Госник ОКАД
.pdf
1. Основные типы роторов осевых компрессоров, их сравнительная характеристика.
Существует 3 типа роторов ос-х компр-в :
1)Барабанный – представляет собой барабан на котором крепятся лопатки и две боковые крышки с цапфами, с помощью которых ротор опирается на подшипники.
‘+’ простота конструкции и сборки, малый вес, хорошая технологичность, большая изгибная жесткость.
“-” низкая окружная скорость U<=200-220 м/с => малая степень сжатия 2) Дисковый – состоит из послед-но расположенных дисков, непосредственно не связанных м/у собой.
“+” высокая окр-я ск-ть U=450-500 м/с, число лопаток на разл-х ступенях выбирается оптимальным.
“-” большой вес, сложность и высокая стоимость конструкции, не высокая изгибная жесткость.
3)Барабанно-дисковый – имеет в своей конструкции и диски и барабаны, поэтому сочетает достоинства двух других.
“+” сравнительно большая окр-я ск-ть U = 450 м/с, жесткость, сравн-но “-” сложность конструкции (много деталей), большая масса.
2. Фронтовые устройства осн-х КС.
Ф.У. – передняя или головная часть жаровой трубы (ЖТ). Функции: 1) Подача и распрыскивание топлива; 2) Подача воздуха для начала горения; 3)Воспламенение ТВС; 4)Стабилизация пламени. Классиф-я: 1)Ф.У. с осевым лопаточным завихрителем (ЛЗ); 2)Ф.У. с периферийным ЛЗ (+: более равномерное поле температур на выходе; -: циркуляционная зона находится близко к передней стенке ЖТ); 3)Ф.У. с двумя осевыми ЛЗ; 4)Ф.У. с тангенсальным завих-ем; 5)Ф.У. с коническим стабилизатором пламени (простота конс-ции, но возможно обгорание кромки стабил-ра); 6)струйное Ф.У.(+: более равномерное поле температур; -: пониженная прочность и перегрев передней стенки ФУ); 7)Ф.У. испарительного типа (с испар-ми форсунками). +: большая полнота сгорания, давление в топливной смеси не высокое, упрощена топливная система, меньшая масса; -: закокосовывание каналов испарительных труб, прогорание труб; склонность с срыву процесса грения при бедных смесях; 8)Ф.У. с форсунками воздушного расплыва (простота конструкции, но плохое смесеобразование)
7………………………….
А- А
воздух топливо
ТВС
3. Соединения секций в роторах осевых компрессоров смешанного типа.
Ротор смешанного типа имеет в своей конструкции и диски, и барабанные участки и поэтому сочетает достоинства двух других типов. Состоит из отдельных секций, включающих в себя либо диск с буртом, либо диск и отдельную кольцевую проставку, передающую крутящий момент.
Ротор, состоящий из дисков и кольцевых проставок проще в изготовлении, но имеет большое число разъемов => снижает его жесткость и увеличивает массу.
Ротора можно разделить :
1. неразъемные |
2. |
разъемные |
|
|
радиальными штифтами |
|
призонные болты |
|
натягом |
|
торцевыми шлицами |
|
методом сварки |
|
стяжными болтами |
|
|
|
|
4. Соединения секций в роторах осевых компрессоров барабанного
идискового типов.
Барабанный – представляет собой барабан на котором крепятся
лопатки и две боковые крышки с цапфами, с помощью которых ротор опирается на подшипники.
‘+’ простота конструкции, малый вес, хорошая технологичность. “-” низкая окружная скорость U<=200-220 м/с => малая степень сжатия
Дисковый – состоит из послед-но расположенных дисков, непосредственно не связанных м/у собой.
“+” высокая окр-я ск-ть U=450-500 м/с, число лопаток на разл-х ступенях выбирается оптимальным.
“-” большой вес, сложность конструкции
трактовое |
штифт А |
|
|
кольцо |
|
|
А |
шлицы |
|
гайки, стяг- е диски
5. Рабочие лопатки осевых компрессоров: условия работы, предъявляемые требования, конструкция, виды креплений в дисках.
Работают в условиях: 1) На них действуют инерц-е аэродинамические силы, вызывающие напряжения растяжения, изгиба и кручения; 2) Эрозионное разрушение воздушным потоком; 3) Коррозионное воздействие среды; 4) Абразивное разрушение твердыми частицами; 5) Повышенная температура
на последних ступенях; 5) Испытывают существенные вибронапряжения вследствие колебаний. Требования: 1)высокая механическая прочность и жесткость(способность материала не деформироваться); 2) высокая степень чистоты обработки пера; 3) высокая точность выполнения линейных и угловых размеров; 4) возможно меньшая концентрация напряжений при переходе от пера к хвостовику; 5) легкая сборка и разборка; 6) мин-е остаточные напряжения при изготовлении; 7) высокая эрозионная прочность.
Особенности конструкции: 1) перосплошное; 2) антивибрационная полка; 3) хвостовик.
Крепление типа «ласточкин хвост» трапециевидного типа:
а) в осевом пазе |
|
б) в кольцевом пазе |
|
+: малая масса, достаточная прочность, |
+: не требует осевой фиксации; |
||
простота |
конструкции, |
возможность |
:диск имеет большую массу, |
размещения большого числа лопаток, |
массивный обод |
||
технологичность; |
|
|
|
- : низкое демпфирование колебаний. |
|
||
|
|
|
|
6. Корпусы осевых компрессоров: предъявляемые требования, классификация по типу разъемов и технологии изготовления.
Требования :
1.прочность и жесткость при малой массе
2.герметичность (чтобы не было утечек)
3.удобство монтажа лопаток НА
4.удобство контроля деталей проточной части
5.минимизация возможных разрушений деталей компрессора Классификация :
1.разъемные
продольный разъем
“+” удобство сборки “-” неравномерная окружная жесткость, невозможность использования разных материалов.
Поперечный разъем
“+” жесткость по окружности равномерная, можно исп-ть разные материалы для отдельных частей корпуса.
“-” трудно обеспечить герметичность, увеличение массы из-за сложности конструкции.
2. неразъемные “+” простота конструкции, равномерная окружная жесткость “-” сложность сборки
По способу изготовления :
сварные
литые (Al)
точеные (сталь)
Продольный разъем
Поперечный разъем
окружная жесткость
7.Конструкция направляющих аппаратов осевых компрессоров.
НА представляет собой кольцевые наборы неподвижных или поворотных профилированных лопаток, образующих расширяющиеся каналы, и является частью статора ГТД. Лопатки НА могут крепиться либо непосредственно к корпусу компрессора, либо в промежуточных кольцах или полукольцах, которые затем устанавл-ся в корпус. По способу крепления различают лопатки консольные и с двухсторонним креплением.
При консольном креплении лопатки жестко крепятся к корпусу или к промеж-му наружному кольцу с одного конца, для чего у лопатки имеется полочки прямоугольной формы или формы типа ”ласточкин хвост”.
В случае 2-хстороннего крепления лопатки располагаются м/у внешним и внутр-м кольцами. Двухстороннее крепление может быть: 1)с жестким креплением лопаток к обоим кольцам или полукольцам (полочного типа); 2) с жестким креплением к одному кольцу и свободным к другому,
допускающим перемещение лопаток в радиальном направлении; 3) Крепление типа «цапфа»; 4) сварное.
Возможны и другие способы крепления лопаток НА. В рассмотренных конструкциях крепление явл-ся неподвижным. Для обеспечения газодинамической уст-ти дв-ля лопатки как направляющих, так и входного НА выполняются поворотными с целью регулирования проходных сечений по тракту компрессора.
8. Радиальные и осевые зазоры в проточной части компрессоров и турбин. Уплотнение радиальных зазоров.
Зазоры нужны для предотвращения касания деталей ротора и статора.
r озависит : 1.От изменения размеров, при действии нагрузок и нагреве; 2.допусками на изготовление и сборку; 3. от возможности прогибов ротора, его несоосности; 4. от конструктивных оссобеностей ротора (от способа соедеинения между собой)
̅̅̅ |
|
̅̅̅̅ |
|
Уплотнение радиальных зазоров.
Лабиринтное уплотнение. Работа ЛУ основана на создании большого гидравлич-го сопротивления на пути перетекаемого воздуха – дросселирования. Однако полностью изолировать области с разными давлениями невозможно. Оно лишь уменьшает расход воздуха при перетекании.
|
|
p |
2 |
p |
2 |
|
|
|
|
||
G |
kf |
2 |
1 |
||
|
|
|
|
||
УТ |
|
|
zRT |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
, где k-зависит от конструкции,
f
D
-
площадь сечения щели, z – число гребешков, R – газовая пост-я для воздуха, Т – темп-ра перед и за уплотнением.
Эффективность ЛУ зависит от формы и наклона гребешков и их числа, перепада давления, величины зазора и определяется расходом Gут перетекающего воздуха.
Способы уменьшения утечек через ЛУ:
Уменьшить зазор(металлокерамическая вставка, сотовая вставка)
Уменьшить К
Увелич число гребишков
Уменьшить D
9.Материалы деталей осевых компрессоров.
1.Магниевые сплавы – используются для изготовления корпусных деталей компрессоров (МЛ-5 – магниевый сплав, получаемый литьем).
2.Алюминиевые сплавы – используются для изг-я корпусов (АЛ-5, АЛ-7, АК-4(ковочный сплав), ВД-17 (высокопрочный, деформированный)), а также для изг-я рабочих лопаток компрессора., дисков, проставок.
Ал-е сплавы можно использовать при темп-ре до 250-250 ˚С 3. Титановые сплавы (ρ=4500кг/м3, σВ=1200-1400 МПа) ВТ-3, ВТ-4, ВТ-8
Лопатки, диски, тонкостенные оболочные конструкции.
“+” σВ/ ρ>>(высокая удельная прочность);низкая плотность; высокая коррозионная стойкость при умеренных температурах.
“-”низкий модуль упр-ти, низкий коэф-т таплопроводности в сочетании с высоким к-том трения(т.е. выс. ст-ть обраб-ки титана), высокая ползучесть, окисление и горение при высоких темп-х, высокая чувствит-ть к конц-и напряжений
4.Стали
Конструкционные(38ХА, 30ХГСА, 18Х2Н4А)-валы, цапфы, другие детали ротора
Коррозионно-стойкие(12Х17Н2, 12Х18Н10Т)- РЛ и диски последних ступеней (6500)
.
10. Устройства, обеспечивающие устойчивую работу осевых компрессоров.
Пути борьбы с помпажом: 1) Перепуск воздуха; 2) Применение многокаскадных компрессоров; 3) Поворот лопаток НА; 4) ВНА переменной геометрии Перепуск воздуха осуществляется с помощью: 1)Клапан перепуска; 2) лента перепуска(“-”cложно натянуть плотно, “+”больше дырок); 3)щелевая (перфорированная) проставка.
1 |
клапан перепуска |
2
3