Ротор багатоступінчастого осьового компресора та спосіб його складання

1. Ротор багатоступінчастого осьового компресора, що містить з'єднання барабана з конусною цапфою через один з дисків барабана, проміжні роторні кільця, що утворюють проточну частину, диск розвантажувальної порожнини з гребінцями лабіринтного ущільнення, який відрізняє ться тим, що конусна цапфа, виконана єдиним цілим з диском останнього ступеня і поясом гребінців лабіринтного ущільнення, з'єднана з барабаном за допомогою вилчастого шти фтового з'єднання. 2. Ротор багатоступінчастого осьового компресора за п. 1, який відрізняється тим, що крайнє проміжне роторне кільце, виконане з можливістю переміщення в осьовому напрямку, має монтажний бурт і отвори для східчасти х штифтів. C2 2 81525 1 3 81525 «спливають» та упираються в підошви замкових частин лопаток, додатково навантажуючи їх. Як правило, секції барабана і цапфи виготовляються з різних матеріалів (наприклад, титан-сталь) у яких різні коефіцієнти лінійного розширення, тому для забезпечення гарантованого натягу при роботі циліндричних поясів диска і цапфи, конструктивно виконується їх вил-часте з'єднання [2]. Особливо актуальним є застосування вилчастого шти фто вого з'єднання в стику диска з цапфою задньою ротора компресора високого тиску, тобто в місці, де високі температури негативно впливають на посадки. Застосування в конструкції вилчастого штифто вого з'єднання призводить до збільшення довжин і діаметрів шти фтів, що при розташуванні штифті в під робочими лопатками збільшить навантаження на замкові частини лопаток. Виконання вилчастого штифтового з'єднання пред'являє підвищені вимоги до забезпечення гарантованого фіксування радіальних штифтів, з недопущенням додаткового навантаження замкових частин робочих лопаток. При конструюванні роторів ГТД необхідно збільшувати ступінь стиснення повітря. Це досягається збільшенням числа ступіней компресора або застосуванням широкохордових лопаток, але при цьому збільшується відстань між підшипниками, на яких встановлений ротор, що зменшує поперечну жорсткість ротора, який передає крутний момент та осьову силу. Аналіз відомих конструкцій показує, що для збільшення поперечної жорсткості, частину останніх ступіней ротора розташовують над конусною цапфою з застосуванням проміжних роторних кілець, розпірок, міждискових проставок з жорстким закріпленням їх фланцевими з'єднаннями. При цьому можна простежити прагнення конструкторів до зменшення кількості фланцевих з'єднань (стиків) на прикладі роторів високого тиску виготовлення КБ «Прогрес» м. Запорожжя. Так, ротор двигуна Д18Т має 6 стиків, ротор двигуна Д136 має 4 стики [3] . Ротор багатоступінчастого осьового компресора (патент RU 2033566 С) - має 3 стики. Відомий ротор однокаскадного компресора, який має в районі цапфи задньої 12 стиків [4]. Усі ці конструкції мають загальні недоліки: - наявність зсувів та зминань у стиках, особливо при роботі на великі ресурси (40 000 годин і більше); - збільшений цикл виготовлення ротора за часом; - висока вартість виготовлення; збільшення кількості споживання електроенергії; - підвищена точність виготовлення; - висока трудомісткість виготовлення; - велика кількість персоналу і верстатного парку, задіяного у виготовленні. Найбільш близьким, за своєю технічною сутністю, до пристрою, що заявляється, є ротор багатоступінчастого осьового компресора ( патент Російської Федерації RU 2033566 С ), у якому 4 диски останніх ступіней ротора компресора високого тиску закріплені за допомогою фланцевого з'єднання на складеній конусній цапфі з використанням проміжних роторних кілець, розпірок і міждискових проставок. З'єднання їх між собою здійснюється призонними болтами, через які відбувається передача крутного моменту. Отвори для призонних болтів або свердлять та розгортають спільно у секціях, які з'єднуються, або виконують за допомогою кондукторів. Головним недоліком цієї конструкції є розкриття стиків, особливо при великих наробітках. Розкриттю стиків сприяють сили, що виникають у фланцевому з'єднанні ротора: - від передаваного крутного моменту; - від сумарного згинального моменту; - від інерційних сил; - від гіроскопічного моменту; від сумарного значення осьового газодинамічного зусилля; - від термічних переміщень, як при роботі, так і при невдалих запусках і аварійних зупинках. У силу ви щевикладеного виникла необхідність у створенні конструкції ротора, що не має фланцевих з'єднань у деталях, що з'єднуються. Технічна задача, на рішення якої спрямований винахід, полягає в створенні внутрішнього силового зв'язку дисків крайніх ступіней ротора і диска розвантажувальної порожнини з конусною цапфою без фланцевих з'єднань; спрощенні конструкції ротора багатоступінчастого осьового компресора; поліпшенні технологічності виготовлення; зниженні вартості виготовлення і розробці способу, що реалізує складання ротора багатоступінчастого осьового компресора. Поставлена технічна задача вирішується за рахунок того, що у відомому роторі багатоступінчастого осьового компресора, який містить з'єднання барабана з конусною цапфою через один з дисків барабана, проміжні роторні кільця, що організують проточну частину, диск розвантажувальної порожнини з гребінцями лабіринтного ущільнення, відповідно до передбачуваного винаходу, конусна цапфа, виконана єдиним цілим з диском останньої ступіні і поясом гребінців лабіринтного ущільнення, з'єднана з барабаном за допомогою вилчастого шти фтового з'єднання. Крайнє проміжне роторне кільце, що здійснює стопоріння штифтів вилчастого з'єднання та використовується для розвантаження замкових частин робочих лопаток від радіального переміщення, виконано з можливістю переміщення в осьовому напрямку, має монтажний бурт та отвори для східчастих штифтів. Східчасті штифти, що стопорять проміжне роторне кільце, встановлені в отвори для східчастих шти фтів і отвори для штифтів вилчастого з'єднання, кратно кроковій відстані між шти фтами вилчастого з'єднання. Кількість отворів для східчастих шти фтів у проміжному роторному кільці менша і кратна кількості штифтів вилчастого з'єднання. Загальні осі східчастих штифтів і шти фтів вилчастого з'єднання розташовані під робочими лопатками ротора. 5 81525 Поставлена задача вирішується тим, що складання відомого ротора багатоступінчастого осьового компресора виконується шляхом з'єднання барабана з конусною цапфою через один з дисків барабана, відповідно до гаданого винаходу, конусну цапфу запресовують у диск крайньої ступіні, при вкрай правому положенні проміжного роторного кільця, свердлять, розгортають отвори під штифти вилчастого з'єднання, встановлюють у них штифти вилчастого з'єднання, потім проміжне роторне кільце переміщають уліво, до суміщення осей штифтів вилчастого з'єднання з осями отворів для східчасти х шти фтів проміжного роторного кільця і встановлюють східчасті штифти, після чого набирають робочі лопатки диска. На фіг.1 представлений поперечний розріз ротора багатоступінчастого осьового компресора. На фіг.2 зображені отвори під штифти вилчастого з'єднання і східчасті шти фти при вкрай правому положенні проміжного роторного кільця. Ротор багатоступінчастого осьового компресора (фіг.1) містить у собі з'єднання барабана 1 з конусною цапфою 2 через один з дисків барабана 3, проміжне роторне кільце 4, що організує проточну частину, пояс лабіринтових гребінців 5 розвантажувальної порожнини компресора. Конусна цапфа 2 виконана єдиним цілим з диском останньої ступіні 7 і поясом гребінців лабіринтового ущільнення 5 і з'єднана з барабаном 1 за допомогою вилчастого шти фтового з'єднання 6. Для виконання отворів під штифти вилчасто го з'єднання 8 проміжне роторне кільце 4 має можливість осьового переміщення за допомогою монтажного бурту 10. Східчасті шти фти 9 зафіксовані від радіального переміщення замковими частинами робочих лопаток 11 диска 3. Через штифти вилчастого з'єднання 8 відбувається передача всіх навантажень від барабана 1 до конусної цапфи 2. Східчасті штифти 9, розташовані кратно кроковій відстані між шти фтами вилчастого з'єднання 8, фіксують проміжне роторне кільце 4 від осьового переміщення. Спосіб складання ротора багатоступінчастого осьового компресора полягає в тім (фіг.2,1), що конусну цапфу 2 запресовують у диск крайньої ступіні 3. При вкрай правому положенні проміжного роторного кільця 4, свердлять, розгортають отвори 12 для штифтів вилчастого з'єднання 8, встановлюють у них штифти вилчастого з'єднання 8. Потім проміжне роторне кільце 4 за допомогою монтажного бурту 10 переміщають уліво до суміщення осей отворів 12 для штифтів вилчастого з'єднання 8 з осями отворів 13 для східчасти х штифтів 9. Встановлюють східчасті штифти 9. Штифти вилчастого з'єднання 8 зафіксовані від радіального переміщення різницею діаметрів отворів 12 і 13. Після цього набирають робочі лопатки 11, які фіксують східчасті штифти 9 від радіального переміщення. В теперішній час, конструкція ротора багатоступінчастого осьового компресора, по 6 гаданому винаходу, впроваджена в конструкторську документацію газотурбінного двигуна Д090, який виготовляється на ДП НВКГ «Зоря-Машпроект» М.Миколаїв. Джерела інформації 1. Скубачевский Г. С. Авиационные газотурбинные двигатели. -М.: Машиностроение, 1968, с. 126. 2. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Под ред. Хронина Д. В. -М.: Машиностроение, 1989,с. 195. 3. Альбом конструктивных схем ГТД, Харьков, 1990, с. 1,29. 4. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Под ред. ХронинаД. В. -М.: Машиностроение, 1989,0.55, рис.3.5.