2.4. Модели турбинных ступеней

Конструкции моделей турбинных ступеней могут быть разнообразными в зависимости от условий испытаний. Существенное влияние на тип конструкции модели оказывает число М.

При испытаниях на малых скоростях (М=0,3…0,4) возможно применение сравнительно простых моделей. В качестве примера такой модели на рис.8 показана турбинная ступень лаборатории БГТУ. Эта модель состоит из направляющего аппарата (диафрагмы) и рабочего колеса, выполненных в определенном масштабе по отношению к натурной ступени.

Направляющий аппарат изготовляется из силуминовых лопаток 7, которые фиксируются при натурном угле установки и относительном шаге. Крепление лопаток к внешнему 5 и внутреннему 9 чугунным кольцам осуществляется посредством винтов 6. Такой способ закрепления лопаток при совпадении осей винтов 6 позволяет, если это необходимо, изменять угол установки лопаток без разборки диафрагмы. В выходном сечении диафрагмы используется устройство (рис.8 и 9) для измерения среднего давления по шагу направляющей решетки у корня и периферии при исследовании зависимости степени реактивности ступени от режима работы.

Рабочее колесо выполняется из стального диска 11 и силуминовых рабочих лопаток 1 (рис.8).

Н аиболее простым методом крепления рабочих лопаток на диске при испытаниях на малых скоростях является Т-образное к репление с применяемым на заводах соотношением размеров. Проектирование и изготовление моделей с силуминовыми лопатками, предназначенных для испытаний на повышенных скоростях, сопряжены с определенными трудностями. Наиболее сложным является выполнение надежного крепления РЛ на диске РК. В РЛ с Т -образным креплением, имеющим часто встречающиеся соотношения размеров (см. рис.8), возникают высокие напряжения, равные и даже превышающие допускаемые для силумина. Стремление получить равнопрочным соединение силуминовых рабочих лопаток со стальным диском приводит к чрезмерно большой ширине диска, которая создает неконструктивные формы последнего. В результате опытов в лаборатории разработано вильчатое крепление рабочей лопатки, примерные размеры которого в долях от ширины полотна диска показаны на рис. 10.

Р абочие лопатки 4 соединя- ются с диском 2 посредством ста льных заклепок 3. В отличие от заводской практики оси заклепок в модели рабочего колеса совпа- дают с плоскостью симметрии хвостового соединения. Такое расположение заклепок вызвано стремлением сократить стоимость изготовления моделей при индивидуальном производстве. Из-за больших напряжений в диске 2 крутящий момент передается от рабочего колеса к валу специальной радиальной шпонкой 1. Эта шпонка также центрует рабочее колесо относи-тельно вала при значительных деформациях диска в рабочих условиях. Повышенные перепады давления на ступень требуют более надежного крепления направляющих лопаток в диафрагме по сравнению с

Рис. 10. Модель турбинной ступени для испытаний на повышенных скоростях: 1–радиальная шпонка; 2–диск РК; 3–заклепка; 4–РЛ; 5–кольцо; 6,10–наружное и внутреннее кольца НА; 7,11–нажимные кольца; 8–входные обтекатели; 9–НЛ; 12–специальный винт

креплением, изображенным на рис. 8. В лаборатории БГТУ широко применяется конструкция диафрагмы, показанная на рис. 10. Направляющая лопатка отливается совместно с хвостовыми креплениями и промежуточными телами. Лопатки 9 плотно устанавливаются в кольцах 6 и 10 и закрепляются нажимными кольцами 7 и 11. Это обеспечивает достаточную жесткость диафрагмы и высокую точность установки направляющих лопаток. Для обеспечения заданных осевых зазоров, которые в процессе испытаний могут изменяться за счет деформации направляющего аппарата, в диафрагме предварительно создается начальный натяг с помощью специального натяжного винта 12.

Как показали опыты, при входе потока в каналы диафрагмы во входных сечениях направляющего аппарата образуются срывные зоны как у корня, так и у периферии. Это обусловливает значительную неравномерность потока перед ступенью и снижает точность эксперимента. Для выравнивания потока к диафрагме прикрепляются профильные входные кольца 8 (см. рис.8 и 10).