Расчет радиальных зазоров

Проектные задания

1. КВД М53: Выполнить ротор сварным, кроме первых двух ступеней, на которых ВНА и РНА, перепуск по типу Д-36, технология blisk на всех ступенях кроме первой, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

2. КВД АИ-20: Уменьшить число ступеней до 6, ротор сварной кроме первой и последней ступени, ВНА и РНА на первой ступени, перепуск штатный на первой ступени, технология blisk кроме первой ступени, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение соединения дисков.

3. КВД АИ-25: Выполнить ротор современной конфигурации – сварной кроме первой и последней ступеней, НА консольные, ВНА, РНА на первых двух ступенях, перепуск штатный, статор с двойной стенкой начиная со второй ступени. Трехмерное изображение соединения дисков стяжным болтом.

4. КВД Д30-КУ: Уменьшить число ступеней до 7, ротор сварной, барабанно-дисковый, blisk кроме первой и последней ступени, ВНА и РНА на первой ступени, перепуск штатный за пятой ступенью, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

5. КВД Д-436: Выполнить ротор сварным по схеме 3+4 передний носок от третей ступени, первые три ступени “ласточкин хвост”, остальные blisk. Корпус с двойной стенкой, ВНА и РНА за первой ступенью, НА выполнить по типу PW 6000. Трехмерное изображение КПВ.

6. КВД Д-36: Ротор разъемный, болтовое соединение дисков, НА консольные, ВНА и РНА за первой ступенью, статор с двойной стенкой, перепуск штатный, передний носок вала за первой ступенью. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

7. КВД Д-36: Выполнить ротор разъемным по типу НК-8 и неразъемный статор РНА на первых трех ступенях. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

8. КВД НК-8: Выполнить ротор современной конфигурации – сварной, blisk начиная со второй ступени, статор с двойной стенкой консольные НА, ВНА и РНА на первой ступени, перепуск штатный. Трехмерное изображение КПВ.

9. КВД НК-56: Ротор современной конфигурации – сварной, blisk кроме первой ступени, консольные НА, двойная стенка со стыком с КС по типу CFM-56, ВНА, РНА за первой ступенью, перепуск штатный. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

10. Компрессор НК-12 МВ: Выполнить ротор по схеме 3+4 (убрать семь ступеней) сварной, первые три ступени замок “ласточкин хвост”, остальные blisk, ВНА и РНА на первой ступени как на JT4D, НА как на НК-8, статор с двойной стенкой начиная со второй ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

11. КВД RB211-535: Выполнить ротор разъемный с общими стяжными болтами, технология blisk, статор неразъемный с двойной стенкой, НА консольные, РНА за первой ступенью, перепуск штатный. Трехмерное изображение соединения дисков стяжным болтом.

12. КВД RB-199: Ротор сварной и blisk кроме первой ступени, НА консольные, РНА и перепуск штатные, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

13. КВД RB-432: Выполнить ротор по схеме 3+3+3, первые три ступени – “ласточкин хвост”, 4-6 – “ласточкин хвост” в кольцевой паз, остальные blisk, ВНА и РНА по типу J-79, корпус с двойной стенкой, перепуск за шестой ступенью по типу Д-30. Трехмерное изображение КПВ.

14. КВД RB-211: Выполнить ротор разъемным, крепление рабочих лопаток по технологии blisk, а статор неразъемным, НА консольные, РНА на двух ступенях. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

15. КСД RB-211: Выполнить ротор разъемным по типу LF-507, РНА на первой и последней ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

16. КВД RB-432: Выполнить ротор разъемным, а статор последних пяти ступеней неразъемным по типу CFM-56-5С. Канал отбора воздуха по типу PW 530. Трехмерное изображение канала отбора воздуха.

17. КВД “TAY”: Ротор сварной барабанно-дисковой схемы, современной конфигурации, blisk кроме двух первых и двух последних ступеней, РНА на первой ступени, штатный перепуск, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

18. КВД “SPEY”: Ротор сварной барабанно-дисковой конструкции выполнить по схеме 5+6, передний носок по второй ступени, задний к девятой. Blisk на всех ступенях кроме первых двух, ВНА, РНА на двух ступенях, двойная стенка со второй ступени, перепуск штатный (лента за пятой ступенью). Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

19. КВД GE 36: Ротор разъемный с торцевыми шлицами и стяжными болтами на периферии, кольцевой паз “ласточкин хвост”, кроме последней ступени, выполненной по технологии blisk, двойная стенка с первой ступени, ВНА и перепуск штатные. Трехмерное изображение шлицевого соединения элементов ротора.

20. КВД GE-36: Ротор разъемный по типу “SPEY”, диски по технологии blisk, консольные НА на трех последних ступенях и двойная стенка со второй ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

21. КВД ПС-90А: Ротор барабанно-дисковой конструкции по формуле 3+7+3, сварной, семь ступеней blisk, три первые ступени – осевой паз, три последние – кольцевой, сварная стенка статора со второй ступени, НА двухопорные, ВНА, РНА, перепуск штатный. Трехмерное изображение КПВ.

22. КВД PW-6000: Для увеличения ремонтопригодности выполнить ротор разъемным – болтовое соединение, последние три ступени общими болтами, ВНА и РНА штатные, перепуск за четвертой ступенью по типу НК-8, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение соединения элементов ротора.

23. КВД PW 300: Выполнить систему управления РНА, разъемный ротор, обеспечить температурные деформации внутренней стенки, ввести канал перепуска. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

24. КВД PW 2000: Выполнить ротор разъемным по типу Д-30, консольные НА, _виацлы перепуска, двойная стенка с первой ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

25. КВД PW2000: Выполнить ротор разъемным по типу LF-507, консольные НА на всех ступенях, двойная стенка со второй ступени РНА на первой и последней ступени. Трехмерное изображение соединения элементов ротора.

26. КВД JT4D: Ротор современной конфигурации – сварной, по технологии blisk кроме первых двух ступеней, РНА на двух ступенях, перепуск за шестой ступенью по типу RB 211-535, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

27. КВД JT9D: Выполнить ротор современной конфигурации – сварной, технология blisk с третьей ступени, РНА на двух ступенях, перепуск за шестой ступенью по типу Д-36, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

28. КВД F404: Ротор сварной по схеме 3+3, Передний и задний носок от 2 ступени, blisk на первой и последней ступени, двойная стенка со второй ступени, ВНА, РНА за первой и последней ступенью, перепуск – лента. Трехмерное изображение КПВ.

29. КВД F-404: Выполнить ротор разъемным, диски по технологии blisk на трех последних ступенях. Статор разъемный, перепуск. Трехмерное изображение КПВ.

30. КНД F-404: Выполнить ротор разъемным, статор с двойной стенкой, ВНА управляемый РНА на последней ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

31. КВД F-110: Ротор сварной по схеме 3+4, передний носок от второй ступени, статор с двойной стенкой со второй ступени, ВНА и РНА на первой и второй ступени, перепуск по типу Д-36, первые три ступени “ласточкин хвост”, остальные blisk. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

32. Компрессор АЛ-21Ф: Выполнить ротор сварным кроме первой и восьмой ступени, сделав ее последней, РНА на первых двух ступенях, перепуск за 6 ступенью по типу RB 24-535, двойная стенка со второй ступени, blisk кроме первой и второй ступени. Трехмерное изображение КПВ.

33. КВД АЛ-31 Ф: Выполнить двухопорные НА на всех ступенях с щеточным уплотнением (по типу CFM-56). Статор с двойной стенкой, неразъемный, начиная с четвертой ступени. Организовать отбор воздуха из-за четвертой ступени по типу PW 2000. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

34. КВД М-88: первые две ступени “ласточкин хвост”, остальные blisk, схема ротора 2+4 последние четыре ступени соединены сваркой, первые – болтами, консольные НА, ВНА, РНА за первой ступенью, перепуск за четвертой ступенью, статор с двойной стенкой. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

35. КВД М-88: Выполнить разъемным соединив четыре последних ступени общим болтом. Ввести управление радиальными зазорами на задней группе ступеней. Трехмерное изображение соединения разъемных элементов ротора.

36. КВД CFM-56: Выполнить с третьей ступени, выполнить барабанной конструкции по типу “TAY” с шарнирными замками на 3,4 и 5 ступени, а на последних blisk. Сохранить изгибную жесткость. Трехмерное изображение шарнирного соединения.

37. КВД CFM 56: Консольные НА, начиная с третьей ступени, клапан перепуска, управление радиальными зазорами на четырех последних ступенях. Трехмерное изображение крепления лопатки НА. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

38. КВД CFM 56: Выполнить разъемный ротор по типу “SPEY”, убрать РНА на _вирой и третьей ступени. Сделать два пояса перепуска, статор с поперечными разъемами и двойной стенкой по типу Д18Т. Трехмерное изображение соединения разъемных элементов ротора.

39. КВД V2500: Ротор разъемный по типу НК-8. Двухопорные НА на пяти последних ступенях и диска по технологии blisk. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

40. КВД V2500: Ротор из двух сварных блоков, последний по технологии blisk. РНА на двух первых и двух последних ступенях, двойная стенка с третьей ступени. Трехмерное изображение КПВ.

41. Компрессор ТваД Т-700: Выполнить ротор разъемным по типу ГТД-3Ф, статор с двойной стенкой, проработать переход к ЦБК, НА двухопорные. Трехмерное изображение соединения разъемных элементов ротора.

42. КВД LF-507: Ротор сварной с третьей ступени статор разъемный, РНА на первых трех ступенях, перепуск воздуха, статор с двойной стенкой со второй ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

43. КСД ATF-3: Выполнить ротор сварным после третей ступени по технологии blisk, РНА на двух ступенях, двойная стенка с первой ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

44. КВД GE-90: НА выполнить консольного типа, крепление лопаток НА к корпусу замками типа ласточкин хвост. КПВ расположить за 6-й ступенью. Отбор воздуха на охлаждение турбины за 7-й ступенью. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

45. КВД V-2500: Соединение рабочей лопатки с диском типа blisk. Начиная с 4-й ступени НА выполнить двухопорными. Установить лепестковый КПВ по типу НК-8. Соединение ротора компрессора с передним валом выполнить от 3-й ступени. Трехмерное изображение КПВ.

46. КВД F-404: НА выполнить консольными, статор с двойной стенкой. Крепление _вбочих лопаток типа blisk, кроме 1-й ступени. Установить КПВ тарельчатого типа за 4-й ступенью. Трехмерное изображение КПВ.

47. КВД M-53: КПВ расположить над 3-й ступенью. ВНА выполнить регулируемым. Соединение дисков между собой фланцевое, болтовое. Соединение ротора с валом от 2-й ступени. Трехмерное изображение крепления лопатки РНА.

48. КВД CFM-56: НА 3-й и 4-й ступеней выполнить нерегулируемыми. Ввести двойную стенку, начиная с 3-й ступени. Пазы для рабочих лопаток выполнить осевыми. КПВ по типу Д-36. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

49. КВД M-88: Проработать конструкцию РНА. Ввести конструкцию статора с двойной стенкой. Установить КПВ тарельчатого типа над 4-й ступенью. НА выполнить консольными. Трехмерное изображение КПВ.

50. КНД RB-199: Выполнить крепление рабочих лопаток шарнирным замком. Крепление лопаток НА по буртам полок в пазах корпуса. ВНА выполнить обогреваемым. Трехмерное изображение крепления лопатки НА.

Введем понятие радиального зазора: Радиальный зазор – это расстояние между пером лопатки и корпусом компрессора. Реальный радиальный зазор в компрессоре равен сумме монтажного радиального зазора и величины, учитывающей изменение радиального зазора. Запишем формулу для реального радиального зазора:

, (2.1)

где: - рабочий радиальный зазор;

- монтажный радиальный зазор;

- изменение радиального зазора.

Изменение радиального зазора в турбокомпрессоре определяется как алгебраическая сумма отдельных составляющих изменений зазора, связанных с тепловым расширением и упругой деформацией диска, лопатки и корпуса, а также с радиальными зазорами в подшипниках, радиальным ходом в демпферах и другими эффектами. Рассмотрим общую методику расчета радиальных зазоров:

1. Определяется упругая деформация диска :

. (2.2)

2. Вычисляется тепловое расширение диска :

, (2.3)

где .

3. Упругая вытяжка лопатки :

. (2.4)

4. Тепловое удлинение лопатки :

. (2.5)

5. Упругая вытяжка лопатки из замка, например, “ласточкин хвост” :

, (2.6)

где:

- средний модуль упругости материалов замкового соединения при .

6. Прогиб трактовых колец ротора от центробежных сил .

7. Прогиб ротора от действия его массы.

8. Радиальный зазор в подшипниках .

9. Радиальный ход в демпферах .

10. Производственные отклонения, включающие биения по рабочим лопаткам и кольцам .

Тепловое расширение корпуса турбокомпрессора

, (2.7)

где

11. Упругое расширение статора, связанное с силовым воздействием рабочего тела на внутреннюю часть корпуса статора :

. (2.8)

Из всего множества параметров выберем основные параметры, учет которых для данного двигателя возможен, используя опубликованные данные и чертеж. В расчете не учитываем следующие факторы:

- упругая вытяжка лопатки из замка

- прогиб трактовых колец ротора от центробежных сил

- прогиб ротора от действия его массы

- производственные отклонения, включающие биения по рабочим лопаткам и кольцам .

Принимаем, что при n_max и T_Вхmax рабочий радиальный зазор минимален и равен примерно 0 … 0.2 мм. Тогда монтажный зазор выразим в виде:

Примем, что напряжения в лопатке равны s = 300 Мпа, а в диске s_j = 300 Мпа и

s_r = 250 Мпа

На расчётной схеме для определения радиальных зазоров представлены основные геометрические параметры, используемые при расчете(Рис.2.1.)

Рис.2.1. Расчётная схема