5.4. Крепление лопаток

Узел крепления лопаток к ободу должен обладать: достаточной точностью и жесткостью при малых габаритах и массе хвостовика, обеспечивать точность установки по шагу и углу, возможность размещения необходимого числа лопаток, простотой изготовления установки и замены, низкой стоимостью. Наибольшее применение для крепления лопаток ГТ нашло крепление «елочного» типа (рис.5. 15).

Рис..5. 15. Конструкция и размеры крепление лопаток замком типа «ёлочного»: 1- диск; 2- лопатка; 3 – граница базовых плоскостей в лопатке и хвостовике

Размеры лопаток и число пар зубьев выполняются в соответствии с ОСТ в котором рекомендованы следующие значения:

S - шаг зубьев, мм – 1.8; 2; 2.2; 2.4; 2.6; 2,8; 3; 3.2; 3,5; 4; 4,5; 5,2; 6;

 - угол меду средними линиями гребенок замка – 20^о ; 30^о ; 40^о ; 50^о;

 - угол между средней линией гребенки и рабочей поверхностью зуба – 105^о ; 115^о ;

 - угол профиля зуба – 55^о; 65^о;

z – число пар зубьев – 2…5.

Преимущества такого соединения:

форма хвостовика и перемычки близка к равнопрочной;

размещение по окружности максимального числа лопаток;

возможность организации хорошего охлаждения;

легкость замены лопатки;

минимальные габариты и масса хвостовика.

Недостатки соединения елочного типа:

высокая точность изготовления как пазов в диске, так и хвосто­виков лопатки, что усложняет технологию и повышает стоимость изготовления;

затруднен теплоотвод от лопатки в диск из-за малой поверхно­сти контакта зубьев замка;

значительные концентрации напряжений вблизи малых радиу­сов впадин.

Установка лопатки в пазу обода осуществляется по свободной посадке с гарантированными зазорами, которые в холодном состоя­нии по базовым плоскостям хвостовика лопатки и паза обода со­ставляют 0,2...0,Змм. Эти зазоры допускают качку лопатки в плоско­сти перпендикулярной продольной оси замка, однако при этом сни­жаются термические напряжения, возникающие вследствие неоди­наковой температуры и коэффициентов линейного расширения ма­териалов лопаток и диска и неравномерного распределения темпе­ратуры по радиусу. При работе двигателя на скоростях вращения ротора [около (0,5...0,7)n_max] лопатка защемляется.

а б в г д е

Рис.5. 16. Способы осевой фиксации рабочих лопаток: а,б,в – индивидуальное - отгибными пластинами; г,д,е – групповое – дефлекторами и кольцами лабиринтных уплотнений

Осевая фиксация рабочих лопаток газовых турбин может быть групповой и индивидуальной. На рис.5.16 приведены некоторые кон­структивные виды фиксирующих замков. При работе турбины, пере­мещению лопатки вдоль паза, препятствует сила трения, возникаю­щая под действием центробежной силы, которая значительно пре­восходит сдвигающую газовую силу. Поэтому, способы осевой фик­сации довольно просты: отгибные пластины, керновка, пазы в хвостовике лопатки (рис.5.16, а, б) или диска (рис.5.16, в, г), экра­ны (рис.5. 16, г, д), кольца лабиринтных уплотнений (рис. 5.16,е), вы­ступы на лопатке (рис.5.1б, а) и др. Осевая фиксация лопаток должна быть надежной, так как любое смещение приводит к изменению площади проходного сечения канала на выходе, неравномерности газового потока, нарушению балансировки ротора и, как следствие, повышению вибрации двигателя.