Ротор осевого компрессора
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение классификационных характеристик, изучение конструкции и принципа действия осевых компрессоров, определение основных размеров и соотношений ротора осевого компрессора.
Осевые компрессоры предназначены для повышения давления воздушного потока.
В них возможно получение высокой степени повышения давления, больших расходов воздуха и КПД при сравнительно малых диаметральных габаритных размерах и массе. Поэтому они чаще центробежных используются в современных ГТУ, так как наиболее полно отвечают предъявляемым требованиям.
В таких компрессорах направление скорости потока воздуха в меридиональной плоскости примерно параллельно оси вращения.
Наряду с преимуществами осевые компрессоры имеют и некоторые недостатки:
· снижение коэффициента полезного действия на нерасчетных режимах;
· относительно узкую область устойчивых режимов работы;
· чувствительность к износу поверхности лопаток в процессе эксплуатации;
· большое количество лопаток (несколько сотен), вызывающее повышение трудоемкости изготовления и, следовательно, стоимости компрессора.
Классификация осевых компрессоров осуществляется по следующим признакам:
1. По числу роторов:
- однороторные (однокаскадные);
- двухроторные (двухкаскадные).
2. По отношению скорости воздуха в проточной части к скорости звука:
- дозвуковые;
- сверхзвуковые.
3. По конструкции ротора:
· роторы барабанного типа, представляющие собой коническую оболочку, закрытую с торцов плоскими или коническими стенками, с цапфами, установленных в подшипниках. На наружных поверхностях барабана выполнены пазы для крепления лопаток;
· роторы дискового типа, имеющие ряд дисков, посаженных на вал;
· роторы барабанно-дискового типа, состоящие из отдельных дисков, соединенных между собой сваркой и образующих барабан.
4. По форме проточной части:
· с постоянным наружным диаметром;
· с постоянным средним диаметром;
· с постоянным внутренним диаметром;
· с комбинацией постоянного наружного и постоянного внутреннего диаметров.
В ротор входит весь комплект вращающихся деталей компрессора, с помощью которых осуществляется преобразование механической энергии в кинетическую и потенциальную энергии воздушного потока.
Основными деталями ротора являются барабан или диски, рабочие лопатки, передняя и задняя цапфы.
Ротор компрессора нагружается в работе значительными инерционными и газовыми силами, крутящими и изгибающими моментами.
Для изготовления дисков и барабанов применяются титановые сплавы или легированные хромоникелевые стали.
После механической обработки детали покрывают антикоррозионным составом или анодируют.
Рабочие лопатки установлены на роторе в отдельные пазы типа “ласточкин хвост”. В собранном виде ротор проходит статическую и динамическую балансировку с целью уменьшения вибраций и инерционных сил, воздействующих на подшипники.
Крутящий момент от вала турбины передается к ротору компрессора через эвольвентные шлицы, выполненные внутри его задней цапфы.
Основными характеристиками ротора осевого компрессора являются: число ступеней i, количество рабочих лопаток в ступени Z, наружный и внутренний диаметры рабочего колеса, высота (длина) лопаток ступени l, хорда лопатки b, шаг на среднем радиусе t, густота решетки на среднем радиусе (b/t), удлинение лопатки на среднем радиусе (l/b) , относительная толщина лопатки c/b.
Порядок выполнения работы
1. Дать характеристику ротора компрессора в соответствии с классификационными признаками.
2. Выполнить эскизирование ротора компрессора и определить его основные геометрические размеры.
3. Определить основные характеристики ротора и заполнить таблицу 3. Проанализировать полученные результаты.
Таблица 3
Параметры осевого компрессора и его отдельных ступеней | Ступень № | Ступень № | Ступень № |
Количество лопаток в ступени, Z | |||
Наружный диаметр колеса ступени, Dн мм | |||
Внутренний диаметр ступени, dвн мм | |||
Относительный диаметр втулки колеса 1-ой ступени d =dвн /Dн | |||
Высота лопаток ступени l=(Dн-dвн)/2, мм | |||
Хорда лопатки, b мм | |||
Шаг у корня лопатки tк = p dвн /z, мм | |||
Шаг на наружном диаметре колеса tн = p Dн/z, мм | |||
Шаг на среднем радиусе tср =(tк +tн)/2, мм | |||
Густота решетки на среднем радиусе (b/tср) |
Контрольные вопросы
1. В чем отличие осевых компрессоров от центробежных?
2. Каковы достоинства и недостатки осевых компрессоров?
3. По каким признакам классифицируются осевые компрессоры?
4. Какие типы роторов находят применение в осевых компрессорах?
5. Назовите основные геометрические характеристики ротора осевого компрессора и его отдельной ступени.
6. Из каких материалов изготавливают роторы осевых компрессоров
Лабораторная работа №5