РОТОР ТУРБИНЫ

Ротор турбины состоит из вала и дисков с рабочими лопатками. Опорами вала турбины (в трехопорном роторе ТРД) обычно являются цапфа компрессора, на которую опирается вал, и роликовый подшип­ник, расположенный вблизи дисков. Для уменьшения массы турбины применяется консольное расположение дисков (с подшипником перед турбиной). Для уменьшения изгибных напряжений в вале диски распо­лагаются между опорами.

При соединении диска турбины с валом необходимо иметь в виду

ряд особенностей, относящих­ся к валу и всему узлу соеди­нения:

1) большую величину пе­редаваемого крутящего мо­мента;

2) повышенную темпера­туру места соединения вслед­ствие передачи тепла от ди­ска;

3) возможность появления вибрационных нагрузок из-за неуравновешенности ротора, пульсаций газа на лопатках турбины и других причин;

4) возможность появления дополнительных напряжений из-за недостаточной жесткости опор;

5) появление значитель­ных изгибающих нагрузок при эволюциях самолета;

6) необходимость сохранения центровки деталей во всем интервале рабочих температур во избежание нарушения балансировки.

Соединение дисков с валом в многоступенчатых турбинах может быть неразъемным или разъемным. Неразъемное соединение (см. рис. 5.01) осуществляется с помощью напрессовки диска на фланец вала и радиальных штифтов, запрессованных в отверстия, выполненные во фланце вала и в круговом выступе на диске.

Разъемное соединение может быть выполнено несколькими спосо­бами.

На рис. 5.03 показано крепление диска 6 к валу болтами 4. Кру­тящий момент от диска к валу 8 передается эвольвентными шлицами 5, нарезанными на внешней поверхности фланца 7 диска турбины и на внутренней поверхности фланца 3 вала. Диск прилегает к фланцу вала по поверхности А. Центровка не осуществляется шлицами — диск цент­рируется в расточке вала на поверхности Б. Центрирующий поясок для лучшей центровки при малой длине (около 6 мм) иногда выполняется коническим с разностью диаметров около 0,1 мм. По поверхности В к фланцу прилегает втулка 2, служащая опорой роликового подшип­ника. Благодаря наличию воздушной полости между валом и втулкой (см. рис. 5.42) теплопередача к подшипнику затруднена и он работает при более низкой температуре. Втулка 2, фланцы диска 7 и вала 8 стя­гиваются болтами 4. Для предохранения от проворачивания болтов при затяжке на головках их сняты лыски. Гайки контрятся попарно шайбами с отгибными усиками.

Достоинством этого соединения является его малая масса, кроме того, наличие фланца, отделенного от основной массы диска, уменьшает подвод тепла к валу и подшипнику, а отверстия под болты не ослаб­ляют диск.

Для центровки диска относительно вала центровочный буртик сле­дует делать на диске как на более нагретой части, чтобы при нагрева­нии установленная посадка не исчезала при тепловом расширении.

На рис. 5.04 показано крепление дисков трехступенчатой турбины к валу с помощью шпилек 5. Центровка производится с помощью бур­тиков 7 и призонных втулок 6, которые передают крутящий момент. Для уменьшения напряжения скручивания шпилька при затяжке гаек удерживается ключом за квадратную заточку 8 на конце. Для сборки узел турбины располагается так, чтобы ось турбины занимала верти­кальное положение.

Сборка неразъемного ротора (см. рис. 5.01) с корпусом проводится при расположении ротора в вертикальном положении в такой последо­вательности. После сборки соплового аппарата I ступени в корпус вво­дится ротор, в котором после динамической балансировки сняты рабо­чие лопатки II ступени. При этом все лопатки и пазы, в которые они вставлялись при балансировке, заклеймены. Затем устанавливаются сопловой аппарат II ступени и рабочие лопатки в те пазы диска II сту­пени, в которых они находились при балансировке (лопатки II ступени турбины монтируются при горизонтальном положении ротора из усло­вия удобства сборки лопаток и их замков).

Сборка разъемного ротора (см. рис. 5.04) с корпусом проводится следующим образом. Вначале собирается ротор, взаимное положение вала и дисков фиксируется метками. Клеймятся также шпильки, гайки и контрящие замки. Затем проводится динамическая балансировка и ротор разбирается (снимаются облопаченные диски II и III ступеней). После сборки соплового аппарата I ступени его размещают так, чтобы ось турбины была в вертикальном положении, устанавливают вал с дис­ком I ступени, сопловой аппарат и диск II ступени, затем сопловой ап­парат и диск III ступени (диски садятся на призонные втулки 6 и за­точки центрирующих буртиков 7). После этого затягивают гайки. На рис. 5.05 приведено соединение дисков с помощью треугольных торцовых шлицев. Диски стягиваются гайкой 1, навертываемой на вал. Недостатком соединения является ослабление дисков отверстиями в сту­пице для стяжного болта 2.

Из всех рассмотренных способов соединения вала с дисками по массе, жесткости, возможности работы при высокой температуре на­грева с сохранением центровки, сравнительно небольшой технологиче­ской сложности следует считать штифтовой способ (см. рис. 5.01). Здесь диск II ступени крепится к первой с помощью силового кониче­ского кольца 6 и цилиндрических штифтов.