Ротор осевого компрессора

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение классификационных характеристик, изучение конструкции и принципа действия осевых компрессоров, определение основных размеров и соотношений ротора осевого компрессора.

Осевые компрессоры предназначены для повышения давления воздушного потока.

В них возможно получение высокой степени повышения давления, больших расходов воздуха и КПД при сравнительно малых диаметральных габаритных размерах и массе. Поэтому они чаще центробежных используются в современных ГТУ, так как наиболее полно отвечают предъявляемым требованиям.

В таких компрессорах направление скорости потока воздуха в меридиональной плоскости примерно параллельно оси вращения.

Наряду с преимуществами осевые компрессоры имеют и некоторые недостатки:

• снижение коэффициента полезного действия на нерасчетных режимах;

• относительно узкую область устойчивых режимов работы;

• чувствительность к износу поверхности лопаток в процессе эксплуатации;

• большое количество лопаток (несколько сотен), вызывающее повышение трудоемкости изготовления и, следовательно, стоимости компрессора.

Классификация осевых компрессоров осуществляется по следующим признакам:

1. По числу роторов:

- однороторные (однокаскадные);

- двухроторные (двухкаскадные).

2. По отношению скорости воздуха в проточной части к скорости звука:

- дозвуковые;

- сверхзвуковые.

3. По конструкции ротора:

• роторы барабанного типа, представляющие собой коническую оболочку, закрытую с торцов плоскими или коническими стенками, с цапфами, установленных в подшипниках. На наружных поверхностях барабана выполнены пазы для крепления лопаток;

• роторы дискового типа, имеющие ряд дисков, посаженных на вал;

• роторы барабанно-дискового типа, состоящие из отдельных дисков, соединенных между собой сваркой и образующих барабан.

4. По форме проточной части:

• с постоянным наружным диаметром;

• с постоянным средним диаметром;

• с постоянным внутренним диаметром;

• с комбинацией постоянного наружного и постоянного внутреннего диаметров.

В ротор входит весь комплект вращающихся деталей компрессора, с помощью которых осуществляется преобразование механической энергии в кинетическую и потенциальную энергии воздушного потока.

Основными деталями ротора являются барабан или диски, рабочие лопатки, передняя и задняя цапфы.

Ротор компрессора нагружается в работе значительными инерционными и газовыми силами, крутящими и изгибающими моментами.

Для изготовления дисков и барабанов применяются титановые сплавы или легированные хромоникелевые стали.

После механической обработки детали покрывают антикоррозионным составом или анодируют.

Рабочие лопатки установлены на роторе в отдельные пазы типа “ласточкин хвост”. В собранном виде ротор проходит статическую и динамическую балансировку с целью уменьшения вибраций и инерционных сил, воздействующих на подшипники.

Крутящий момент от вала турбины передается к ротору компрессора через эвольвентные шлицы, выполненные внутри его задней цапфы.

Основными характеристиками ротора осевого компрессора являются: число ступеней i, количество рабочих лопаток в ступени Z, наружный и внутренний диаметры рабочего колеса, высота (длина) лопаток ступени l, хорда лопатки b, шаг на среднем радиусе t, густота решетки на среднем радиусе (b/t), удлинение лопатки на среднем радиусе (l/b) , относительная толщина лопатки c/b.

Порядок выполнения работы

1. Дать характеристику ротора компрессора в соответствии с классификационными признаками.

2. Выполнить эскизирование ротора компрессора и определить его основные геометрические размеры.

3. Определить основные характеристики ротора и заполнить таблицу 3. Проанализировать полученные результаты.

Таблица 3

Параметры осевого компрессора и его отдельных ступеней	Ступень №	Ступень №	Ступень №
Количество лопаток в ступени, Z
Наружный диаметр колеса ступени, Dн мм
Внутренний диаметр ступени, dвн мм
Относительный диаметр втулки колеса 1-ой ступени d =dвн /Dн
Высота лопаток ступени l=(Dн-dвн)/2, мм
Хорда лопатки, b мм
Шаг у корня лопатки tк =  dвн /z, мм
Шаг на наружном диаметре колеса tн =  Dн/z, мм
Шаг на среднем радиусе tср =(tк +tн)/2, мм
Густота решетки на среднем радиусе (b/tср)

Контрольные вопросы

1. В чем отличие осевых компрессоров от центробежных?

2. Каковы достоинства и недостатки осевых компрессоров?

3. По каким признакам классифицируются осевые компрессоры?

4. Какие типы роторов находят применение в осевых компрессорах?

5. Назовите основные геометрические характеристики ротора осевого компрессора и его отдельной ступени.

6. Из каких материалов изготавливают роторы осевых компрессоров

Лабораторная работа №5