Рабочие лопатки.

Рабочая лопатка- это наиболее ответственная деталь ротора от совершенства и долговечности которой зависит надежная работа компрессора. Лопатка работает в сложных условиях, на нее действуют инерционные и аэродинамические силы. Эти силы вызывают напряжения растяжения, изгиба и кручения. Кроме этого на рабочие лопатки последних ступеней действует высокая температура порядка 1000 К. Поэтому рабочая лопатка ротора компрессора должна обеспечивать:

1. Высокую прочность и жесткость.

2. Высокую степень чистоты обработки. Это необходимо для уменьшения потери на трение при течении воздуха по межлопаточному каналу.

3. Высокую точность исполнения размеров при изготовлении лопаток, т.к. от этого зависят параметры воздушного потока в проточной части компрессора.

4. Возможные меньшие концентраторы напряжений, особенно в местах перехода профильной части к хвостовику.

5. Минимальная масса хвостовика. Например, снижение массы на 1% снижает массу ротора, приходящуюся на одну лопатку на 4-5%.

6. Конструкция хвостовика должна позволять удобную сборку ротора и замену лопатки в случае ее повреждения.

7. Минимальное остаточное напряжение. Необходимая долговечность лопатки определяется назначением летательного аппарата, для которого предназначен компрессор.

Рабочая лопатка состоит из профильной части (перо лопатки) и хвостовика. Формы и размеры профильной части лопатки определяются аэродинамическим расчетом. Окончательная конструкция уточняется с учетом требований обеспечения статической и динамической прочности. Рабочая лопатка должна быть легкой и достаточно технологичной, допускающей массовое производство. Рабочая лопатка компрессора выполняется с тонкой входной кромкой и малыми углами поворота потока. Хвостовики лопаток выполняются трех типов:

1. Ласточкин хвост

2. Елочный

3. Шарнирный.

Такими же делаются профили пазов под лопатки в дисках ротора. При соединении хвостовика лопатки с пазом, образуется замок для крепления лопаток. Соединение лопатки с диском должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Высокая прочность

2. возможность размещения необходимого числа лопаток на диске;

3. легкость сборки и замены лопаток;

4. малая масса.

Самое широкое распространение получило соединение типа ласточкин хвост. Сечение лопатки выполнено в форме трапеции с плоскими рабочими поверхностями. Паз в диске также представляет собой трапецию, которая размещается под некоторым углом к оси ротора.

Соединение типа ласточкин хвост имеет следующие преимущества:

1. Отличается не большой высотой, это позволяет применять легкие диски;

2. имеет относительно не большую толщину, это обеспечивает возможность размещения нужного количества лопаток на диске с целью получения решетки нужной густоты;

3. технологичность конструкции.

Существенным недостатком является низкая способность гасить колебания лопаток, в следствие колебания лопаток появляются переменные контактные напряжения, которые служат причиной разрушения хвостовика или выступа диска.

Елочное соединение практически не применяется в компрессорах из-за сложности производства.

Шарнирное крепление лопаток выглядит следующим образом:

1-диск;

2-шайба;

3-палец;

4-заклепка;

5-лопатка.

В приведенной схеме лопатка 5 проушинами замков вставлена в пазы диска 1 и соединяется с диском помощью пальцев 3. От осевого перемещения пальцы ограничены с одной стороны радиальными выступами, а с другой стороны при помощи шайбы 2 закрепленной заклепкой 4.

Шарнирное соединение позволяет лопатке самоустанавливаться при действии на нее газодинамических и инерционных сил. Такую лопатку можно применять при умеренных окружных скоростях на периферию лопаток примерно меньше 320 м/с. Для уменьшения износа и устранения заедания в шарнире применяется твердая смазка. В проушины лопатки изнутри, с торцев и наружную поверхность ось натирают порошком двухсернистого молибдена.