2.5.3 Конструкция турбины низкого давления
Турбина низкого давления предназначена для привода вентилятора и агрегатов. Турбина состоит из ротора и статора.
Ротор турбины низкого давления (рисунок 2.28) состоит из лопаток (1), закрепленных на диске (2), напорного диска (3), цапфы (4) и вала (5).
Рабочая лопатка (рисунок 2.29) – литая, охлаждаемая с радиальным течением охлаждающего воздуха. Периферийная бандажная полка (1) с гребешком лабиринтного уплотнения обеспечивает уменьшение радиального зазора, что ведет к повышению КПД турбины и снижению уровня вибрационных напряжений в рабочих лопатках. Лопатка имеет замок (2) «елочного» типа. Для осевой фиксации лопатки от перемещения против потока на ней выполнен зуб (3) , упирающийся в обод диска. Кроме того, в замковой части лопатки в районе полки (4), выполнен паз (5), в который входит разрезное кольцо 6 с вставкой, удерживаемое от осевого перемещения буртиком диска (7) (рисунок 2.30). При монтаже кольцо, за счет наличия выреза, обжимается и вводится в пазы лопаток, а бурт диска входит в паз кольца. Закрепление разрезного кольца в рабочем состоянии выполнено фиксаторами, отгибаемыми на кольцо и проходящими через отверстия в кольце и прорези в буртике диска.
Диск (рисунок 2.31) турбины – штампованный, с последующей механической обработкой. В периферийной зоне для размещения лопаток выполнены пазы «елочного» типа и наклонные отверстия (1) подвода охлаждающего воздуха. На полотне диска выполнены кольцевые буртики, на которых размещены втулки (2) лабиринтного уплотнения и напорный диск – лабиринт (3). Фиксация этих деталей осуществлена штифтами (4). Для предотвращения выпадения штифтов отверстия развальцовываются.
Рисунок 2.28 – Ротор ТНД
Рисунок 2.29 – Рабочая лопатка ТНД
Рисунок 2.30 – Осевая фиксация рабочих лопаток ТНД
Рисунок 2.31 – Диск ТНД
Для балансировки ротора на напорном диске (рисунок 2.32) закреплены пластинчатыми фиксаторами (5) балансировочные грузы (6). На ступице диска выполнены кольцевые буртики. На левом буртике размещены втулки (7) сотовых уплотнений. Правый бурт (8) совместно с радиальными штифтами обеспечивает центрирование диска и передачу с него нагрузок на цапфу.
Рисунок 2.32 - Напорный диск с балансировочным грузом
Цапфа (рисунок 2.33) предназначена для опирания ротора низкого давления на роликовый подшипник и передачи крутящего момента от диска на вал. Для соединения диска с цапфой на ней в периферийной части выполнен вильчатый фланец (1), по которому осуществляется центрирование. Кроме того, центрирование и передача нагрузок идут по радиальным штифтам (2), удерживаемым от выпадения втулкой (3) лабиринтного уплотнения. Втулка относительно цапфы зафиксирована штифтами (4), края отверстий под штифты развальцованы.
На периферийной цилиндрической части цапфы справа размещено торцевое контактное уплотнение (5) (рисунок 2.34), а слева – втулка (6) межтурбинного радиально-торцевого контактного уплотнения. Втулка отцентрирована по цилиндрической части цапфы в осевом направлении, зафиксирована гребешком, завальцованным на цапфу, в окружном направлении втулка зафиксирована осевыми штифтами.
Рисунок 2.33–Цапфа ТНД
Рисунок 2.34 – Контактное уплотнение
1 – стальная втулка; 2 – графитовые кольца; 3 – корончатая гайка; 4 – пружина; 5 - цапфа
На периферии цапфы, слева по буртику, отцентрирован и радиальными
штифтами зафиксирован цилиндр (7), ограничивающий канал подвода воздуха, охлаждающего опору турбины. В левой части цапфы на цилиндрической поверхности, размещены втулки (8) подвода масла к подшипнику, внутреннее кольцо (9) подшипника и детали уплотнений (10).
Пакет этих деталей стянут корончатой гайкой (11), законтренной пластинчатым замком (12). На внутренней поверхности цапфы выполнены шлицы (13), обеспечивающие передачу крутящего момента от цапфы на вал. В теле цапфы выполнены отверстия (14) подвода масла к подшипникам. В правой части цапфы, на внешней проточке, гайкой (15) закреплено внутреннее кольцо (16) роликового подшипника. Корончатая гайка законтрена пластинчатым замком (17).
Вал (рисунок 2.35) турбины низкого давления состоит из 3-х частей, соединенных друг с другом радиальными штифтами (1). Правая часть вала своими шлицами (2) входит в ответные шлицы цапфы, получая от нее крутящий момент. Осевые силы с цапфы на вал передаются гайкой(3), навернутой на резьбовой хвостовик вала. Гайка законтрена от отворачивания шлицевой втулкой (4). Торцевые шлицы втулки входят в торцевые прорези вала, а шлицы на цилиндрической части втулки входят в продольные прорези гайки. В осевом направлении шлицевая втулка зафиксирована регулировочным (5) и разрезным (6) кольцами. На наружной поверхности правой части вала радиальными штифтами (7) закреплена втулка (8) лабиринтного уплотнения.
Рисунок 2.35 – Вал ТНД
Статор (рисунок 2.36) состоит из наружного корпуса (1), блоков лопаток соплового аппарата (2), внутреннего корпуса (3).
Рисунок 2.36 – Статор ТНД
Наружный корпус (рисунок 2.37)– сварная конструкция, состоящая из конической оболочки (1) и фланцев (2), по которым корпус стыкуется с корпусом турбины высокого давления и корпусом опоры. Снаружи к корпусу приварен экран (3), образующий канал подвода охлаждающего воздуха. Внутри выполнены буртики (4), по которым центрируется сопловой аппарат. В районе правого фланца выполнен буртик, по которому отцентрировано и радиальными штифтами зафиксировано кольцо (5), несущее сотовые вставки (6).
Рисунок 2.37 – Наружный корпус статора ТНД
Лопатки соплового аппарата с целью повышения жесткости спаяны в одиннадцать трехлопаточных блоков. Каждая лопатка – литая, пустотелая, охлаждаемая. Перо, наружная и внутренняя полки образуют проточную часть.
Наружные полки лопатки имеют буртики, которыми они центрируются по проточкам наружного корпуса. Осевая фиксация блоков сопловых лопаток осуществляется разрезным кольцом. Окружная фиксация лопаток осуществляется выступами корпуса, входящими в прорези, выполненные в наружных полках. Для предотвращения перетечек газа стыки между блоками лопаток уплотнены металлическими пластинами, установленными на торцах полок первой и третьей лопаток каждого блока.
Внутренние полки (1) лопаток оканчиваются сферическими цапфами (2), по которым центрируется внутренний корпус (рисунок 2.38), представляющий сварную конструкцию. В ребрах внутреннего корпуса выполнены проточки (3), в которые с радиальным зазором входят гребешки внутренних полок сопловых лопаток. Этот радиальный зазор обеспечивает свободу теплового расширения лопаток. Слева на внутреннем корпусе, на заклепках, закреплено кольцо (4) сотового лабиринтного уплотнения.
Рисунок 2.38 – Внутренний корпус статора ТНД