Рабочие лопатки.

Рабочая лопатка- это наиболее ответственная деталь ротора от совершенства и долговечности которой зависит надежная работа компрессора. Лопатка работает в сложных условиях, на нее действуют инерционные и аэродинамические силы. Эти силы вызывают напряжения растяжения, изгиба и кручения. Кроме этого на рабочие лопатки последних ступеней действует высокая температура порядка 1000 К. Поэтому рабочая лопатка ротора компрессора должна обеспечивать:

• Высокую прочность и жесткость.

• Высокую степень чистоты обработки. Это необходимо для уменьшения потери на трение при течении воздуха по межлопаточному каналу.

• Высокую точность исполнения размеров при изготовлении лопаток, т.к. от этого зависят параметры воздушного потока в проточной части компрессора.

• Возможные меньшие концентраторы напряжений, особенно в местах перехода профильной части к хвостовику.

• Минимальная масса хвостовика. Например, снижение массы на 1% снижает массу ротора, приходящуюся на одну лопатку на 4-5%.

• Конструкция хвостовика должна позволять удобную сборку ротора и замену лопатки в случае ее повреждения.

• Минимальное остаточное напряжение. Необходимая долговечность лопатки определяется назначением летательного аппарата, для которого предназначен компрессор.

Рабочая лопатка состоит из профильной части (перо лопатки) и хвостовика. Формы и размеры профильной части лопатки определяются аэродинамическим расчетом. Окончательная конструкция уточняется с учетом требований обеспечения статической и динамической прочности. Рабочая лопатка должна быть легкой и достаточно технологичной, допускающей массовое производство. Рабочая лопатка компрессора выполняется с тонкой входной кромкой и малыми углами поворота потока. Хвостовики лопаток выполняются трех типов:

• Ласточкин хвост

• Елочный

• Шарнирный.

Такими же делаются профили пазов под лопатки в дисках ротора. При соединении хвостовика лопатки с пазом, образуется замок для крепления лопаток. Соединение лопатки с диском должно удовлетворять следующим требованиям:

• Высокая прочность

• возможность размещения необходимого числа лопаток на диске;

• легкость сборки и замены лопаток;

• малая масса.

Самое широкое распространение получило соединение типа ласточкин хвост. Сечение лопатки выполнено в форме трапеции с плоскими рабочими поверхностями. Паз в диске также представляет собой трапецию, которая размещается под некоторым углом к оси ротора.

Соединение типа ласточкин хвост имеет следующие преимущества:

• Отличается не большой высотой, это позволяет применять легкие диски;

• имеет относительно не большую толщину, это обеспечивает возможность размещения нужного количества лопаток на диске с целью получения решетки нужной густоты;

• технологичность конструкции.

Существенным недостатком является низкая способность гасить колебания лопаток, в следствие колебания лопаток появляются переменные контактные напряжения, которые служат причиной разрушения хвостовика или выступа диска.

Елочное соединение практически не применяется в компрессорах из-за сложности производства.

Шарнирное крепление лопаток выглядит следующим образом:

1-диск;

2-шайба;

3-палец;

4-заклепка;

5-лопатка.

В приведенной схеме лопатка 5 проушинами замков вставлена в пазы диска 1 и соединяется с диском помощью пальцев 3. От осевого перемещения пальцы ограничены с одной стороны радиальными выступами, а с другой стороны при помощи шайбы 2 закрепленной заклепкой 4.

Шарнирное соединение позволяет лопатке самоустанавливаться при действии на нее газодинамических и инерционных сил. Такую лопатку можно применять при умеренных окружных скоростях на периферию лопаток примерно меньше 320 м/с. Для уменьшения износа и устранения заедания в шарнире применяется твердая смазка. В проушины лопатки изнутри, с торцев и наружную поверхность ось натирают порошком двухсернистого молибдена.