 3.32, поз. 2 ), передающую крутящий момент.

Использование подобных секций усложняет производство.

Кроме того, кольцевые бурты дополнительно нагружают диски.

Для устранения этого недостатка место расположения буртов определяется из условия равенства радиальных деформаций диска и бурта, что позволяет их взаимно разгрузить.

Ширина бурта или проставки определяется расстоянием между дисками. Секции соединяются между собой, и бурты или проставки образуют барабан.

К дискам крепят цапфы.

К соединениям секций в роторах барабанно-дискового типа предъявляются следующие основные требования:

– надежная передача крутящего момента от секции к секции;

– сохранение центровки в течение всей продолжительности
эксплуатации двигателя;

– нераскрытие стыков соединения при всех условиях эксплуатации.

Все типы роторов можно разделить на два класса – разъемные и неразъемные (в условиях эксплуатации и эксплуатационного ремонта).

В неразъемных роторах секции соединяются при помощи радиальных штифтов 3, натяга (см. рис. 3.31) и методом сварки.

Рис. 3.31. Неразъёмный ротор барабанно-дискового типа: 1 – бурт; 2 – рабочая лопатка; 3 – штифт радиальный; 4 – диск; 5 – цапфа

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 нарушения ее по цилиндрическим пояскам (потери натяга в эксплуатации при выполнении секций из материалов с различными коэффициентами линейного удлинения).

Для получения высокой жесткости, надежной передачи крутящего момента и центровки целесообразно применять диски с буртами, которые следует располагать на возможно большем радиусе.

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 m_{к уд} получается существенно меньше.

Однако неразъемный ротор, соединенные с помощью штифтов имеет и недостатки:

— трудность выполнения дисков за одно целое с развитыми барабанными буртами;

— неразъемность конструкции в условиях эксплуатации.

Правда, необходимо отметить, что переход на эксплуатацию по техническому состоянию предусматривает замену либо всего ротора, либо компрессора в целом. В связи с этим целесообразно использовать сварные роторы.

Сварные роторы имеют наименьшую массу и наибольшую жесткость из всех возможных конструктивных типов роторов.

Сварка может быть диффузионная, электронно-лучевая, сварка трением, в среде защитного газа (аргонно-дуговая).

При использовании неразъемных роторов для обеспечения сборки компрессора корпус направляющих аппаратов должен иметь разъем в плоскости оси двигателя (т. е. продольный разъем).

Разъемные роторы отличаются конструктивным выполнением соединения секций и передачи крутящего момента от ступени к ступени.!?!?

Наиболее часто используются соединения при помощи призонных болтов и торцевых шлиц со стяжным болтом (болтами).

  Рис. 3.32. Разъёмный ротор барабанно-дискового типа: 1 – рабочая лопатка 2, 4 – проставки; 3 – диск; 5 – призонный болт

В роторах с первым типом соединения (см. рис. 3.32) передач крутящего

момента и центровка осуществляются призонными болтами.

Секции могут состоять из диска 3 с лопатками 1 и барабанной проставки с фланцами 2, 4 (см. рис. 3.32), или из сочетания секций состоящих из диска с двухсторонними барабанными участками имеющими фланцы, и другой секции, включающей только диск

Конструкция такого ротора обладает рядом противоречивых характеристик. Так, наличие фланцев повышает жесткость ротора, а большое число разъемов в то же время ее уменьшает. Кроме того, фланцы увеличивают массу конструкции.

Однако соединение секций с помощью призонных болтов позволяет осуществлять их последовательный монтаж и демонтаж и использовать корпус лопаток направляющих аппаратов с вертикальными разъемами (в плоскости, перпендикулярной оси двигателя). Вертикальные разъемы обеспечивают более равномерный по окружности радиальный зазор между рабочими лопатками и корпусов (вследствие его одинаковой окружной жесткости).

Это позволяет устанавливать меньшую величину радиального зазора, чем в случае компрессора с продольным разъемом корпуса.

 

Для соединения секций ротора могут применяться как короткие, так и длинные призонные болты. Короткие болты стягиваю две соседние секции (см. рис. 3.32; 3.35), длинные - несколько секций одновременно (рис. 3.34).

При использовании длинных призонных болтов 5 для повышения жесткости ротора и обеспечения одновременного прижатия по стыкам всех смежных деталей применяются распорные втулки 4, внутри которых располагаются болты. Сами болты выполняются призонными не по всей длине, а только на участках сопряжения с диском 1, несущим лопатки 2, фланцами барабанных проставок 3 и распорных втулок 4 (для центровки). Это упрощает и повышает точность изготовления болтов данной конструкции, а следовательно, повышает надежность работы ротора.

Рис. 3.35. Фиксация призонного болта: 1 – призонный болт; 2 – диск; 3 – проставка; 4 – шайба контровочная(загибается, когда болт на упоре); 5 – головка призонного болта

Отверстия для призонных болтов либо сверлят и развертывают совместно в сопрягаемых секциях, либо выполняют с помощью кондукторов. Для предотвращения выпадания болтов при сборке – последовательном монтаже деталей – на них устанавливаются специальные шайбы, разрезные колечки, используются фасонные головки (рис. 3.35). сделать совмещение с рис. 3.32. видI?

Для получения легких конструкций — тонких фланцев, тонких дисков элементы ротора данного типа наиболее целесообразно выполнять из стали или титановых сплавов.

Для устранения осевых нагрузок на диски внутрь ротора смешанного типа подводится воздух из проточной части. Воздух подается через специальные отверстия на барабанных проставках или трактовых кольцах. Для соединения полостей между дисками и выравнивания давления внутри ротора диски выполняются либо с центральными отверстиями, либо с несколькими отверстиями на полотне.

В соединении при помощи торцевых шлиц и стяжного болта секции состоят из диска с двумя барабанными выступами, на торцах которых нарезаны треугольные шлицы (см. рис. 36). Передача крутящего момента и центровка секции осуществляется с помощью этих шлиц. Барабанные участки стараются выполнять таким образом, чтобы они образовывали тело равного сопротивления изгибу. Это позволяет получать ротора большой жёсткости и сравнительно малой массы

Рис. 3.36. Схема ротор барабанно-дискового типа, соединенного с помощью торцевых шлиц: а, в – конструктивная схема; б, г, д – схема к расчёту прочность; 1, 2 – податливые фланцы цапф

Недостатки такой конструкции:

– сложность изготовления дисков;

– большое усилие затяжки стяжного болта для обеспечения плотности стыка и предотвращения взаимного радиального смещения и нарушения балансировки. Закончить рис 3.36. в части болтов!

Преимущество ротора, состоящего из дисков и кольцевых проставок по сравнению с ротором, использующим диски с буртами, проще в изготовлении, но имеет большее число разъемов, что снижает его жесткость и увеличивает массу

Для предотвращения вибраций дисков большего диаметра при соединении их проставками вблизи обода в полотне диска выполняют центральное отверстие со ступицей. Это существенно повышает его жесткость и устраняет возможность возникновения опасных колебаний, как у закрепленной по краю круглой мембраны.

Лекция 6 (Аудиторная 4 часа)

Дата добавления: 2014-01-05