Замок ласточкин хвост
Замок ласточкин хвост наиболее простой, технологичный и легкий.
В
замке ласточкин хвост обычно оцениваются
напряжения растяжения
и изгиба
в межпазовом выступе диска, напряжения
смятия по контактным граням
и
напряжение среза
хвостовика и выступа диска (рис.1.1).
Возможна
также дополнительная оценка несущей
способности замка под действием
растягивающей силы и крутящего момента,
вызванного несовпадением линии действия
нормальной силы N
по обе стороны контактной грани при
угле установки лопатки
отличном
от нуля (рис.1.2).
Рис. 1.1. Cхема нагружения замка ласточкин хвост
1-ось замка; 2-ось колеса
Рис.2.2. Схема действия сил на межпазовый выступ диска при косом замке ласточкин хвост
Угол
наклона контактной грани
находится
в пределах
.
Выбор угла
определяется
числом лопаток в колесе, допустимыми
напряжениями смятия, сопротивлением
усталости замка и размерами лопатки.
Наиболее распространенным является
замок ласточкин хвост с углом
.
В
процессе доводки компрессоров отмечаются
случаи усталостного повреждения
хвостовиков лопаток. Так, у лопаток из
сплава ВТ9 с замком ласточкин хвост с
углом
появлялись усталостные трещины и поломки
хвостовика. Очаг усталости находился
в непосредственной близости к радиусу
перехода от контактной поверхности к
торцу хвостовика. В зоне расположения
трещины по которой происходило разрушение,
имелись следы контактной коррозии,
значительно снижающей предел выносливости
материала.
Такие дефекты устранялись двумя способами:
1) установкой на хвостовики лопаток прокладок толщиной 0.2 мм из сплава ХН78Т. Однако установка их значительно усложняет технологию изготовления и сборки колеса. Кроме того при большой наработке (более 1000 ч) наблюдается износ прокладок;
2)
изменением угла хвостовика с
на
с одновременным увеличением длины
хвостовика с 32 до 50 мм.
Замковое соединение с углом под воздействием центробежных сил от лопаток является самозаклинивающимся, что предотвращает микроперемещения хвостовиков в пазах диска. Это уменьшает склонность к появлению фреттинг-коррозии. Увеличение длины снижает напряжения на рабочих поверхностях хвостовика. Возможно также контактная коррозия на поверхности замка ласточкин хвост лопаток вентиляторного колеса. Причиной является наличие микроперемещений хвостовиков лопаток в пазах диска при колебании лопаток. Уменьшить проявление дефекта можно с помощью зачистки мест образования контактной коррозии и последующего упрочнения микрошариками. Это увеличивает ресурс, но не исключает дефект полностью.
Наиболее эффективный способ устранения дефекта - накатка роликом (рифление поверхности) рабочих поверхностей хвостовиков. В процессе накатки происходит пластическая деформация, что создает наклеп и остаточные напряжения сжатия и более благоприятную структуру их залегания по сравнению с упрочнением гладкой поверхности. Кроме того, рельеф связанных каналов позволяет удалять с поверхности продукты изнашивания и транспортировать твердый смазочный материал к местам контакта.
Для уменьшения склонности к дефектам усталостного происхождения наиболее часто проявляющихся в замках ласточкин хвост рекомендуется следующее:
- уменьшение статических и переменных напряжений в замке путем усиления перемычки и уменьшение угла установки замка;
- увеличение радиуса перехода в углах паза и его полирование;
- упрочняющая обработка замка, повышающая изгибную и контактную выносливость;
- разгрузка краев замка введением скосов;
- уменьшение переменных напряжений в колесе с помощью частотной отстройки демпфирования или путем устранения источника возбуждения.