3.7. Застосовувані матеріали. Осьові і радіальні зазори

3.7.1. Вибір матеріалів основних деталей проектованого двигуна

Деталі авіаційних ГТД працюють у різноманітних умо­вах: при високій і низькій температурах і вологості, при знач­ній запиленості і "засоленості" навколишнього середовища. Ці умови накладають ряд специфічних вимог до конструкційних матеріалів.

При неправильному виборі конструкційних матеріалів можливі значні ерозійно-корозійні ушкодження деталей ГТД, збільшення питомої витрати палива, зниження запасу газо­динамічної стійкості компресора, падіння потужності двигуна тощо.

З метою виконання вимог надійності і безпеки польотів, зниження ступеня впливу умов експлуатації на міцностні і газодинамічні характеристики ГТД у даний час у якості матеріалів проточної частини компресорів усе ширше застосо­вують нержавіючі сталі, нікелеві і титанові сплави. Сучасні титанові сплави мають достатньо високу корозійну стійкість, а за рівнем ерозійної стійкості суперничають із сталями. Деталі гарячої частини двигунів (камери згоряння, лопатки і диски турбіни) виготовляють із спеціальних жаростійких і жароміц­них нікелевих сплавів. Відомості про такі матеріали приведені в підручниках [1…6] і спеціальній довідковій літературі.

Вибір матеріалів основних деталей двигуна варто прово­дити мотивовано з урахуванням робочих температур деталей, повітря і газу на підставі рекомендацій, викладених у навчаль­ній і довідковій літературі, на лекційних і лабораторних занят­тях.

Розділ вибору матеріалів завершується складанням таблиці (див.табл.4) застосовуваних у проекті матеріалів для основних деталей (лопатки, диски, вали, жарові труби, шестерні, корпуси, оболонки).

Таблиця 4

Використовувані матеріали основних деталей ГТД

Найменування вузла і деталі	Марка матеріалу	Показник міцності

3.7.2. Вибір осьових і радіальних зазорів

Раціональний вибір радіальних і осьових зазорів між обертаючимися і нерухомими деталями двигуна є дуже важливою задачею, розв'язуваної на етапі проектування ГТД.

При вирішенні задач вибору радіальних і осьових зазорів необхідно виходити з того, що їхнє зменшення між деталями, що утворюють проточну частину двигуна, призводить до збільшення ККД компресора і турбіни внаслідок зменшення перетікання газу через зазори. Проте при цьому зростає можливість стикання рухомих деталей роторів компресора і турбіни з нерухомими корпусними деталями статора внаслідок теплових і пружних деформацій при зміні теплового стану і навантажень, що діють на деталі ГТД. Тому необхідно враховувати зміну їхніх лінійних розмірів, а також допуски на виготовлення роторних і статорних деталей, можливість перекосу, прогину, неспівосності роторів, овалізації корпусів і т.п.

У загальному випадку осьові і радіальні зазори в холод­ному стані (так називані монтажні зазори) вибирають при про­ектуванні ГТД таким чином, щоб у робочому стані вони були мінімальними, але виключали стикання роторних і статорних деталей на всіх режимах роботи, особливо на режимах запуску й останову ГТД.

Так, режимом, що визначає мінімальний розмір монтаж­ного радіального зазору _м, є режим останову двигуна в польоті, а розмір цього зазору (у холодному стані) можна при­близно оцінити по формулі (мм):

,

де D – діаметр корпуса, мм.

Приблизне значення осьового монтажного зазору  у холодному стані можна визначити по відстані L від місця за­зору до місця фіксації ротора відносно корпуса (у радіально-упорному підшипнику) (мм):

.

При визначенні мінімального осьового зазору врахо­вують його розмір у радіально-упорному підшипнику й у муфті з'єднання валів роторів компресора і турбіни.

При курсовому проектуванні необхідно розрахувати осьові і радіальні зазори відповідно до вищеназваних реко­мендацій і вказівок, приведеним в навчальній літературі. Отримані результати звести в табл.5.

Таблиця 5

Осьові та радіальні зазори між статорними та роторними деталями

Найменування зчленування деталей	Зазор
	Радіальний, мм	Осьовий, мм