Рабочая лопатка турбины газотурбинного двигателя
Рабочая лопатка турбины газотурбинного двигателя имеет верхнюю полку с зигзагообразными боковыми поверхностями и контактными площадками. Толщина верхней полки во внутреннем радиусе перехода от боковой поверхности к контактной площадке равна 0,3 - 1,5 толщины контактной площадки. Изобретение позволяет повысить надежность лопатки за счет уменьшения напряжения и исключения появления трещин и поломки верхней полки лопатки. 6 ил.
Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, а более конкретно - к рабочим лопаткам турбины.
Известны полочные рабочие лопатки турбины, контактирующие между собой по боковой поверхности верхних полок [1]. Известное устройство уменьшает вибронапряжения в лопатках, однако не является надежным, так как возможен температурный распор по верхним полкам лопаток при их высоких температурах. Наиболее близкой к заявляемой является полочная рабочая лопатка турбины с зигзагообразными боковыми поверхностями полки [2]. Известная полка имеет контактные площадки, по которым при сборке осуществляется натяг за счет разворота пера лопатки, что снижает вибронапряжения в лопатках. Однако недостатком такой конструкции является наличие внутренних радиусов в зигзагообразных поверхностях верхней полки, которые являются концентраторами напряжений и приводят к появлению трещин и поломке верхних полок, что снижает надежность двигателя. Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности лопатки за счет уменьшения напряжений и исключения появления трещин и поломки верхней полки лопатки. Сущность технического решения заключается в том, что в рабочей лопатке турбины ГТД с верхней полкой, имеющей зигзагообразные боковые поверхности и контактные площадки согласно изобретению толщина верхней полки во внутреннем радиусе перехода от боковой поверхности к контактной площадке равна 0,3... 1,5 толщины контактной площадки. Выполнение толщины верхней полки во внутреннем радиусе перехода от боковой поверхности к контактной площадке равной 0,3...1,5 толщины контактной площадки позволяет уменьшить величину напряжений до приемлемой величины, что исключает образование трещин и поломку верхних полок и в целом повышает надежность лопатки. На фиг. 1 изображена полочная рабочая лопатка турбины. На фиг. 2 - вид А на верхнюю полку на фиг. 1. На фиг. 3 - элемент I на фиг. 2 в увеличенном виде. На фиг. 4 - элемент II на фиг. 2 в увеличенном виде. На фиг. 5 - вид Б на фиг. 2. На фиг. 6 - вид В на фиг. 2. Полочная рабочая лопатка 1 состоит из хвостовика 2, охлаждаемого пера 3 и верхней полки 4 с зигзагообразными боковыми поверхностями 5 и 6. На наружной поверхности верхней полки 4, по ее краям, расположены радиальные выступы 7 и 8, на боковых поверхностях которых выполнены контактные площадки 9 и 10, расположенные под углом к боковым поверхностям 11 и 12 полки 4. Между боковой поверхностью 11 и контактной площадкой 9, а также между боковой поверхностью 12 и контактной площадкой 10 образуются внутренние радиусы закругления r и R соответственно, которые являются концентраторами напряжений на длине l1 и l2 соответственно, т.е. на той длине, на которой выполнено закругление. Работает данное устройство следующим образом. При работе двигателя за счет центробежных и газовых сил, действующих на перо, соседние лопатки контактируют между собой по контактным площадкам 9 и 10 с усилием P, демпфируя таким образом колебания лопаток. Однако от действия сил P на контактные площадки часть 13 полки вместе с контактной площадкой 7 стремится оторваться от части полки 14 - с одной стороны, и часть полки 15 вместе с контактной площадкой 8 стремится оторваться от части 16 полки 4. Наличие концентраторов напряжений в виде радиусов перехода r и R может привести к появлению трещин и к поломке лопатки. Поэтому толщина полки h во внутреннем радиусе r или R перехода от боковой поверхности к контактной площадке выполняется равной 0,3. . . 1,5 от толщины H (высоты) контактной площадки полки, при этом, по данным эксперимента, трещины не образуются из-за уменьшения величины напряжений до приемлемой величины. При величине h меньшей, чем 0,3 H возможно образование трещин - по экспериментальным данным. При величине h большей 1,5 H возрастает вес полки, что снижает запасы прочности пера лопатки. Увеличить существенно величину радиусов перехода r и R, чтобы уменьшить концентрацию напряжений, не представляется возможным из-за уменьшения площади контактных площадок, что приводит к их преждевременному износу. Источники информации: 1. С. А. Вьюнов и др. "Конструкция и проектирование авиационных ГТД", Машиностроение, Москва, 1989 г., стр. 147, рис. 4.11. 2. С. А. Вьюнов и др. "Конструкция и проектирование авиационных ГТД", стр. 166, рис. 4.27 - прототип.Формула изобретения
Рабочая лопатка турбины газотурбинного двигателя с верхней полкой, имеющей зигзагообразные боковые поверхности и контактные площадки, отличающаяся тем, что толщина верхней полки во внутреннем радиусе перехода от боковой поверхности к контактной площадке равна 0,3 - 1,5 толщины контактной площадки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Похожие патенты:
Рабочее колесо турбомашины // 2146767
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а более конкретно - к рабочим колесам турбомашин газотурбинных двигателей, а также - к установкам для прочностной доводки рабочих колес газотурбинных двигателей
Рабочая лопатка с бандажной полкой // 2064593
Изобретение относится к области турбостроения и касается облопачивания роторов турбомашин
Бандажная полка рабочей лопатки // 2063518
Изобретение относится к области турбостроения и касается облопчивания рабочих колес турбомашин
Ротор турбины // 1760134
Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при проектировании и модернизации ленточных бандажей рабочих лопаток паровых турбин
Рабочее колесо турбомашины // 1657668
Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить надежность за счет выполнения демпфирующих элементов рабочего колеса, содержащего диск 1, в пазах которого установлены лопатки 3 на удлиненных ножках с трактовыми полками 4 и демпфирующие элементы, контактирующие с полками 4, в виде разрезной на периферии пластины 5 с разведенными в разные стороны под углом а вдоль оси колеса краями, боковые поверхности которых контактируют с трактовыми полками 4
Концевой бандаж рабочего колеса // 1539330
Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при проектировании или реконструкции облопачивания рабочих колес паровых турбин
Рабочее колесо малоразмерной турбины // 1506148
Изобретение относится к турбостроению, может быть использовано в малоразмерных турбинах для пневматических турбин различного назначения и позволяет повысить надежность работы турбины на всех режимах при сохранении технологичности конструкции
Рабочее колесо газовой турбины // 1438324
Изобретение относится к турбостроению, в частности к использованию в высокооборотных турбоагрегатах рабочих колес с бандажным кольцом
Изобретение относится к энергомашиностроению и позволяет повысить экономичность турбомашины, ремонтопригодность и уменьшить трудоемкость при перелопачивании отдельных лопаток
Изобретение относится к самолетостроению, а именно к конструкции турбин ГТД и восстановлению контактных поверхностей бандажных полок рабочих лопаток турбины
Изобретение относится к турбореактивным двигателям, в частности к междулопаточным площадкам для опорных дисков лопаток вентилятора
Способ монтажа бандажа лопаток турбины // 2316652
Изобретение относится к многослойному бандажу лопаток для турбин
Изобретение относится к турбинной лопатке, с расположенным вдоль оси лопатки пером лопатки и с областью платформы, которая расположена на основании пера лопатки и содержит платформу, которая проходит поперек к оси лопатки
Ротор паровой или газовой турбины // 2347913
Изобретение относится к ротору паровой или газовой турбины с признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения
Бандажный элемент конца лопатки турбины // 2351769