УДК 621.438:536.24
В. Г. П о п о в, А. В. П и п о п у л о,
С. А. С т е п а н о в
ОПТИМИЗАЦИЯ МОНТАЖНОГО ЗАЗОРА
БАНДАЖНЫХ ПОЛОК ЛОПАТОК
ТУРБОМАШИН
Рассмотрена проблема оптимизации монтажного зазора бандаж-
ных полок турбинных лопаток, что определяет не только удобство
сборки рабочего колеса, но и работоспособность лопаток и, следо-
вательно, всей турбомашины в целом.
В современных турбомашинах для лопаток с большой относитель-
ной высотой бандажная полка является важным конструктивным эле-
ментом, обеспечивающим необходимые аэродинамические, вибраци-
онные (динамические) и прочностные параметры. Величина монтаж-
ного зазора
Δ
(или натяга) между контактными поверхностями бан-
дажных полок соседних лопаток, в свою очередь, определяет не только
удобство сборки рабочего колеса, но и работоспособность лопаток и,
следовательно, всей турбомашины в целом.
Влияние монтажного зазора
Δ
на динамику и прочность лопаток
неоднозначно, и всегда актуален вопрос оптимизации
Δ
. Рассмотрим
поведение бандажированных лопаток, например, при старте турбома-
шины при трeх значениях первоначального монтажного зазора: малый,
большой и оптимальный —
Δ
1,
Δ
2,
Δ
3 соответственно.
На рис. 1 приведены примеры типичных стартовых характеристик:
изменение некоторых основных параметров турбомашины по вре-
мени.
Лопатки под действием центробежных, газовых и температурных
нагрузок стремятся уменьшить свою закрученность по принципу за-
крученного стержня. При этом контактные поверхности бандажных
полок соседних лопаток перемещаются навстречу друг другу, и при
некоторой частоте вращения ротора
n
coupling
происходит контакт или
сцепление бандажных полок и, естественно, чем больше первоначаль-
ный зазор
Δ
, тем выше частота вращения сцепления
n
coupling
.
В момент схватывания полок происходит качественное изменение
жeсткостной схемы “ротор + изолированные лопатки” на схему “ро-
тор + лопатки + бандажное кольцо” (рабочее колесо). Меняются зави-
симости сил, моментов, перемещений, собственных частот колебаний,
напряжений статических и динамических от частот вращения.
Силы реакции в контактных поверхностях
F
coupling
в зависимо-
сти от частоты вращения показаны на рис. 2.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 2 111
