Замок ласточкин хвост

Замок ласточкин хвост наиболее простой, технологичный и легкий.

В замке ласточкин хвост обычно оцениваются напряжения растяжения и изгиба в межпазовом выступе диска, напряжения смятия по контактным граням и напряжение среза хвостовика и выступа диска (рис.3.1).

Возможна также дополнительная оценка несущей способности замка под действием растягивающей силы и крутящего момента, вызванного несовпадением линии действия нормальной силы N по обе стороны контактной грани при угле установки лопатки отличном от нуля (рис.3.2).

Рис. 3.1. Cхема нагружения замка ласточкин хвост

1-ось замка; 2-ось колеса

Рис. 3.2. Схема действия сил на межпазовый выступ диска при косом замке ласточкин хвост

Угол наклона контактной грани находится в пределах . Выбор угла определяется числом лопаток в колесе, допустимыми напряжениями смятия, сопротивлением усталости замка и размерами лопатки. Наиболее распространенным является замок ласточкин хвост с углом .

В процессе доводки компрессоров отмечаются случаи усталостного повреждения хвостовиков лопаток. Так, у лопаток из сплава ВТ9 с замком ласточкин хвост с углом появлялись усталостные трещины и поломки хвостовика. Очаг усталости находился в непосредственной близости к радиусу перехода от контактной поверхности к торцу хвостовика. В зоне расположения трещины по которой происходило разрушение, имелись следы контактной коррозии, значительно снижающей предел выносливости материала.

Такие дефекты устранялись двумя способами:

1) установкой на хвостовики лопаток прокладок толщиной 0.2 мм из сплава ХН78Т. Однако установка их значительно усложняет технологию изготовления и сборки колеса. Кроме того при большой наработке (более 1000 ч) наблюдается износ прокладок;

2) изменением угла хвостовика с на с одновременным увеличением длины хвостовика с 32 до 50 мм.

Замковое соединение с углом под воздействием центробежных сил от лопаток является самозаклинивающимся, что предотвращает микроперемещения хвостовиков в пазах диска. Это уменьшает склонность к появлению фреттинг-коррозии. Увеличение длины снижает напряжения на рабочих поверхностях хвостовика. Возможно также контактная коррозия на поверхности замка ласточкин хвост лопаток вентиляторного колеса. Причиной является наличие микроперемещений хвостовиков лопаток в пазах диска при колебании лопаток. Уменьшить проявление дефекта можно с помощью зачистки мест образования контактной коррозии и последующего упрочнения микрошариками. Это увеличивает ресурс, но не исключает дефект полностью.

Наиболее эффективный способ устранения дефекта - накатка роликом (рифление поверхности) рабочих поверхностей хвостовиков. В процессе накатки происходит пластическая деформация, что создает наклеп и остаточные напряжения сжатия и более благоприятную структуру их залегания по сравнению с упрочнением гладкой поверхности. Кроме того, рельеф связанных каналов позволяет удалять с поверхности продукты изнашивания и транспортировать твердый смазочный материал к местам контакта.

Для уменьшения склонности к дефектам усталостного происхождения наиболее часто проявляющихся в замках ласточкин хвост рекомендуется следующее:

- уменьшение статических и переменных напряжений в замке путем усиления перемычки и уменьшение угла установки замка;

- увеличение радиуса перехода в углах паза и его полирование;

- упрочняющая обработка замка, повышающая изгибную и контактную выносливость;

- разгрузка краев замка введением скосов;

- уменьшение переменных напряжений в колесе с помощью частотной отстройки демпфирования или путем устранения источника возбуждения.