Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Газодинамический расчет.doc
Скачиваний:
72
Добавлен:
07.09.2019
Размер:
5.49 Mб
Скачать

5. Турбина

5.1. Общая характеристика турбины

Турбина двигателя осевая, реактивная, двухступенчатая, двухроторная. Первая – турбина высокого давления. Вторая ступень – турбина низкого давления. Все лопатки и диски турбины охлаждаемые.

Основные параметры и материалы деталей турбины приведены в табл. 5.1

5.2. Конструкция турбины высокого давления

Турбина высокого давления предназначена для привода компрессора высокого давления и агрегатов, установленных на коробках приводов двигательных и самолетных агрегатов. Турбина состоит из ротора и статора.

5.2.1. Ротор турбины высокого давления

Ротор турбины (рис 5.1) состоит из рабочих лопаток 8, диска 6, цапфы 10 и вала 1.

Рабочая лопатка (рис. 5.2) – литая, полая с полупетлевым течением охлаждающего воздуха. Во внутренней полости, с целью организации течения охлаждающего воздуха, предусмотрены ребра, перегородки и турбулизаторы. На последующих сериях лопатка с полупетлевой схемой охлаждения заменяется лопаткой с циклонновихревой схемой охлаждения. Во внутренней полости (рис. 5.2) вдоль передней кромки выполнен канал, в котором, как в циклоне, формируется течение воздуха с закруткой. Закрутка воздуха происходит вследствие его тангенциального подвода в канал через отверстия перегородки. Из канала воздух выбрасывается через отверстия (перфорацию) стенки лопатки на выпуклую поверхность. Этот воздух создает на поверхности защитную пленку.

Рис. 5.2. Рабочая лопатка ТВД

В центральной части лопатки на внутренних поверхностях выполнены каналы, оси которых пересекаются. В каналах формируется турбулизированное течение воздуха. Турбулизация струй воздуха и увеличение площади контакта обеспечивают увеличение эффективности теплообмена.

В районе выходной кромки выполнены турбулизаторы (перемычки) различной формы. Эти турбулизаторы интенсифицируют теплообмен, увеличивают жесткость лопатки.

Профильная часть лопатки (рис. 5.3) отделена с замка полкой и удлиненной ножкой. Полки лопаток, стыкуясь, образуют коническую оболочку, защищающую замковую часть лопатки от перегрева. Удлиненная ножка, обеспечивая отдаление высокотемпературного газового потока от замка и диска, приводит к снижению количества тепла, передаваемого от профильной части к замку и диску. Кроме того, удлиненная ножка, обладая низкой относительной изгибной жесткостью, обеспечивает снижение уровня вибрационных напряжений в профильной части лопатки. Трехзубый замок типа «Елочка» обеспечивает передачу радиальных нагрузок с лопатки на диск. Зуб, выполненный в левой части замка, фиксирует лопатку от перемещения ее по потоку, а паз совместно с элементами фиксации обеспечивает удержание лопатки от перемещения против потока. На периферийной части пера, с целью облегчения приработки при касании о статор и, следовательно, предотвращения разрушения лопатки, на ее торце сделана выборка (см. сечение Б-Б, рис. 5.3.).

Рабочая лопатка отливается с использованием выплавляемых моделей. Для получения микрозернистой структуры материала поверхности формы и стержня покрываются алюминатом кобальта, частици которого являются центрами образования кристаллов. Отлитую заготовку, с целью снижения внутренних напряжений литейного происхождения, подвергают термовакуумной обработке.

Рис. 5.3. Рабочая лопатка ТВД

Отклонения фактического наружного профиля лопатки от теоретического во всех сечениях не превышает ± 0,3 мм. Толщина стенок лопаток двух модификаций (с полупетлевой схемой охлаждения – N 570 и циклонно-вихревой схемой охлаждения – N 750) в различных сечениях приведена в табл. 5.1.

Выходная кромка в заготовке выполняется с технологическим приливом, выполненным за пределами теоретического профиля. Прилив удаляется электрохимической обработкой. Выходная кромка полируется по всей высоте. Ширина щели выходной кромки 0,55±0,10 мм.

Внутренняя полость лопатки проверяется на рентгеновской установке на предмет отсутствия в каналах керамики от литейного стержня. Для оценки расходной характеристики по охлаждающему воздуху лопатки проливают водой при давлении 1,96·105 Па (2±0,1 кгс/см2). Расход воды через щель выходной кромки 185±20 г/с, а через отверстия перфорации входной кромки 105±15 г/с при одновременной проливке.

Таблица 5.1

Основные данные турбины

№ п/п

Параметр

Значения

ТВД

ТНД

1

Степень понижения полного давления газа

2,9

2,3

2

КПД турбины по параметрам заторможенного потока

0,87

0,86

3

Окружная скорость, м/с.

510

432

4

Частота вращения ротора, об/мин.

13300

10200

5

Втулочное отношение

0,81

0,76

6

Температура газа на входе в турбину

1665

1297

7

Gr, кг/с

70

72

8

U/C1

0,46

0,45

Материалы деталей турбины

№ п/п

Деталь

Марка материала

ТВД

ТНД

1

Рабочие лопатки

ЖС-26

ЖС-6У

2

Сопловые лопатки

ЖС-6У

ЖС-6У

3

Диск

ЭП-742-ИД

ЭП-742-ИД

4

Вал

ЭП-868-Ш

ЭП-868-Ш (Средняя часть) ВТ-9

5

Корпус

ЭП-708-ВД

ЭП-708-ВД