Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

250

Ðèñóíîê 5.4.2_9 - Ïåðåäà÷à êðóòÿùåãî ìîìåíòà íà ðîòîð ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé

à) íåïîñðåäñòâåííî ñ âàëà ÍÄ â äâèãàòåëå International Aero Engine (I.A.E) V2500-D5;

á) ÷åðåç ðàáî÷åå êîëåñî âåíòèëÿòîðà â äâ. Pratt&Witney PW6000

1 - âàë ÍÄ; 2 - ðîòîð ïîäïîðíûõ ñòóïåíåé; 3 - ðàáî÷åå êîëåñî âåíòèëÿòîðà

è äèíàìè÷åñêîé ïðî÷íîñòè. Óñëîâèÿ ðàáîòû ëî-

ïàòîê êîìïðåññîðîâ îïðåäåëÿþò òðåáîâàíèÿ

ê ìà-

òåðèàëàì, èç êîòîðûõ îíè èçãîòàâëèâàþòñÿ. Äëÿ

èçãîòîâëåíèÿ ëîïàòîê êîìïðåññîðà, â îñíîâíîì,

èñïîëüçóþòñÿ êîððîçèîííî-ñòîéêèå è òåïëîñòîé-

êèå õðîìèñòûå ñòàëè è ñïëàâû, æàðîïðî÷íûå

ñïëàâû. Øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ òèòàíîâûå ñïëà-

âû, îáëàäàþùèå ìàëîé óäåëüíîé ìàññîé, îäíàêî

ñôåðà èõ ïðèìåíåíèÿ îãðàíè÷åíà íåâûñîêèìè ïî

ñðàâíåíèþ ñî ñòàëÿìè ðàáî÷èìè òåìïåðàòóðàìè.

Âîçìîæíî ïðèìåíåíèå àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ

è êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ íà ïåðâûõ ñòóïå-

íÿõ êîìïðåññîðà.

5.4.3.2 – Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿå-

ìûå ê ñîåäèíåíèÿì

Ñîåäèíåíèÿ ëîïàòîê 3 ñ äèñêàìè

4 (ñì.

Ðèñ. 5.4.3.1_1)

äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþùèì

òðåáîâàíèÿì:

- îáåñïå÷èâàòü ðàçìåùåíèå íåîáõîäèìîãî êî-

ëè÷åñòâà ëîïàòîê â äèñêå;

- îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìóþ ïðî÷íîñòü è îäè-

íàêîâóþ æåñòêîñòü êðåïëåíèÿ âñåõ ëîïàòîê â êî-

ëåñå ïðè ìèíèìàëüíîé ìàññå õâîñòîâèêà;

- îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìóþ òî÷íîñòü óñòà-

íîâêè â äèñêå è íåèçìåííîñòü èõ ïîëîæåíèÿ ïðè

ðàáîòå;

- îáåñïå÷èâàòü ïðîñòîòó ìîíòàæà è äåìîíòàæà

ëîïàòîê.

5.4.3.1 – Òðåáîâàíèÿ ê ðàáî÷èì ëî-

ïàòêàì

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè è èçãîòîâëåíèè ðàáî÷èõ

ëîïàòîê äîëæíû áûòü îáåñïå÷åíû, ïîìèìî îáùèõ

òðåáîâàíèé ê êîìïðåññîðó (ñì. ðàçäåë 5.1), ðÿä

ñïåöèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé:

- îòíîñèòåëüíî âûñîêàÿ òî÷íîñòü èñïîëíåíèÿ

ëèíåéíûõ è óãëîâûõ ðàçìåðîâ ïðîôèëÿ è çàìêà äëÿ

îáåñïå÷åíèÿ îäèíàêîâûõ ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ âîç-

äóøíîãî ïîòîêà, äàâëåíèé è òåìïåðàòóð â êàæäîì

ëîïàòî÷íîì êàíàëå;

- îòíîñèòåëüíî íèçêàÿ øåðîõîâàòîñòü îáðà-

áîòêè ïåðà (Ra = 0,08…1,6 ìêì) äëÿ óìåíüøåíèÿ

ïîòåðü òðåíèÿ âîçäóõà ïðè îáòåêàíèè ïåðà ëîïàò-

êè è óâåëè÷åíèÿ óñòàëîñòíîé ïðî÷íîñòè;

- îòñóòñòâèå êîíöåíòðàòîðîâ íàïðÿæåíèé, îñî-

áåííî â ïåðåõîäå ïåðà ê õâîñòîâèêó;

Êîíñòðóêöèè ëîïàòîê êîìïðåññîðà ðàçíîîá-

ðàçíû. Èõ ïàðàìåòðû (íàïðèìåð, ðàçìåðû ïðî-

ôèëÿ è êà÷åñòâî ïîâåðõíîñòè) ìîãóò èçìåíÿòüñÿ

â øèðîêîì äèàïàçîíå â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåò-

íîãî äâèãàòåëÿ è åãî íàçíà÷åíèÿ. Â òî æå âðåìÿ

ëþáàÿ ðàáî÷àÿ ëîïàòêà (ñì. Ðèñ. 5.4.3.1_1) èìååò

ïðîôèëüíóþ ÷àñòü (ïåðî) 1, íàõîäÿùóþñÿ

â ïî-

òîêå âîçäóõà è çàìêîâóþ ÷àñòü (õâîñòîâèê) 2,

ïðåäíàçíà÷åííóþ äëÿ åå êðåïëåíèÿ è ïåðåäà÷è

óñèëèé îò ëîïàòêè ê ðîòîðó. Ôîðìà è ðàçìåðû

ïåðà îïðåäåëÿþòñÿ íà îñíîâàíèè àýðîäèíàìè÷åñ-

êîãî ðàñ÷åòà ñ ó÷åòîì îáåñïå÷åíèÿ ñòàòè÷åñêîé

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

251

Ðèñóíîê 5.4.3.1_1 – Cîåäèíåíèå ëîïàòêè ñ äèñêîì

1 – ïåðî; 2 – õâîñòîâèê; 3 - ëîïàòêà ðàáî÷àÿ êîìïðåññîðà; 4 - äèñê

Õâîñòîâèêè ëîïàòîê è ïàçû â äèñêå èçãîòàâ-

ëèâàþò ïðîòÿæêîé, ôðåçåðîâàíèåì èëè òî÷åíèåì.

5.4.3.3 – Êîíñòðóêöèè ñîåäèíåíèÿ

ëîïàòîê ñ äèñêàìè

Â êîìïðåññîðå íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíî ñî-

åäèíåíèå ëîïàòîê ñ äèñêàìè òèïà «ëàñòî÷êèí

õâîñò» (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_1). Â äàííîé êîíñòðóêöèè

õâîñòîâèê ëîïàòêè è ïàç â äèñêå â ñå÷åíèè, ïåðïåí-

äèêóëÿðíîì îñè ïàçà, èìåþò òðàïåöèåâèäíûé ïðî-

ôèëü (ôîðìó ðàâíîáåäðåííîé òðàïåöèè). Õâîñòî-

âèêè òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò» ìîãóò èìåòü ïëîñêèå

(ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_1à) è êîëüöåâûå ðàáî÷èå ïîâåðõ-

íîñòè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_1á).

Ïåðåõîä îò ïðîôèëüíîé ÷àñòè ëîïàòêè ê çàìêó

ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ íàïðÿìóþ, è òîãäà ïðîòî÷íàÿ

÷àñòü ôîðìèðóåòñÿ ñîâîêóïíîñòüþ ëîïàòîê è íàðóæ-

íîé ïîâåðõíîñòè îáîäà äèñêà.

Â òîì ñëó÷àå, êîãäà óãîë íàêëîíà ëèíèè ïðî-

òî÷íîé ÷àñòè ïðåâûøàåò 5…10°, õâîñòîâèê ëîïàò-

êè ðàñïîëàãàþò ãîðèçîíòàëüíî, à ïåðî ñîåäèíÿþò

ñ õâîñòîâèêîì ÷åðåç ïðîìåæóòî÷íûé ýëåìåíò

(ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_2) – íîæêó 1.

Íîæêà ïîçâîëÿåò

çíà÷èòåëüíî ðàçãðóçèòü õâîñòîâèê ëîïàòêè. Ìåæ-

äó íîæêîé è ïåðîì ðàçìåùàþò ïîëêó 2, ñîâîêóï-

íîñòü êîòîðûõ è ôîðìèðóåò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü.

Äëÿ øèðîêîõîðäíûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê âåíòè-

ëÿòîðà ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ âñòàâêè ìåæäó ëîïàò-

êàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_3).

Íà Ðèñ. 5.4.3.3_4 ïîêàçàíû îñíîâíûå ãåîìåòðè-

÷åñêèå ïàðàìåòðû õâîñòîâèêà òèïà «ëàñòî÷êèí

õâîñò» ñ ïëîñêèìè ðàáî÷èìè ïîâåðõíîñòÿìè. Øåðî-

õîâàòîñòü ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòåé Ra = 0,8…1,6 ìêì.

Ïîñàäêà â çàìêîâîì ñîåäèíåíèè ìîæåò áûòü ñ çà-

çîðîì 0,01…0,04 ìì èëè æåñòêîé ñ íàòÿãîì äî

0,015 ìì.

Ïîñàäêà ëîïàòîê â äèñê ñ çàçîðîì ïðèìåíÿåò-

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

252

Ðèñóíîê 5.4.3.3_1 – Ëîïàòêè ñ õâîñòîâèêàìè òèïà

«ëàñòî÷êèí õâîñò»

à) ñ êîëüöåâûìè ðàáî÷èìè ïî-

âåðõíîñòÿìè; á) ñ ïëîñêèìè ðà-

áî÷èìè ïîâåðõíîñòÿìè

Ðèñóíîê 5.4.3.3_2 – Õâîñòîâèê øèðîêîõîðäíîé

ëîïàòêè

1 - õâîñòîâèê; 2 - ëîïàòêà

Ðèñóíîê 5.4.3.3_3 – Âñòàâêè ìåæäó ëîïàòêàìè

âåíòèëÿòîðà äâèãàòåëÿ

Rolls-Royce Trent700

ñÿ íàèáîëåå ÷àñòî. Îíà ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü

ëåãêèé ìîíòàæ è äåìîíòàæ ëîïàòîê. Ïîñàäêà ñ çà-

çîðîì äîïóñêàåò íåáîëüøóþ êà÷êó ëîïàòîê

â îêðóæ-

íîì íàïðàâëåíèè è òåì ñàìûì äåìïôèðóåò êîëå-

áàíèÿ ëîïàòîê ñèëàìè òðåíèÿ, âîçíèêàþùèìè

â ñîåäèíåíèè.

Äëÿ äåìïôèðîâàíèÿ êîëåáàíèé ëîïàòîê è îá-

ëåã÷åíèÿ ñáîðêè - ðàçáîðêè òàêæå ïðèìåíÿþò ïî-

êðûòèå ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòåé õâîñòîâèêà ñåðåá-

ðîì èëè ìåäüþ òîëùèíîé 0,003…0,005 ìì.

Äëÿ îòñòðîéêè îò ðåçîíàíñîâ ïðèìåíÿåòñÿ

ïîñàäêà ñ íàòÿãîì. Ýòî ïîâûøàåò ñîáñòâåííûå ÷à-

ñòîòû êîëåáàíèé ëîïàòîê. Íàáîëüøàÿ âåëè÷èíà

íàòÿãà â ñîåäèíåíèè âûáèðàåòñÿ èç óñëîâèÿ íåïðå-

âûøåíèÿ äîïóñòèìûõ íàïðÿæåíèé.

Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïåðåìåùåíèé ëîïàòêè

âäîëü ïàçà â äèñêå ïðè ðàáîòå äâèãàòåëÿ åå íåîá-

õîäèìî ôèêñèðîâàòü. Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îñóùåñòâ-

ëÿåòñÿ íåñêîëüêèìè ñïîñîáàìè:

- ðàäèàëüíûìè øòèôòàìè (ñì.Ðèñ. 5.4.3.3_5à).

Äëÿ ôèêñàöèè ðàäèàëüíûìè øòèôòàìè îòâåðñòèÿ

â ðàáî÷èõ ëîïàòêàõ 1 è äèñêå 2 âûïîëíÿþòñÿ îò-

äåëüíî â êàæäîé äåòàëè. Ïîñëå ñáîðêè â ðàáî÷åå

êîëåñî, ñîâìåñòèâ îòâåðñòèÿ â ëîïàòêàõ è â äèñêå,

â íèõ âñòàâëÿþò âòóëêó 4 ñî øòèôòîì 3. Ïîñëå ÷åãî

çàãèáàþò óñèê êîíòðîâî÷íîé âòóëêè, ôèêñèðóÿ òåì

ñàìûì øòèôò îò âûïàäûâàíèÿ.

- îñåâûìè øòèôòàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_5á). Äëÿ

ôèêñàöèè îñåâûìè øòèôòàìè ïîñëå ñáîðêè ðàáî-

÷åãî êîëåñà íà ãðàíèöå ìåæäó õâîñòîâèêîì ðàáî-

÷åé ëîïàòêè 1 è äíîì ïàçà â äèñêå 2 âûïîëíÿþò

ðåçüáîâîå îòâåðñòèå, â êîòîðîå óñòàíàâëèâàþò

ðåçüáîâîé øòèôò 5, êîòîðûé ôèêñèðóåòñÿ îò âû-

ïàäûâàíèÿ ñëåäóþùèì ðàáî÷èì êîëåñîì. Ýòîò ñïî-

ñîá íå ðåìîíòîïðèãîäåí è, êðîìå òîãî, ðåçüáîâîå

îòâåðñòèå ÿâëÿåòñÿ êîíöåíòðàòîðîì íàïðÿæåíèé,

÷òî îòðèöàòåëüíî ñêàçûâàåòñÿ íà óñòàëîñòíîé

ïðî÷íîñòè ëîïàòêè è äèñêà.

- êîíòðîâî÷íûìè ïëàñòèíàìè èëè ïðîâîëîêîé

(ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_6). Â äíå ëîïàòî÷íîãî ïàçà äèñêà

2 çàðàíåå âûïîëíÿþò ñïåöèàëüíî ñïðîôèëèðîâàí-

íûå ïàçû 5 (èëè îòâåðñòèå 6) äëÿ ïîñòàíîâêè êîíò-

ðîâî÷íîé ïëàñòèíû 3 (êîíòðîâî÷íîé ïðîâîëîêè 4).

Â ïðîöåññå ñáîðêè ðàáî÷åãî êîëåñà êîíòðîâî÷íóþ

ïëàñòèíó 3 èëè êîíòðîâî÷íóþ ïðîâîëîêó 4 óñòà-

íàâëèâàþò â ïîäãîòîâëåííîå ìåñòî, à íàä íèìè

ïîìåùàþò ðàáî÷óþ ëîïàòêó 1, ïîñëå ÷åãî âûñòó-

ïàþùèå êîíöû çàãèáàþò.

- ñïëîøíûìè êîëüöàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_7).

Ïðè èñïîëüçîâàíèè ñïëîøíîãî êîëüöà åãî óñòàíàâ-

ëèâàþò ïî ïîÿñêó, âûïîëíåííîìó â äèñêå 1 ñ ïåðå-

õîäíîé ïîñàäêîé. Â õâîñòîâèêàõ ëîïàòîê 2 èìåþòñÿ

ïðîòî÷êè äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ èõ ïðîäîëüíûõ ïå-

ðåìåùåíèé. Îò ïåðåìåùåíèÿ â îêðóæíîì íàïðàâ-

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

253

Ðèñóíîê 5.4.3.3_4 – Õâîñòîâèê òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò» ñ ïëîñêèìè ðàáî÷èìè ïîâåðõíîñòÿìè

* - Ðàçìåðû ðàñ÷åòíûå

Ðèñóíîê 5.4.3.3_5 – Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìå-

ùåíèé øòèôòàìè

a) ðàäèàëüíûì øòèôòîì; á)

îñåâûì ðåçüáîâûì øòèôòîì;

1 – ëîïàòêà ðàáî÷àÿ; 2 – äèñê;

3 – ðàäèàëüíûé øòèôò; 4 - êîí-

òðîâî÷íàÿ âòóëêà; 5 - ðåçüáîâîé

øòèôò

ëåíèè êîëüöî 4 ôèêñèðóåòñÿ ðàäèàëüíûì øòèôòîì

3 çà îáîä äèñêà 1.

ðàçðåçíûìè êîëüöàìè (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_8).

Ðàçðåçíîå êîíòðîâî÷íîå êîëüöî 3 óñòàíàâëèâàþò

â êàíàâêó, ïðîòî÷åííóþ â äèñêå 1 è ëîïàòêàõ 2. Ïðè

ðàáîòå äâèãàòåëÿ îíî ïðèæèìàåòñÿ ê ëîïàòêàì öåí-

òðîáåæíîé ñèëîé,

à îò ïåðåìåùåíèÿ â îêðóæíîì

íàïðàâëåíèè ôèêñèðóåòñÿ ñòîïîðîì 5 çà îáîä äèñêà.

Äëÿ ñæàòèÿ êîëüöà ïðè äåìîíòàæå ëîïàòîê èç êîëå-

ñà â äèñêå âûïîëíåíû ñïåöèàëüíûå îòâåðñòèÿ 4.

Â ðîòîðàõ ñ ãëàäêîé ïðîòî÷íîé ÷àñòüþ ôèê-

ñàöèþ ëîïàòîê îò îñåâîãî ïåðåìåùåíèÿ â ïàçó ìîæ-

íî îñóùåñòâèòü ñ ïîìîùüþ ðÿäîì ñòîÿùèõ äåòà-

ëåé, êàê ïîêàçàíî íà Ðèñ. 5.4.3.1_1.

Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïåðåìåùåíèé â îêðóæíîì

íàïðàâëåíèè ëîïàòêè 2, óñòàíàâëèâàåìîé

â êîëüöå-

âîì ïàçå 4 äèñêà 1 (ñì. Ðèñ. 5.4.3.3_9), åå ôèêñà-

öèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ êîíòðîâî÷íûìè çàìêàìè 3 ÷å-

ðåç ïîïåðå÷íûå ïàçû 5 â äèñêå 1. Êðàéíèå ëîïàòêè

èìåþò ïàçû 6 â ïîëêàõ ïîä çàìêè. Çàìîê ôèêñèðó-

åòñÿ â êîëüöåâîì ïàçå äèñêà ïðè ïîìîùè âèíòà.

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

254

Ðèñóíîê 5.4.3.3_6 - Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìåùåíèé êîíòðîâî÷íûìè ïëàñòèíàìè è ïðîâîëîêîé

à, á) êîíòðîâî÷íûìè ïëàñòèíàìè; â) êîíòðîâî÷íîé ïðîâîëîêîé;

1 – ëîïàòêà ðàáî÷àÿ; 2 – äèñê; 3 – êîíòðîâî÷íàÿ ïëàñòèíà; 4 - êîíòðîâî÷íàÿ ïðîâîëîêà;

5 – ïàç; 6 – îòâåðñòèå

Ðèñóíîê 5.4.3.3_7 - Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìå-

ùåíèé ñïëîøíûì êîëüöîì

1 – äèñê; 2 – ëîïàòêà ðàáî÷àÿ;

3 – êîíòðîâî÷íûé øòèôò;

4 – ñïëîøíîå êîëüöî

Åùå îäíèì ñïîñîáîì êðåïëåíèÿ ëîïàòîê â äèñê

ÿâëÿåòñÿ òàê íàçûâàåìûé øàðíèðíûé çàìîê (ñì.

Ðèñ. 5.4.3.3_10)

. Â äàííîé êîíñòðóêöèè ëîïàòêè 2

ñâîèìè ïðîóøèíàìè 7 óñòàíàâëèâàþòñÿ â êîëüöå-

âûå ïàçû 6 îáîäà äèñêà 1 (ìåæäó ðåáîðäàìè 5)

è ôèêñèðóåòñÿ øòèôòàìè 3, êîòîðûå â ñâîþ î÷å-

ðåäü êîíòðÿòñÿ ñòîïîðàìè 4.

Ïðè ýòîì ëîïàòêà èìååò çàçîð êàê îòíîñèòåëü-

íî äèñêà 1, òàê è îòíîñèòåëüíî øòèôòà 3, è ïîýòî-

ìó ñîõðàíÿåò âîçìîæíîñòü ïîâîðîòà îòíîñèòåëü-

íî îñè øòèôòà, çàêðåïëåííîãî â ðåáîðäàõ. Òàêîå

êðåïëåíèå áëàãîïðèÿòíî ñêàçûâàåòñÿ íà âèáðàöè-

îííîì ñîñòîÿíèè ëîïàòêè, ïîñêîëüêó áîëüøàÿ ïîä-

âèæíîñòü ñîåäèíåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîåäèíåíè-

åì «ëàñòî÷êèí õâîñò» ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ëó÷øå

äåìïôèðîâàòü âîçíèêàþùèå â ðàáîòå êîëåáàíèÿ.

Îäíàêî òà æå ñàìàÿ ïîäâèæíîñòü ñîåäèíåíèÿ ìî-

æåò ïðèâåñòè ê ïîâûøåííîìó èçíîñó èëè ôðåò-

òèíã-êîððîçèè ëîïàòîê, äèñêà è ôèêñèðóþùèõ

øòèôòîâ. (Ïðèìå÷àíèå - ôðåòòèíã-êîððîçèåé íà-

çûâàåòñÿ ÿâëåíèå èçíîñà ìàòåðèàëà, âîçíèêàþùå-

ãî íà êîíòàêòíûõ ïîâåðõíîñòÿõ â ðåçóëüòàòå ïîñòî-

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

255

Ðèñóíîê 5.4.3.3_8 - Ôèêñàöèÿ ëîïàòîê îò ïåðåìå-

ùåíèé ðàçðåçíûì êîëüöîì

1- äèñê; 2 - ëîïàòêà ðàáî÷àÿ;

3 - ðàçðåçíîå êîëüöî; 4 - îòâåð-

ñòèÿ ïîä ñúåìíèê; 5 - ñòîïîð

êîëüöà

Ðèñóíîê 5.4.3.3_9 - Ôèêñàöèÿ îò ïåðåìåùåíèé

ëîïàòîê ñ êîëüöåâûìè ðàáî÷èìè

ïîâåðõíîñòÿìè (Ïå÷àòàåòñÿ ñ

ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)

1 - äèñê; 2 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà; 3 -

êîíòðîâî÷íûé çàìîê ; 4 - êîëü

öå-

âîé ïàç â äèñêå; 5 - ïàç äëÿ ââîäà

çàìêà â êîëüöåâîé ïàç äèñêà; 6 -

ïàç â ëîïàòêå ïîä êîíòðîâî÷íûé

çàìîê

ÿííûõ âçàèìíûõ ïåðåìåùåíèé äåòàëåé). ×òîáû ýòî

ïðåäîòâðàòèòü, íåîáõîäèìî ïðèíèìàòü ñïåöèàëü-

íûå ìåðû, íàïðèìåð, íàíîñèòü òâåðäóþ ñìàçêó èëè

èçíîñîñòîéêèå ïîêðûòèÿ.

Îïðåäåëåííûì íåäîñòàòêîì ïîäîáíîãî ñîåäè-

íåíèÿ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî â ñîáðàííîì ÐÊ íåâîçìîæíî

îáðàáîòàòü òîðöû ëîïàòîê ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ

ìèíèìàëüíîãî ðàäèàëüíîãî çàçîðà. Ëîïàòêè ñ øàð-

íèðíûì çàìêîì èìåþò ñàìóþ áîëüøóþ ìàññó èç

ðàññìîòðåííûõ â ýòîì ðàçäåëå. Ïîýòîìó øàðíèðíîå

ñîåäèíåíèå âîçìîæíî èñïîëüçîâàòü òîëüêî

â ðàáî-

÷èõ êîëåñàõ, èìåþùèõ ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèå

îêðóæíûå ñêîðîñòè (íå áîëåå 300 ì/ñ) íà ïåðèôå-

ðèè. Â ïðîòèâíîì ñëó÷àå íå óäàåòñÿ óäîâëåòâîðèòü

òðåáîâàíèÿ ïðî÷íîñòè êàê ê ðåáîðäàì äèñêà, òàê

è ê ñàìîìó øòèôòó. Èñõîäÿ èç óêàçàííûõ ïðè÷èí,

òàêîå ñîåäèíåíèå, â îñíîâíîì, ïîëó÷èëî ðàñïðîñ-

òðàíåíèå â ÊÍÄ ÒÐÄ è ÒÐÄÄ ñ ìàëîé ñòåïåíüþ

äâóõêîíòóðíîñòè è â ñîâðåìåííûõ äâèãàòåëÿõ èñ-

ïîëüçóåòñÿ ðåäêî.

5.4.3.4 – Îñîáåííîñòè êðóïíîãàáàðèò-

íûõ ðàáî÷èõ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè êðóïíîãàáàðèòíûõ ëîïà-

òîê âåíòèëÿòîðà íåîáõîäèìî ðåøèòü ñëåäóþùèå

ïðîáëåìû.

Ïåðâàÿ ïðîáëåìà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî èç-çà

ìàëîé âåëè÷èíû îòíîøåíèÿ äèàìåòðà äèñêà ê äëè-

íå ëîïàòîê òðóäíî ðàçìåñòèòü íåîáõîäèìîå êîëè÷å-

ñòâî ëîïàòîê. Îáû÷íî äëÿ âåíòèëÿòîðà èñïîëüçóþò

ñîåäèíåíèå òèïà «ëàñòî÷êèí õâîñò». Äëÿ êðóïíîãà-

áàðèòíûõ æå ëîïàòîê ïðè âîçíèêíîâåíèè ïðîáëåì

ñ ðàçìåùåíèåì íåîáõîäèìîãî êîëè÷åñòâà ïàçîâ

èíîãäà ïðèìåíÿþò çàìîê åëî÷íîãî òèïà

ñ äâóìÿ çó-

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

256

Ðèñóíîê 5.4.3.3_10 - Øàðíèðíîå ñîåäèíåíèå ëîïàòêè ñ äèñêîì

1 - ðàáî÷àÿ ëîïàòêà; 2 - ïðîóøèíû ëîïàòêè; 3 - êîëüöåâûå ïàçû; 4 - äèñê; 5 - ðåáîðäû

äèñêà; 6 - ôèêñèðóþùèé øòèôò; 7 - ñòîïîðû øòèôòà

Ðèñóíîê 5.4.3.4_1 – Âåíòèëÿòîð ñ àíòèâèáðàöèîí-

íûìè ïîëêàìè íà äâóõ óðîâíÿõ

äâèãàòåëÿ Pratt&Whitney PW4000

áüÿìè, êîòîðûé ìåíüøå îñëàáëÿåò îáîäíóþ ÷àñòü

äèñêà.

Ñëåäóþùàÿ ïðîáëåìà ñâÿçàíà ñ îáåñïå÷åíèåì

äîïóñòèìûõ âèáðîíàïðÿæåíèé â ëîïàòêàõ. Äëÿ äåì-

ïôèðîâàíèÿ êîëåáàíèé è ñíèæåíèÿ âèáðîíàïðÿæå-

íèé ëîïàòêè âåíòèëÿòîðà ñ áîëüøèì óäëèíåíèåì

âûïîëíÿþò ñ àíòèâèáðàöèîííûìè ïîëêàìè íà îä-

íîì èëè íåñêîëüêèõ óðîâíÿõ (ñì. Ðèñ. 5.4.3.4_1).

Â ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ,

îñîáåííî â ÒÐÄÄ ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ äâóõêîí-

òóðíîñòè, íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå íàøëè øè-

ðîêîõîðäíûå

ëîïàòêè áåç àíòèâèáðàöèîííûõ ïî-

ëîê (ñì. Ðèñ. 5.4.3.4_2).

Îñíîâíûå öåëè ââåäåíèÿ øèðîêîõîðäíûõ ëî-

ïàòîê:

- óìåíüøåíèå ïîòåðü, ñâÿçàííûõ ñ çàêðîìî÷-

íûìè ñëåäàìè îò àíòèâèáðàöèîííûõ ïîëîê;

- óìåíüøåíèå âëèÿíèÿ ñëåäîâ îò ïîëîê íà õà-

ðàêòåðèñòèêè ñïðÿìëÿþùåé ðåøåòêè;

îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî ðàñõîäà âîçäóõà

íà åäèíèöó ïëîùàäè, ÷òî ïîçâîëÿåò ñâåñòè ê ìèíè-

ìóìó ïîïåðå÷íûå ãàáàðèòû äâèãàòåëÿ;

- ïîâûøåíèå àýðîäèíàìè÷åñêîé ýôôåêòèâíî-

ñòè âåíòèëÿòîðà;

- ñíèæåíèå óðîâíÿ øóìà âåíòèëÿòîðà;

- ïîâûøåíèå ñòîéêîñòè äâèãàòåëÿ ê ïîïàäà-

íèþ â íåãî ïîñòîðîííèõ ïðåäìåòîâ;

- óìåíüøåíèå îáùåãî êîëè÷åñòâà ëîïàòîê âåí-

òèëÿòîðà;

- óìåíüøåíèå ìàññû.

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

257

Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî

òîëüêî îòêàç îò àíòèâèáðàöèîííûõ ïîëîê äàåò íå-

ñêîëüêî ïðåèìóùåñòâ:

- ãàçîäèíàìè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü âåíòèëÿòî-

ðà ïîâûøàåòñÿ äî 6%;

- óäåëüíîûé ðàñõîä òîïëèâà íà êðåéñåðñêèõ

ðåæèìàõ ñíèæàåòñÿ íà 4%;

- óâåëè÷èâàåòñÿ ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç âåíòè-

ëÿòîð.

Ïîñëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî îêàçûâàåòñÿ ÷ðåç-

âû÷àéíî âàæíûì, òàê êàê ïðîõîäÿùèé ïî íàðóæ-

íîìó êîíòóðó âîçäóøíûé ïîòîê ñîçäàåò îêîëî 75%

îáùåé òÿãè. Ïðè çàäàííîé ïëîùàäè ïðîõîäíîãî

ñå÷åíèÿ øèðîêîõîðäíàÿ ëîïàòêà áåç àíòèâèáðàöè-

îííûõ ïîëîê ïðåäîñòàâëÿåò áîëüøèå âîçìîæíîñ-

òè ïî âûáîðó, ïîâûøåíèþ è îïòèìèçàöèè òÿãè.

Ïðèìåíåíèå íîâûõ êîíñòðóêòîðñêèõ è òåõíîëî-

ãè÷åñêèõ ðåøåíèé ïîçâîëÿåò ñíèçèòü ìàññó êàæäîé

ëîïàòêè â îòäåëüíîñòè. Ýòî ïóñòîòåëûå òèòàíîâûå

ëîïàòêè ñ ñîòîâûì çàïîëíèòåëåì èëè ñ ãîôðèðîâàí-

íûì ëèñòîì, ïóñòîòåëûå òèòàíîâûå ëîïàòêè ñ ñîå-

äèíåíèåì äâóõ ïîëîâèí ïî ñðåäíåé ëèíèè ìåòîäîì

äèôôóçèîííîé ñâàðêè, ëîïàòêè èç ïîëèìåðíûõ êîì-

ïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ (ÏÊÌ), ëîïàòêè èç íåïîëè-

ìåðíûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ (íàïðèìåð, ëî-

ïàòêè èç ìàòåðèàëà íà îñíîâå áîðíîãî âîëîêíà

â àëþìèíèåâîé

ìàòðèöå ñ òèòàíîâîé îáøèâêîé). Íà

Ðèñ. 5.4.3.4_3 ïîêàçàíà ñòðåëîâèäíàÿ øèðîêîõîðäíàÿ

òèòàíîâàÿ ëîïàòêà âåíòèëÿòîðà ñ ñîòîâûì çàïîëíè-

òåëåì äâèãàòåëÿ Rolls-Royce RB-211.

Ðèñóíîê 5.4.3.4_2 – Ñðàâíåíèå ñîâðåìåííîé øèðîêî-

õîðäíîé è ïîëî÷íîé ëîïàòîê

âåíòèëÿòîðîâ îäèíàêîâîãî äèà-

ìåòðà

Ðèñóíîê 5.4.3.4_3 – Ïóñòîòåëàÿ òèòàíîâàÿ ëîïàò-

êà äâèãàòåëÿ Rolls-Royce RB-

211 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ

Rolls-Royce plc)

5.5 – Ñòàòîðû îñåâûõ êîìïðåñ-

ñîðîâ

Ñòàòîð êîìïðåññîðà îáû÷íî ñîñòîèò èç íå-

ñêîëüêèõ îñíîâíûõ ÷àñòåé, êîòîðûå â çàâèñèìîñ-

òè îò íàçíà÷åíèÿ è âûïîëíÿåìîé ôóíêöèè ìîãóò

íàçûâàòüñÿ:

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

258

- êîðïóñ âõîäíîé;

- êîðïóñ ñ ðåãóëèðóåìûìè è íåïîäâèæíûìè ÍÀ;

- êîðïóñ îòáîðîâ;

- êîðïóñ çàäíåé îïîðû.

Â äâóõ- è òðåõêàñêàäíûõ êîìïðåññîðàõ ðîëü

âõîäíûõ êîðïóñîâ âûïîëíÿåò ðàçäåëèòåëüíûé êîð-

ïóñ. Ïðèìåð ñòàòîðà êîìïðåññîðà ïðåäñòàâëåí íà

Ðèñ. 5.5_1.

Âíóòðè êîðïóñà êðåïÿòñÿ îïîðû ðîòîðà, ÍÀ.

Ñíàðóæè íà îáå÷àéêå è ôëàíöàõ ìîíòèðóþòñÿ àã-

ðåãàòû (òîïëèâíûå è ìàñëÿíûå íàñîñû è ò.ï.),

òðóáîïðîâîäíûå è ýëåêòðè÷åñêèå êîììóíèêàöèè,

ïðèâîäû ìåõàíèçàöèè êîìïðåññîðà, óçëû ïîäâåñ-

êè äâèãàòåëÿ ê ñàìîëåòó. Íà êîðïóñå âûïîëíåíû

ñïåöèàëüíûå îòâåðñòèÿ äëÿ îòáîðà âîçäóõà íà ðàç-

ëè÷íûå íóæäû è ñìîòðîâûå ëþêè äëÿ ïåðèîäè÷åñ-

êîãî êîíòðîëÿ â ýêñïëóàòàöèè ðàáî÷èõ è íàïðàâëÿ-

þùèõ ëîïàòîê.

Ñòàòîð âîñïðèíèìàåò ðàçíîîáðàçíûå íàãðóçêè:

- îñåâûå ñèëû;

- ãèðîñêîïè÷åñêèå óñèëèÿ;

- ñèëû äàâëåíèÿ;

- ìàññó è ñèëû èíåðöèè ðîòîðà;

- èçãèáíûå è êðóòÿùèå ìîìåíòû îò ñîïðÿãàå-

ìûõ äåòàëåé;

- òåïëîâûå äåôîðìàöèè.

Ê ñòàòîðó ïðåäúÿâëÿþòñÿ ðÿä ñïåöèôè÷åñêèõ

òðåáîâàíèé:

- ãåðìåòè÷íîñòü;

- ëîêàëèçàöèÿ âîçìîæíîãî ðàçðóøåíèÿ ðîòîð-

íûõ äåòàëåé;

- ïðîñòîòà èçãîòîâëåíèÿ è ìîíòàæà ÍÀ è ðàç-

ëè÷íûõ àãðåãàòîâ;

- îáåñïå÷åíèå ìèíèìàëüíûõ ðàäèàëüíûõ çàçî-

ðîâ íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ.

5.5.1 – Êîíñòðóêöèè êîðïóñîâ

Êîðïóñû êîìïðåññîðà îáû÷íî ïðåäñòàâëÿþò

ñîáîé êîëüöåâûå öèëèíäðè÷åñêèå èëè êîíè÷åñêèå

äåòàëè ñ ôëàíöàìè íà ïåðåäíåì è çàäíåì òîðöàõ äëÿ

êðåïëåíèÿ êîðïóñîâ ìåæäó ñîáîé (ñì. Ðèñ. 5.5_1).

Êîðïóñû (ñì. Ðèñ. 5.5.1_1)

ìîãóò áûòü íåðàçúåì-

íûìè è ðàçúåìíûìè.

Êîðïóñ áåç ïðîäîëüíîãî ðàçúåìà îáëàäàåò ìåíü-

øåé ìàññîé è áîëüøåé æåñòêîñòüþ, íî åãî èçãîòîâ-

ëåíèå áîëåå òðóäîåìêî, à ñáîðêà è ðàçáîðêà áîëåå

ñëîæíàÿ - òàêîé êîðïóñ òðåáóåò ïîñëåäîâàòåëüíóþ,

ïîýòàïíóþ ñáîðêó è ðàçáîðêó ðîòîðà è ñòàòîðà.

Êîðïóñ ñ ïðîäîëüíûì ðàçúåìîì òàêæå èìååò

ñâîè íåäîñòàòêè. Íåðàâíîìåðíàÿ æåñòêîñòü êîðïó-

ñà ïî îêðóæíîñòè (áîëüøàÿ â ïëîñêîñòè ðàçúåìà

è ìåíüøàÿ – â ïåðïåíäèêóëÿðíîé ê íåìó ïëîñêî-

ñòè) ïðèâîäèò ê íåðàâíîìåðíîìó ðàñøèðåíèþ êîð-

ïóñà è, ñëåäîâàòåëüíî, ê äîïîëíèòåëüíîé îâàëèçà-

öèè â ïðîöåññå ðàáîòû.

Ïàðàìåòðû êîìïðåññîðà

óõóäøåíû èç-çà óâåëè÷åííûõ çàçîðîâ - çàçîðû ïðè-

õîäèòñÿ óâåëè÷èâàòü èç-çà áîëüøåé îâàëèçàöèè êîð-

ïóñà. ×åðåç ðàçúåìû ïðîèñõîäÿò äîïîëíèòåëüíûå

Ðèñóíîê 5.5_1 – Ñòàòîð ÊÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

1 - êîðïóñ ñ ðåãóëèðóåìûìè ÍÀ; 2, 3 - êîðïóñ ñ íåïîäâèæíûìè ÍÀ; 4 - êîðïóñ ïåðåïóñêà è îò-

áîðîâ; 5 - êîðïóñ îáäóâà; 6 - ðàçäåëèòåëüíûé êîðïóñ ñ äåòàëÿìè ïåðåäíåé îïîðû; 7 - êîðïóñ

ÊÑ ñî ñïðÿìëÿþùèì àïïàðàòîì êîìïðåññîðà è äåòàëÿìè çàäíåé îïîðû; 8 - ïîäâèæíûå ëî-

ïàòêè ÍÀ; 9 - íåïîäâèæíûå ëîïàòêè ÍÀ

Ãëàâà 5 - Êîìïðåññîðû ÃÒÄ

259

óòå÷êè âîçäóõà. Õóäøàÿ öåíòðîâêà ñòàòîðà

ñ ðîòî-

ðîì.

Îñíîâíûì ïðåèìóùåñòâîì êîðïóñà ñ ïðîäîëü-

íûì ðàçúåìîì ÿâëÿåòñÿ óäîáñòâî ñáîðêè, à íà îä-

íîêîíòóðíûõ äâèãàòåëÿõ, îñîáåííî ïðîìûøëåííîãî

ïðèìåíåíèÿ, âîçìîæíîñòü ðàçáîðêè êîðïóñà è ðå-

ìîíòà áåç ðàçáîðêè äâèãàòåëÿ.

Â ñîâðåìåííûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ

ïðåäïî÷òåíèå îòäàþò êîìáèíèðîâàííûì êîðïóñàì,

â êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ ïðîäîëüíûå è ïîïåðå÷íûå

ðàçúåìû. Ýòî, ïîìèìî ïðî÷åãî, ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü

ìàðêó ìàòåðèàëà êîðïóñà â çàâèñèìîñòè îò ðàáî-

÷åé òåìïåðàòóðû îò ïåðâîé ñòóïåíè ê ïîñëåäíåé.

Íàïðèìåð äëÿ ïåðâûõ ñòóïåíåé - àëþìèíèåâûé

êîðïóñ, çàòåì - òèòàíîâûé, à ïîñëåäíèå ñòóïåíè

ìîãóò èìåòü êîðïóñ èç æàðîïðî÷íîãî ñïëàâà.

5.5.1.1 – Êîðïóñ âõîäíîé

Êîðïóñ âõîäíîé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèëîâîé

íåðàçúåìíûé êîðïóñ, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïåðå-

äà÷è óñèëèé îò ïåðåäíåé îïîðû êîìïðåññîðà. Ìî-

æåò ïðèìåíÿòüñÿ êîíñòðóêöèÿ, êîãäà â ñèëîâóþ

ñõåìó âêëþ÷àþòñÿ ëîïàòêè ÂÍÀ, ÷òî óìåíüøàåò

ãàáàðèòû è ìàññó êîìïðåññîðà. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ

çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè ìîæåò

ïðèìåíÿòüñÿ êîíñòðóêöèÿ ñ ðåãóëèðóåìîé âûõîä-

íîé êðîìêîé ÂÍÀ (ñì. Ðèñ 5.5.1.1_1).

Âíóòðè ñòîåê ðàçìåùàþò êîììóíèêàöèè ïîäâî-

äà ê äåòàëÿì îïîðû è îòâîäà îò íèõ ìàñëà, à òàêæå

âîçäóõà íà íàääóâ óïëîòíåíèé è îáîãðåâ îáòåêàòåëÿ.

5.5.1.2 – Êîðïóñû ñ íàïðàâëÿþùè-

ìè àïïàðàòàìè

Êîðïóñû ñ ÍÀ (ñì. Ðèñ. 5.5_1) ïðåäñòàâëÿþò

ñîáîé êîëüöåâûå äåòàëè, â êîòîðûõ çàêðåïëåíû

ëîïàòêè ÍÀ ïîäâèæíûå è íåïîäâèæíûå. Ýòè êîð-

ïóñû ôîðìèðóþò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü êîìïðåññîðà

è ðåàëèçóþò ñèëîâóþ ñâÿçü ìåæäó ðàçäåëèòåëüíûì

(âõîäíûì) êîðïóñîì è êîðïóñîì êàìåðû ñãîðàíèÿ.

Â ïåðåäíåé ÷àñòè êîðïóñà êîìïðåññîðà äëÿ óâåëè-

÷åíèÿ çàïàñîâ ãàçîäèíàìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè

ïðèìåíÿþò ÍÀ, ðåãóëèðóåìûå ïî ñïåöèàëüíîé

ïðîãðàììå (ñì. Ðèñ. 5.5.1.2_1).

Êîðïóñ 1 ñ ðåãóëèðóåìûìè ÍÀ ÷àùå âñåãî âû-

ïîëíÿþò ñ ïðîäîëüíûì ðàçú¸ìîì 3 äëÿ îáëåã÷åíèÿ

ñáîðêè êîìïðåññîðà. Ëîïàòêè 2 ñâÿçàíû äðóã

ñ äðó-

ãîì êîëüöàìè 4, êîòîðûå â ñâîþ î÷åðåäü ñîåäèíå-

íû ìåõàíèçìîì ïðèâîäà 5. Ðàáîòà ïîâîðîòíûõ ÍÀ

áóäåò ïîäðîáíåå îïèñàíà â ðàçäåëå 5.6.

Êîðïóñ ñ íåïîäâèæíûìè ÍÀ ïðåäñòàâëÿåò ñî-

áîé òåëî âðàùåíèÿ ñ çàêðåïëåííûìè â íåì îòäåëü-

íûìè ëîïàòêàìè ÍÀ, ëèáî îáúåäèíåííûì â ñåêòî-

ðà ëîïàòêàìè ÍÀ. Ëîïàòêè èëè ñåêòîðà ñ ëîïàòêàìè

Ðèñóíîê 5.5.1_1 - Ñõåìà êîðïóñîâ

a) áåç ïðîäîëüíîãî ðàçúåìà;

á) ñ ïðîäîëüíûì ðàçúåìîì

Ðèñóíîê 5.5.1.1_1 – Âõîäíîé êîðïóñ ñî ñòîéêàìè,

ñîâìåùåííûìè ñ ëîïàòêàìè

ÍÀ, äâèãàòåëü Snecma M88

(Ôîòîãðàôèÿ ëþáåçíî ïðåäîñ-

òàâëåíà êîìïàíèåé Snecma

Moteurs)