И геометрические параметры рабочих лопаток

Основные элементы

Рабочая лопатка состоит из профильной части (пера) и хвостовика (см. рис. 3.12 стр.70 [1]).

Рис. 3.12. Рабочая лопатка компрессора: А — рабочая лопатка; Б — лопатка, установленная в диск; G – направление движений воздушного потока; 1 - профильная часть – перо; 2 – антивибрационная полка на промежуточном радиусе; 3 – хвостовик; 4 – диск; 5 – ножка - часть хвостовика между пером и элементом соединения лопатки с диском; 6 – бандажная полка на торце пера; 7 – спинка; 8 – корытце

Форма и размеры профильной части лопатки предварительно определяются на основании аэродинамического расчета.

Окончательная конструкция профильной части лопатки уточняется с учетом обеспечения статической и динамической прочности.

Для предотвращения резонансных колебаний на профильной части лопаток большого удлинения выполняют антивибрационные полки 2.

Если позволяет прочность, на концах рабочих лопаток могут быть расположены бандажные полки 6. Образующееся при этом непрерывное периферийное бандажное кольцо удерживает от скручивания и деформации вдоль хорды по всей длине лопатки и обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, чем при размещении полок на промежуточном радиусе профилированной части.

Для создания сплошного кольца между полками соседних лопаток создают натяг до 0,2... 0,4 мм. Площадь контакта между полками выбирается исходя из допустимого значения нормального давления (50 МПа).

Для уменьшения износа поверхность контактных площадок либо специально обрабатывают для повышения твердости, либо покрывают износостойким сплавом.

При профилировании рабочей лопатки компрессора важно учитывать влияние на статическую и динамическую прочность её конструктивных параметров - трапециевидность, клиновидность, изогнутость, закрученность.

Трапециевидность лопатки – отношением хорды b профиля пера периферийного сечения к хорде профиля пера корневого сечения (составляет 0,85... 1,3).

Клиновидность лопаток определяется отношением максимальной толщины профиля с_max в периферийном сечении к максимальной толщине профиля пера в корневом сечении.

Максимальная относительная толщина профиля č_max = c_max /b в корневом сечении примерно равна 0,07... 0,08, в периферийном –
0,025... 0,030. Выбор минимального значения č_max определяется условиями прочности, жесткости и технологией изготовления лопаток.

Изогнутость профиля пера характеризуется наибольшей ординатой средней линии профиля. Зависит от конструктивных углов входа и выхода воздуха (углы между осью решетки и касательной к средней линии на выходной и входной кромках). Разность этих углов называют углом изогнутости. Входная и выходная кромки пера закругляются, причем величина радиуса закругления должна выбираться с учетом требований как аэродинамики, так и прочности. Увеличение радиуса закругления позволяет повысить долговечность лопаток и уменьшить чувствительность к повреждению посторонними предметами при их попадании в газовоздушный тракт компрессора. Однако величина радиуса закругления входной кромки ограничивается возникающими при обтекании лопатки волновыми потерями и снижением вследствие этого КПД.

Закрученность характеризуется углом закрутки лопатки.

Углом закрутки лопатки называется разность между углами установки профилей пера в корневом и периферийном сечениях.

Угол установки — угол между хордой профиля и осью решетки.

Он изменяется по длине лопатки. Это необходимо учитывать при оценке статической и вибрационной прочности лопаток, так как у лопаток с закруткой пера возникает взаимное влияние различных видов деформаций и напряжений. Например, влияние напряжений растяжения или сжатия на кручение.

Хорда и толщина профиля пера определяют значение площади поперечного сечения пера или профиля лопатки.

Для получения заданной долговечности нужно выбрать оптимальное значение и соотношение площадей сечений профиля пера лопатки по её длине.

Для дозвукового пера лопаток отношение площади корневого сечения F_к к площади периферийного или верхнего F_в сечения F_к/F_в=1,5…3. На последних ступенях при большей степени сжатия могут быть меньшие соотношения.

Для сверхзвукового пера лопаток - F_к/F_в=2…4.

Удлинение лопатки – отношение длины лопатки h к её хорде на среднем диаметре b_ср – ĥ= h/b _ср – изменяется в пределах от 1,5…2,5 до 3,5…4,5 [1].

Дата добавления: 2014-01-05