Багатоопорне хвостове з’єднання робочої лопатки турбіни з гарантованим контактом по всіх опорах

Багатоопорне хвостове з'єднання робочої лопатки турбіни з гарантованим контактом по всіх 3 47583 На креслені наведено: 1 - хвостовик; 2 - грибок ободу диску; 3 - зубці пазу хвостовика 1; 4 - зубці грибка ободу диску 2; 5 - опорна поверхня зубця 3 пазу хвостовика 1; 6 - опорна поверхня зубця 4 грибка ободу диску 2; 7 - центр радіусу R1 закруглення зубця 3 пазу хвостовика 1; 8 - центр радіусу R2 закруглення зубця 4 грибка ободу диску 2; 9 нормаль, на якій розташовані центри 7 і 8 радіусів R1 та R2 закруглень зубців 3 та 4; 10 - дуга закруглення зубця 3 пазу хвостовика 1; 11 - дуга закруглення зубця 4 грибка ободу диску 2; 12 - лінія контакту зубців 3 і 4 пазу хвостовика 1 і грибка ободу диску 2. Запропоноване багатоопорне хвостове з'єднання робочої лопатки з гарантованим контактом по всім опорам містить хвостовик 1 і грибок ободу диску 2 ротору. Зубці 3 пазу хвостовика і зубці 4 грибка ободу диску 2 сполучаються по опорним поверхням 5 і 6. Центр 7 радіусу R1 закруглення зубця 3 пазу хвостовика 1 і центр 8 радіуса R2 зубця 4 грибка ободу диску 2 розташовані на одній нормалі 9 до опорних поверхонь 5 і 6, утворюючи дугу 10 зубця 3 пазу хвостовика 1 та дугу 11 зубця 4 грибка ободу диску 2, зводячи площадку контакту 12 до лінії в окружному напрямку турбіни. Під час роботи турбіни у зв'язку з дією високих відцентрових сил на хвостовик 1 на лінії контакту 12 опорних поверхонь 5 і 6 зубців 3 і 4 виникають деформації. Форми опорних поверхонь дозволяють розглянути їх контакт як задачу теорії пружності при контакті циліндру та прямої площини. Внаслідок деформацій у місцях контакту виникають площадки, що являють собою вузький прямокутник. Згідно рішення щодо контакту циліндра та площини (коефіцієнт Пуасона m=0,3мм, модуль пружності E=2×1011Па для сталі робочих лопаток), величина найбільшої контактної напруги s max для циліндричної поверхні в будь-якій точці лінії контакту знаходиться за формулою: 4 PE , lR де Р - прикладене навантаження; l - довжина твірної циліндрів (товщина хвостового з'єднання); R - радіус циліндра. Зближення зубців внаслідок деформацій поверхонь одного зубця P 4R D = 1,159 ( 0,41 + ln ), lE b s max = 0,418 PR - ширина площадки,яка з'явlE ляється внаслідок контакту [4]. Відцентрова сила реальної робочої лопатки 3го ступеня циліндру низького тиску (ЦНТ) разом з бандажем складає 294000Н. Товщина хвостового з'єднання (довжина твірних циліндра) 45мм. Для прикладу були прийняті радіуси закруглень зубців хвостовика та грибка ободу диску 4,5мм. У таблиці наведені можливі варіанти роботи заявленого багатоопорного хвостового з'єднання робочої лопатки з гарантованим контактом по всім опорам. Як видно з таблиці (де вказані величини деформацій одного та двох зубців), величини зближення такі, що у випадку початкового контакту однієї або двох пар опорних площадок, обумовленого наявністю технологічних зазорів, у заявленому винаході зазори будуть компенсовані, що забезпечить роботу усіх опорних площадок. Заявлена корисна модель може бути використана не тільки для грибовидних, але й для інших типів хвостових з'єднань. Використання запропонованого багатоопорного хвостового з'єднання робочої лопатки з гарантованим контактом по всім опорам дозволяє, в порівнянні з існуючими з'єднаннями, підвищити надійність та довговічність даних конструкцій. де b = 1526 , Таблиця Варіанти роботи багатоопорного хвостового з'єднання робочої лопатки з гарантованим контактом по всім опорам Варіант контакту Три пари опор Дві пари опор Одна пара опор Діюче навантаження 49000 73500 147000 Зближення зубців хво- Зближення зубців хвоНайбільша контактстового з'єднання D, стового з'єднання D, на напруга smax, мм, за рахунок дефор- мм, за рахунок дефоМПа мації одного зубця рмації двох зубців 2908 0,0280 0,0560 3561 0,0396 0,0792 5037 0,0726 0,1452 Джерела інформації: 1. Шубенко-Шубин Л.А. Прочность элементов паровых турбин / Л.А. Шубенко-Шубин, Д.М. Гернер, В.П. Сухинин. - М.: Машгиз, 1962. - 568с. 2. РД 24. 260.09-87 Выбор конструкции и размеров профилей хвостовых соединений лопаток паровых и газовых турбин и осевых компрессоров при проектировании. - Ленинград: Из-во НПО ЦКТИ, 1987. 3. Иосилевич Г.Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин. - М.: Машиностроение, 1981. - 224с. 4. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В.; Отв. ред. Писаренко Г.С. - 2-е изд., перераб. и доп. Киев: Наук. думка, 1988. - 736с. 5 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 47583 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601