Роторы осевых компрессоров. Требования к роторам

Содержание

Слайд 2

БАРАБАННЫЙ РОТОР БАРАБАН ДОСТОИНСТВА высокая изгибная жесткость (т.к. барабан располагается на

БАРАБАННЫЙ РОТОР

БАРАБАН

ДОСТОИНСТВА

высокая изгибная жесткость
(т.к. барабан располагается на большом

диаметре
малое число составных элементов

НЕДОСТАТОК

Малая допустимая окружная скорость
(U≤200…250м/с)
из-за низкой прочности барабана

ЦАПФА
ПЕРЕДНЯЯ

ЦАПФА
ЗАДНЯЯ

Крутящий момент на лопатки передается через барабан.
Дисков практически нет

Слайд 3

ДИСКОВЫЙ РОТОР ВАЛ ДИСКИ Крутящий момент передается от вала к каждому

ДИСКОВЫЙ РОТОР

ВАЛ

ДИСКИ

Крутящий момент передается от вала к каждому диску

Ограничение по окружной

скорости U=300…380м/с.

ДОСТОИНСТВА

высокая прочность
простота передачи крутящего момента
от вала к диску (через шлицы).

НЕДОСТАТКИ

малая поперечная (изгибная) жесткость
большое количество составных элементов ротора.

Слайд 4

БАРАБАННО-ДИСКОВЫЙ РОТОР ЦАПФА ПЕРЕДНЯЯ ЦАПФА ЗАДНЯЯ БАРАБАННЫЕ ПЕРЕМЫЧКИ ДИСКИ ДОСТОИНСТВА Высокая

БАРАБАННО-ДИСКОВЫЙ РОТОР

ЦАПФА
ПЕРЕДНЯЯ

ЦАПФА
ЗАДНЯЯ

БАРАБАННЫЕ
ПЕРЕМЫЧКИ

ДИСКИ

ДОСТОИНСТВА

Высокая прочность и жесткость

НЕДОСТАТКИ

Конструктивная сложность

БАРАБАННЫЕ
ПЕРЕМЫЧКИ

Слайд 5

КОНСТРУКЦИЯ РОТОРОВ БАРАБАННОГО ТИПА ПЕРЕДНИЙ ДИСК БАРАБАН ЗАДНИЙ ДИСК ЛОПАТКИ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ

КОНСТРУКЦИЯ РОТОРОВ
БАРАБАННОГО ТИПА

ПЕРЕДНИЙ
ДИСК

БАРАБАН

ЗАДНИЙ
ДИСК

ЛОПАТКИ

СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ
БОЛТ

ЦЕНТРИРУЮЩИЙ
БУРТ

ПРОДОЛЬНЫЕ
ШЛИЦЫ

КОЛЬЦЕВЫЕ ПАЗЫ
ДЛЯ ЛОПАТОК

ФИКСАТОР

Слайд 6

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ Барабанный ротор ТВаД ТВ2-117

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ

Барабанный ротор ТВаД ТВ2-117

Слайд 7

БУСТЕРНЫЕ (ПОДПОРНЫЕ) СТУПЕНИ С РОТОРОМ БАРАБАННОГО ТИПА

БУСТЕРНЫЕ (ПОДПОРНЫЕ) СТУПЕНИ
С РОТОРОМ БАРАБАННОГО ТИПА

Слайд 8

ВЕНТИЛЯТОР CFM-56 БУСТЕРНЫЕ (ПОДПОРНЫЕ) СТУПЕНИ

ВЕНТИЛЯТОР CFM-56

БУСТЕРНЫЕ (ПОДПОРНЫЕ) СТУПЕНИ

Слайд 9

КОНСТРУКЦИЯ РОТОРОВ ДИСКОВОГО ТИПА Такой ротор состоит из отдельных дисков, ступицы

КОНСТРУКЦИЯ РОТОРОВ ДИСКОВОГО ТИПА

Такой ротор состоит из отдельных дисков,
ступицы которых

соединены с центральным валом.
Диски воспринимают центробежные силы от массы лопаток и самого диска.

СОЕДИНЕНИЕ ДИСКА С ВАЛОМ

Соединение с натягом

Наличие большого натяга затрудняет сборку и разборку компрессора

Слайд 10

ДИСКОВЫЙ РОТОР С ПЕРЕДАЧЕЙ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ТРЕНИЕМ

ДИСКОВЫЙ РОТОР С ПЕРЕДАЧЕЙ
КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ТРЕНИЕМ

Слайд 11

ШЛИЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ Центрирование обычно осуществляется по эвольвентным шлицам. Для роторов с

ШЛИЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Центрирование обычно осуществляется по эвольвентным шлицам.
Для роторов с

такими дисками характерны малые изгибная и крутильная жесткости.

ПРОСТАВКА

ЭВОЛЬВЕНТНЫЕ ШЛИЦЫ

ЭВОЛЬВЕНТНЫЕ ШЛИЦЫ

Слайд 12

СПОСОБЫ СОХРАНЕНИЯ ЦЕНТРОВКИ В РАБОТЕ гибкий компенсатор (Спей, RB-193, ЭВОН) Трапецеидальные шлицы Центрирующие пояски

СПОСОБЫ СОХРАНЕНИЯ ЦЕНТРОВКИ В РАБОТЕ

гибкий компенсатор
(Спей, RB-193, ЭВОН)

Трапецеидальные
шлицы


Центрирующие
пояски

Слайд 13

КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ГТД RB-168 КОМПЕНСАТОРЫ

КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ГТД RB-168

КОМПЕНСАТОРЫ

Слайд 14

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ ДИСКОВЫХ РОТОРОВ ДИСК ШЛИЦЫ ПРОСТАВКА КВД Д20П

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ ДИСКОВЫХ РОТОРОВ

ДИСК

ШЛИЦЫ

ПРОСТАВКА

КВД Д20П

Слайд 15

КОНСТРУКЦИЯ ДИСКО-БАРАБАННЫХ РОТОРОВ Неразборные соединения Соединение с натягом радиальными штифтами диск

КОНСТРУКЦИЯ ДИСКО-БАРАБАННЫХ РОТОРОВ

Неразборные соединения

Соединение с натягом радиальными штифтами

диск

и барабан
выполнены отдельно

диск и барабан
выполнены слитно

сочетание отдельных дисков
с дисками, имеющими
барабанные полки

ДИСК

БАРАБАН

БАРАБАН

ОТДЕЛЬНЫЕ
ДИСКИ

ДИСКИ С
БАРАБАННЫМИ ПОЛКАМИ

Слайд 16

СОЕДИНЕНИЕ ДИСКОВ КОМПРЕССОРА РАДИАЛЬНЫМИ ШТИФТАМИ (ОСТ 111140-73) При сборке ротор обычно

СОЕДИНЕНИЕ ДИСКОВ КОМПРЕССОРА
РАДИАЛЬНЫМИ ШТИФТАМИ (ОСТ 111140-73)

При сборке ротор обычно

ставят в вертикальное положение,
сжимают нагрузкой до 70 т, сверлят и разворачивают отверстия,
штифтуют и снимают усилие.
Перед напрессовкой охватывающий диск нагревают
на 50°С выше рабочей температуры.
Контровка штифтов от выпадания под действием центробежных сил
осуществляется обычно лопатками
Слайд 17

АНАЛИЗ СОЕДИНЕНИЯ ДОСТОИНСТВА направленные по радиусу штифты обеспечивают сохранение центровки и

АНАЛИЗ СОЕДИНЕНИЯ

ДОСТОИНСТВА

направленные по радиусу штифты
обеспечивают сохранение центровки
и балансировки ротора

при радиальных деформациях

НЕДОСТАТКИ

Барабанные перемычки
приходится располагать на максимальном радиусе,
что не всегда оптимально
Трудность выполнения дисков
за одно целое с развитыми барабанными буртиками
Неразборность конструкции.

Слайд 18

РОТОР КОМПРЕССОРА ТВД АИ-24 ШТИФТ диск барабанная перемычка диск и барабанная перемычка выполнены за одно целое

РОТОР КОМПРЕССОРА ТВД АИ-24

ШТИФТ

диск

барабанная
перемычка

диск и барабанная перемычка
выполнены за одно целое

Слайд 19

ШТИФТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ РОТОРА КОМПРЕССОРА ТВД АИ-24 ДИСК С БАРАБАННОЙ ПЕРЕМЫЧКОЙ БАРАБАННАЯ ПЕРЕМЫЧКА ШТИФТ

ШТИФТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
РОТОРА КОМПРЕССОРА ТВД АИ-24

ДИСК С БАРАБАННОЙ ПЕРЕМЫЧКОЙ

БАРАБАННАЯ
ПЕРЕМЫЧКА

ШТИФТ

Слайд 20

РОТОР КОМПРЕССОРА ТРД РУ-19А-300 ШТИФТ диск барабанная перемычка диск и барабанная перемычка выполнены за одно целое

РОТОР КОМПРЕССОРА ТРД РУ-19А-300

ШТИФТ

диск

барабанная
перемычка

диск и барабанная перемычка
выполнены за одно целое

Слайд 21

СВАРНЫЕ РОТОРА СОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДИТСЯ: аргонно-дуговой сваркой, электронно-лучевой, диффузионной, сваркой трением ДОСТОИНСТВА

СВАРНЫЕ РОТОРА

СОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДИТСЯ:

аргонно-дуговой сваркой,
электронно-лучевой,
диффузионной,
сваркой

трением

ДОСТОИНСТВА

такие роторы имеют
наименьшую массу
и наибольшую жесткость
из всех возможных
конструктивных
типов роторов

НЕДОСТАТКИ

сложность
изготовления

При использовании неразъемных роторов
для обеспечения сборки компрессора
корпус должен иметь разъем в плоскости
оси двигателя (продольный разъем).

ВАЖНО!!!

Слайд 22

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ СВАРНЫХ РОТОРОВ РОТОР КАСКАДА ВД ТРДД Д-36 СВАРНАЯ СЕКЦИЯ

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ СВАРНЫХ РОТОРОВ

РОТОР КАСКАДА ВД ТРДД Д-36

СВАРНАЯ СЕКЦИЯ

Слайд 23

РОТОР КАСКАДА ВД ТРДДФ АЛ-31 СВАРНЫЕ СЕКЦИИ

РОТОР КАСКАДА ВД ТРДДФ АЛ-31

СВАРНЫЕ СЕКЦИИ

Слайд 24

РОТОР КАСКАДА ВД ТРДД GE-90 СВАРНЫЕ СЕКЦИИ СВАРКА ТРЕНИЕМ

РОТОР КАСКАДА ВД ТРДД GE-90

СВАРНЫЕ СЕКЦИИ

СВАРКА ТРЕНИЕМ

Слайд 25

РАЗБОРНЫЕ РОТОРЫ ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЕ ЧЕРНОВЫМИ БОЛТАМИ Зазор 0,1…0,2мм Центрирующие пояски

РАЗБОРНЫЕ РОТОРЫ

ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

СОЕДИНЕНИЕ ЧЕРНОВЫМИ БОЛТАМИ

Зазор 0,1…0,2мм

Центрирующие пояски (зазор

0…0,012мм)

Черновой болт

Б

В

Крутящий момент передается силами трения
по торцовым поверхностям Б и В

Применяется такое соединение
при небольших крутящих моментах
(диаметр ротора до 400мм)

Слайд 26

Соединение с беззазорной посадкой (призонными болтами) – ОСТ 111139-73 Соединение рассчитывается

Соединение с беззазорной посадкой
(призонными болтами) – ОСТ 111139-73

Соединение рассчитывается

таким образом,
чтобы примерно 80% передачи
крутящего момента осуществлялось
болтами при их работе на срез, а остальные 20%
передавались трением по поверхностям Б и В

Призонный болт

Фиксирующее
кольцо

Слайд 27

СОЕДИНЕНИЕ С ДЛИННЫМИ СТЯЖНЫМИ БОЛТАМИ И РАСПОРНЫМИ ВТУЛКАМИ Используется, если расстояние

СОЕДИНЕНИЕ С ДЛИННЫМИ СТЯЖНЫМИ БОЛТАМИ
И РАСПОРНЫМИ ВТУЛКАМИ

Используется, если расстояние

между дисками мало для размещения болта.

Центрирование и передача крутящего момента
осуществляется через цилиндрические поверхности стяжного болта,
осевая стяжка – по распорным втулкам.

Слайд 28

БАРАБАННО-ДИСКОВЫЙ РОТОР КВД ТРДД АИ-25 СО СТЯЖНЫМИ БОЛТАМИ ТРАКТОВОЕ КОЛЬЦО РАСПОРНАЯ ВТУЛКА ДИСК

БАРАБАННО-ДИСКОВЫЙ РОТОР
КВД ТРДД АИ-25 СО СТЯЖНЫМИ БОЛТАМИ

ТРАКТОВОЕ КОЛЬЦО

РАСПОРНАЯ ВТУЛКА

ДИСК

Слайд 29

ПРИМЕРЫ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ РОТОРОВ РОТОР КВД ТРДД JT9D ЦЕНТРИРУЮЩИЕ ПОЯСКИ СТЯЖНЫЕ БОЛТЫ

ПРИМЕРЫ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ РОТОРОВ

РОТОР КВД ТРДД JT9D

ЦЕНТРИРУЮЩИЕ ПОЯСКИ

СТЯЖНЫЕ БОЛТЫ

Слайд 30

КВД PW4084 ЦЕНТРИРУЮЩИЙ ПОЯСОК СТЯЖНОЙ БОЛТ САМОКОНТРЯЩАЯСЯ ГАЙКА ФЛАНЦЫ

КВД PW4084

ЦЕНТРИРУЮЩИЙ ПОЯСОК

СТЯЖНОЙ БОЛТ

САМОКОНТРЯЩАЯСЯ ГАЙКА

ФЛАНЦЫ

Слайд 31

РОТОР КВД PW4084 С ФЛАНЦЕВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ЭЛЕМЕНТОВ ФЛАНЦЫ ФЛАНЦЫ

РОТОР КВД PW4084 С ФЛАНЦЕВЫМИ
СОЕДИНЕНИЯМИ ЭЛЕМЕНТОВ

ФЛАНЦЫ

ФЛАНЦЫ

Слайд 32

РОТОР КАСКАДА СД ДРДД Д-36 СТЯЖНЫЕ БОЛТЫ ЦЕНТРИРУЮЩИЕ ПОЯСКИ

РОТОР КАСКАДА СД ДРДД Д-36

СТЯЖНЫЕ БОЛТЫ

ЦЕНТРИРУЮЩИЕ ПОЯСКИ

Слайд 33

ШЛИЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТОРЦОВЫМИ ШЛИЦАМИ Преимущества торцовые шлицы обладают автоцентрированием, надежно передают

ШЛИЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

ТОРЦОВЫМИ ШЛИЦАМИ

Преимущества

торцовые шлицы
обладают автоцентрированием,
надежно передают крутящий момент,
просты

в сборке.

Недостатки

повышенное усилие затяжки
и технологическая сложность,
негерметичность вала

Стяжка одним центральным болтом

Стяжка несколькими болтами,
Расположенными по окружности

компенсатор

РАДИАЛЬНЫЕ ШЛИЦЫ

Слайд 34

КНД ТРДД Д-20П ТОРЦОВЫЕ ШЛИЦЫ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ СТЯЖНОЙ БОЛТ

КНД ТРДД Д-20П

ТОРЦОВЫЕ
ШЛИЦЫ

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ
СТЯЖНОЙ
БОЛТ

Слайд 35

ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ БАРАБАННО-ДИСКОВОГО РОТОРА Элементы, определяющие изгибную жесткость ротора, стараются

ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
БАРАБАННО-ДИСКОВОГО РОТОРА

Элементы, определяющие изгибную жесткость ротора,
стараются

выполнить так, чтобы получилось тело вращения, близкое
по форме к двухопорной балке равного сопротивления при нагружении изгибом

консольные ступени

Слайд 36

ФОРМА ДИСКОВ

ФОРМА ДИСКОВ

Слайд 37

ВЫБОР РАДИУСА РАЗМЕЩЕНИЯ БАРАБАННЫХ ПЕРЕМЫЧЕК Радиус определяется из условия совместности деформаций

ВЫБОР РАДИУСА РАЗМЕЩЕНИЯ
БАРАБАННЫХ ПЕРЕМЫЧЕК

Радиус определяется из условия совместности деформаций
перемычек

и диска.
Если Uб>Uд, то перемычка себя не “несет”
и дополнительные нагрузки будут действовать на диск.
Оптимум будет иметь место при Uб=Uд.

Слишком малый Rб приводит к росту присоединенных объемов
и также снижает изгибную жесткость дисков.
Удовлетворение этих противоречивых требований
может быть произведено введением
дополнительной связи дисков по ступицам.

Слайд 38

ВЫБОР ФОРМЫ ТРАКТОВЫХ ПРОСТАВОК

ВЫБОР ФОРМЫ ТРАКТОВЫХ ПРОСТАВОК

Слайд 39

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ РОТОРОВ CFM-56 КОНСОЛЬНЫЕ СТУПЕНИ РОТОРА КВД

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ РОТОРОВ

CFM-56

КОНСОЛЬНЫЕ СТУПЕНИ РОТОРА КВД

Слайд 40

ТРДДФ J-79 ОСНОВНОЙ ПОЯС ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПОЯС Консольные ступени

ТРДДФ J-79

ОСНОВНОЙ ПОЯС

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПОЯС

Консольные
ступени

Слайд 41

ТРДД НК-56 ОСНОВНОЙ ПОЯС ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПОЯС

ТРДД НК-56

ОСНОВНОЙ ПОЯС

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПОЯС