18 Рабочие лопатки компрессора.

Крепление рабочей лопатки к диску осуществляется с помощью хвостовика. В компрессорах ГТД чаще всего применяются хвостовики лопаток трех разновидностей: “ласточкин хвост”, “проушина” и елочного типа.

б – хвостовик типа “ласточкин хвост”

(двиг.ТВ3-117, ТВ2-117, Д-20П, Д-25В)

а – хвостовик типа “проушина”

(двиг. АИ-25)

в – хвостовик елочного типа (двиг. Д-36)

Рис 1. Разновидности хвостовиков рабочих лопаток комп-ров ГТД

Хвостовик типа "ласточкин хвост" получил наибольшее распрост­ранение в компрессорах ГТД (рис. 1 ,б). Он прост в исполнении, так как имеет всего два рабочие поверхности, имеет малую массу и не­большие геометрические размеры. Хвостовик лопатки 1 устанавливает­ся в паз диска 2 (см. рис. 1,б) в большинстве случаев с зазором 0,01...0,04 мм.

При совместном действии на лопатку статических и динамических сил в хвостовике возникают большие напряжения от изгиба и растяже­ния, а от контактных давлений при перемещении лопатки в процессе колебании возникает фретинг-коррозия. Для уменьшения отрицатель­ного действия фретинг-коррозии на хвостовик наносится покрытие из слоя меди, серебра или двусернистого молибдена толщиной 0,003...0,005 мм.

Хвостовик лопатки типа "проушина" показан на рис. 1.а. В два продольных паза, выполненных в диске 4, устанавливаются проушины 5 хвостовика лопатки. Крепление лопатки осуществляется осью 1, которая в тело диска устанавливается с натягом, а в тело хвостовика - с зазором. Ось 1 фиксируется в осевом направлении шайбой 3 и пи­стоном 2. Такой хвостовик выполняет роль шарнира, благодаря которому лопатка под воздействием газодинамических и инерционных сил , поворачиваясь, располагается не радиально в плоскости вращения, а под некоторым углом к радиусу. Это приводит к снижению вибрацион­ных напряжений при колебаниях лопаток. Свободная подвеска, допускающая покачивание лопатки при работе двигателя, способствует рассеянию энергии. Для уменьшения износа и заедания в шарнире проушину лопатки 5 изнутри и с торцов и наружную поверхность оси 1 покрыва­ют двусернистым молибденом.

Недостатком хвостовика является его сложность, большие габариты и масса, а также дополнительные потери в ступени за счет перетекания воздуха через зазоры в соединении хвостовика с диском, что снижает КПД ступени.

Хвостовик елочного типа используется обычно для крепления сильно нагруженных рабочих лопаток первых ступеней вентилятора ТРДД. Хвостовик имеет малые габариты, способен воспринимать боль­шие нагрузки и позволяет разместить большее число лопаток на рабочем колесе заданного диаметра по сравнению с хвостовиками других типов. На рис.1,в показан хвостовик лопатки 1 вентилятора ТРДД елочного типа с одной парой зубьев. От осевого смещения лопатка (хвостовик) фиксируется винтом 3, который одновременно крепит кок-обтекатель 2. Фиксация лопатки осуществляется также торцом фигур­ного кольца 4, закрепляемого на диске рядом винтов 5. Рабочие тем­пературы хвостовиков лопаток, расположенных на входе в двигатель, невелики. В связи с этим перераспределения нагрузок между зубьями хвостовика за счет пластической деформации материала, как это про­исходит в елочных хвостовиках лопаток газовых турбин, в компрессорах практически не будет. Поэтому число пар зубьев хвостовика лопатки компрессора обычно бывает не более двух. По этой же причине (отсутствие перераспределения нагрузок) зубья хвостовика изготовляются с большей точностью, что удорожает конструкцию.

При работе компрессора на лопатки и их хвостовики действуют газовые и инерционные нагрузки, которые стремятся сдвинуть лопатку в осевом направлении. Учитывая, что, кроме указанных сил, на лопатку воздействуют вибрационные и случайные нагрузки , осевая фиксация лопатки осуществляется в обе стороны, т.е. по полету и против полета.

Все многообразие фиксирующих устройств можно разделить на два основных типа: групповые, когда одним элементом фиксируются все лопатки на диске, и индивидуальные.

Групповая фиксация лопаток может осуществляться трактовыми кольцами в роторах дискового типа. Для группо­вой фиксации используется также разрезное кольцо 1 (рис.2, е) прямоугольного сечения. Это пружинящее кольцо располагается в канавке, проточечной в диске и хвостовике лопатки, и прижимается к хвостовику центробежными силами.Групповая фиксация лопаток может осуществляться и кольцами круглого сечения.

Индивидуальные фиксаторы лопаток должны обладать простотой конструкции, удобством монтажа и надежностью. В практике двигателестроения нашли применение различные конструкции фиксаторов, имеющие примерно одинаковую надежность; некоторые из них показа­ны на рис; 2,а...2,д. Осевые штифты 1 (рис. 2, а) устанав­ливаются в глухие отверстия, которые сверлятся после установки лопатки; оставшиеся отверстия завальцовываются. Вместо гладкого штифта может использоваться резьбовой штифт. Широко применяются радиальные штифты 1 (рис.2,в и 2,г), запрессованные в диски, в которые упираются лопатки. Если штифты 1 имеют большие размера (рис.2,д), то в них могут вворачиваться винты 2, поддерживаю­щие профильные кольца 3, которые играют роль балансировочных грузиков. Широко используются пластинчатые контровки различных конструкций.

На рис.2,б показана такая контровка 1 с раздвоенными концами, ко­торые отгибаются на диск и лопатку. На рис.2,в пластинчатая контровка 3 приварена к штифту 2. Комбинированная фиксация лопатки с помощью радиального штифта 1 и разжимного кольца 2 показана на рис.2,г.