Wirnik HPT składa się z wirnika (tarczy z łopatkami roboczymi), tarczy labiryntowej i wału HPT. Profilowanie łopatki turbiny wysokociśnieniowej Wymagania dotyczące łopatek turbin, stosowane materiały

Szpachelka- jest to część robocza wirnika turbiny. Stopień jest bezpiecznie zamocowany pod optymalnym kątem nachylenia. Elementy pracują pod ogromnymi obciążeniami, dlatego podlegają najbardziej rygorystycznym wymaganiom dotyczącym jakości, niezawodności i trwałości.

Zastosowanie i rodzaje mechanizmów ostrzowych

Mechanizmy ostrzy są szeroko stosowane w maszynach do różnych celów. Najczęściej stosowane są w turbinach i sprężarkach.

Turbina jest silnikiem obrotowym pracującym pod wpływem znacznych sił odśrodkowych. Główną częścią roboczą maszyny jest wirnik, na którym zamocowane są noże na całej średnicy. Wszystkie elementy umieszczone są we wspólnym korpusie o specjalnym kształcie w postaci rur lub króćców tłocznych i zasilających. Do łopatek doprowadzane jest medium robocze (para, gaz lub woda) napędzające wirnik.

W ten sposób energia kinetyczna poruszającego się strumienia zamienia się na energię mechaniczną na wale.

Istnieją dwa główne typy łopatek turbin:

Pracownicy pracują na obracających się wałach. Części przekazują mechaniczną moc użyteczną do dołączonej maszyny roboczej (często generatora). Nacisk na łopatki wirnika pozostaje stały, ponieważ łopatki kierujące zamieniają całą różnicę entalpii na energię przepływu.
Prowadnice są zamocowane w obudowie turbiny. Elementy te częściowo przekształcają energię przepływu, dzięki czemu obrót kół otrzymuje siłę styczną. W turbinie należy zmniejszyć różnicę entalpii. Osiąga się to poprzez zmniejszenie liczby etapów. Jeżeli zainstalowanych jest zbyt wiele łopatek kierujących, przeciągnięcie zagrozi przyspieszonemu przepływowi turbiny.

Metody wytwarzania łopatek turbin

Łopatki turbin wykonane są poprzez odlewanie w wosku traconym z wysokiej jakości walcowanego metalu. Używają paska, kwadratu, dozwolone jest użycie stemplowanych półfabrykatów. Ta ostatnia opcja jest preferowana w dużych produkcjach, ponieważ stopień wykorzystania metalu jest dość wysoki, a koszty pracy są minimalne.

Łopatki turbin poddawane są obowiązkowej obróbce cieplnej. Powierzchnia pokryta jest związkami zabezpieczającymi przed rozwojem procesów korozyjnych, a także specjalnymi związkami zwiększającymi wytrzymałość mechanizmu podczas pracy w wysokich temperaturach. Na przykład stopy niklu są praktycznie niemożliwe do obróbki mechanicznej, dlatego metody tłoczenia nie nadają się do produkcji ostrzy.

Nowoczesne technologie umożliwiły wytwarzanie łopatek turbin metodą krystalizacji kierunkowej. Umożliwiło to uzyskanie elementów roboczych o strukturze prawie niemożliwej do złamania. Wprowadza się metodę wytwarzania ostrza monokryształowego, czyli z monokryształu.

Etapy produkcji łopatek turbin:

Odlewanie lub kucie. Odlewanie pozwala na uzyskanie wysokiej jakości ostrzy. Kucie odbywa się na specjalne zamówienie.
Obróbka mechaniczna. Z reguły do obróbki wykorzystuje się zautomatyzowane centra tokarsko-frezarskie np. japońskiego kompleksu Mazak lub centra obróbcze frezarskie typu MIKRON produkcji szwajcarskiej.
Jako obróbkę wykończeniową stosuje się wyłącznie szlifowanie.

Wymagania dotyczące łopatek turbin, stosowanych materiałów

Łopatki turbin eksploatowane w agresywnym środowisku. Szczególnie krytyczna jest wysoka temperatura. Części pracują pod naprężeniem rozciągającym, więc powstają duże siły odkształcające, które rozciągają ostrza. Z biegiem czasu części dotykają obudowy turbiny i maszyna zostaje zablokowana. Wszystko to determinuje użycie do produkcji ostrzy najwyższej jakości materiałów, które są w stanie wytrzymać znaczne obciążenia momentem obrotowym, a także wszelkie siły działające w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury. Jakość łopatek turbiny ocenia ogólną wydajność jednostki. Przypomnijmy, że do zwiększenia wydajności maszyny pracującej w cyklu Carnota konieczna jest wysoka temperatura.

Łopatki turbin- odpowiedzialny mechanizm. Zapewnia to niezawodną pracę urządzenia. Podkreślmy główne obciążenia podczas pracy turbiny:

Wysokie prędkości obwodowe powstają w warunkach wysokiej temperatury w przepływie pary lub gazu, co powoduje rozciąganie łopatek;
Powstają znaczne statyczne i dynamiczne naprężenia temperaturowe, nie wykluczając obciążeń wibracyjnych;
Temperatura w turbinie sięga 1000-1700 stopni.

Wszystko to determinuje zastosowanie wysokiej jakości stali żaroodpornych i nierdzewnych do produkcji łopatek turbin.

Można na przykład stosować gatunki takie jak 18Kh11MFNB-sh, 15Kh11MF-sh, a także różne stopy na bazie niklu (do 65%) KhN65KMVYUB.

Do składu takiego stopu wprowadza się dodatkowo następujące składniki jako pierwiastki stopowe: 6% aluminium, 6-10% wolframu, tantal, ren i trochę rutenu.

Mechanizm ostrza musi mieć określoną odporność na ciepło. W tym celu w turbinie wykonuje się złożone układy kanałów chłodzących i otworów wylotowych, które zapewniają utworzenie filmu powietrza na powierzchni łopatki roboczej lub prowadzącej. Gorące gazy nie dotykają ostrza, więc następuje minimalne nagrzewanie, ale same gazy nie schładzają się.

Wszystko to zwiększa wydajność maszyny. Kanały chłodzące tworzone są za pomocą prętów ceramicznych.

Do ich produkcji wykorzystuje się tlenek glinu, którego temperatura topnienia sięga 2050 stopni.

Wirnik HPT składa się z wirnika (tarczy z łopatkami roboczymi), tarczy labiryntowej i wału HPT.

Ostrze robocze HPT jest chłodzone i składa się z trzonka, nogi, pióra i półki na bandaże z przegrzebkami. Powietrze chłodzące dostarczane jest do trzonu, przechodzi przez promieniowe kanały w korpusie płata łopaty i wychodzi przez otwory w przedniej i tylnej części płata łopatki do części przepływowej. W każdym rowku dysku zamontowane są dwa ostrza. Noże połączone są z dyskiem za pomocą zamków typu „choinka”. Dysk labiryntowy i dysk HPT są chłodzone powietrzem dzięki HPT.

Turbina niskiego ciśnienia składa się z wirnika i obudowy wsporczej turbiny z aparatem dyszowym LPT. Wirnik LPT składa się z wirnika (tarczy z łopatkami roboczymi) i wału LPT, połączonych ze sobą śrubami. Łopatki robocze wirnika TND są niechłodzone i połączone z dyskiem za pomocą zamków typu jodełka. Dysk chłodzony jest powietrzem pobieranym z HPC.

W obudowie nośnej turbiny płaszcz zewnętrzny i wewnętrzny są połączone ze sobą za pomocą rozpórek biegnących wewnątrz wydrążonych łopatek aparatu dyszowego drugiego stopnia turbiny. Przez łopaty przechodzą także rurociągi komunikacyjne naftowe i powietrzne. Obudowa wspornika turbiny zawiera zespoły tylnych łożysk wsporników wirnika niskiego i wysokiego ciśnienia.

Łopatki dysz, odlane w postaci sektorów po trzy łopatki w każdym sektorze, chłodzone są powietrzem pobieranym z czwartego stopnia silnika wysokociśnieniowego.

Turbina wentylatora składa się z wirnika i stojana. Stojan turbiny wentylatora składa się z obudowy i pięciu urządzeń dyszowych złożonych z oddzielnych odlewanych sektorów, z pięcioma łopatkami w każdym sektorze. Wirnik turbiny wentylatora ma konstrukcję bębnowo-tarczową. Tarcze są połączone ze sobą oraz z wałem turbiny wentylatora za pomocą śrub. Łopatki, zarówno dyszowe, jak i robocze, nie są chłodzone; Tarcze turbiny wentylatora chłodzone są powietrzem pobieranym z HPC. Łopatki robocze wszystkich stopni wirnika telewizora są opasane i połączone z dyskami za pomocą zamków „choinkowych”.

Wylot turbiny składa się z tylnej obudowy nośnej, dyszy strumieniowej z obwodem wewnętrznym i układarki.

Na tylnej obudowie wspornika turbiny znajdują się miejsca do mocowania tylnych zespołów mocowania silnika do samolotu. Zespół tylnego mocowania silnika jest zamontowany na pierścieniu dociskowym, który jest częścią zewnętrznej osłony obudowy tylnego mocowania. Zespół łożyska wirnika wentylatora znajduje się wewnątrz obudowy.

W zębatkach łączących wewnętrzną i zewnętrzną osłonę obudowy znajdują się połączenia dla tylnego wspornika wirnika wentylatora.

Tryb pracy stref TO i TR
Tryb pracy tych stref charakteryzuje się liczbą dni roboczych w roku, czasem trwania i liczbą zmian, godzinami rozpoczęcia i zakończenia zmian, rozkładem programu produkcyjnego w czasie i musi być zgodny z harmonogramem wydań i zwrot samochodów z linii. Praca na EO i TO-1 odbywa się pomiędzy zmianami. Czas między zmianami to...

Obliczanie liczby stanowisk TR
Mmzp = Pucho / Frm∙ Рср∙ n ∙ ŋ , (13) gdzie program produkcyjny Pucho dla operacji TR wykonywanych w warsztacie stacjonarnym, roboczogodziny; Frm - fundusz czasu pracy; Рср - średnia liczba pracowników na 1 stanowisko, osoby; Рср=2 osoby; n - liczba zmian roboczych w ciągu dnia; n=1; ŋ=0,85-współczynnik wykorzystania...

Zdefiniowanie programu serwisu
Program witryny to ustalona lub obliczona ilość pracy. Wielkość pracy na odcinkach zajezdni uzależniona jest od ilości samochodów wjeżdżających do zajezdni. Tym samym program APU odpowiada planowanemu programowi konkretnej składnicy. , Program sekcji wózków uwzględnia, że do tej sekcji trafiają wszystkie wózki z...

Aparat łopatkowy turbiny składa się ze stałych prowadnic i ruchomych łopatek roboczych i jest przeznaczony do najbardziej kompletnej i ekonomicznej konwersji energii potencjalnej pary na pracę mechaniczną. Łopatki kierujące zamontowane w obudowie turbiny tworzą kanały, w których para uzyskuje wymaganą prędkość i kierunek. Łopatki robocze umieszczone na tarczach lub bębnach wirnika turbiny, pod wpływem ciśnienia pary wodnej powstałej w wyniku zmiany kierunku i prędkości jej strumienia, powodują obrót wału turbiny. Zatem aparat łopatkowy jest najbardziej krytyczną częścią turbiny, od której zależy niezawodność i wydajność jej działania.

Ostrza robocze mają różnorodne konstrukcje. Na ryc. Ryc. 17 pokazuje prosty typ ostrza, składający się z trzech części: ogona lub nogi 2, za pomocą których ostrze jest przymocowane do krawędzi dysku1 , część robocza4 , na który działa poruszający się strumień pary, oraz górna 6 do mocowania taśmy bandażowej 5, która wiąże ostrza w celu uzyskania wystarczającej sztywności i utworzenia kanału pomiędzy nimi. Pomiędzy ramionami łopatek montuje się elementy pośrednie 3. Aby zapobiec występowaniu naprężeń termicznych podczas nagrzewania i chłodzenia turbiny, poszczególne grupy łopatek łączy się bandażem, pozostawiając pomiędzy opaskami odstęp 1-2 mm.

Tylna strona łopatki nazywana jest grzbietem; powierzchnia po stronie wlotu pary nazywana jest krawędzią wlotową, a powierzchnia po stronie wylotu pary nazywana jest krawędzią wylotową ostrza. Przekrój ostrza w jego części roboczej nazywany jest profilem ostrza. Ze względu na profil wyróżnia się łopatki aktywne i reaktywne (ryc. 18). Narożnik? 1 nazywane wejściem, a kąt? 2 - kąt wyjścia ostrza. Aktywne łopatki turbin poprzedniej konstrukcji (ryc. 18, a) mają prawie symetryczny profil, to znaczy kąt wlotu niewiele różni się od wylotu. W łopatkach odrzutowych (ryc. 18,B ) profil jest asymetryczny, kąt wyjścia jest znacznie mniejszy niż kąt wejściowy. Aby zwiększyć wydajność ostrzy, krawędzie wlotowe profili są zaokrąglone, a kanały utworzone przez profile zbiegają się. Nowoczesne profile łopatek aktywnych i reakcyjnych z opływową krawędzią natarcia przedstawiono na ryc. 18, w iG .

Główne cechy profilu ostrza są następujące:

Linia środkowa profilu to geometryczne położenie środków okręgów wpisanych w profil;

Kąty geometryczne: wejścia? 1 l - kąt pomiędzy styczną do linii środkowej przy wejściu a osią kraty; ? 2 l - to samo przy wyjściu;

Kąty wejścia i wyjścia strumienia pary: ? 1 - kąt pomiędzy kierunkiem przepływu pary na wejściu do łopatki roboczej a osią; ? 2 - to samo przy wyjściu;

Kąt natarciaI - kąt pomiędzy kierunkiem przepływu pary na wejściu do łopatki roboczej a styczną do krawędzi wlotowej wzdłuż linii środkowej, tj.ja = ? 1l – ? 1 ;

Akord profilowyB - odległość między końcami linii środkowej;

Kąt montażu? U - kąt pomiędzy cięciwą profilu a osią. kraty;

Szerokość profilu B to wielkość łopatki w kierunku osi turbiny;

KrokT - odległość pomiędzy podobnymi punktami sąsiednich profili.

Krawędź wlotowa nowoczesnych profili łopatek prowadnic i wirników jest niewrażliwa na odchylenia kąta przepływu na wlocie. Pozwala to przy obliczaniu profilu ostrza uwzględnić kąty natarcia do 3-5° w dowolnym odcinku wzdłuż wysokości ostrza. Krawędź wlotowa profili łopatek przy prędkościach poddźwiękowych jest gruba i starannie zaokrąglona, co zmniejsza straty wirowe na wejściu do kanału i zwiększa odporność łopatek na wibracje, korozję i erozję. Taki kształt krawędzi natarcia zapewnia w zmiennych trybach mniejszy wpływ zmian kąta natarcia na wydajność łopatki, a także pełniejsze wykorzystanie energii wejściowej stopni.

Charakterystyki geometryczne profili czynnej i biernej łopatek roboczych i prowadzących podano w normalnych dla łopatek turbin okrętowych (tabele 1, 2).

Rozmiary ostrzy są bardzo zróżnicowane. W turbinach okrętowych wysokość łopatek pierwszych stopni silnika wysokociśnieniowego jest niewielka (od 10 mm), a wysokość ostatnich stopni silnika wysokociśnieniowego sięga 400 mm. Szerokość ostrzy może wynosić 14-60 mm. Aby zmniejszyć wagę i zmniejszyć naprężenia spowodowane siłami odśrodkowymi, długim ostrzom nadano szerokość i grubość, stopniowo zmniejszając się od łodygi do góry. Na długich łopatkach zwykle nie stosuje się bandaża, ale w celu uzyskania większej sztywności łopatki mocuje się drutem klejonym w pakietach po 5-10 ostrzy.

Ze względu na metodę produkcji ostrza można podzielić na dwie grupy:

1) wykonane metodą tłoczenia z blachy (o grubości 1-2 mm) lub z walcowanych pasków profilowych (profile lekkie); wkładki pośrednie do tych ostrzy wykonywane są osobno;

2) produkowane jako jedna część z wkładkami pośrednimi poprzez frezowanie półfabrykatów walcowanych, ciągnionych, kutych lub odlewanych.

Na ryc. 17 pokazano ostrza wykonane z walcowanych listew profilowych z osobnymi wkładkami. Obróbka mechaniczna takich ostrzy sprowadza się do frezowania trzonu i wierzchołka. Ostrza te mają stały profil i są stosowane przy niskich prędkościach obwodowych. Dla zwiększonych prędkości obwodowych stosuje się ostrza półfrezowane z grubszych taśm profilowych walcowanych na zimno. W takich ostrzach wkładka jest częściowo z nimi zintegrowana, a grzbiet jest frezowany.

Pa rys. 19 przedstawia różne konstrukcje ostrzy solidnie frezowanych, wytwarzanych wraz z wkładkami z taśm stalowych walcowanych na gorąco o przekrojach prostokątnych i rombowych. Bandażowanie łopatek (ryc. 19, a) odbywa się za pomocą taśmy bandażowej. Dla dużych prędkości obwodowych łopata wykonana jest jako jednoczęściowa z kołnierzem osłonowym (rys. 19,B ). Po zamknięciu półki tworzą ciągły pierścień bandażowy. Jak zauważono powyżej, szerokość i grubość długich ostrzy stopniowo zmniejsza się od łodygi do wierzchołka (ryc. 19, c). Aby zapewnić bezwstrząsowy dopływ pary na całej wysokości, czasami wykonuje się długie ostrza o zmiennym profilu, w którym kąt wejścia stopniowo wzrasta. Takie ostrza nazywane są ostrzami śrubowymi.

W zależności od sposobu mocowania na tarczach lub bębnach wyróżnia się dwa rodzaje łopatek:

1) z pasowaniem zanurzonym, w którym ogony wkłada się w specjalne wgłębienia w obrzeżu tarczy lub bębna;

2) z pozycją do jazdy, w której ogony są zamontowane na wierzchu grzbietu tarczy i zabezpieczone.

Na ryc. Rysunek 20 pokazuje najczęstsze kształty ogonów ostrzy.

Końcówki 3-11 służą do mocowania prowadnic i ostrzy roboczych. Odpady typu 6 stosowane są w nowoczesnych turbinach statków i tankowców do przewozu ładunków suchych. Ogon 11 ma w przybliżeniu tę samą szerokość co ostrze robocze; służy do mocowania łopatek strumieniowych. Montaż z górnym podestem jest odpowiedni w przypadku długich ostrzy, na które działają znaczne siły.

Ostrza zanurzeniowe są również mocowane w poszczególnych rowkach osiowych poprzez spawanie. Mocowania te umożliwiają wymianę dowolnej z łopatek, a także pozwalają na lepszą charakterystykę wibracji i najniższą wagę łopatek i tarczy. Mocowanie ostrzy do tarczy poprzez spawanie pokazano na ryc. 21. Płaski koniec 2 ostrza 1 pasuje do rowka obręczy dysku i jest do niego przyspawany po obu stronach. Dla większej wytrzymałości łopatki dodatkowo mocuje się do tarczy nitami 3, a w górnej części przyspawane są parami za pomocą kołnierzy bandażowych 4. Mocowanie poprzez spawanie zwiększa dokładność montażu łopatek, upraszcza i zmniejsza koszty ich montażu. Spawanie łopatek jest stosowane w turbinach gazowych.

Aby zamontować ogony ostrza, wykonuje się zwykle jedno lub dwa nacięcia (otwór blokujący) na obwodzie wieńca ostrza, zamykanego zamkiem. Przy mocowaniu ostrzy z górnymi ogonami typu LMZ w poszczególnych rowkach oraz poprzez spawanie, nie są wymagane otwory ryglujące i zamki.

Zazwyczaj pióra montuje się po obu stronach otworu zamkowego, niezależnie od ilości zamków. Na ryc. Rysunek 22 przedstawia niektóre projekty zamków.

Na ryc. 22, a w rejonie zamka odcięte są ramiona wieńca tarczy (pokazane liniami przerywanymi), trzymając ogon w kształcie litery T. Ostrza przylegające do wkładki blokującej są w wielu konstrukcjach zszyte za pomocą kołków i przylutowane do ich wkładek pośrednich. Wkładka blokująca jest wbijana pomiędzy sąsiadujące ze sobą ostrza. Przez otwór w policzku dysku we wkładce zamka wierci się otwór, w który wbija się nit. Końce nitu są nitowane. Na ryc. 22, b, zamek stanowi wkładka 2, która zakrywa boczne wycięcie w obrzeżu dysku i mocowana jest za pomocą śrub1 . Na ryc. 22, c przedstawia zamek koła dwukoronowego. Wycięcie do montażu ostrzy zamka1 należy wykonać w środkowej części wieńca dysku, pomiędzy rowkami ostrza. Pióra zamka są zabezpieczone dwoma listwami 2, przyspieszanymi klinem 4, który jest przymocowany do obręczy za pomocą śruby 3. Wadą powyższych konstrukcji zamków jest osłabienie obręczy przez wycięcia i otwory na śruby. Na ryc. 22, d przedstawia zamek z rylcem konstrukcji LMZ. Pióra zamka 2 i 3 wykonane są z występami u dołu, przechodzącymi pod ogony sąsiednich piór 1 i 4. Po zamontowaniu okładziny 7, klina stalowego 6 i wyregulowaniu wkładki zamka 5, która posiada wycięcie w dolnej części, wkładka jest wbijana pomiędzy ostrza zamka.

Zamek, którego konstrukcję pokazano na ryc. 22, d, używany do łopatek odrzutowych. W obręczy nie ma wycięcia blokującego. Łopaty z trzonkami zębatymi są wkładane w rowek wirnika w kierunku promieniowym. Następnie obraca się je o 90° tak, aby zęby weszły w odpowiednie rowki w feldze i przesuwa się po obwodzie do miejsca montażu. Po zamontowaniu wszystkich ostrzy wkładana jest wkładka blokująca, składająca się z dwóch części 1 i 4, przyspieszana klipsem 3. Klin jest utrzymywany przez wytłoczone występy 2.

Trzpienie typu jezdnego umożliwiają uzyskanie stosunkowo prostej konstrukcji zamków. Na ryc. 22, e przedstawia zamek dla trzpienia typu młotka odwrotnego. Ostrze blokujące 5 ma trzonek z płaską szczeliną, który nakłada się na kołnierz 4 obręczy 1 dysku i mocuje do niego nitami3 . W miejscu montażu ostrza blokującego odcięcia 2 (pokazane linią przerywaną).

Łopatki turbin pod wpływem przepływu pary z dysz mogą drgać: 1) w płaszczyźnie obrotu tarczy – drgania styczne; 2) w płaszczyźnie prostopadłej do obrotu tarczy – drgania osiowe; 3) skrętne. Drgania osiowe łopatek są powiązane z drganiami tarcz. Drgania skrętne łopatek charakteryzują się intensywnymi drganiami ich końcówek.

Niezawodność aparatu łopatkowego zależy od wielkości i charakteru drgań występujących zarówno w łopatkach, jak i dyskach, do których są przymocowane. Ponadto ostrza, będące ciałami elastycznymi, mogą wibrować z własnymi częstotliwościami. Jeżeli częstotliwość drgań własnych łopatek jest równa lub wielokrotność częstotliwości siły zewnętrznej wywołującej te oscylacje, wówczas powstają tzw. oscylacje rezonansowe, które nie wygasają, lecz trwają nieprzerwanie aż do ustania siły wywołującej rezonans lub do czasu zmiany częstotliwości. Drgania rezonansowe mogą spowodować zniszczenie łopatek i tarcz wirnika. Aby tego uniknąć, tarcze łopatkowe nowoczesnych dużych turbin przed zamontowaniem na wale są dostrajane, za pomocą czego zmienia się częstotliwość ich drgań własnych.

Aby zniwelować wibracje, ostrza mocuje się w workach za pomocą taśmy bandażowej lub drutu. Na ryc. Rysunek 23 przedstawia mocowanie ostrzy za pomocą drutu spajanego, który przechodzi przez otwory w ostrzach i przylutowuje do nich srebrnym lutem. Podobnie jak taśma bandażowa, drut obwodowy składa się z pojedynczych odcinków o długości od 20 do 400 mm, pomiędzy którymi powstają szczeliny termiczne. Średnica drutu spajającego w zależności od szerokości ostrza wynosi 4-9 mm.

Aby zmniejszyć amplitudę drgań pakietów, pomiędzy nimi umieszcza się drut tłumiący 2 (mostek), przylutowuje się go do dwóch lub trzech zewnętrznych łopatek jednego pakietu i przechodzi swobodnieprzez ostrza końcowe sąsiedniego segmentu. Powstałe tarcie drutu o ostrza podczas wibracji opakowania zmniejsza amplitudę drgań. Dzięki otworom 1 montaż mostu jest uproszczony. Materiał do produkcji ostrzy musi wykazywać wystarczającą wytrzymałość w wysokich temperaturach i dobrą obrabialność oraz być odporny na korozję i erozję. Ostrza pracujące w temperaturze pary do 425°C wykonane są ze stali nierdzewnej chromowej gatunków 1X13 i 2X13 o zawartości chromu 12,5-14,5%. W wyższych temperaturach (480-500°C) stosuje się stale nierdzewne chromowo-niklowe o zawartości niklu do 14%. Ostrza pracujące w temperaturze pary 500-550°C wykonane są ze stali austenitycznych EI123 i EI405 o zawartości niklu 12-14% i chromu 14-16%. Odlewane ostrza wykonane są ze stali 2X13. Materiałem na wkładki jest stal węglowa w gatunkach 15, 25 i 35, na taśmę bandażową, drut wiążący, nity płaskie i nity zabezpieczające - stal nierdzewną 1X13.

Do lutowania taśm bandażowych i drutów spajających stosuje się lut srebrny gatunku PS R 45 i PS R 65 o zawartości srebra odpowiednio 45 i 65%.

1. Kąt montażu profilu.

g usta = 68,7 + 9,33×10 -4 (b 1 - b 2) - 6,052 x10 -3 (b 1 - b 2) 2

g usta kor. = 57,03°

g usta Poślubić = 67,09°

g usta uliczka = 60,52°

2. Rozmiar cięciwy profilu.

B L.sr = S L.av / sin g set.av = 0,0381 / sin 67,09° = 0,0414 m;

B L. kukurydza = S L. kukurydza / sin g set.corn = 0,0438 / sin 57,03° = 0,0522 m;

B L.per = S L.per / sin g set.per = 0,0347 / sin 60,52° = 0,0397 m;

S L. kukurydza = Do S. kukurydza ∙ S L.av =1,15∙0,0381=0,0438 m2;

S L.per = Do S. pas ∙ S L.av =0,91∙0,0381=0,0347 m2;

3. Skok chłodzonej siatki roboczej.

= DO t∙

Gdzie , DO L = 0,6 – dla ostrzy roboczych

biorąc pod uwagę chłodzenie

= DO t ∙ =1,13∙0,541=0,611

Gdzie DO t = 1,1…1,15

T L.sr = B L.sr ∙ =0,0414∙0,611=0,0253 m

Otrzymana wartość T L.sr należy doprecyzować w celu uzyskania całkowitej liczby łopatek w siatce roboczej niezbędnej do obliczeń wytrzymałościowych elementów HPT

5. Względny promień zaokrąglenia krawędzi spływu łopatek dobiera się w ułamkach podziałki siatki 2 = R2/t(wartość 2ср w części środkowej przedstawiono w tabeli 3). W odcinkach korzeniowych wartość 2 wzrasta o 15...20%, w odcinkach peryferyjnych maleje o 10...15%.

Tabela 3

W naszym przykładzie wybieramy: 2av = 0,07; 2 kukurydza = 0,084; 2 na = 0,06. Następnie można określić promienie zaokrągleń krawędzi wyjściowych R 2 = 2 ∙T dla sekcji projektowych: R 2av = 0,07 ∙ 0,0252 = 1,76 ∙ 10 -3 m; R 2 kukurydza = 0,084 ∙ 0,02323 = 1,95 ∙ 10 -3 m; R 2l.na = 0,06 ∙ 0,02721 = 1,63 ∙ 10 -3 m.

6. Kąt zaostrzenia krawędzi wyjściowej chłodzonych łopatek dyszy g 2с = 6...8°; robotnicy - g 2l = 8...12°. Wartości te są średnio 1,5...2 razy wyższe niż w przypadku łopatek niechłodzonych. W naszym przypadku profilując łopaty wirnika, we wszystkich przekrojach konstrukcyjnych przypisujemy g 2л = 10°.

7). Kąt konstrukcyjny na wyjściu z łopatek dyszy a 1l = a 1cm; na wyjściu z łopatek roboczych b 2l = b 2cm + ∆b k, gdzie sekcja środkowa Db k = 0;

dla pierwiastka Db к = + (1…1,5)°; dla obrzeża Db к = – (1...1,5)° oraz a 1cm, b 2cm wzięto z tabeli. 2. W naszym przykładzie przyjmujemy siatkę roboczą: Db к = 1,5°; b 2l.sr = 32°18′; b 2l.kor = 36°5′; b 2l.na = 28°00′.

8). Kąt zagięcia odcinka wyjściowego profilu z powrotem na środkowej średnicy (kąt potyliczny) g z tyłu = 6…20°: przy M 2 £ 0,8 g tył = 14…20°; Na M 2 » 1, g do tyłu = 10…14°; Na M. W 1,35 £, g do tyłu = 6…8°, gdzie . W odcinkach korzeniowych przyjmuje się, że g zat jest o 1...3° mniejsze od podanych wartości, w odcinkach peryferyjnych może dochodzić do 30°.

W naszym przykładzie dla siatki roboczej w środkowej części

dlatego wybieramy g zat.l.sr = 18°; g zat.l.korn = 15°; g zat.l.per = 28°.

Turbina (rysunek 2.13) jest osiowa, dwustopniowa, składa się z jednostopniowego silnika wysokociśnieniowego i jednostopniowej pompy niskociśnieniowej. Obie turbiny mają chłodzone powietrzem dysze i łopatki wirnika. W trybach pracy ze zmniejszoną przepustnicą, w celu zwiększenia wydajności silnika, częściowo wyłączano chłodzenie turbiny.

Główne parametry i materiały części turbin podano odpowiednio w tabelach 2.3 i 2.4.

Tabela 2.3 - Podstawowe dane turbiny

	Parametr	Wartości

	Stopień redukcji całkowitego ciśnienia gazu
	Sprawność turbiny w oparciu o parametry przepływu stagnacyjnego
	Prędkość obwodowa, m/s.
	Prędkość wirnika, obr./min.
	Stosunek tulei
	Temperatura gazu na wlocie turbiny

Tabela 2.4 - Materiały części turbin

Tabela 2.4 – ciąg dalszy

			EP-868-Sh (część środkowa) VT-9

Rysunek 2.13 – Turbina AL-31F

2.5.2 Konstrukcja turbiny wysokiego ciśnienia

Turbina wysokiego ciśnienia przeznaczona jest do napędzania sprężarki wysokiego ciśnienia oraz zespołów zainstalowanych na skrzyniach napędowych zespołów silnikowych i lotniczych. Turbina składa się z wirnika i stojana.

Wirnik turbiny (rysunek 2.14) składa się z łopatek roboczych 1, tarczy 2, osi 3 i wału 4.

Rysunek 2.14 – Wirnik HPT

Łopatka robocza (rysunek 2.15) jest odlana, pusta w środku i posiada cyklonowo-wirowy schemat chłodzenia. We wnęce wewnętrznej, w celu zorganizowania przepływu powietrza chłodzącego, przewidziano żebra, przegrody i turbulatory.

Część profilowa ostrza (1) oddzielona jest od zamka (2) półką (3) i wysuniętą

noga (4). Kołnierze ostrzy po połączeniu tworzą stożkową osłonę, która zabezpiecza część blokującą ostrza przed przegrzaniem. Wydłużona noga, posiadająca stosunkowo małą sztywność zginania, zmniejsza poziom naprężeń drganiowych w części profilowej ostrza. Trójbolcowy zamek (5) typu „jodełka” zapewnia przeniesienie obciążeń promieniowych z łopatek na tarczę. Ząb (6) wykonany w lewej części zamka zabezpiecza ostrze przed przemieszczaniem się wzdłuż przepływu, a rowek (7) wraz z elementami mocującymi zapewnia, że ostrze nie porusza się pod prąd (rys. 2.16).

Rysunek 2.15 – Ostrze robocze HPT

Rysunek 2.16 – Osiowe mocowanie ostrzy roboczych HPT

1-Wycięcia; 2-płytowe; 3-ostrzowe; Zamek 4-płytkowy

Osiowe mocowanie ostrza roboczego odbywa się za pomocą zęba i blokady płytki. Blokada płytkowa (jedna na dwa ostrza) (8) wkładana jest w rowki noży w trzech miejscach tarczy (9), w których wykonane są wycięcia, i przyspiesza na całym obwodzie wieńca ostrza. Zamki płytkowe montowane w miejscu wycięć w dysku mają specjalny kształt. Zamki te montowane są w stanie zdeformowanym, a po wyprostowaniu wpasowują się w rowki ostrzy. Podczas prostowania blokady płytki ostrza są podparte na przeciwległych końcach.

Aby zmniejszyć poziom naprężeń wibracyjnych w łopatkach wirnika, pomiędzy nimi pod półkami umieszczono amortyzatory o konstrukcji skrzynkowej (rysunek 2.17). Gdy wirnik obraca się pod działaniem tłumików siły odśrodkowej, są one dociskane do wewnętrznych powierzchni kołnierzy wibrujących łopatek. W wyniku tarcia w punktach styku dwóch sąsiednich półek z jedną, energia drgań łopatek zostanie rozproszona, co zapewni zmniejszenie poziomu naprężeń drganiowych w łopatkach.

Rysunek 2.17 - Amortyzator

Tarcza (rysunek 2.18) turbiny jest tłoczona, a następnie poddawana obróbce. W części obwodowej tarczy znajdują się rowki typu „jodełka” do mocowania 90 łopatek roboczych, rowki (1) do umieszczenia zamków płytkowych do osiowego mocowania łopatek oraz otwory ukośne (2) do doprowadzenia powietrza chłodzącego łopatki robocze. Powietrze pobierane jest z odbiornika utworzonego przez dwa ramiona, lewą powierzchnię boczną dysku i aparat wirujący. Na prawej płaszczyźnie łopatki dysku znajduje się odsadzenie (3) uszczelnienia labiryntowego oraz odsadzenie (4) wykorzystywane przy demontażu tarczy. W płaskiej części piasty tarczy znajdują się cylindryczne otwory (5) pod śruby pasowane łączące wał, tarczę i oś wirnika turbiny.

Rysunek 2.18 – Dysk HPT

Wirnik wyważany jest za pomocą ciężarków (2.19), mocowany w rowku kołnierza dysku i zabezpieczony zamkiem. Trzpień zamka jest wygięty na ciężarku równoważącym.

Rysunek 2.19 –Zespół mocowania ciężarka wyważającego wirnik

Oś (1) (rysunek 2.20) zapewnia oparcie wirnika na łożysku tocznym. Lewy kołnierz centruje czop i łączy go z tarczą turbiny.

Tuleje (2) uszczelnień labiryntowych znajdują się na zewnętrznych cylindrycznych rowkach czopa. Osiowe i obwodowe mocowanie tulei odbywa się za pomocą promieniowych kołków (3). Aby zapobiec wypadaniu trzpieni pod wpływem sił odśrodkowych, po ich wciśnięciu, otwory w tulejach są walcowane.

Na zewnętrznej części czopa, poniżej tulei uszczelnienia labiryntowego, znajduje się uszczelka stykowa (rys. 2.21), zabezpieczona nakrętką koronową. Nakrętka zabezpieczona jest zamkiem płytkowym.

Wewnątrz czopa tuleje uszczelnień stykowych i labiryntowych są centrowane w cylindrycznych opaskach. Tuleje utrzymywane są na miejscu za pomocą nakrętki koronowej wkręconej w gwint czopa. Nakrętkę blokuje się, zaginając anteny korony w końcowe szczeliny czopa. Uszczelnienie stykowe pokazano na rysunku 2.22.

Rysunek 2.20 – Czop HPT

Rysunek 2.21 – Zespół uszczelki stykowej

1-tuleja; pierścienie 2-grafitowe; 3-czopowy; Nakrętka 4-kłowa

Rysunek 2.22 – Zespół uszczelki stykowej

1-tuleje stalowe; Tuleja 2-przekładkowa; 3-sprężyna; 4-grafitowe pierścienie

Stojan turbiny wysokiego ciśnienia składa się (rysunek 2.23) z pierścienia zewnętrznego (1), bloku łopatek dyszy (2), pierścienia wewnętrznego (3), aparatu wirującego (4), urządzenia stabilizującego luz promieniowy ( 5), aparat zaworowy i wymiennik ciepła powietrze-powietrze ( 6).

Rysunek 2.23 – Stojan HPT

Pierścień zewnętrzny (rysunek 2.24) to cylindryczny płaszcz z kołnierzem umieszczonym pomiędzy obudową komory spalania a obudową turbiny. Po lewej stronie pierścienia do śrub 1 przymocowane są panewki 2, które podtrzymują rurę płomieniową 3 komory spalania i zapewniają dopływ powietrza chłodzącego do zewnętrznych kołnierzy łopatek aparatu dyszowego. Po prawej stronie pierścienia zawieszone jest urządzenie 4 zapewniające luz promieniowy.

Rysunek 2.24 – Pierścień zewnętrzny stojana HPT

Łopatki aparatu dyszowego są połączone w 14 trójłopatkowych bloków. Zewnętrzne kołnierze bloków łopatek są osadzone w rowkach pierścienia zewnętrznego i zabezpieczone śrubami. Bloki łopatek są odlane, z włożonymi deflektorami i przylutowanymi w dwóch miejscach, z przylutowanym dolnym czopem kołnierzowym. Aby zapobiec wyciekom gazu, złącza pomiędzy blokami łopatek dysz uszczelnia się metalowymi płytkami zamontowanymi w szczelinach na końcach kołnierzy pierwszej i trzeciej łopatki każdego bloku.

Pierścień wewnętrzny (rysunek 2.25) wykonany jest w formie panewki z tulejami i kołnierzami, do której przyspawana jest stożkowa membrana. Na zewnętrznej stronie pierścienia (1) znajduje się czternaście tulei (2) służących do centrowania go na osiach (3) bloków łopatek dyszy. Pokrywa (4) służy do utworzenia wnęki na powietrze chłodzące. Do lewego kołnierza pierścienia wewnętrznego (1) za pomocą śrub (5) przymocowane są panewki (6), na których opiera się płomienica (7). Zapewniają także dopływ powietrza wtórnego z OCS, które chłodzi wewnętrzne kołnierze łopatek aparatu dyszowego.

Do prawego kołnierza (4) przyspawane jest urządzenie skręcające (8) (rysunek 2.26), które jest spawaną konstrukcją płaszczową. Aparat wirowy przeznaczony jest do dostarczania i schładzania powietrza napływającego do łopatek wirnika na skutek przyspieszania i zawirowania w kierunku obrotu turbiny. Aby zwiększyć sztywność płaszcza wewnętrznego, przyspawane są do niego trzy profile wzmacniające (9). Przyspieszanie i wirowanie chłodzącego powietrza następuje w zwężającej się części urządzenia wirującego.

Rysunek 2.25 – Pierścień wewnętrzny stojana HPT

Rysunek 2.26 –Aparat dyszowy urządzenia zawirującego powietrze TVD

Urządzenie stabilizujące luz promieniowy (rysunek 2.27) ma na celu zwiększenie wydajności turbiny w trybach podwyższonych. Jest to pierścień, którego stan cieplny, a co za tym idzie i średnica, stabilizowany jest poprzez chłodzenie. Wraz ze wzrostem modu, gdy średnica wirnika wzrasta w wyniku nagrzewania się łopatek i tarczy oraz ich rozciągania pod działaniem sił odśrodkowych, wartość szczeliny promieniowej maleje, co prowadzi do zmniejszenia przepływu przez szczelinę i wzrost wydajności turbiny. Wkładki o strukturze plastra miodu wykonane metodą elektroerozyjną mocowane są na pierścieniu za pomocą wycinków w kształcie litery „C”. W kierunku obwodowym wkładki mocowane są promieniowymi kołkami. Kiedy ostrza stykają się z wkładkami, następuje wzajemne zużycie, co zapobiega zniszczeniu ostrzy.