Изготовление лопатки турбины из УУКМ

Бандажные полки, стыкуясь между собой контактными поверхностями при сборке лопаток в колесо, образуют кольцевой бандаж.

 

3.3 Работа турбины.

 

Турбина высокого давления приводит во вращение компрессор высокого давления. Турбина низкого давления приводит во вращение компрессор низкого давления. Охлаждение I ступени турбины. Охлаждение сопловой лопатки I ступени - конвективное, дефлекторного типа, осуществляется вторичным воздухом, отбираемым из камеры сгорания. Воздух через втулки на наружном кольце поступает во внутреннюю полость дефлектора, откуда через отверстия на передней кромке проходит в зазоры между дефлектором и внутренней полостью лопатки, обтекая изнутри входную кромку, спинку и корыто, охлаждает их и через щели на выходной кромке лопатки выходит в газовый тракт.

Охлаждение деталей  ротора турбины ВД - конвективное, осуществляется воздухом, отбираемым из разгрузочной полости компрессора ВД.

Воздух, проходя между  валом ротора ВЦ и внутренним корпусом камеры сгорания и соплового аппарата I ступени, охлаждает переднюю сторону диска, затем протекает через зазоры в елочных замках рабочих лопаток, охлаждает их и выходит в полость за колесом I ступени, а также проходит в зазор между полками хвостовиков сопловых и рабочих лопаток, создавая охлаждающую пелену.

Охлаждение II и III ступеней турбины:

Охлаждение дисков II и III ступеней - конвективное, осуществляется воздухом, отбираемым из-за 6-й ступени компрессора.

Воздух, проходя между  валами роторов турбин ВД и НД, через отверстия в хвостовике диска I ступени, отверстия в лабиринте и ступице диска II ступени, поступает в полость между дисками II и Ш ступеней, охлаждает их и выходит через отверстия в лабиринтной проставке в полость за сопловым аппаратом III ступени.

    Смазка и охлаждение подшипников.

Подшипники турбины  смазываются и охлаждаются маслом. Масло к форсункам от нагнетающего масляного насоса подается по трубопроводу, проходящему внутри одного из ребер - обтекателей.

К подшипнику ротора турбины НД масло подводится с двух сторон: из форсунки, установленной на носке задней опоры, и из жиклеров на вале ротора турбины НД.

К подшипнику ротора турбины  ВД масло подается из полости, образованной маслоподводящей крышкой, установленной в заднем конце вала ротора турбины НД. Поступая из жиклера в носке задней опоры, оно центробежными силами отбрасывается на периферийную часть маслоподводящей крышки и через два отверстия поступает в вал ротора турбины НД.

Затем из вала масло поступает  к двум форсункам, установленным с обеих сторон подшипника. Через жиклеры в форсунках масло подается на подшипник.

Отработанное масло  через отверстия во втулках подшипников  и вале поступает в полость внутреннего корпуса задней опоры, откуда откачивается маслооткачивающим насосом.

Охлаждение масляной полости подшипников - конвективное, осуществляется воздухом, отбираемым: из-за 6-й ступени компрессора.

Воздух, проходя между валами роторов турбин ВД и НД, через отверстия в хвостовике диска I ступени и крышки - лабиринта, поступает в полость между ступицей диска II ступени и крышкой - лабиринтом. Через отверстия в вале ротора турбины НД воздух выходит в полость между ступицей диска III ступени и конусной частью вала, затем через лабиринтное-уплотнение в полость за диском III ступени. Одновременно воздух поддувает все графитовые радиально-торцевые контактные уплотнения (путь воздуха указан стрелками).

Для уменьшения теплоотдачи  в масло масляная полость в вале ротора турбины НД имеет воздушные полости, образованные экранами на форсунке, гайке, втулке подшипника и носке вала; а в задней опоре дополнительно поставлена теплоизоляция из материала АТМ-3.

Герметизация масляной полости подшипников обеспечивается графитовыми радиально-торцевыми  контактными уплотнениями.

Охлаждение статора  турбины.

Тракт для охлаждения статора турбины образуется капотом (см. рис. 5).

Через этот тракт на крейсерском режиме полета проходит поток охлаждающего воздуха II контура; при этом мембрана занимает положение, а полость над мембраной через штуцер соединяется с атмосферой. На других режимах полета через штуцер капота в полость над мембраной подается воздух из компрессора, мембрана этим воздухом перемешается и закрывает отверстия перфорированного кольца, преграждая путь охлаждающему воздуху II контура; происходит отключение охлаждения статора турбины.

Капот служит для организации  и облагораживания воздушного тракта над турбиной, обеспечения охлаждения статора турбины потоком воздуха для регулировки радиальных зазоров по торцам рабочих лопаток турбины на всех режимах работы двигателя.

Основными конструктивными  элементами капота является:

- камера для перепуска воздуха; бронекольцо, установленное в камере капота, обеспечивает удерживание оборвавшейся рабочей лопатки I ступени турбины в габаритах двигателя;

- дефлекторы для направления  воздушного потока на статор  турбины;

- кронштейн, при помощи  которого капот крепится к статору турбины.

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Охлаждение статора  турбины.

 

3.4 Ротор турбины ВД. Описание

 

Общая часть

Ротор турбины ВД (см. рис. 6) включает в себя:

- колесо I ступени (диск I ступени, рабочие лопатки, контровки  лопаток, уплотнители);

- вал;

- лабиринтное кольцо;

- втулку.

Колесо с валом соединяется  стяжными болтами. Центрирование осуществляется по буртику на диске и лапкам на вале. Крутящий момент с колеса на вал передается втулками.

Свободным фланцем вал  крепится призонными болтами к ротору компрессора ВД. Крутящий момент на вал компрессора ВД передается через призонные болты.

Колесо I ступени

Рабочие лопатки колеса I ступени неохлаждаемые, литые; крепятся в диске замками елочного типа и фиксируются от осевого перемещения контровками.

Для уменьшения утечек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток выполнены гребешки лабиринтного уплотнения.

В полости между хвостовиками лопаток с целью уменьшения утечек газа, уменьшения теплоотдачи в диск и демпфирования лопаток поставлены уплотнители из жаропрочной фольги в форме коробочек. Коробочки наполняются теплоизоляционным материалом.

На периферийной части  обода диска выполнены замки  елочного типа для крепления рабочих лопаток. На хвостовике диска выполнены гребешки лабиринтного уплотнения, расположены два радиально-торцевых контактных уплотнения и внутреннее кольцо подшипника ротора.

Уплотнения и кольцо подшипника на хвостовике диска фиксируются от осевого перемещения гайкой.

Лабиринтное кольцо центрируется по буртику и крепится к фланцу диска стяжными болтами, соединяющими колесо с валом.

 

3.5 Ротор турбины НД. Описание

 

Общая часть.

Ротор турбины НД (см. рис. 7) включает в себя:

- колесо II ступени (диск II ступени, рабочие лопатки, контровки лопаток, уплотнители, пластины);

- колесо III ступени (диск III ступени, рабочие лопатки, контровки лопаток, уплотнители, пластины);

- вал;

- сопловой аппарат  III ступени;

- лабиринтную проставку;

- лабиринтное кольцо;

- болты стяжные;

- втулки.

Колеса II и III ступеней, вал и лабиринтное кольцо соединяются между собой стяжными болтами и центрируются по буртикам. Крутящий момент с колес на вал передается втулками.

Осевая фиксация роторов компрессора и турбины НД выполнена специальным стяжным устройством, установленным в заднем вале ротора компрессора НД.

Крутящий момент от ротора ТНД на задний вал компрессора  НД передается шлицами, выполненными на переднем конце вала турбины НД.

 На заднем конце  вала установлены: графитовое  уплотнительное кольцо (зафиксированное гайкой), крышка-лабиринт, форсунка, экраны, втулка с запрессованным наружным кольцом подшипника ротора ТНД.

Под фланцем крепления  колес турбины установлено наружное кольцо подшипника ротора турбины ВД.

Внутри вала расположена крышка для подвода масла к подшипникам. В центральной части крышки запрессована втулка со шлицами, в которую устанавливается рессора для передачи вращения на привод маслопомпы и на центробежный суфлер задней опоры.

Колесо II ступени.

       Лопатки колеса штампованные, имеют удлиненные ножки, бандажные полки и крепятся в диске замками елочного типа. Лопатки фиксируются от осевого перемещения контровками и боковыми пластинами.

       Для уменьшения уточек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток выполнены гребешки лабиринтного уплотнения, а удлиненные ножки лопаток  закрыты пластинами.

В полости между хвостовиками лопаток с целью уменьшения утечек газа, уменьшения теплоотдачи в диск и демпфирования лопаток поставлены уплотнители, выполненные из жаропрочной фольги в форме коробочек. Коробочки наполняются теплоизоляционным материалом.

На периферийной части обода диска выполнены замки елочного типа для крепления рабочих лопаток.

Колесо III ступени.

        Конструкция колеса III ступени аналогична конструкции колеса II ступени.

Лабиринтная проставка обеспечивает охлаждение дисков II и III ступеней и исключает их мембранные колебания. Центрирование ее относительно дисков осуществляется по буртикам, а фиксация от проворачивания - с помощью выступов диска II ступени, входящих в пазы проставки.

 

3.6 Статор турбины. Описание

 

Статор турбины включает в себя сопловые аппараты I, II и III ступеней (рис. 8).

Сопловой аппарат I ступени.

Сопловой аппарат состоит  из наружного и промежуточного колец, внутреннего корпуса и секции охлаждаемых лопаток.

На наружном кольце установлены втулки для подвода воздуха на охлаждение сопловых лопаток.

В промежуточном кольце установлены сотовые паяные вставки, обеспечивающие радиальное уплотнение по гребешкам бандажных полок рабочих лопаток колеса I ступени турбины.

Внутренний корпус соплового  аппарата сварной. Он состоит из внутреннего  кольца I ступени, конуса, фланца и козырька. Козырек приклепан к внутреннему  кольцу. Во внутреннем кольце располагается  уплотнительный пояс, устраняющий перетекание газа в осевом направлении под полками секций сопловых лопаток.

Лопатки соплового аппарата литые, пустотелые, охлаждаемые. Имеют  наружные и внутренние полки, объединяющие по три лопатки в секции. Пазами на внутренней полке секции устанавливаются  на шлицы кольца внутреннего корпуса. От перемещения в осевом направлении секции фиксируются буртиками в наружном и промежуточном кольцах; от перемещения в окружном направлении - радиально расположенными штифтами, выступающими из наружного кольца.

Во внутреннюю полость  лопаток секций I ступени установлен дефлектор. На наружные полки секций припаяны крышки, по боковым торцам наружных и внутренних полок секций имеются прорези, в которые монтируются пластины, устраняющие перетекание газа из тракта в щели между полками секций.

Фланцы наружного кольца I ступени и внутреннего корпуса I ступени соплового аппарата крепятся болтами к камере сгорания. К заднему фланцу промежуточного кольца I ступени болтами кропится сопловой аппарат II ступени.

Сопловой аппарат II ступени.

Сопловой аппарат включает в себя наружное кольцо, внутренний корпус, секции сопловых лопаток и замковое кольцо.

В наружном кольце установлены сотовые паяные вставки и уплотнительный пояс.

Уплотнительный пояс служит для устранения перетекания  газа над наружными полками секций сопловых лопаток II ступени. Сотовые вставки обеспечивают радиальное уплотнение по гребешкам бандажных полок рабочих лопаток колеса II ступени.

Лопатки соплового аппарата литые, пустотелые, неохлаждаемые и имеют наружную и внутреннюю полки, объединяющие по две лопатки в секции, и цапфу. Передней частью верхней полки секции устанавливаются в паз наружного кольца, а задней - зажимаются замковым кольцом. Цапфами секции устанавливаются в прорези внутреннего корпуса и одновременно центрируют его.

По боковым торцам наружных и внутренних полок секций имеются пазы, в которые устанавливаются пластины, устраняющие перетекание газа из тракта в щели между полками секций сопловых лопаток II ступени.

Внутренний корпус соплового  аппарата сварной. Он включает в себя внутреннее кольцо, диафрагму и кольцо лабиринтное с тремя рядами сотовых паяных вставок. Сотовые вставки обеспечивают радиальное уплотнение по гребешкам лабиринтного кольца ротора ВД. Во внутреннем кольце располагается уплотнительный пояс, устраняющий перетекание газа через щели между цапфами секций и прорезями внутреннего кольца.

К заднему фланцу наружного  кольца II и соплового аппарата болтами  крепится сопловой аппарат III ступени

Сопловой аппарат III ступени.

Конструкция соплового  аппарата аналогична конструкции соплового аппарата II ступени, описанной ранее.