Тема 16. Изготовление лопаток

Лопатки газотурбинных двигателей являются наиболее нагруженными деталями, определяющими ресурс, трудоемкость и стоимость двигателя.

Число лопаток в современных двигателях достигает 2 ... 3,5 тысячи штук, поэтому их изготовление производится в условиях крупносерийного или массового производства.

Ресурс лопаток двигателей военной авиации - 500 ... 1000 ч, а гражданской авиации - 10 ... 20 тыс. ч.

Стоимость и трудоемкость изготовления комплекта лопаток составляет 20 ... 35 % от общей стоимости трудоемкости двигателя.

Лопатки ГТД классифицируют:

по назначению:

- рабочие лопатки компрессора,

- рабочие лопатки турбины,

- сопловые,

- спрямляющие (неподвижные);

по конструктивным признакам:

- монолитные (сплошные неохлаждаемые);

- с каналами;

- пустотелые;

- вафельные, паянные из двух половинок;

-охлаждаемые лопатки турбины.

по способу изготовления:

- деформируемые (кованые, прессованные, вальцованные),

- литые,

- свариваемые,

- спекаемые.

Основными конструктивными элементами лопаток являются:

- перо,

- хвостовик,

- полки пера

- полки хвостовика,

- антивибрационные полки,

- бандажные полки.

Перо лопатки имеет сложную пространственную аэродинамическую форму с постоянными или переменными профилями поперечных сечений по длине, а также определенную закрутку.

Выпуклую сторону пера называют спинкой, а вогнутую - корытом.

Кромку пера со стороны входа газа называют входной (передней), а противоположную - выходной (задней).

Перо лопаток компрессора, как правило, имеет переменную толщину по длине и ширине и закрутку до 40°.

Допуск на толщину кромок пера колеблется в пределах 0,06 ... 0,12 мм, а толщина кромок не превышает 0,10... 0,25 мм.

Перо рабочих лопаток турбины имеет переменные сечения по длине и закрутку до 60°.

Разъемные соединения лопаток с дисками выполняются при помощи замков различной конструкции:

- елочного,

- типа «ласточкин хвост»,

- шарнирного (вильчатого).

Лопатки статора компрессора оснащены хвостовиками типа:

- «призма»,

-«ласточкин хвост»,

- «цапфа».

Обычно эти лопатки имеют два хвостовика.

В некоторых конструкциях ГТД применяются консольные статорные лопатки с верхним хвостовиком одного из указанных типов, а также беззамковые лопатки, которые устанавливаются в верхние и нижние опоры по торцевым сечениям пера в профильные окна.

Р ис. 16.1. Лопатки компрессора (а) и турбины (6)

Особенности изготовления лопаток ГТД обусловлены:

- сложностью и многообразием геометрических форм лопаток;

- высокими требованиями по точности изготовления и состоянию поверхностного слоя;

- использованием дорогостоящих и труднообрабатываемых материалов;

- высокой трудоемкостью изготовления;

- необходимостью использования для обработки и контроля высокоточного специализированного оборудования и квалифицированного персонала.

В двигателях новых поколений с целью увеличения «напорности» вентиляторов и ступеней компрессора, устранения антивибрационных полок при сохранении необходимой жесткости, повышения КПД используются широкохордные лопатки.