30

Содержание

1. Введение

1.1. Назначение турбин ГТД и основные требования к ним;

1.2. Схемы турбин;

1.3. Формы проточной части многоступенчатых турбин.

2. Расчетно-пояснительная записка

2.1. Основные технические данные турбины

2.2. Принцип работы реактивной ступени турбины

2.3. Конструкция турбины компрессора

2.4. Ротор турбины компрессора:

2.4.1. Рабочие лопатки;

2.4.2.Диски;

2.4.3. Вращающиеся дефлекторы;

2.4.4. Вал ротора ТК.

2.5. Статор турбины компрессора:

2.5.1. Сопловой аппарат I ступени ТК;

2.5.2. Сопловой аппарат II ступени ТК.

2.6. Задняя опора ротора ТК:

2.6.1. Смазка и охлаждение;

2.6.2. Суфлирование масляной полости;

2.6.3.Уплотнение масляной полости;

2.6.4. Наддув предмасляной полости.

2.7. Охлаждение ТК

2.8 Характерные неисправности ТК

2.9. Техническое обслуживание

3. Расчетная часть

4. Заключение

5. Приложения

6. Список литературы

Введение

1.1. Назначение турбин гтд и основные требования к ним

Турбина в авиационных ГТД предназначается для привода во вращение компрессора (в ГТД всех типов), а также вентилятора (в двухконтурных ТРД) и для получения мощности, необходимой для вращения тянущего винта (или винтовентилятора) в ТВД или ТВВД или несущего винта в вертолётных двигателях. Кроме того, некоторая (незначительная) часть мощности турбины используется для привода насосов, электрогенераторов и других агрегатов самолета (вертолета) и двигателя. Для получения необходимой мощности в турбине происходит преобразование энергии сжатого и нагретого газа в механическую работу на её валу.

Основными требованиями к турбинам ГТД являются: высокий КПД, малые затраты мощности на охлаждение лопаток, минимально возможные масса и габариты при данных параметрах, а также надежность работы (при высокой температуре газа) на всех эксплуатационных режимах и возможно малая стоимость изготовления (зависящая, кроме других параметров, от числа ступеней).

Высокая надёжность турбины и большой ресурс обеспечиваются: применением жаропрочных и жаростойких; высоким качеством изготовления деталей и тщательным контролем за состоянием элементов турбины в эксплуатации; снижением температуры наиболее нагретых деталей за счет эффективного охлаждения; выполнением требований инструкции по эксплуатации двигателя. Надежность и ресурс, как показывает практика, больше зависит от числа циклов нагружения и тепловых смен, связанных с запусками, остановами и изменениями режима работы двигателя, чем от большего числа часов наработки.

Турбина должна быть простой в ремонте. Это важно по тому, что стоимость турбины составляет 25…30% от стоимости двигателя. Турбина должна быть проста по конструкции и обеспечивать возможность осмотра ее более нагруженных деталей в процессе эксплуатации двигателя.

1.2. Схемы турбин Газовые турбины подразделяются по направлению движения газа на радиальные и осевые, а по числу ступеней на одно- и многоступенчатые. Многоступенчатые турбины могут быть одно-, двух- и трехроторные.

В авиационных ГТД нашли применение только осевые одно- и многоступенчатые турбины. При этом, как и многоступенчатый компрессор, многоступенчатая турбина может быть разделена на несколько групп ступеней (каскадов), расположенных на соосных валах. Процесс расширения газа в многоступенчатой турбине ГТД состоит из ряда последовательно протекающих процессов расширения в отдельных ступенях.

Для современных ГТД работа, которую можно получить на валу одной ступени турбины, значительно меньше, чем требуется для вращения компрессора и других потребителей мощности. Поэтому в них обычно применяются многосту­пенчатые турбины. При этом ступени турбины могут быть разделены на группы (каскады), расположенные друг за другом или соединенные переходными каналами. Число таких групп (каскадов) в турбореактивных двигателях равно числу каскадов в их компрессорах, например, турбина высокого давления (ТВД), приводящая во вращение компрессор высокого давления (КВД), и турбина низкого давления (ТНД), вращающая компрессор низкого давления (КНД). В двигателях других типов отдельная ступень или группа ступеней может быть выделена в так называемую свободную турбину (СТ), не связанную механически с компрессором и отдающую свою мощность на привод тянущего или несущего винта и т.п. 1.3. Формы проточной части многоступенчатых турбин

По мере понижения давления при переходе от ступени к ступе­ни плотность газа падает. В соответствии с уравнением расхода падение плотности должно быть компенсировано либо увеличением осевой составляющей скорости газа, либо увеличением площади поперечного сечения проточной части (высоты лопаток). Увеличение осевой скорости ведет к росту числа Маха на выходе из турбины, что, как уже отмечалось, приводит к росту потерь в затурбинном диффузоре. Увеличение высоты лопаток приводит к росту габаритов и массы турбины. Поэтому в выполненных конструкциях многосту­пенчатых турбин обычно реализуется компромиссный вариант: увеличение осевой скорости (увеличение угла ) от ступени к ступени сочетается с одновременным увеличени­ем высоты лопаток.

Число ступеней и конкретная форма меридионального профиля проточной части турбины определяются прежде всего конструктивными и техноло­гическими соображениями. Употребляются следующие формы (рис. 1.1):

1) с постоянным наружным диаметром;

2) с постоянным (или близким к постоянному) средним диамет­ром;

3) с постоянным внутренним диаметром;

4) с возрастающими внутренним и внешним диаметрами.

Первая и третья формы имеют некоторые технологические пре­имущества. Однако в схеме 2 менее вероятен отрыв потока с поверхностей втулки или корпуса (они имеют меньший наклон к оси тур­бины, чем в схемах 1 или 3). О применении схемы 4 будет сказано ниже.

Распределение работы газа (теплоперепада) между ступенями тесно связано с формой меридионального профиля проточной части и с со­отношением частот вращения ступеней. Окружные скорости рабо­чих лопаток на среднем диаметре пропорциональны этому диамет­ру и частоте вращения.

Рис. 1.1. Формы проточной части

многоступенчатых турбин

Расчетно пояснительная записка