Тема: Компрессоры ГТД 1. Требования,

Тема: Компрессоры ГТД 1. Требования, 4. Корпусы компрессоров предъявляемые к Типы корпусов, основные компрессорам элементы конструкции 2. Конструктивные схемы Направляющие аппараты компрессоров Механизация компрессора Центробежные компрессоры Защита от попадания Осевые компрессоры посторонних предметов Осецентробежные компрессоры 5. Материалы деталей 3. Роторы компрессоров компрессоров Типы роторов Соединение элементов 3. Лопатки компрессоров Требования Соединения с диском Особенности крупногабагитных лопаток вентиляторов

Требования, предъявляемые к компрессорам - обеспечение заданного секундного расхода воздуха Gв - обеспечение заданной степени повышения давления - обеспечение заданного кпд (экономичность) - надежность устойчивой работы в заданном - обеспечение - живучесть диапазоне n. - обеспечение заданного ресурса - контролепригодность - пожаробезопасность - минимальная масса и габариты - технологичность производства - эксплуатационная технологичность - минимальная себестоимость производства - возможность развития - экологические ограничения (по шуму)

Конструктивные схемы компрессо Центробежные компрессоры Осевые компрессоры Осецентробежные компрессо • высокая степень сжатия • высокая степень в одной ступени (5 и более) сжатия сжатия • простота • малый диаметр • простота • малая длина и вес • нет мелких лопаток -сложность • высокие • не более двух • неустойчивость (помпаж гидравлич. потери ступеней - низкая ) • большой диаметр суммарная степень • мелкие лопатки и сжатия большие • высокие отн. радиальные гидравлич. потери зазоры на • большой диаметр последних ступенях при малой размерности -

Конструктивные схемы компрессо Осевые компрессоры Типичная конструктивная и силовая схема осевого компрессора Классификация 1 - 2 - 3 - каскадные 1 - 2 - 3 -

Конструктивные схемы компрессо Осевые компрессоры Однокаскадный компрессор ТРД Корпус Входной корпус компрессора с НА Ротор Вал турбины Входной направляю щий аппарат Обтекатель (кок) Вал главного привода

Конструктивные схемы компрессо Осевые компрессоры Двухкаскадный компрессор одноконтурного ТРД Входной Вал направляющ КНД КВД турбины ий аппарат высокого давления Вал турбины низкого давления

Конструктивные схемы компрессо Осевые компрессоры Двухкаскадный компрессор ТРДД с большой степенью двухко Компрессор Подпорные Вентилятор высокого ступени давления Вращающийся обтекатель Силовые стойки

Конструктивные схемы компрессо Осевые компрессоры Трёхкаскадный компрессор ТРДД с большой степенью двухко Компресс ор Компресс среднего ор давления высокого давления Вал каскада среднего давления Вал КНД Вал КВД Силовые лопатки Вентилято СА вентилятора р

Осевые компрессоры Роторы осевых компрессоров Требования: - передача крутящего момента; - передача осевых усилий; -обеспечение требуемой изгибной жесткости; -обеспечение высокой крутильной жесткости; -обеспечение соосности элементов на всех режимах работы; - минимальная масса элементов ротора; - минимальный статический и динамический дисбаланс Классификац ия: По расположению относительно опор: конструктивной схеме: По - межопорные; - барабанные; - консольные; - дисковые; - комбинированного расположения. - барабанно-дисковые

Роторы осевых компрессоров - отсутствие силовых стоек на Ротор с консольным входе в компрессор расположением - минимальные осевые размеры компрессора - возможна организация единой масляной полости обоих опор - высокая радиальная нагрузка на переднюю опору - не применим с роторами дискового типа - малое число ступеней компрессора Ротор с межопорным расположением - большое количество ступеней компрессора - равномерная радиальная нагрузка на опоры - применим для роторов всех типов - наличие силовых стоек на входе в компрессор - раздельные масляные полости опор

Роторы осевых компрессоров - большое количество ступеней Ротор с комбинированным компрессора расположением относительно - отсутствие силовых стоек на опор входе в компрессор - высокая радиальная нагрузка на переднюю опору - сложность сборки - увеличенные осевые размеры - сложность организации масляной полости передней опоры

Роторы осевых компрессоров Основные типы роторов осевых компрессоров барабанны й передняя бараба задняя цапфа н • Простота конструкции и сборки • Низкая несущая • Высокая изгибная и крутильная способность жесткость • Низкий КИМ • Низкий вес • Сложность изготовления барабана

Роторы осевых компрессоров Основные типы роторов осевых компрессоров дисковый диски вал • Высокая несущая • Низкая изгибная и крутильная способность жесткость • Большой вес • Сложность обеспечения соосност

Роторы осевых компрессоров Основные типы роторов осевых компрессоров барабанно- барабанный участок дисковый диска или междисковая проставка передняя диски задняя цапфа • Высокая изгибная и • Сложность сборки и обеспечения крутильная соосности жесткость • Большой вес • Высокая несущая способность

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанного типа ТВ 2 -117 диск с передней бараба диск с задней цапфой н цапфой

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора дискового типа Посадка дисков на вал с натягом • дополнительное нагружение диска • опасность распрессовки

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора дискового типа Шлицевое соединение дисков с валом 1 2 2 3 3

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора дискового типа Шлицевое соединение дисков с валом Центрирование дисков с валом по элементам шлицевого соединения Ситуация, возможная при нарушении центрирования Трапецивидные шлицы Эвольвентные Прямоугольные шлицы шлицы Центрирующая поверхность

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора дискового типа Шлицевое соединение дисков с валом Выносные шлицевые венцы Зоны концентрации напряжений

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора дискового типа Пример КВД ПС-90 А Пример КВД Д-30

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанно-дискового типа Соединение секций с натягом и фиксацией радиальными штифтами

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанно-дискового типа Фланцевое соединение секций много крепежных деталей, сложная сборка

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанно-дискового типа Центрирование элементов ротора при фланцевом соединении секций Центрирование по цилиндрически м пяскам Точно выполненные цилиндрические поверхности обеих деталей Зазо р Центрирование по призонным болта или штифтам Точно выполненные цилиндрические поверхности всех деталей

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанно-дискового типа Соединение дисков при помощи торцевых шлиц с центральным стяжным болтом КНД Д-30 простота, надежность

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанно-дискового типа Соединение дисков при помощи торцевых шлиц с центральным стяжным болтом Торцевые шлицы Сферические кольца Центральный стяжной Сферические кольца болт

Роторы осевых компрессоров Внецентренное растяжение стяжного болта и его устранение

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанно-дискового типа Соединение дисков периферийными стяжными болтами сложная сборка

Роторы осевых компрессоров Ротор компрессора барабанно-дискового типа Сварное соединение дисков Технология сварки ?

Роторы осевых компрессоров Перспективные конструкции рабочих колес осевых компресс Металло- композит ная Исходная матрица -25% Блиск - Блинг конструкция 50% -62% Моноколесо осевого - Снижение массы компрессора - Отсутствие замкового соединения - Технология изготовления - Технология ремонта

Лопатки осевых компрессоров Требования к лопаткам • высокая прочность и жесткость; • простота установки в колесо; • высокая точность линейных и угловых размеров; • высокая чистота поверхности пера Основные элементы лопатки профильная часть полка ножка замок

Крепление рабочих лопаток осевых компрессоров Замок типа «ласточкин хвост» а) с плоскими рабочими поверхностями б) с кольцевыми рабочими а поверхностями в) с плоскими рабочими поверхностями на ножке б - простота изготовления - большие окружные размеры - применим для легких лопат в

Крепление рабочих лопаток осевых компрессоров Шарнирное крепление Замок елочного типа снижение вибраций и напряжений изгиба • низкая прочность замка • большие габариты • большая масса - высокая нагрузочная способность - минимальные окружные размеры - требуется высокая точность изготовл

Крепление рабочих лопаток осевых компрессоров Замок типа «ласточкин хвост» с плоскими рабочими поверхностями

Крепление рабочих лопаток осевых компрессоров Фиксация лопаток от перемещений в продольных пазах д з е и ж к а б в г а-г – контровочнными пластинами радиальными д - радиальным штифтом и контровочной пластиной е, и – радиальными штифтами ж - осевыми резьбовыми штифтами з – разжимными кольцами к – соседними сопрягаемыми деталями

Крепление рабочих лопаток осевых компрессоров Фиксация лопаток от перемещений в кольцевых пазах

Лопатки осевых компрессоров Контактные поверхности бандажных полок в банждажном кольце контактная поверхность бандажных полок препятствует раскрутке лопатки

Особенности крупногабаритных лопаток вентиляторов Крупногабаритные рабочие лопатки вентилятора Основная проблемы: - сложная геометрия - масса - вибрации лопатка с антивибрационной лопатки с антивибрационными полкой полками на двух уровнях.

Особенности крупногабаритных лопаток вентиляторов Широкохордные лопатки вентилятотров широкохордная лопатка вентилятора в сравнении с полочной • снижение потерь • вибрации (сложность и многообр • уменьшение кол-ва лопаток собственных форм) • уменьшение веса • технология ? • увеличение жесткости • снижение повреждаемости

Особенности крупногабаритных лопаток вентиляторов Пример исполнения полай титановой лопатки с сотовым заполнителем ( двигатель RB-211) Соты Корыто Спинка

Особенности крупногабаритных лопаток вентиляторов Пример широкохордных лопаток из композиционных материал лопатка из углепластика с титановой входной кромкой (JE-9 • снижение веса • технология ? • демпфирование колебаний • стойкость к повреждениям • безопасность при обрыве

Корпусы осевых компрессоров нагрузки: 1 2 3 • вес и силы инерции ротора • внутреннее давление • осевые силы, изг. крутящие моменты • нагрев требования: Корпус компрессора состоит • герметичность; из узлов: • прочность и жесткость 1 - передний корпус(с узлом опоры); • минимальный вес 2 - средний корпус с неподвижными • простота изготовления, монтажа и поворотными НА; НА 3 – задний корпус (узлом опоры); • эксплуатационная технологичность могут быть: • локализация возможного - корпус отборов; разрушения лопаток - корпус перепусков; • обеспечение минимальных - корпус ВНА радиальных зазоров

Корпусы осевых компрессоров Типы корпусов С разъемами в меридиональной плоско удобство сборки «овализация» С поперечными разъемами удобство сборки • сложность • вес Без разъемов • мин. зазоры • высокий КПД • снижение веса сложность сборки

Корпусы осевых компрессоров Передний корпус с узлом передней опоры силовые лопатки ВНА регулируем ая выходная кромка

Корпусы осевых компрессоров Кольцо подвески Задний корпус СА с узлом задней опоры Силовая диафрагма

Корпусы осевых компрессоров Задний корпус с узлом задней опоры

Корпусы осевых компрессоров Средний корпус (корпус направляющих аппаратов) с неподвижными Крепление направляющих лопаток с секторами двухопорных лопаток консольными лопатками с кольцевым за с Винт Корпус крепления жесткость рабочего кольца свобода тепловых расширений? Прирабатывемое Секторы НА покрытие на корпусе Рабочее «Корона кольцо c » Винт прирабатывае крепления мым сектора НА покрытием с консольными лопатками с замком типа «ласточкин хвост» в секторном кольце простота вибрации

Корпусы осевых компрессоров Корпус с регулируемыми лопатками НА Регулируемые НА

Корпусы осевых компрессоров Шарниры лопаток в поворотном направляющем аппарате

Корпусы осевых компрессоров Корпус отборов Щель отбора Корпус с воздуха НА

Корпусы осевых компрессоров Корпус перепуска воздуха Гидроцилинд Рычаг Корпус Ось р перепуска воздуха Дроссельны е заслонки

Корпусы осевых компрессоров Корпус вентилятора Trent 800 Алюминиевый корпус-матрица Кевларовая оболочка

. Противообледенительная система Обогреваемы й воздухозабор Обогреваемые лопатки ник ВНА Регулятор давления Обогреваем ый кок Подвод воздуха на Трубопровод обогрев Воздушный подвода воздуха коллектор Канал обогрева входной кромки

Защита от попадания посторонних предметов • гидравлические потери • лед на сетке расчетные траектории движения посторонних предметов в потоке воздуха перед воздухозаборником и в его канале

Материалы деталей компрессора Критерии выбора: Лопатки ротора и статора • Механические характеристики. До 250 о. С (лопатки вентилятора, КНД кроме при рабочей температуре 1 -й ст) • Стойкость к коррозии и эрозии алюминиевые сплавы (АК 4 -1, ВД-17) • Минимальный вес детали ПКМ (углепластики) • Технологичность До 500 о. С (лопатки КВД, кроме последних • Стоимость ступеней) жаропрочные титановые сплавы (ВТ 3 -1, ВТ -8) Диски о. С (лопатки последних ступеней КВД ) До 700 Титановые сплавы (ВТ 3 -1, В Т 18) жаропрочные хромоникелевые стали (ЭИ- Механические Жаропрочные хромоникелевые стали (ЭИ- 787) характеристики 787) • Предел прочности в Корпусные детали • Предел текучести Т титановые сплавы (ВТ 20) и лег. стали (ЭП- • Предел длит. прочности 718) Валы дл предел выносливости - стали (40 ХНМА, ЭП- • Предел выносливости - 517) 1