Ротор турбомашины

 

Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность работы турбомашины. Ротор содержит рабочее колесо, диск которого закреплен на валу при помощи равномерно расположенных по окружности радиальных штифтов 4, запрессованных одним концом в отверстиях кольцевого фланца вала, а другим - в отверстиях кольцевого фланца диска. Для выравнивания окружных напряжений в области штифтового соединения кольцевой фланец диска выполнен в виде отдельных выступов 7, размер которых вдоль оси диска выбирается из определенного соотношения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sx)s F 01 0 5/02

) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М

0 4

СО

ЬЭ (21) 4813761/06 (22) 11.04.90 (46) 15.04.92. 6en. hL 14 (71) Научно-производственное объединение

"Мотор" (72) В.B. Щербинин, B.Â. Жестовский, Л.И, Махмутова и С.Б. Чистилин (53) 621.438(088.8) (56) Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. М,: Машиностроение, 1981, с.121. (54) РОТОР ТУРБОМАШИНЫ

ДО

ÄÄ5UÄÄ 1726782 А1 (57) Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность работы турбомашины. Ротор содержит рабочее колесо, диск которого закреплен на валу при помощи равномерно расположенных по окружности радиальных штифтов 4, запрессованных одним концом в отверстиях кольцевого фланца вала, а другим — в отверстиях кольцевого фланца диска. Для выравнивания окружных напряжений в области штифтового соединения кольцевой фланец диска выполнен в виде отдельных выступов 7, размер которых . вдоль оси диска выбирается из определенного соотношения. 3 ил.

1726782

Изобретение относится к турбомашиностроению, а именно к конструкции роторов компрессоров, вентиляторов и турбин энер-. гоустановок.

Известен ротор турбомашины, содержащий диск с кольцевым выступом и вал с фланцем. Соединение диска с валом осуществляется через кольцевой выступ на диске, в котором размещается фланцевый конец вала. Это соединение прошивается равномерно расположенными по окружности радиальными штифтами.

Недостатком такого соединения диска с валом, особенно с высоконагруженным дисковым узлом, предназначенным к эксплуатации с большими ресурсами работы турбомашины, является вытяжка перемычек кольцевых выступов на диске около отверстий под штифты с последующим растрескиванием их, выход трещин на полотно диска с последующим разрушением диска.

Кроме того, вытяжка перемычек нарушает округлость отверстий под штифты. Все это приводит к потере и работоспосообности штифтового соединения, а следовательно, и самого ротора турбомашины.

Цель изобретения — повышение надежности и долговечности работы турбомашины путем выравнивания окружных напряжений в области штифтового соединения.

Указанная цель достигается тем, что у ротора турбомашины, содержащего рабочее колесо, диск которого закреплен на валу при помощи равномерно расположенных по окружности радиальных штифтов, запрессованных одним концом в отверстиях кольцевого фланца вала, а другим — в отверстиях кольцевого фланца диска, выполненного в виде отдельных выступов, размер которых вдоль оси диска выбирается из соотношения

b/à > 1,02, где b — размер выступа вдоль оси диска;

a=d+c;

d — диаметр отверстия под штифт; с — расстояние между краем отверстия под штифт на выступе и концом выступа.

На фиг.1 показан ротор, продольный разрез; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3— график эффективности увеличения относительной долговечности работы штифтового соединения от глубины разрезки кольцевого фланца диска (размера Ь).

Ротор турбомашины содержит рабочее колесо 1, диск 2 которого закреплен на валу

3 при помощи равномерно расположенных по окружности радиальных штифтов 4, запрессованных одним концом в отверстиях кольцевого фланца 5 вала 3. Второй конец

55 штифтов 4 запрессован в кольцевой фланец

6 диска 2, который выполнен в виде отдельных выступов 7, размер которых вдоль оси диска выбирается из соотношения

Ь/а > 1,02. где Ь вЂ” размер выступа вдоль оси диска;

a=d+c;

d — диаметр отверстия под штифт; с — расстояние между краем отверстия под штифт на выступе и концом выступа.

При работе высоконагруженного дискового узла с непрерывным кольцевым фланцевым выступом в перемычке фланца около отверстий под штифты возникают значительные окружные напряжения от совместной деформации фланца 6 и диска 2.

Сечение диска 2 на радиусе размещения фланца, деформируясь в радиальном направлении от нагрузок на полотно диска, деформирует и фланец 6, в котором возникают окружные напряжения. Так как кол ьцевой фланец 6 диска 2 перфорирован отверстиями под штифты 4, то различные сечения фланца по окружности имеют различные податливости.

Так, сечения фланца по отверстиям более податливы относительно сечений фланца между отверстиями. Поэтому на фланце

6 диска 2 около отверстий под штифты 4 происходит вытяжка перемычек (размер с на фиг.2) с последующим растрескиванием их по точкам 8 и 9, развитие трещин с выходом на полотно диска 2 и с итоговым разрушением последнего. Кроме того, нарушается округлость отверстий под штифты и все штифтовое соединение приходит в нерабочее состояние. Выполнение фланца 6 и диска 2 в виде отдельных выступов 7 полностью снимает окружные дисковые напряжения в этих выступах, и штифтовое соединение будет работать в благоприятных условиях. Размеры выступов фланцев вдоль оси диска выбираются из соотношения Ь/а > 1,02. Как видно из графике, при соотношении b/а > 1,0 относительная долговечность/Й/всего соединения резко возрастает, а при соотношении Ь/а >

1,02 относительная долговечность N > 10, При дальнейшем увеличении соотношения размеров b/à полностью исчезает названные причины потери работоспособности штифтового соединения и слабым местом всего соединения могут быть другие причины: изгиб фланца, смятие штифта и отверстия, срез штифтов и т.д. При соотношении

1,0, как следует из графика, происходит потеря относительной долговечности и поэтому они не могут быть рекомендованы.

Однако для небольших нагрузок соотношения b/à > 1,0 допустимы к исполнению.

1726782

Таким образом, границей начала возрастания относительной долговечности является соотношение Ь/а > 1,02.

Форма выступов выбирается из конструктивно-технологических требований к уз- 5 лу соединения.

Экспериментальные исследования работы роторов, выполненных доработкой кольцевых фланцев на разрезные выступы, проведены на трех типах турбомашин. Дол- 10 говечность роторов возросла более, чем в 10 раз. Замечаний по работе штифтового соединения не отмечено.

Формула изобретения

Ротор турбомашины, содержащий рабо- 15 чее колесо, диск которого закреплен на валу при помощи равномерно расположенных радиальных штифтов, запрессованных одним концом в отверстиях кольцевого фланца вала, а другим — в отверстиях кольцевого фланца диска, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности работы турбомашины путем выравнивания окружных напряжений в области штифтового соединения, фланец диска выполнен в виде отдельных выступов, размер которых вдоль оси диска выбирается из соотношения

Ь/а > 1,02. где Ь вЂ” размер выступа вдоль оси;

a=d+c;

4 — диаметр отверстия под штифт; с — расстояние между краем отверстия под штифт выступа и концом выступа.

1726782

Корректор М.Демчик

Редактор М.Келемеш

Заказ 1262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Ф/ 2 j /jа/ лба - I

Составитель

Техред М.Моргентал