![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Конструкция, технические условия и материалы лопаток компрессора. Классификация лопаток
Лопатки компрессора являются наиболее массовыми деталями. На некоторых двигателях их число достигает 1500 шт. и более. В зависимости от назначения лопатки компрессора делятся на рабочие, или лопатки ротора компрессора (рис. 219), и лопатки статора компрессора. Они изготавливаются в основном из алюминиевых и титановых сплавов, высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов. Длина лопаток на разных двигателях находится в пределах 15...1000 мм. Основную номенклатуру лопаток компрессора составляют лопатки длиной от 60 до 150 мм. Основными конструктивными элементами, влияющими на технологию изготовления лопаток, являются габаритные размеры, наличие одной или двух полок, формы хвостовика и пера (закрутка), толщина и значение радиусов скругления кромок и значение радиусов сопряжения пера с полкой. В соответствии с этой классификацией лопатки делятся на группы, и для них отраслевые технологические институты разрабатывают типовые технологические процессы, технологическое оборудование и оснастку. Рис. 219. Лопатки ротора компрессора: а - с хвостовиком типа «ласточкин хвост»; б – с антивибрационной полкой; в – с шарнирным хвостовиком; г – с кольцевым трапециевидным хвостовиком.
Технические условия на изготовление лопаток компрессора Точность изготовления основных элементов лопаток компрессора можно характеризовать следующими данными: Отклонения профиля спинки △ Пс и корыта △ ПК пера и расчетных сечениях от заданного 0, 06...0, 40 мм Отклонение профиля входной △ ПВХ и выходной △ ПВЫХ кромок 0, 03...0, 2 мм Отклонение толщины профиля пера △ Сmax = △ ПС + △ ПК Допуск на угол закрутки пера в поперечных сечениях △ α зак 20' Отклонение ширины хорды профиля пера △ b (0, 2...0, 6) мм Шероховатость пера лопаток Ra - 0, 63...0, 08 мкм Хвостовики лопаток: Типа " ласточкина хвоста" Размеры посадочных поверхностей 6-й квалитет Допуск на угол посадочных поверхностей 60...75°±8' Шероховатость Ra; рабочих поверхностей замка 1, 25 мкм остальных 1, 25...5, 0 мкм Число типоразмеров примерно 30
Кольцевой трапециевидный хвостовик — разновидность замка типа " ласточкина хвоста" у рабочих лопаток компрессора. При сборке он устанавливается в кольцевой паз венца диска компрессора. Размеры посадочных поверхностей изготавливаются с точностью 6-го квалитета. Шероховатость рабочих поверхностей Ra =1, 25 мкм. Шарнирный (вилочный) замок. Отверстие под штифт выполняется по 6-му квалитету. Неперпендикулярность оси этого отверстия относительно базового торца — не более 0, 1 мм на длине 100 мм. Шероховатость поверхности отверстия под штифт Ra = 1, 25 мкм, шероховатость остальных поверхностей замковой части лопатки Ra = 5, 0...1, 25 мкм. Проушины серебрят, а затем наносят специальное покрытие. Спрямляющие и сопловые лопатки с цапфами. Диаметр цапф обычно задают с допуском по 6...9-му квалитету. Непараллельность и неперпендикулярность поверхностей полок и цапф — 0, 05...0, 1 мм, относительно нижнего замка — не более 0, 15 мм. Шероховатость этих поверхностей Ra = 2, 50...0, 63 мкм. Дополнительные условия.Допуск на массу рабочей лопатки устанавливают до 2...5 % от массы расчетной лопатки. Для лопаток ротора компрессора устанавливают нижний допустимый предел частот по первой изгибной форме и выборочно испытывают на усталость. Материалы лопаток компрессора должны обладать хорошими прочностными характеристиками, пластичностью, а также высоким сопротивлением коррозии (электрохимической, солевой, газовой), пылевой эрозии; достаточной жаропрочностью и жаростойкостью, особенно для лопаток последних ступеней компрессора высокого давления, где температура воздуха достигает 700... 800 °С. При этом материал лопаток должен иметь и хорошие технологические свойства: хорошо обрабатываться резанием, давлением, обладать свариваемостью. Лопатки компрессора изготавливают из коррозионностойких и теплостойких хромистых сталей, алюминиевых, титановых и жаропрочных сплавов и композиционных материалов. Для лопаток компрессора, работающих при температуре нагрева до 550 °С, применяют титановые сплавы: IBT3-1, ВТ8М, ВТ9, ВТ18У, ВТ22, ВТ25У, ВТЗЗ и др.; при температуре нагрева лопаток до 600...650 °С используют коррозионностойкие и теплостойкие стали 13Х12Н2В2МФА-Ш, 15Х12Н2ВМФАБ-Ш, 15Х16К5Н2ВМФАБ-Ш. Лопатки последних ступеней компрессора, работающие при температуре нагрева 650...800 °С, изготавливают из жаропрочных сплавов на никелевой основе: ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮ, ХН45МВТЮБР, ВЖ105, ХН77ТЮР и др. Для лопаток при температуре ниже 250...3.50 " С могут применяться алюминиевые сплавы типа АК4, АК6, ВД-17, стеклопластики, например, углепластик-стеклопластик, армированный графитовым волокном (турбовентиляторный двигатель RB-211 английской фирмы " Роллс-Ройс"). Фирма " Пратт энд Уитни" (США) в двигателе J79 использовала боропластик. Недостатком стеклопластиков является низкая эрозионная стойкость, плохое сопротивление удару. При температуре нагрева лопаток до 400 °С могут быть использованы металлические композиционные материалы, например, бороалюминиевая однонаправленная композиция (при температуре 20 °С Применение композиционных материалов для лопаток компрессора в настоящее время сдерживается. Технологичность конструкции лопаток компрессора, изготавливаемых из штамповок, определяется их материалом, формой, соотношением конструктивных элементов и значением допусков на размеры и форму лопатки. Конструктору при проектировании лопаток необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на технологичность изготовления заготовок методами объемного деформирования. Так, с увеличением угла закрутки пера повышаются нежелательные боковые нагрузки на инструмент в процессе изготовления, увеличивается коробление деталей, снижается стойкость штампов, поэтому угол закрутки не должен превышать 45°. Следует стремиться к уменьшению соотношений площадей поперечных сечений хвостовика и пера. С увеличением указанного соотношения усложняются и становятся более трудоемкими операции предварительного фасонирования (перераспределения объема исходной заготовки между хвостовиком и пером) под последующую штамповку. Чем больше разница в площадях сечений хвостовика и пера, тем выше перепад температур в хвостовике и перс заготовки лопатки при се охлаждении после горячей штамповки, что ведет к увеличению коробления. В лопатках с антивибрационной полкой следует стремиться к уменьшению высоты и ширины полки. При горячей штамповке и холодном вальцевании технологичность лопаток, повышается с уменьшением пера и увеличением толщины кромок. Унификация и нормализация конструктивных элементов лопаток, обоснованное назначение допусков на отклонения при их изготовлении, выбор материалов лопаток с учетом его обрабатываемости способствуют повышению технологичности конструкции лопаток и созданию типовых прогрессивных технологических процессов их изготовления. Большое влияние на технологичность конструкции лопаток имеет также правильное оформление чертежей, которое должно соответствовать имеющимся в отрасли ОСТам, в которых обобщен опыт производства лопаток серийных заводов и ОКБ. Рассмотрим примеры оценки технологичности конструкции некоторых лопаток. Наиболее технологичные беззамковые лопатки с постоянным профилем и небольшим углом закрутки пера. Точные заготовки для таких лопаток можно получить штамповкой или вальцеванием из прессованных или катаных профилей. Лопатка компрессора с антивибрационной полкой, трактовая поверхность которой образована параллельными плоскостями, а не цилиндрической поверхностью, является более технологичной конструкцией, позволяющей использовать высокопроизводительные методы ее обработки.
|