Ротор газотурбинного двигателя

(57) Использовностроении,аных двигателсопряжение дефны осуществлским поверхнонадежность и ши- бинния: турби- . ричесить 3 ил,5/06 ФС Ьт ЪГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 4902894/0622) 14,01.9146) 15.03.93. Бюл, Ь 10171) Самарский моторный завод(56) Патент США % 4844694, кл. Е 011 989. Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в авиационных двигателях игазотурбинных установках.Целью изобретения является.устранение трещин в дефлекторе и повышение на. дежности и ресурса ГТД,На фиг. 1 изображен газотурбинныйдвигатель; на фиг. 2 - ротор с дефлектором;на фиг. 3 - сечение А-А по центрирующейповерхности,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 срабочим колесом 5 установлен дефлектор 6.Он зажат между валом 4 и диском 7 рабочегоКолеса при помощи болтов 3, При помощиповерхности 8 дефлектора центрируется наПоверхности 9 диска 7. Центрация дефлектора на диске необходима, так как обеспечивает отсутствие смещения дефлектораотносительно диска и разбалансировки. Поверхности 8 и 9 воспринимают и передаютусилия возникающие в работе. Центрирующая поверхность 8 дефлектора выполненаплоско-цилиндрической формы, т,е, состоитиз плоских 10 и цилиндрических 11 участков(фиг, 3), Плоские участки 10 расположенымежду отверстиями 12 под болты 3 и имеют Ы 1802174 А 1 ЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕание в энергетическом м менно в роторах газотур й. Сущность изобрете лектора с диском колеса ется по плоско-цйлинд стям, позволяющая повыресурс ГТД. 2 з,п, ф-лы,ЗаЗОР б 1 ОтНОСИтЕЛЬНО ЦИЛИНДРИчЕСКОй ПО- верхности 9 диска, Благодаря плоским участкам зазор б 1 получается переменным по окружности. Поскольку нагрузка на дефлектор может передаться от диска после выборки зазора, то вследствие этого обстоятельства в местах зазора Ф, 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 д 2, 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 определяется из условия получения приемлемых напряжений в полотне дефлектора и по его поверхности 8 зацепа 13. Дль обеспечения центрации дефлектора на всех режимах между диском и дефлектором на зацепе 13сделана дополнительная посадка 14 с небольшим натягом,Конструкция работает следующим образом.При запуске ГТД ротор 2 начинает вращаться, Газовый поток увеличивает своютемпературу. Поскольку дефлектор 6 выполняется более тонким по сравнению с диском, то он прогревается быстрее диска 7. Врезультате зазор о 2 между диском и дефлектором выбирается, Причем, дополни.тельная посадка 14 по зацепу 13 в этомслучае не является препятствием, ДефлектоР переходит с одного пояса центрации надругой, Зазор 01 на участке запуска и набора оборотов изменяется незначительно инагрузка воспринимается в основном цилиндрическими поверхностями 9 диска и 11дефпектора. По мере увеличения оборотовначинают воспринимать нагрузку и плоские 20участки 10 дефлектора, При достижениимаксимальных оборотов нагрузка распределится почти равномерно по всей длине плоско-цилиндрического поверхности 8дефлектора. При достижении стационарного режима, когда устанавливается температура диска и дефлектора происходитнекоторое перераспределение нагрузки.При останове изделия дефлектор как болеетонкий охлаждается быстрее и переходит на 30дополнительный пояс центрации, определяемый посадкой на поверхности 14 зацепа13. Последующие пуски ГТД, его работа иостанов происходит поэтому при значительно уменьшенных по сравнению с прототипом нагрузках на.зацеп 13, что увеличиваетциклическую долговечность и надежностьдефлектора и ГТД.П р и м е р. Дефект растрескиваниямежду отверстиями дефлектора над болтами проявился при контроле ЛЮМ 1 в серийном и в опытном производстве, Всего былозафиксировано 35 случаев растрескивания,Глубина трещин доходила до 0,7 мм с последующим их развитием. Наработка дефлекторов до обнаружения трещинсоставляет от 18 часов до 201 час. Трещиныповторно-статические. Например, на изделии Рпосле наработки 15 ч 17 мин выявлено растрескивание в характерном месте. 50Дефект был выведен заполировкой, Изделие Рбыло собрано вновь и прошло еще 132 ч 45 мин. При ЛЮМконтроле 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 01 = 0,41-0,71 длина плоского участка 15 мм, зазор д 2 = 0,21-0,34, диаметр расположения плоско-цилиндрической поверхности 288 мм, количество отверстий под болты 24, угол расположения середины плоского участка 730(середина расстояния между отверстиями, при 24 отверстиях угол между отверстиями 15), Дополнительная центрация выполнена наф 266, между поверхностями сопряжения осуществлен натяг 0,03 мм,В варианте с доработкой согласно изобретению ГТД Рпроработано еще 429 ч 26 мин, При проведении ЛЮМпосле 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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. Роторпоп.2,отлича ю щийся тем, что, с целью повышения технологичности зазор между посадочными поверхностями диска и дефлектора образован путем выполнения плоских участков на цилиндрической посадочной поверхностях дефлектора,1802174 Редакто Корректор С, Лиси Тиражрственного комитета по изобретения 113035, Москва. Ж, Раушская наб.,Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж л.Гагарина 10 акаэ 839 ВНИИП оставитель Ю. Воробьевехред М. Моргентал Подписноем и открытиям при ГКНТ ССС4/5