Обод представляет собой периферийную часть диска, предназначенную для размещения и крепления рабочих лопаток. Ширина обода в 1,2. 2,5 раза превышает толщину полотна.
Пазы соединения елочного типа выполняются по оси обода диска или под некоторым углом для размещения большего числа лопаток.
Профиль полотна диска для оптимизации распределения напряжений по радиусу выполняют обычно коническим с увеличением толщины сечения к центру.
Угол конусности невелик (не более 4. 8°), а отношение максимальной и минимальной толщин находится в пределах 1,2. 2,5, причем большие значения относятся к дискам большего диаметра и с большим перепадом температур по радиусу.
Диски с центральным отверстием имеют уширение в центральной части — ступицу, служащую для снижения окружных напряжений на радиусе отверстия.
В полотне диска выполняют отверстия для прохода охлаждающего воздуха.
На диске имеются также фланцы для крепления лабиринтных колец и втулок, вращающихся дефлекторов, балансировочных грузиков.
Диск имеет барабанные участки или фланцы для соединения дисков между собой и с валом.
В зависимости от особенностей соединения дисков между собой и с валами различают неразборные и разборные роторы.
Соединение дисков с валом или между собой должно обеспечивать надежную передачу нагрузок (прежде всего крутящего момента и осевой силы), сохранять центровку и балансировку ротора, быть достаточно технологичным в производстве и ремонте.
Кроме того, соединение диска с валом должно обладать повышенным термическим сопротивлением, препятствующим передаче тепла на вала на подшипник.
К неразборным относятся конструкции, в которых диск выполняется заодно с валом или они соединяются между собой сваркой. Такие конструкции находят применение в малогабаритных ГТД.
Валы турбин:
Конструкция вала турбины определяется схемой двигателя и расположением опор.
С одной стороны вал обычно имеет фланец соединения с дисками, а с другой — шлицевой пояс и конструктивные элементы для соединения с ротором компрессора или редуктором.
Валы выполняют пустотелыми и возможно большего диаметра для обеспечения необходимой изгибной жесткости ротора.
В двухопорных роторах валы представляют собой сварные тонкостенные вращающиеся конические или цилиндрические оболочки.
Видео:Выхлопная в масле: лопнул вал турбиныСкачать
Узел соединения диска турбины с валом
Полезная модель относится к газотурбинному двигателестроению, и может найти применение в двигателях авиационного и наземного применения. Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении надежности соединения фланцев вала и диска турбины, за счет полного прилегания (контакта) торцевых поверхностей фланцев вала и диска турбины. Поставленная задача решается тем, что узел соединения диска турбины с валом, содержит фланец вала, фланец диска турбины и цапфу дефлектора, фланцы диска и вала соединены между собой болтовым соединением, цапфа дефлектора закреплена на фланце диска турбины штифтами. Новым в полезной модели является то, что цапфа дефлектора закреплена на наружной поверхности фланца диска турбины, торец цапфы расположен в пределах между торцом фланца диска и штифтами, причем элемент ограничения смещения штифтов выполнен в виде кольцевого пояска, внутренняя поверхность которого охватывает наружную поверхностью цапфы дефлектора. Для центрирования диска турбины и вала во время монтажа, а также на режимах работы двигателя, фланец вала может быть снабжен дополнительным кольцевым пояском, внутренняя поверхность охватывает наружную поверхностью фланца диска турбины. Для упрощения сборки и демонтажа дефлектора в штифтах могут быть выполнены центральные отверстия.
Полезная модель относится к газотурбинному двигателестроению, и может найти применение в двигателях авиационного и наземного применения.
Известен узел соединения диска турбины с валом [Тимофеев Н.И. Конструкция и летная эксплуатация двигателя НК-8-2У. Учебное пособие. — М.: Машиностроение, 1978, 144 с., рис.27], содержащий диск турбины, фланец вала и цапфу дефлектора, при этом фланец вала, цапфа дефлектора и диск турбины последовательно соединены при помощи сквозного осевого болтового соединения.
Читайте также: Воздушный фильтр из масляного фильтра для компрессора
Недостатками такой конструкции является то, что сквозное отверстие в диске снижает его прочность.
Также известен узел соединения диска турбины с валом [Иноземцев А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Учеб./А.А.Иноземцев, М.А.Нихамкин, В.Л.Сандрацкий. — М.: Машиностроение, 2008. — Т.2, стр.181, рис.8.25 (Серия: Газотурбинные двигатели)], который содержит фланец диска турбины, фланец вала и цапфу дефлектора. Фланцы диска и вала соединены между собой, болтовым соединением. Цапфа дефлектора снабжена фланцем, соединенным с фланцем диска турбины с помощью штифтов, при этом смещение штифтов ограничивается фланцем вала.
Недостатком такой конструкции является расположение фланца цапфы дефлектора посадочными торцевыми поверхностями фланцев вала и диска турбины, которое не позволяет обеспечить полное прилегание (контакт) этих фланцев и, следовательно, снижает надежность их соединения, что может приводить к повышенным вибрациям.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении надежности соединения фланцев вала и диска турбины, за счет полного прилегания (контакта) торцевых поверхностей фланцев вала и диска турбины.
Поставленная задача решается тем, что узел соединения диска турбины с валом, содержит фланец вала, фланец диска турбины и цапфу дефлектора, фланцы диска и вала соединены между собой болтовым соединением, цапфа дефлектора закреплена на фланце диска турбины штифтами.
Новым в полезной модели является то, что цапфа дефлектора закреплена на наружной поверхности фланца диска турбины, торец цапфы расположен в пределах между торцом фланца диска и штифтами, причем элемент ограничения смещения штифтов выполнен в виде кольцевого пояска, внутренняя поверхность которого охватывает наружную поверхностью цапфы дефлектора.
Для центрирования диска турбины и вала во время монтажа, а также на режимах работы двигателя, фланец вала может быть снабжен дополнительным кольцевым пояском, внутренняя поверхность охватывает наружную поверхностью фланца диска турбины.
Для упрощения сборки и демонтажа дефлектора в штифтах могут быть выполнены центральные отверстия.
На чертеже изображен узел соединения диска турбины с валом.
Узел соединения диска 1 турбины (не показана) с валом 2 содержит фланец 3 диска 1 турбины, фланец 4 вала 2 и цапфу 5 дефлектора 6. Цапфа 5 дефлектора 6 закреплена на наружной поверхности 7 фланца 3 штифтами 8, в которых выполнены центральные отверстия 9. Торец 10 цапфы 5 расположен в пределах между торцом 11 фланца 3 и штифтами 8.
Фланцы 1 и 3 соединены при помощи осевого болтового соединения 12. Фланец 3 снабжен кольцевым пояском 13, внутренняя поверхность 14 которого охватывает наружную поверхность 15 цапфы 5. Фланец 4 вала 2 снабжен дополнительным кольцевым пояском 16, наружная поверхность 17 которого охватывает внутреннюю поверхностью 18 фланца 3.
Предложенная конструкция работает следующим образом.
В процессе сборки на диск 1 турбины устанавливается дефлектор 6, цапфа 5 дефлектора закрепляется радиальными штифтами 8 на наружной поверхности 7 фланца 3. Затем фланец 3 диска 1 стягивается с фланцем 4 вала при помощи болтового соединения 12. Кольцевой поясок 13 охватывает наружную поверхность 15 цапфы 5 и фиксирует штифты 8 от радиального смещения.
Данное конструктивное решение, за счет исключения расположения фланца цапфы дефлектора между посадочными поверхностями фланцев вала и диска турбины, обеспечивает надежное соединения фланцев вала и диска турбины, и, следовательно, исключает возможность появления повышенных вибраций.
1. Узел соединения диска турбины с валом, содержащий фланец вала, фланец диска турбины и цапфу дефлектора, фланцы диска и вала соединены между собой болтовым соединением, цапфа дефлектора закреплена на фланце диска турбины штифтами, при этом фланец вала включает элемент ограничения смещения штифтов, отличающийся тем, что цапфа дефлектора закреплена на наружной поверхности фланца диска турбины, торец цапфы расположен в пределах между торцом фланца диска и штифтами, причем элемент ограничения смещения штифтов выполнен в виде кольцевого пояска, внутренняя поверхность которого охватывает наружную поверхностью цапфы дефлектора.
2. Узел соединения диска турбины с валом по п.1, отличающийся тем, что фланец вала снабжен дополнительным кольцевым пояском, наружная поверхность которого охватывается внутренней поверхностью фланца диска турбины.
Читайте также: Валы загрохочат или загрохочут
3. Узел соединения диска турбины с валом по п.1 или 2, отличающийся тем, что штифты, снабжены центральными отверстиями.
Видео:Причины поломки турбиныСкачать
Крепление диска турбомашины к валу
Использование: в турбостроении, в частности для крепления диска турбомашины. Сущность изобретения: крепление диска турбомашины к валу включают вал с запрессованными в него призонными штифтами, диск, фланец которого снабжен упругой перемычкой и установлен на штифтах, и гайку, закрепленную на валу и фиксирующую диск в осевом направлении. Крепление снабжено кольцом, установленным на валу, контактирующим торцевой поверхностью с фланцем вала и имеющим выступы, фиксирующие фланец диска, а в последнем и кольце выполнены выемки полукруглого сечения, образующие совместно пазы под призонные штифты. Кольцо установлено с радиальным зазором относительно обращенной к нему поверхности фланца диска. Фланец диска и вал выполнены со шлицами, образующими между собой шлицевое соединение с радиальным зазором между ними. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к авиационным газотурбинным двигателям (ГТД).
Известно крепление дисков турбины к валу и между собой посредством упругих фланцев, отнесенных от тела диска упругой кольцевой перемычкой. Для повышения упругих и деформируемых свойств перемычки в ней выполняются отверстия.
Недостатками такой конструкции, принятой за прототип, являются большие изгибные напряжения, возникающие в перемычке из-за разности деформаций между телом и фланцем диска. Возникающие напряжения приводят к появлению усталостных трещин в перемычке и ее поломке.
Целью изобретения является повышение надежности рабочего колеса турбомашины путем уменьшения изгибных напряжений в упругой перемычке диска.
Цель достигается тем, что в креплении диска турбомашины к валу, содержащем вал с запрессованными в его фланец призонными штифтами, диск, фланец которого снабжен упругой перемычкой и установлен на штифтах, и гайку, закрепленную на валу и фиксирующую диск в осевом направлении, согласно изобретению крепление снабжено кольцом, установленным на валу, контактирующим торцовой поверхностью с фланцем вала и имеющим выступы, фиксирующие фланец диска, а в последнем и кольце выполнены выемки полукруглого сечения, образующие совместно пазы под призонные штифты. Кольцо установлено с радиальным зазором относительно обращенной к нему поверхности фланца диска. Фланец диска и вал выполнены со шлицами, образующими между собой шлицевое соединение с радиальным зазором между ними.
На фиг. 1 изображен ротор турбины; на фиг. 2 узел I на фиг. 1, крепление диска к валу; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2, крепление диска к валу через выступы кольца; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 3. кольцо с выступами в сечении; на фиг. 5 эпюра сил, действующих на фланец диска со стороны штифта в конструкции прототипа; на фиг. 6 эпюра сил, действующих на фланец диска со стороны штифта при фиксации фланца диска на штифтах по полуотверстиям с высотою зоны контакта, соответствующей радиусу полуотверстий; на фиг. 7 эпюра сил, действующих на фланец диска со стороны штифта при высоте зоны контакта меньше радиуса полуотверстий; на фиг. 8 вариант крепления диска к валу посредством шлицевого соединения; на фиг. 9 сечение В-В на фиг. 8.
Ротор 1 турбины состоит из рабочих колес первой 2 и второй 3 ступеней. Каждое из колес 2 и 3 включает в себя диски 4 и 5 и рабочие лопатки 6 и 7. Каждый из дисков 4 и 5 крепится к валу 8 посредством упругого фланцевого соединения. В частности, диск 2 имеет фланец 9, отнесенный от тела 10 диска при помощи упругой перемычки 11 с отверстиями 12. В вал 8 запрессованы с натягом призонные штифты 13. Фланец 9 диска 5 снабжен полуотверстиями-пазами 14, геометрическая ось 15 которых совпадает с осью 16 штифтов, а внутренний диаметр 17 фланца 9 может быть выполнен по оси 15, 16 полуотверстий и штифтов или с некоторым от оси 15 полуотверстий-пазов 14 размером h 18. Ротор турбины снабжен также кольцом 19, имеющим полуотверстия-пазы 20 и выступы 21, повторяющие по форме конфигурацию полуотверстий 14 диска 5. Поверхность 22 кольца 19 выполнена по диаметру равной или несколько меньшей внутреннего диаметра 17 фланца 9 диска 5. Для фиксации диска 5 и кольца 19 в осевом направлении предусмотрена гайка 23, установленная на валу 8.
Читайте также: Сальник вторичного вала кпп ваз 2107 размер
Сборка и крепление диска 5 к валу 8 осуществляется следующим образом. Кольцо 19 выступами 21 пропускают со стороны фланца 9 через полуотверстия 14 в нем и разворачивают в угловом положении до совпадения полуотверстий 14 и 20 фланца 9 диска и кольца 19, после чего в таком положении диск 5 и кольцо 19 устанавливают на штифты 13 и затягивают на валу 8 гайкой 23. При этом диск 5 центрируется по штифтам 13, прижимается передней стороной фланца 9 к валу 8, а по задней стороне зажимается выступами 21 кольца 19.
Крутящий момент с диска 5 на вал 8 передается через полуотверстия 14 фланца 9 на штифты 13 вала 8 и благодаря трению через переднюю и заднюю стороны фланца 9 на вал 8 и на кольцо и далее через полуотверстия кольца на штифты.
При работе двигателя (вследствие перегрева) фланец приобретает в предлагаемой конструкции относительно штифтов 13 и вала 8 свободу перемещения, что значительно уменьшает изгибные напряжения в перемычке. Перемещение фланца относительно вала ведет к уменьшению зоны контакта полуотверстия со штифтом. Пропорционально уменьшению зоны контакта фланца диска по штифту (по сравнению с прототипом) увеличиваются окружное радиальные Р и равнодействующие R составляющие соответственно 24-26 сил, возникающих от действия крутящего момента и передающихся на фланец 9. Действие радиальной составляющей 25 приводит к увеличению диаметра фланца 9 синхронно увеличению диаметра тела 10 диска, поскольку и крутящий момент, и напряжения в диске 5 пропорциональны квадрату оборотов вращения диска. Для точной настройки синхронного изменения диаметра фланца 9 относительно тела 10 диска 5 экспериментально и теоретически подбирают высоту полуотверстия, изменяя размер h и зоны контакта, тем самым влияя на радиальную составляющую. Чем меньше высота зоны контакта, тем больше окружная и радиальная составляющие, тем больше изменение диаметра фланца.
Вариантами предлагаемого решения являются соединения фланца диска с валом посредством шлицевого соединения, в котором шлицы 27 и 28 могут быть выполнены круговыми, эвольвентными, прямоугольными, треугольными и трапецеидальными или другой формы профиля. В этих вариантах для изменения диаметра фланца диска в соответствии с деформациями тела диска также как в рассмотренном выше варианте, теоретически и экспериментальным подбором уменьшают высоту зуба шлиц, определяющую высоту зоны контакта, и изменяют тем самым величину радиальной составляющей и величину деформации фланца от нее.
1. КРЕПЛЕНИЕ ДИСКА ТУРБОМАШИНЫ К ВАЛУ, содержащее вал с запрессованными в его фланец призонными штифтами, диск, фланец которого снабжен упругой перемычкой и установлен на штифтах, и гайку, закрепленную на валу и фиксирующую диск в осевом направлении, отличающееся тем, что крепление снабжено кольцом, установленным на валу, контактирующим торцевой поверхностью с фланцем вала и имеющим выступы, фиксирующие фланец диска, а в последнем и кольце выполнены выемки полукруглого сечения, образующие совместно пазы под призонные штифты.
2. Крепление по п.1, отличающееся тем, что кольцо установлено с радиальным зазором относительно обращенной к нему поверхности фланца диска.
3. Крепление диска турбомашины к валу, содержащее вал с запрессованными в его фланец призонными штифтами, диск, фланец которого снабжен упругой перемычкой и установлен на штифте, и гайку, закрепленную на валу и фиксирующую диск в осевом направлении, отличающееся тем, что фланец диска и вал выполнены со шлицами образующими между собой шлицевое соединение с радиальным зазором между ними.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🌟 Видео
Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать
Сломался вал турбины. Audi A6C5 2.5 TDI V6Скачать
Вся правда о ремкомплекте турбины! Не делай этого!Скачать
Производство лопаток турбинСкачать
Секреты турбинСкачать
ЭТО ЛУЧШЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ОТ МОТОКОСЫ!Скачать
Износ вала турбины на 340 тыс км.? #shorts #shrots #ремонттурбин #турбокомпрессор #2022 #turboСкачать
Первый выезд на багги 4х4, 0.7 турбо ,автомат.Скачать
Причины механического повреждения турбины.Скачать
Роторы паровых турбинСкачать
Виды повреждений турбинСкачать
Обработка шейки ротора паровой турбины мобильным станком Climax CSMСкачать
ТУРБИНА ОТ КАМАЗА НА ВОЛГУСкачать
Для газовой турбины большой мощности – ГТЭ 170 изготовили первую партию дисков ротораСкачать
ТУРБИНА ОТ КАМАЗА НА ВОЛГУ #2Скачать
ТУРБОКОМПРЕССОР- ЛОПНУЛ ВАЛ...Скачать
Турбокомпрессор/Турбина Принцип работы для чайниковСкачать
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Вид Грубейшего Нарушения ТРЕБОВАНИЙ ТБ при работе на СТАНКАХ.Скачать
