а

Рис. 46. Схема образования производной поверхности (а): 1 - производная поверхность; 2 - производящая поверхность:

3 Исходная линейчатая поверхность;

Виды линейчатых поверхностей второго порядка:

б — цилиндрическая; в - коническая; г - винтовая

183

Линейчатые поверхности первого порядка включают четыре вида: плос­кость, получающуюся при поступательном движении образующей, круглый цилиндр, круглый конус и гиперболоид вращения, которые являются результа­том вращения образующей прямой соответственно вокруг параллельной, пере­секающейся и перекрещивающейся с ней оси.

Видами линейчатых поверхностей второго порядка являются цилиндри­ческие (рис. 46, а), конические (рис. 46, б), винтовые (рис. 46, в), а также ряд других поверхностей, не имеющих установившихся названий.

Число видов линейчатых поверхностей третьего и четвертого порядка еще больше, но все они так же, как и большинство видов поверхностей второго порядка, не имеют определенного названия.

В пределах каждого вида (исключая плоскость) линейчатые поверхности могут значительно изменять свою форму. Так с изменением диаметра круглого цилиндра форма его поверхности изменяется. То же происходит с формой по­верхности круглого конуса при изменении угла при его вершине. Форма гипер­болоида вращения меняется уже под влиянием двух параметров: угла перекре­щивания образующей с осью вращения и расстояния между ними. Линейчатые поверхности второго, третьего и четвертого порядка включают намного больше параметров, влияющих на их форму. Таким образом, линейчатые поверхности характеризуются многообразием конкретных форм.

Производные поверхностей могут быть разбиты на две группы:

1. поверхности, для которых производящими являются круглые цилин­дры;

2. поверхности, производящими для которых служат любые поверхно­сти вращения, кроме круглого цилиндра.

Перемещение круглого цилиндра вдоль своей оси и вращение цилиндра вокруг нее не влияют на форму производных поверхностей, образуемых при его перемещении. Следовательно, при заданном диаметре производящего ци­линдра производные поверхности первой группы целиком определяются фор­мой исходной линейчатой поверхности.

Многообразие форм линейчатых и производных поверхностей позволяет, применяя эти поверхности для профилирования пера, образовывать перо таким образом, что его геометрические формы могут быть получены в производ-

184

ственных условиях высокопроизводительными методами и в пределах требуе­мой точности.

Поверхности в зависимости от их кинематики можно обрабатывать раз­личным инструментом (фреза, шлифовальный круг, лента, огибающая ролик и др.) одновременно по всей длине или ширине пера лопатки. При этом обра­ботка рабочей части лопаток может быть произведена механизированным ме­тодом и производительность повышена соответственно требованиям серийного производства.

Необходимо указать, что отсутствие обоснованных методов расчета фор­мы пера лопаток, учитывающих как конструктивные, так и технологические требования, приводит в ряде случаев к неоправданному усложнению формы пера и чрезмерно высоким требованиям к точности его изготовления.

Лопатки с рабочей частью постоянного профиля без закрутки и с поверх­ностью, представляющей собой прямой некруглый цилиндр (рис. 47), можно обрабатывать широким инструментом. Наиболее часто такая конструкция встречается у лопаток сопловых и спрямляющих аппаратов. Однако по аэроди­намическим и прочностным соображениям профили лопатки чаще всего вы­полняют либо переменными, либо постоянными по высоте, но устанавливае­мыми под различными углами. Лопатки этих двух конструкций объединены одним названием - лопатки, имеющие перо с закруткой.

В основном широко применяемые детали лопаточного аппарата (учиты­вая естественную сложность формы) следует признать достаточно технологич­ными, однако это не означает того, что вопросы, возникающие обычно при проектировании и изготовлении новых турбин, можно считать уже окончатель­но решенными.

Используя современные методы трехмерного компьютерного моделиро­вания можно спроектировать лопатки, имеющие рабочую часть с закруткой, с сохранением технологических преимуществ способов обработки профиля по типу лопаток с рабочей частью постоянного профиля (рис. 48). При этом про­филирование пера лопаток осуществляется линейными и производными по­верхностями, тем самым обеспечивается возможность изготовления их произ­водительными методами. Технологичность конструкции лопаток должна совершенствоваться, и это требует непрерывной работы по изысканию новых, более прогрессивных решений.

185

Рис. 47. Схемы обработки рабочей части постоянного профиля без закрутки: а - копировальные станки не требуются, кромки обрабатываются отдельно; б - все элементы пера обрабатываются за один проход; в - поверхности пера обрабатываются по плоским копирам, кромки изготовляются отдельно

На практике случается, что изменение условий производства, например в результате приобретения нового оборудования или улучшения технологическо­го процесса, может приводить к тому, что деталь, ранее удовлетворяющая тре­бованиям производства, становится нетехнологичной. Убедительным примером могут служить многопазовые вильчатые профили, один из которых, трехпазо­вый, показан на рис. 39, с. 166.

Система координации поверхностей пазов, профили и предельные откло­нения их размеров, рассчитанные на слесарную пригонку при сборке, становят­ся нетехнологичными при ведении обработки поверхностей пазов на шлифо­вальном станке с полуавтоматическим циклом. Такие же проблемы возникают и при внедрении других прогрессивных методов обработки, например протяги­ванием или применением станков с ЧПУ.

186