Ротор газотурбинного двигателя

 

Использование в энергетическом машиностроении , а именно в роторах газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: сопряжение дефлектора с диском колеса турбины осуществляется по плоско-цилиндрическим поверхностям, позволяющая повысить надежность и ресурс ГТД. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 01 D 5/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -::.;.". „-" - "я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902894/06

22) 14.01.91

46) 15.03.93. Бюл, М 10 (71) Самарский моторный завод (72) Ю.А,Воробьев. Н.Г,Гаврилов, В,Н.Чуйкин, M. В, Бы шин и Д.П. Полукеев (56) Патент США hL 4844694, кл. F 01 0 5/06, 1989.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в авиационных двигателя х и газотурбинных установках.

Целью изобретения является.устранение трещин в дефлекторе и повышение на. дежности и ресурса ГТД, На фиг. 1 изображен газотурбинный двигатель; на фиг. 2 — ротор с дефлектором; на фиг. 3 — сечение А-А по центрирующей поверхности.

Газотурбинный двигатель включает статор 1, ротор 2 с болтами 3, которые образуют .соединение вала 4 с рабочим колесом турбины 5 (фиг, 1,2). В соединение вала 4 с рабочим колесом 5 установлен дефлектор 6.

Он зажат между валом 4 и диском 7 рабочего

Колеса при помощи болтов 3. При помощи поверхности 8 дефлектора центрируется на

Поверхности 9 диска 7. Центрация дефлектора на диске необходима, так как обеспечивает отсутствие смещения дефлектора относительно диска и разбалансировки. Поверхности 8 и 9 воспринимают и передают усилия возникающие в работе. Центрирующая поверхность 8 дефлектора выполнена плоско-цилиндрической формы, т,е. состоит из плоских 10 и цилиндрических 11 участков (фиг, 3). Плоские участки 10 расположены между отверстиями 12 под болты 3 и имеют

„„Я3 „„1802174 А1 (54) РОТОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование в энергетическом машиностроении, а именно в роторах газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: сопряжение дефлекторв с диском колеса турбины осуществляется по плоско-цйлиндрическим поверхностям, позволяющая повысить надежность и ресурс ГТД. 2 з.п. ф-лы, 3 ил, зазор d1 относительно цилиндрической поверхности 9 диска, Благодаря плоским уча сткам зазор d1 получается переменным по окружности. Поскольку нагрузка на дефлек- а тор может передаться от диска после выборки зазора, то вследствие этого обстоятельства в местах зазора б, она будет меньше по сравнению с другими участками. Уменьшение нагрузки и напряжений способствует повышению циклической долговечности и устраняет растрескивание на пове рхности 8 между отверстиями.

Между циклическими 9, 11 поверхностями дефлектора 11 диска также желательно иметь зазор dz, так как он компенсирует разность деформаций возникающих при работе дефлектора и диска. Однако большой зазор вреден, особечно для дефлекторов, которые по условиям работы являются несамонесущими. Для таких дефлекторов увеличение зазора равносильно увеличению напряжений в полотне дефлектора от центробежных сил. Исходя иэ этих представлений, величина зазора между цилиндрическими поверхностями 9, 11 onределяется из условия получения приемлемых напряжений в полотне дефлектора и по

его поверхности 8 зацепа 13. Дл обеспечения центрации дефлектора на всех режимах между диском и дефлектором на зацепе 13

1802174 сделана дополнительная посадка 14 с небольшим натягом, Конструкция работает следующим образом.

При запуске ГТД ротор 2 начинает вращаться, Газовый поток увеличивает свою температуру. Поскольку дефлектор 6 выполняется более тонким по сравнению с диском, то он прогревается быстрее диска 7. В результате зазор б2 между диском и дефлектором выбирается. Причем, дополнительная посадка 14 по зацепу 13 в этом случае не является препятствием, Дефлектор переходит с одного пояса центрации на другой, Зазор d> на участке запуска и набо- 15 ра оборотов изменяется незначительно и нагрузка воспринимается в основном цилиндрическими поверхностями 9 диска и 11 дефпектора. По мере увеличения оборотов начинают воспринимать нагрузку и плоские 20 участки 10 дефлектора. При достижении максимальных оборотов нагрузка распределится почти равномерно по всей длине плоско-цилиндрического поверхности 8 дефлектора. При достижении стационарно- 25

ro режима, когда устанавливается температура диска и дефлектора происходит некоторое перераспределение нагрузки.

При останове изделия дефлектор как более тонкий охлаждается быстрее и переходит на 30 дополнительный пояс центрации, определяемый посадкой на поверхности 14 зацепа

13. Последующие пуски ГТД, его работа и останов происходит поэтому при значительно уменьшенных по сравнению с прототи- 35 пом нагрузках на.зацеп 13, что увеличивает циклическую долговечность и надежность дефлектора и ГТД.

Пример. Дефект растрескивания между отверстиями дефлектора над болта- 40 ми проявился при контроле ЛЮМ1 в серийном и в опытном производстве, Всего было зафиксировано 35 случаев растрескивания, Глубина трещин доходила до 0,7 мм с последующим их развитием. Наработка де- 45 флекторов до обнаружения трещин составляет от 18 часов до 201 час. Трещины повторно-статические. Например, на изделии Р-29 после наработки 15 ч 17 мин выявлено растрескивание в характерном месте. 50

Дефект был выведен заполировкой. Изделие P-29 было собрано вновь и прошло еще

132 ч 45 мин. При ЛЮМ-1 контроле дефект повторился вновь и выведен снова заполировкой, Изделие было собрано в третий раз.

Дефлектор для этой сборки был доработан по центрирующей поверхности в соответствии предлагаемым изобретением. Величина зазора d< = 0,41-0,71 длина плоского участка

15 мм, зазор dz = 0,21-0,34, диаметр расположения плоско-цилиндрической поверхности 288 мм, количество отверстий под болты

24, угол расположения середины плоского участка 7 30 (середина расстояния между отверстиями. при 24 отверстиях угол между отверстиями 15 ), Дополнительная центрация выполнена наф266, между поверхностями сопряжения осуществлен натяг 0,03 мм, В варианте с доработкой согласно изобретению ГТД P-29 проработано еще 429 ч

26 мин, При проведении ЛЮМ-1 после наработки 162 ч и после наработки 429 ч 26 мин дефектов нет, Таким образом изобретение позволило для изделия Р устранить растрескивания дефлектора и повысить ресурс в .несколько раэ.

Последующие испытания ГТД с указанйыми конструктивными мероприятиями устранения дефектов растрескивания в галтели.

Формула изобретения

1, Ротор газотурбинного двигателя, содержащий диск и контактирующий с ним по цилиндрическим посадочным поверхностям дефлектор, имеющий отверстия, расположенные на большем радиусе, чем посадочные поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса, между посадочными поверхностями диска и дефлектора в зонах, расположенных между отверстиями, выполнен переменный по окружности зазор высотой, увеличивающейся к середине каждой эоны.

2, Роторпоп.1,отпича ющийся тем, что высота зазора середине зоны меж- ду отверстиями равна 0,3-0,6 мм.

3. Ротор по и. 2, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности зазор между посадочными поверхностями диска и дефлектора образован путем выполнения плоских участков на цилиндрической посадочной поверхностях дефлектора, 18021 М

1802174

Составитель Ю. Воробьев

Техред M.Моргентал Корректор С, кисина

Редактор

Производственно-издатель<:кий комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 839 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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