Приложение 4. Расчет осевых зазоров на примере двигателя М53

 

Расчет осевых зазоров на примере двигателя М53

 

Осевые зазоры влияют на эффективность работы ступеней. Увеличение осевых зазоров уменьшает КПД компрессора в целом. Расчеты показывают, что даже сравнительно малое ухудшение КПД турбокомпрессора может обесценить улучшения, связанные с форсированием цикла двигателя [1].

Осевые зазоры – комплексный параметр, устанавливающий взаимосвязь между уровнем регулирования радиальных зазоров и термических перемещений роторных и статорных элементов. При подборе осевых зазоров можно использовать теоретико-вероятностный метод расчета размерных цепей.

Передний осевой зазор пятой лопатки

Используя чертёж и приняв за базу отсчёта упорный торец РУП, составим размерные цепи по ротору и статору.

Величины звеньев и их допуски (по 7-му квалитету) сведены в таблицу П.1.

 

Таблица П.1 – Размерные цепи для пятой лопатки

Звено ротора	Номинал. значение	Допуск ITAi	Звено статора	Номинал. значение	Допуск ITAi
L1	-25, 6	0, 021	L16	7, 76	0, 015
L2	-9, 61	0, 015	L15	-2, 23	0, 012
L3	-59, 54	0, 030	L14	-21	0, 021
L4	-7, 05	0, 015	L13	239, 45	0, 046
L5	-238, 25	0, 046	L12	126, 05	0, 040
L6	-2, 41	0, 012	L11		0, 012
L7	-10, 87	0, 018	L10	3, 5	0, 012
			L9	2, 5	0, 012
			L8	2, 5	0, 012

 

Составляющие звенья любой размерной цепи делятся на две группы. К первой группе относятся звенья, с увеличением которых (при прочих постоянных) увеличивается и замыкающее звено (в нашем случае – d_П). Такие звенья называются увеличивающими и обозначаются индексом “ув”. Ко второй группе, наоборот, относятся звенья, при увеличении которых замыкающее звено будет уменьшаться. Такие звенья называются уменьшающими и обозначаются индексом “ум”.

В общем случае номинальное значение замыкающего звена представляет собой разность между суммами номинальных значений увеличивающих и уменьшающих звеньев:

,

где m – число увеличивающих звеньев; n – число уменьшающих звеньев цепи.

Тогда номинальный осевой зазор первой ступени равен:

Вычислим допуск замыкающего звена:

Для данной задачи:

Координата середины поля допуска равна нулю

Найдем предельные отклонения замыкающего звена:

Верхнее отклонение замыкающего звена:

Нижнее отклонение замыкающего звена:

Предельные осевые зазоры равны:

 

Передний осевой зазор первой лопатки

Используя чертёж и приняв за базу отсчёта упорный торец РУП, составим размерные цепи по ротору и статору.

Величины звеньев и их допуски (по 7-му квалитету) сведены в таблицу П.2.

 

Таблица П.2 – Размерные цепи для первой лопатки

Звено ротора	Номинал. значение	Допуск ITAi	Звено статора	Номинал. значение	Допуск ITAi
L17	-27, 43	0, 021	L20	57, 71	0, 030
L18	-2, 28	0, 012
L19	-24, 54	0, 021

 

Определим номинальное значение замыкающего звена:

,

где m – число увеличивающих звеньев; n – число уменьшающих звеньев цепи.

Номинальный осевой зазор последней ступени равен:

Вычислим допуск замыкающего звена:

Координата середины поля допуска равна нулю .

Найдем предельные отклонения замыкающего звена:

Верхнее отклонение замыкающего звена:

Нижнее отклонение замыкающего звена:

Предельные осевые зазоры равны:

 

Определение зазоров в промежуточных ступенях

 

Принимаем линейный закон изменения осевого зазора по тракту компрессора ВД Д-30КУ. В соответствии с принятым законом изменением переднего осевого зазоров строим графики, из которых можно определить величины предельных осевых зазоров на промежуточных ступенях компрессора.

Построим график изменения осевых зазоров.

Первая ступень:

Пятая ступень:

Рис. П.1. Изменение осевых зазоров по ступеням

 

По графику определим осевые зазоры в ступенях 2, 3 и 4:

Вторая ступень:

Третья ступень:

Четвёртая ступень:

Рис. П.2. Пример составления размерной цепи