RU2573413C2

RU2573413C2 - Production of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) and turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions)

Info

Publication number: RU2573413C2
Application number: RU2014121909/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Артюхов; Дмитрий Юрьевич Еричев; Евгений Ювенальевич Марчуков; Сергей Анатольевич Симонов; Игорь Сергеевич Кузнецов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо")
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2016-01-20
Also published as: RU2014121909A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft represents a drum-disc design composed of a four-stage, hence, four-disc structure. The shaft is made in three steps. At the first stage, the assembly units, i.e. the shaft front and rear bearing journals, discs and spacers. At the second stage, said unit are assembled to three mounting sections to be coupled to compose the rotor shaft. Every section is a non-separable structure. The rotor shaft front bearing journal, first stage disc, second stage disc and spacer are fitted in the first section and coupled therein. The second section comprises the third stage disc with the rotor shaft rear gearing journal and spacer permanently jointed thereto. The third section makes the fourth stage disc. At the third stage, mounting sections are coupled via the spacers to complete the rotor shaft assembly at articulation of the second section spacer with the third section. The discs of all stages are composed of a single-piece element including the rim changing into a circular web with the hub provided with the central bore. Said rim is inscribed in the conditional surface of truncated cone diverging in working fluid flow direction with intermediate radius at the disc web conditional plane equal to design radius of the engine setting inner outline in said section if measured from the shaft axis to the rim outer surface. Rim of every disc has grooves for rotor vanes to be uniformly distributed over the edges and inclined to the shaft axis. The amount and frequency of grooves location are increased in direction of working fluid flow from disc to disc, from the first and third section. Besides, the groove lengthwise axes are located in the disc rotor at claimed angular frequency and inclination to the rotor axis in the projection on the arbitrary axial plane, perpendicular, to the radius drawn through the groove axis central point.

EFFECT: perfected manufacture parameters, higher efficiency and gas dynamic stability, longer rotor shaft life without increase in the input of material.

13 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных турбореактивных двигателей, в частности к способу изготовления вала ротора компрессора низкого давления.The group of inventions relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely to low-pressure compressors of aircraft turbojet engines, in particular to a method for manufacturing a rotor shaft of a low-pressure compressor.

Известен осевой компрессор двигателя, содержащий статор с лопатками спрямляющих аппаратов и ротор барабанно-дискового типа, включающий в себя отдельные рабочие колеса. Каждое рабочее колесо снабжено двумя дисками, расположенными последовательно по потоку в продольной плоскости сечения барабана. Оба диска соединены между собой с помощью кольцевого бурта первого диска и посадочного пояска в полотне второго диска. Кольцевой бурт второго диска образует трактовую барабанную оболочку, выполняя роль проставки между вторым и первым дисками каждой последующей рабочей ступени. На ободах дисков рабочих колес выполнены клиновидные кольцевые углубления, которые образуют кольцевой паз типа "ласточкин хвост" для контакта с клиновидными кольцевыми выступами на торцах полок рабочих лопаток (RU 2269678 С1, опубл. 10.02.2006).Known axial compressor of the engine, containing a stator with vanes of straightening apparatuses and a rotor of a drum-disk type, including individual impellers. Each impeller is equipped with two disks arranged sequentially downstream in the longitudinal plane of the cross section of the drum. Both disks are interconnected by means of an annular collar of the first disk and a landing belt in the canvas of the second disk. The annular collar of the second disk forms a tract drum shell, acting as a spacer between the second and first disks of each subsequent working stage. On the rims of the wheels of the impellers, wedge-shaped annular recesses are made, which form an annular dovetail groove for contact with the wedge-shaped annular protrusions at the ends of the shelves of the blades (RU 2269678 C1, publ. 02.10.2006).

Известен вал ротора компрессора низкого давления (КНД), включающий систему из четырех дисков, каждый из которых содержит обод для установки и приведения во вращение рабочих лопаток, сообщенный с валом турбины низкого давления (ТНД) турбореактивного двигателя (ТРД) (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. М.: Наука, 2011, стр. 249-259, 313-317).Known rotor shaft of a low pressure compressor (LPC), comprising a system of four disks, each of which contains a rim for installing and driving rotor blades, in communication with a shaft of a low pressure turbine (HPH) of a turbojet engine (turbojet engine) (N.N. Sirotin , AS Novikov, AG Paykin, AN Sirotin. Fundamentals of designing the production and operation of aircraft gas turbine engines and power plants in the CALS technology system. Book 1. M .: Nauka, 2011, pp. 249-259 , 313-317).

Известен способ изготовления вала ротора КНД ТРД, в котором соединения дисков компрессора между собой и с элементами конструкции ротора выполняют с помощью фланцевого соединения или торцевых шлиц. Вариантно при сборке ротора диски и цапфы стягивают либо одним центральным болтом, либо несколькими равномерно распределенными болтами или соединение дисков производят сваркой. Сварку выполняют по месту стыковки соединяемых дисков (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. М.: Наука, 2011, стр. 318-322).A known method of manufacturing the rotor shaft of the low pressure turbojet engine, in which the connection of the compressor disks to each other and to the structural elements of the rotor is performed using a flange connection or end slots. Alternatively, when assembling the rotor, the disks and trunnions are tightened either with one central bolt, or with several evenly distributed bolts, or the disks are joined by welding. Welding is performed at the junction of the joined disks (NN Sirotin, AS Novikov, AG Paykin, AN Sirotin. Fundamentals of designing the production and operation of aircraft gas turbine engines and power plants in the CALS technology system. Book 1 Moscow: Nauka, 2011, pp. 318-322).

К недостаткам известных решений относятся отсутствие системы выбора совокупности необходимых параметров дисков, образующих конфигурацию вала ротора и влияющих на площадь проходного сечения проточной части и размещение на ободе диска пазов и лопаток, формирующих аэродинамические процессы взаимодействия вала ротора барабанно-дисковой конструкции с потоком рабочего тела, вследствие отсутствия конкретизации диапазонов геометрических и аэродинамических параметров пространственной конфигурации дисков и угловой ориентации пазов в ободах дисков, а также сложность получения компромиссного сочетания повышенных значений КПД, запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора и как следствие сложность обеспечения оптимальной динамической прочности и повышенного ресурса вала ротора при минимуме материалоемкости дисков и их соединений в конструкции вала.The disadvantages of the known solutions include the lack of a system for selecting the set of necessary parameters of the disks forming the configuration of the rotor shaft and affecting the area of the flow section of the flow passage and placing grooves and blades on the disk rim that form the aerodynamic processes of interaction of the rotor shaft of the drum-disk structure with the flow of the working fluid, the lack of specification of the ranges of geometric and aerodynamic parameters of the spatial configuration of the disks and the angular orientation of the grooves in the dah of the disks, as well as the difficulty of obtaining a compromise combination of increased values of efficiency, gas-dynamic stability (GDU) reserves of the compressor and, as a result, the difficulty of providing optimal dynamic strength and increased resource of the rotor shaft with a minimum of material consumption of the disks and their connections in the shaft design.

Задача группы изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в вариантной разработке способа выполнения вала ротора КНД ТРД, а также собираемого этим способом вала ротора с дисками улучшенной аэродинамической конфигурации, пространственной жесткости узлов и элементов соединения дисков вала ротора, обеспечивающими получение формируемых дисками и проставками, вала, внутреннего контура и проходного сечения проточной части при одновременном улучшении технологических параметров изготовления КНД, необходимых для повышения КПД, газодинамической устойчивости и ресурса без увеличения материалоемкости компрессора.The task of the group of inventions related by a single creative idea is to develop a method for performing the rotor shaft of the low pressure turbojet engine, as well as the rotor shaft assembled in this way with disks of improved aerodynamic configuration, spatial stiffness of the nodes and elements of the connection of the rotor shaft disks, providing forming discs and spacers, the shaft, the inner contour and the bore of the flowing part while improving the technological parameters of the production of KND necessary for higher Ia efficiency, dynamic stability and lifetime without increasing the consumption of materials compressor.

Поставленная задача в части способа изготовления вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя решается тем, что вал ротора, согласно изобретению, вал ротора выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию, а изготовление вала выполняют в три стадии; на первой стадии изготавливают сборочные единицы, включая цапфы передней и задней опоры вала, диски и цилиндрические проставки; на второй стадии сборочные единицы собирают в три монтажные секции, каждую из которых выполняют неразборной, при этом в первую от входа в двигатель секцию монтируют, последовательно соединяя в направлении потока рабочего тела цапфу передней опоры вала ротора, диск первой ступени, диск второй ступени и снабженную фланцем цилиндрическую проставку, в состав второй секции включают диск третьей ступени, к которому неразъемно присоединяют цапфу задней опоры вала ротора и цилиндрическую проставку, снабженную с противоположного торца фланцем, а третью секцию выполняют в виде диска четвертой ступени; на третьей стадии указанные монтажные секции последовательно разъемно соединяют через цилиндрические проставки и завершают монтаж конструкции вала ротора, разъемно соединяя цилиндрическую проставку второй секции с образующим третью секцию диском четвертой ступени; причем диски всех ступеней вала ротора КНД изготавливают из штампованных заготовок в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в кольцевое полотно со ступицей, которую выполняют с центральным отверстием, а обод выполняют вписанным в условную поверхность усеченного конуса, расширяющегося в направлении потока рабочего тела, с промежуточным радиусом в средней условной плоскости полотна диска, равным проектному радиусу внутреннего контура проточной части двигателя в указанном сечении, считая от оси вала до внешней поверхности обода, и с градиентом G_1об конического расширения обода, который в процессе изготовления диска первой ступени принимают в диапазонеThe task in terms of the method of manufacturing the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine is solved by the fact that the rotor shaft, according to the invention, the rotor shaft is drum-disk, assembling a four-stage design in terms of the number of disks, and the shaft is manufactured in three stages; at the first stage, assembly units are made, including trunnions of the front and rear shaft bearings, discs and cylindrical spacers; at the second stage, the assembly units are assembled into three mounting sections, each of which is non-separable, while the first section is assembled from the engine entrance, sequentially connecting the axle of the front support of the rotor shaft, the disk of the first stage, the disk of the second stage and equipped with a cylindrical spacer, the second section includes a disk of the third stage, to which the axle of the rear support of the rotor shaft and the cylindrical spacer equipped with a flange from the opposite end are inseparably attached, and the third section is performed in the form of a disk of the fourth stage; at the third stage, these mounting sections are sequentially detachably connected through cylindrical spacers and complete the installation of the rotor shaft structure by releasably connecting the cylindrical spacer of the second section with the fourth-stage disk forming the third section; moreover, the disks of all steps of the rotor shaft of the low pressure rotor are made of stamped blanks in the form of a single element, including a rim turning into an annular web with a hub, which is made with a central hole, and the rim is inscribed in a conditional surface of a truncated cone, expanding in the direction of flow of the working fluid, with an intermediate radius in the average conditional plane of the blade web, equal to the design radius of the inner contour of the engine duct in the specified section, counting from the shaft axis to the outer surface of a, and the gradient G _1ob conical extension of the rim, which in the process of manufacturing the disc in the first stage taking range

где R_max и R_min - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска первой ступени, а B_об - осевая ширина обода диска первой ступени; при этом обод каждого диска снабжают пазами, предназначенными для лопаток ротора, которые равномерно распределяют по периметру и выполняют наклонными к оси вала, а количество и частоту размещения пазов увеличивают в направлении потока рабочего тела от диска к диску от первой к третьей секции, в том числе, размещая продольные оси пазов в ободе диска первой ступени с угловой частотой Y=(4,8÷6,7) [ед/рад] и наклоном к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза, под углом α, который принимают в диапазоне значений α=(19÷25)°.where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk of the first stage, and B _about - the axial width of the rim of the disk of the first stage; the rim of each disk is provided with grooves designed for rotor blades, which are evenly distributed around the perimeter and are inclined to the axis of the shaft, and the number and frequency of the grooves are increased in the direction of flow of the working fluid from the disk to the disk from the first to the third section, including , placing the longitudinal axis of the grooves in the rim of the disk of the first stage with an angular frequency Y = (4.8 ÷ 6.7) [units / rad] and an inclination to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the axis groove, at an angle α, which is taken in the range of values α = (19 ÷ 25) °.

При этом в процессе механической обработки диска первой ступени с фронтальной стороны полотна могут вытачивать с доводкой до проектных размеров, располагая под ободом диска консольный кольцевой конический элемент для последующего соединения при сборке секции с конической диафрагмой цапфы передней опоры вала, при этом длину образующей указанного конического элемента могут выполнять не выходящей за фронтальный габарит передней полки диска, а упомянутое соединение конического кольцевого элемента диска и диафрагмы цапфы производят неразъемным; аналогично неразъемно могут соединять полками ободов диски первой и второй ступеней, также прикрепляют к тыльной полке диска второй ступени первую межсекционную кольцевую цилиндрическую проставку с фланцем, в котором в процессе изготовления выполняют (36÷44) отверстий для последующего разъемного соединения с полотном диска третьей ступени в составе второй секции на третьей завершающей стадии изготовления вала ротора.In this case, during the machining of the first-stage disk from the front side of the blade, the web can be turned up to the design dimensions, placing a cantilever conical element under the rim of the disk for subsequent connection when assembling the section with the conical diaphragm of the journal of the front shaft support, while the length of the generatrix of the specified conical element can perform not going beyond the front dimension of the front shelf of the disk, and the aforementioned connection of the conical annular element of the disk and the diaphragm of the journal produce ner removable; similarly inseparably can connect the first and second stage disks with the shelves of the rims, also attach the first intersection annular cylindrical spacer with a flange to the rear shelf of the second stage disk, in which, during the manufacturing process, (36 ÷ 44) holes are made for subsequent detachable connection to the third stage disk blade in the composition of the second section at the third final stage of manufacture of the rotor shaft.

Поставленная задача в части вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя решается тем, что вал ротора, согласно изобретению, выполнен барабанно-дисковым, четырехступенчатым по числу дисков и изготовлен описанным выше способом.The problem in part of the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine is solved by the fact that the rotor shaft, according to the invention, is made of a drum-disk, four-stage in the number of disks and made in the manner described above.

Поставленная задача в части вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя, включающего корпус с проточной частью, решается тем, что вал ротора, согласно изобретению, содержит для последовательного соединения с образованием вала ротора, снабженного рабочими лопатками, три монтажные секции, две из которых первая и вторая выполнены неразборными, при этом первая от входа в двигатель монтажная секция включает последовательно соединенные цапфу передней опоры вала ротора, диск первой ступени, диск второй ступени и цилиндрическую проставку, снабженную фланцем, вторая секция включает диск третьей ступени, сообщенный с цапфой задней опоры вала ротора и цилиндрической проставкой, снабженной фланцем, а третья монтажная секция состоит из диска четвертой ступени, причем каждый диск всех ступеней каждой из монтажных секций выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей, снабженной центральным отверстием, при этом обод каждого диска снабжают пазами, предназначенными для рабочих лопаток ротора, которые равномерно распределены по периметру и выполнены наклонными к оси вала, причем продольная ось каждого из пазов диска первой ступени в составе первой монтажной секции образует с осью ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза, угол α, определенный в диапазоне значений α=(17÷27)°, а пазы равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Y=(4,78÷6,69) [ед/рад], при этом обод диска первой ступени в составе первой монтажной секции выполнен с возрастающим от входа к выходу из секции радиусом с градиентом радиального расширения G_1об, определенным в диапазоне

The problem in the part of the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, comprising a housing with a flow part, is solved in that the rotor shaft, according to the invention, comprises three mounting sections, two of which are the first and the second is made non-separable, while the first mounting section from the engine input includes a pin in series of the front support of the rotor shaft, a disk of the first stage, a disk of the second stage, and cylinder a spacer equipped with a flange, the second section includes a third-stage disk connected to the pin of the rear support of the rotor shaft and a cylindrical spacer equipped with a flange, and the third mounting section consists of a fourth-stage disk, each disk of all stages of each of the mounting sections being made as a single element including a rim turning into an annular web reinforced with a hub provided with a central hole, the rim of each disk being provided with grooves intended for rotor blades, which are equal to evenly distributed around the perimeter and made inclined to the axis of the shaft, and the longitudinal axis of each of the grooves of the disk of the first stage as part of the first mounting section forms with the axis of the rotor in the projection on the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis, angle α, defined in the range of values α = (17 ÷ 27) °, and the grooves are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad], while the rim of the disk of the first stage as part of the first mounting sections made with increasing from entrance to exit from tion radius gradient G _1ob radial expansion determined in the range

где R_max и R_min - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска первой ступени, а B_об - осевая ширина обода диска первой ступени.where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk of the first stage, and B _about - the axial width of the rim of the disk of the first stage.

В составе первой монтажной секции обод диска первой ступени асимметрично может быть соединен с полотном диска с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок, тыльная из которых превышает ширину фронтальной не менее чем в два раза, при этом радиус диска от оси вала ротора до внешней поверхности обода в средней плоскости полотна диска составляет (0,32÷0,55) от радиуса периферийного контура проточной части двигателя, а полотно с фронтальной стороны диска в зоне, примыкающей к ободу, снабжено расположенным под ним дополнительным коническим кольцевым элементом, который выполнен с углом наклона образующей к геометрической оси диска, превышающим угол наклона образующей внешней поверхности обода и принятым в диапазоне β=(52÷72)°, а также с возможностью силового соединения с внешней конической диафрагмой цапфы передней опоры и передачи через указанный конический элемент диска радиальных, осевых усилий на элементы опор ротора и крутящего момента на ротор от турбины низкого давления.As part of the first mounting section, the rim of the first-stage disk can be asymmetrically connected to the disk blade to form different-shaped annular conical inclined shelves, the rear of which exceeds the front width by at least two times, while the radius of the disk from the axis of the rotor shaft to the outer surface of the rim is the middle plane of the disk blade is (0.32 ÷ 0.55) from the radius of the peripheral contour of the engine flow path, and the blade from the front side of the disk in the zone adjacent to the rim is equipped with an additional m with a conical ring element, which is made with an angle of inclination of the generatrix to the geometric axis of the disk, exceeding the angle of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim and adopted in the range β = (52 ÷ 72) °, as well as with the possibility of power connection with the external conical diaphragm of the axle of the front support and transmitting, through said tapered disk element, radial, axial forces to the rotor support elements and torque to the rotor from the low pressure turbine.

Конфигурация поперечного сечения пазов обода каждого из дисков секций может быть выполнена по типу «ласточкин хвост», при этом диск первой ступени в составе первой монтажной секции может быть выполнен с радиальным расстоянием от нижней точки ступицы до внешней поверхности обода не менее чем в 1,6 раза меньшим пролонгированного радиального расстояния в свету между внутренним и периферийным контурами просвета проточной части двигателя, а участки внешней поверхности между пазами обода дисков всех секций выполнены образующими внутреннюю поверхность проточной части двигателя в зоне расположения дисков указанных секций вала ротора КНД, кроме того, фронтальная полка обода диска первой ступени и тыльная полка второй ступени в составе первой монтажной секции снабжены в каждом пазу не менее чем одним сквозным отверстием, предназначенным для возможного пропуска фиксатора хвостовика лопатки и установки на ободе диска балансировочных грузов, при этом тыльная полка обода диска первой ступени развита на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов лабиринтного уплотнения и обеспечения контакта с ответной фронтальной полкой обода входящего в первую секцию диска второй ступени с возможностью силового соединения с последней и передачи крутящего момента от турбины низкого давления ТРД.The configuration of the cross section of the grooves of the rim of each of the section disks can be performed according to the dovetail type, while the disk of the first stage as part of the first mounting section can be made with a radial distance from the lower point of the hub to the outer surface of the rim of at least 1.6 times smaller than the prolonged radial distance in the light between the internal and peripheral contours of the lumen of the engine duct, and the parts of the outer surface between the grooves of the rim of the disks of all sections are made forming the inner the surface of the engine duct in the area of the disks of the indicated sections of the rotor shaft of the KND, in addition, the front shelf of the rim of the disk of the first stage and the rear shelf of the second stage as part of the first mounting section are provided in each groove with at least one through hole designed for possible passage of the shank retainer blades and installations on the rim of the disk of balancing weights, while the rear shelf of the rim of the disk of the first stage is developed to a width sufficient to accommodate labyrinth elements in the indicated shelf seals and provide mating contact with the front flange of the rim included in the first section of the disc of the second stage, with the power connection to the latter and the torque transmission from the low pressure turbine turbojet.

Поставленная задача в части способа изготовления вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя по второму варианту решается тем, что вал ротора, согласно изобретению, выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию, а изготовление вала выполняют в три стадии, на первой стадии изготавливают сборочные единицы, включая цапфы передней и задней опоры вала, диски и кольцевые проставки, которые выполняют цилиндрическими; на второй стадии сборочные единицы собирают в три монтажные секции, каждую из которых выполняют неразборной, при этом в первую от входа в двигатель секцию монтируют, последовательно соединяя в направлении потока рабочего тела цапфу передней опоры вала ротора, диск первой ступени, диск второй ступени и снабженную фланцем цилиндрическую проставку, в состав второй секции включают диск третьей ступени, к которому неразъемно присоединяют коническую диафрагму цапфы задней опоры вала ротора и цилиндрическую проставку, снабженную с противоположного торца фланцем, а третью секцию выполняют в виде диска четвертой ступени; на третьей стадии указанные монтажные секции последовательно соединяют через цилиндрические проставки и завершают монтаж конструкции вала ротора, разъемно соединяя выходную проставку второй монтажной секции с диском четвертой ступени, образующим третью секцию вала; причем диски всех ступеней вала ротора КНД изготавливают из штампованных заготовок в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в кольцевое полотно со ступицей, которую выполняют с центральным отверстием, а обод выполняют вписанным в условную поверхность усеченного конуса, расширяющегося в направлении потока рабочего тела, с промежуточным радиусом в средней условной плоскости полотна диска, равным проектному радиусу внутреннего контура проточной части двигателя в указанном сечении, считая от оси вала до внешней поверхности обода, при этом обод каждого диска снабжают пазами, которые равномерно распределяют по периметру и выполняют наклонными к оси вала, причем количество и частоту размещения пазов увеличивают в направлении потока рабочего тела от диска к диску и от первой секции к третьей, в том числе, размещая продольные оси пазов в ободе диска первой ступени с угловой частотой Y=(4,78÷6,69) [ед/рад] и наклоном к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза, под углом α, который принимают в диапазоне значений α=(19÷25)°, кроме того, в процессе изготовления диска первой ступени для первой монтажной секции обод выполняют с внешней поверхностью, вписанной в условную усеченную коническую поверхность, с наклоном образующей указанной поверхности в осевой плоскости вала ротора под углом φ=(17÷27)° к оси последнего.The task in part of the method of manufacturing the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine according to the second embodiment is solved by the fact that the rotor shaft, according to the invention, is made drum-disk, assembling a four-stage design in terms of the number of disks, and the shaft is manufactured in three stages, the first stage is made assembly units, including trunnions of the front and rear shaft bearings, discs and ring spacers, which are cylindrical; at the second stage, the assembly units are assembled into three mounting sections, each of which is non-separable, while the first section is assembled from the engine entrance, sequentially connecting the axle of the front support of the rotor shaft, the disk of the first stage, the disk of the second stage and equipped with a flange cylindrical spacer, the second section includes a disk of the third stage, to which the conical diaphragm of the journal of the rear support of the rotor shaft and the cylindrical spacer equipped with a counter the butt end flange, and the third section is performed in the form of a disk of the fourth stage; at the third stage, these mounting sections are connected in series through cylindrical spacers and complete the installation of the rotor shaft structure, releasably connecting the output spacer of the second mounting section with a fourth-stage disk forming the third shaft section; moreover, the disks of all steps of the rotor shaft of the low pressure rotor are made of stamped blanks in the form of a single element, including a rim turning into an annular web with a hub, which is made with a central hole, and the rim is inscribed in a conditional surface of a truncated cone, expanding in the direction of flow of the working fluid, with an intermediate radius in the average conditional plane of the blade web, equal to the design radius of the inner contour of the engine duct in the specified section, counting from the shaft axis to the outer surface of and, while the rim of each disk is provided with grooves that are evenly distributed around the perimeter and are inclined to the axis of the shaft, and the number and frequency of placement of the grooves increase in the direction of flow of the working fluid from the disk to the disk and from the first section to the third, including by placing the longitudinal axis of the grooves in the rim of the disk of the first stage with an angular frequency Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad] and a slope to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis, at an angle α, which is taken in the range These values are α = (19 ÷ 25) °, in addition, in the process of manufacturing the first-stage disk for the first mounting section, the rim is made with an external surface inscribed in a conditional truncated conical surface, with a slope of the surface of the specified surface in the axial plane of the rotor shaft at an angle φ = (17 ÷ 27) ° to the axis of the latter.

При этом при изготовлении диска первой ступени первой монтажной секции вала обод диска могут выполнять вписанным внешней поверхностью в условную поверхность усеченного конуса, радиально возрастающего в направлении потока рабочего тела с градиентом конического расширения обода G_1,об, который принимают в диапазонеMoreover, in the manufacture of the disk of the first stage of the first mounting section of the shaft, the disk rim can be executed with an inscribed external surface in the conditional surface of a truncated cone radially increasing in the direction of flow of the working fluid with a gradient of conical expansion of the rim G ₁ , which is taken in the range

где R_max и R_min - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска первой ступени, а B_об - осевая ширина обода диска первой ступени в составе первой монтажной секции.where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk of the first stage, and B _about - the axial width of the rim of the disk of the first stage as part of the first mounting section.

В процессе изготовления диска первой ступени для первой монтажной секции вала фронтальную полку обода в зоне каждого паза могут снабжать сквозным отверстием, обеспечивающим возможность последующей установки фиксатора хвостовика лопатки и балансировочных грузов.In the process of manufacturing the first-stage disk for the first mounting section of the shaft, the front rim flange in the area of each groove can be provided with a through hole, which allows subsequent installation of the blade shank retainer and balancing weights.

Поставленная задача в части вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя по второму варианту решается тем, что вал ротора, согласно изобретению, выполнен барабанно-дисковым, четырехступенчатым по числу дисков и изготовлен описанным выше способом.The task in part of the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine according to the second embodiment is solved by the fact that the rotor shaft, according to the invention, is made of a drum-disk, four-stage in the number of disks and is made as described above.

Поставленная задача по второму варианту в части вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя, включающего корпус с проточной частью, решается тем, что вал ротора, согласно изобретению, содержит последовательно соединенные с образованием вала ротора, снабженного лопатками, три секции, две из которых первая и вторая выполнены неразборными, при этом первая от входа в двигатель секция включает последовательно соединенные цапфу передней опоры вала ротора, диск первой ступени, диск второй ступени и цилиндрическую проставку, снабженную фланцем, вторая секция включает диск третьей ступени, сообщенный с цапфой задней опоры вала ротора и цилиндрической проставкой, снабженной фланцем, а третья выполнена состоящей из диска четвертой ступени, причем каждый диск выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей, снабженной центральным отверстием, при этом обод каждого из упомянутых дисков снабжен со стороны, обращенной к проточной части, системой расположенных под углом к оси вала ротора пазов для замкового соединения с лопатками ротора, кроме того, образующая внешней поверхности обода диска первой ступени в составе первой монтажной секции составляет с осью вала ротора в осевой плоскости последнего угол φ=(17÷27)°.The task of the second embodiment, in terms of the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, comprising a housing with a flow part, is solved by the fact that the rotor shaft, according to the invention, contains three sections connected in series to form a rotor shaft equipped with blades, two of which are the first and the second is made non-separable, while the first section from the engine entrance includes a pin in series of the front support of the rotor shaft, a disk of the first stage, a disk of the second stage and a cylindrical a flange-mounted flange, the second section includes a third-stage disk connected with a pin of the rear support of the rotor shaft and a cylindrical spacer provided with a flange, and the third is made up of a fourth-stage disk, each disk being made in the form of a single element including a rim that passes into an annular web reinforced with a hub provided with a central hole, the rim of each of the said disks provided with a side facing the flow part, a system of grooves for the castle located at an angle to the axis of the rotor shaft Connections with the rotor blades, moreover, the outer surface forming a first stage disk rim as part of the first circuit section is the rotor shaft axis in an axial plane of the latter an angle φ = (17 ÷ 27) °.

При этом продольная ось каждого из пазов диска первой ступени в составе первой монтажной секции может образовать с осью ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза, угол α, определенный в диапазоне значений α=(19÷25)°, а пазы равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Y=(4,78÷6,69) [ед/рад], при этом обод диска первой ступени в составе указанной монтажной секции выполнен с возрастающим от входа к выходу из секции радиусом с градиентом G_1об радиального расширения, определенным в диапазонеIn this case, the longitudinal axis of each of the grooves of the disk of the first stage as part of the first mounting section can form an angle α defined in the range of α = (19 ÷) with the rotor axis in the projection onto the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis 25) °, and the grooves are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency of Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad], while the rim of the disk of the first stage in the composition of the specified mounting section is made increasing from entrance to exit sections with a radius of gradient G _1ob radial expansion defined in the range

Конфигурация поперечного сечения пазов обода каждого из дисков секций может быть выполнена по типу «ласточкин хвост», при этом диск первой ступени в составе первой монтажной секции может быть выполнен с радиальным расстоянием от нижней точки ступицы до верхней поверхности обода не менее чем в 1,6 раза меньшим пролонгированного радиального расстояния в свету между внутренним и периферийным контурами просвета проточной части двигателя, а участки внешней поверхности между пазами обода дисков всех секций выполнены образующими внутреннюю поверхность проточной части двигателя в зоне расположения дисков указанных секций вала ротора КНД, кроме того, фронтальная полка обода диска первой ступени и тыльная полка второй ступени в составе первой монтажной секции снабжены в каждом пазу не менее чем одним сквозным отверстием, предназначенным для возможного пропуска фиксатора хвостовика лопатки и установки на ободе диска первой ступени балансировочных грузов, при этом тыльная полка обода диска первой ступени развита на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов лабиринтного уплотнения и обеспечения контакта с ответной фронтальной полкой обода входящего в первую секцию диска второй ступени с возможностью силового соединения с последней и передачи крутящего момента от турбины низкого давления ТРД.The configuration of the cross section of the grooves of the rim of each of the section disks can be performed according to the dovetail type, while the disk of the first stage as part of the first mounting section can be made with a radial distance from the lower point of the hub to the upper surface of the rim of at least 1.6 times smaller than the prolonged radial distance in the light between the internal and peripheral contours of the lumen of the engine duct, and the parts of the outer surface between the grooves of the rim of the disks of all sections are made forming the inner the surface of the engine duct in the area of the disks of the indicated sections of the rotor shaft of the KND, in addition, the front shelf of the rim of the disk of the first stage and the rear shelf of the second stage as part of the first mounting section are provided in each groove with at least one through hole designed for possible passage of the shank retainer blades and mountings on the rim of the disk of the first stage of balancing weights, while the rear shelf of the rim of the disk of the first stage is developed to a width sufficient to accommodate the element of labyrinth seals and ensuring contact with the mating front flange of the rim of the second-stage disk included in the first section with the possibility of power connection from the latter and transmission of torque from the turbojet low pressure turbine.

Технический результат группы изобретений, связанных единым творческим замыслом, заключается в улучшении технологических параметров изготовления КНД, необходимых для повышения КПД и расширении запаса газодинамической устойчивости в полном диапазоне режимов работы компрессора на 2,2% при повышении ресурса вала ротора в 2 раза без увеличения материалоемкости компрессора.The technical result of the group of inventions related by a single creative idea is to improve the technological parameters of the production of low pressure components required to increase efficiency and expand the gas-dynamic stability margin in the full range of compressor operating modes by 2.2% while increasing the rotor shaft resource by 2 times without increasing the compressor consumption .

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображен вал ротора компрессора низкого давления ТРД, продольный разрез;in FIG. 1 shows a rotor shaft of a low-pressure compressor turbofan engine, a longitudinal section;

на фиг. 2 - фрагмент обода диска первой ступени вала ротора КНД, вид сбоку.in FIG. 2 - a fragment of the rim of the disk of the first stage of the shaft of the rotor KND, side view.

В способе изготовления вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя вал ротора выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков 1, 2, 3, 4 конструкцию. Изготовление вала выполняют в три стадии.In the method of manufacturing the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, the rotor shaft is made drum-disk, assembling a four-stage design according to the number of disks 1, 2, 3, 4. The manufacture of the shaft is carried out in three stages.

На первой стадии изготавливают сборочные единицы, включая цапфы 5 и 6 соответственно передней и задней опоры вала, диски 1, 2, 3, 4 и цилиндрические проставки 7, 8.At the first stage, assembly units are manufactured, including trunnions 5 and 6, respectively, of the front and rear shaft supports, disks 1, 2, 3, 4 and cylindrical spacers 7, 8.

На второй стадии сборочные единицы собирают в три монтажные секции. Каждую монтажную секцию выполняют неразборной. В первую от входа в двигатель монтажную секцию монтируют, последовательно в направлении потока рабочего тела соединяя цапфу 5 передней опоры вала ротора, диск 1 первой ступени, диск 2 второй ступени и снабженную фланцем 9 цилиндрическую проставку 7. В состав второй секции включают диск 3 третьей ступени, к которому неразъемно присоединяют цапфу 6 задней опоры вала ротора и цилиндрическую проставку 8, снабженную с противоположного торца фланцем 10. Третью монтажную секцию выполняют в виде диска 5 четвертой ступени.In the second stage, the assembly units are assembled into three mounting sections. Each mounting section is non-separable. In the first from the engine entrance, the mounting section is mounted, sequentially connecting the axle 5 of the front support of the rotor shaft, the disk 1 of the first stage, the disk 2 of the second stage and the cylindrical spacer 7 equipped with a flange 9. The second section includes a disk 3 of the third stage , to which the axle 6 of the rear support of the rotor shaft and the cylindrical spacer 8, equipped with a flange 10 at the opposite end, are permanently connected. The third mounting section is made in the form of a disk 5 of the fourth stage.

На третьей стадии монтажные секции последовательно соединяют через цилиндрические проставки 7, 8. Завершают монтаж конструкции вала ротора, разъемно соединяя цилиндрическую проставку 8 второй монтажной секции с образующим третью секцию диском 4 четвертой ступени.In the third stage, the mounting sections are connected in series through the cylindrical spacers 7, 8. Complete the installation of the rotor shaft structure by releasably connecting the cylindrical spacer 8 of the second mounting section with the fourth stage disk 4 forming the third section.

Диски 1, 2, 3, 4 всех ступеней вала ротора КНД изготавливают из штампованных заготовок в виде моноэлемента, включающего обод 11, переходящий в кольцевое полотно 12 со ступицей 13, выполненной с центральным отверстием 14.Disks 1, 2, 3, 4 of all the steps of the rotor shaft of the low pressure rotor are made of stamped blanks in the form of a single element, including a rim 11, passing into an annular web 12 with a hub 13 made with a Central hole 14.

Обод 11 диска 1 первой ступени выполняют вписанным в условную поверхность усеченного конуса, расширяющегося в направлении потока рабочего тела, с промежуточным радиусом в средней условной плоскости полотна 12 диска 1, равным проектному радиусу внутреннего контура проточной части двигателя в указанном сечении, считая от оси вала до внешней поверхности 15 обода 11, и с градиентом G_1об конического расширения обода 11, который принимают в диапазонеThe rim 11 of the disk 1 of the first stage is executed inscribed in the conditional surface of a truncated cone, expanding in the direction of flow of the working fluid, with an intermediate radius in the average conditional plane of the blade 12 of the disk 1, equal to the design radius of the internal contour of the engine’s flow section in the specified section, counting from the shaft axis to the outer surface 15 of the rim 11, and with a gradient G _{1 about the} conical expansion of the rim 11, which is taken in the range

где R_max и R_min - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности 15 обода 11 диска 1 первой ступени, a B_1об - осевая ширина обода 11 диска 1 первой ступени в составе первой монтажной секции.where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface 15 of the rim 11 of the disk 1 of the first stage, and B _1ob - the axial width of the rim 11 of the disk 1 of the first stage as part of the first mounting section.

Обод 11 каждого диска 1, 2, 3, 4 снабжают пазами 16, которые равномерно распределяют по периметру и выполняют наклонными к оси вала. Количество и частоту размещения пазов увеличивают в направлении потока рабочего тела от диска 1 к диску 4 от первой к третьей секции. Продольные оси пазов 16 в ободе 11 диска 1 первой ступени размещают с угловой частотой Y=(4,8÷6,7) [ед/рад] и наклоном к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза 16, под углом α, который принимают в диапазоне значений α=(19÷25)°.The rim 11 of each disk 1, 2, 3, 4 is provided with grooves 16, which are evenly distributed around the perimeter and are made inclined to the axis of the shaft. The number and frequency of the grooves are increased in the direction of flow of the working fluid from the disk 1 to the disk 4 from the first to the third section. The longitudinal axis of the grooves 16 in the rim 11 of the disk 1 of the first stage is placed with an angular frequency Y = (4.8 ÷ 6.7) [units / rad] and a slope to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane normal to the radius drawn through the central the point of the axis of the groove 16, at an angle α, which is taken in the range of values α = (19 ÷ 25) °.

В процессе механической обработки диска 1 первой ступени с фронтальной стороны полотна 12 вытачивают с доводкой до проектных размеров, располагая под ободом 11 диска 1 консольный кольцевой конический элемент 17 для последующего соединения при сборке секции с конической диафрагмой 18 цапфы 5 передней опоры вала. Длину образующей конического элемента 17 выполняют не выходящей за габарит фронтальный полки 19 диска 1. Соединение конического кольцевого элемента 17 диска 1 и диафрагмы 18 цапфы 5 производят электронно-лучевой сваркой. Аналогично неразъемно соединяют полками ободов 11 диски 1 и 2 соответственно первой и второй ступеней. Также на сварке прикрепляют к тыльной полке 20 диска 2 второй ступени первую межсекционную кольцевую цилиндрическую проставку 7 с фланцем 9. Во фланце 9 в процессе изготовления выполняют (36÷44) отверстий для последующего разъемного соединения на призонных болтах с полотном 12 диска 3 третьей ступени в составе второй секции на третьей завершающей стадии изготовления вала ротора.In the process of machining the disk 1 of the first stage from the front side of the blade 12 is machined to the design size, placing a console ring conical element 17 under the rim 11 of the disk 1 for subsequent connection when assembling the section with the conical diaphragm 18 of the pin 5 of the front shaft support. The length of the generatrix of the conical element 17 is performed not exceeding the size of the frontal flange 19 of the disk 1. The connection of the conical ring element 17 of the disk 1 and the diaphragm 18 of the pin 5 is produced by electron beam welding. Similarly one-piece connect the shelves of the rims 11 disks 1 and 2, respectively, of the first and second stages. Also, in welding, a first intersection annular cylindrical spacer 7 with a flange 9 is attached to the rear shelf 20 of the disk 2 of the second stage. In the flange 9, during the manufacturing process, holes (36 ÷ 44) are made for subsequent releasable connection on the tightening bolts with the blade 12 of the disk 3 of the third stage in the composition of the second section at the third final stage of manufacture of the rotor shaft.

Вал ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя выполнен барабанно-дисковым, четырехступенчатым по числу дисков 1, 2, 3, 4 и изготовлен описанным выше способом.The rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine is made drum-disk, four-stage in the number of disks 1, 2, 3, 4 and is made as described above.

Вал ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя, включающего корпус с проточной частью, содержит для последовательного соединения с образованием вала ротора, снабженного рабочими лопатками 21, три монтажные секции. Первая и вторая секции выполнены неразборными. Первая от входа в двигатель секция включает последовательно соединенные цапфу 5 передней опоры вала ротора, диск 1 первой ступени, диск 2 второй ступени и цилиндрическую проставку 7, снабженную фланцем 9. Вторая секция включает диск 3 третьей ступени, сообщенный с цапфой 6 задней опоры вала ротора и цилиндрической проставкой 8, снабженной фланцем 10. Третья монтажная секция выполнена состоящей из диска 4 четвертой ступени.The rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, comprising a housing with a flow part, comprises three mounting sections for series connection with the formation of a rotor shaft equipped with working blades 21. The first and second sections are non-separable. The first section from the engine entrance includes a pin 5 of the front support of the rotor shaft, a disk 1 of the first stage, a disk 2 of the second stage and a cylindrical spacer 7 provided with a flange 9. The second section includes a disk 3 of the third stage, in communication with the pin 6 of the rear support of the rotor shaft and a cylindrical spacer 8 provided with a flange 10. The third mounting section is made up of a fourth-stage disc 4.

Каждый диск 1, 2, 3, 4 всех ступеней каждой из монтажных секций выполнен в виде моноэлемента, включающего обод 11, переходящий в кольцевое полотно 12, усиленное ступицей 13, снабженной центральным отверстием 14.Each disk 1, 2, 3, 4 of all stages of each of the mounting sections is made in the form of a single element, including a rim 11, turning into an annular web 12, reinforced by a hub 13, provided with a Central hole 14.

Обод 11 каждого диска 1, 2, 3, 4 снабжают пазами 16, предназначенными для рабочих лопаток 21 ротора, которые равномерно распределяют по периметру и выполняют наклонными к оси вала. Продольная ось каждого из пазов 16 диска 1 первой ступени в составе первой монтажной секции образует с осью ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза, угол α, определенный в диапазоне значений α=(17÷27)°. Пазы 16 равномерно разнесены по периметру диска 1 с угловой частотой Y=(4,78÷6,69) [ед/рад]. Обод 11 диска 1 первой ступени выполнен с возрастающим от входа к выходу из секции радиусом с градиентом G_1об радиального расширения, определенным в диапазонеThe rim 11 of each disk 1, 2, 3, 4 is provided with grooves 16 intended for rotor blades 21, which are evenly distributed around the perimeter and are inclined to the axis of the shaft. The longitudinal axis of each of the grooves 16 of the disk 1 of the first stage as part of the first mounting section forms, with the rotor axis, projected onto a conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis, an angle α defined in the range of values α = (17 ÷ 27 ) °. The grooves 16 are evenly spaced around the perimeter of the disk 1 with an angular frequency Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad]. The rim 11 of the disk 1 of the first stage is made with increasing radius from the entrance to the exit of the section with a gradient G _{1 about} radial expansion, defined in the range

где R_max и R_min - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности 15 обода 11 диска 1 первой ступени, а B_об - осевая ширина обода 11 диска 1 первой ступени.where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface 15 of the rim 11 of the disk 1 of the first stage, and B _about - the axial width of the rim 11 of the disk 1 of the first stage.

В составе первой монтажной секции обод 11 диска 1 первой ступени асимметрично соединен с полотном 12 диска 1 с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок. Тыльная полка 22 превышает ширину фронтальной полки 19 не менее чем в два раза. Радиус диска 1 от оси вала ротора до внешней поверхности 15 обода 11 в средней плоскости полотна 12 диска 1 составляет (0,32÷0,55) от радиуса периферийного контура проточной части двигателя. Полотно 12 с фронтальной стороны диска 1 в зоне, примыкающей к ободу 11, снабжено расположенным под ним дополнительным коническим кольцевым элементом 17. Конический элемент 17 выполнен с углом наклона образующей к геометрической оси диска 1, превышающим угол наклона образующей внешней поверхности 15 обода 11 и принятым в диапазоне β=(52÷72)°, а также с возможностью силового соединения с конической диафрагмой 18 цапфы 5 передней опоры вала и передачи через конический элемент 17 диска 1 радиальных, осевых усилий и крутящего момента на элементы передней опоры ротора.As part of the first mounting section, the rim 11 of the disk 1 of the first stage is asymmetrically connected to the web 12 of the disk 1 with the formation of a variety of circular conical inclined shelves. The rear shelf 22 exceeds the width of the front shelf 19 by at least two times. The radius of the disk 1 from the axis of the rotor shaft to the outer surface 15 of the rim 11 in the middle plane of the blade 12 of the disk 1 is (0.32 ÷ 0.55) from the radius of the peripheral contour of the engine duct. The blade 12 from the front side of the disk 1 in the area adjacent to the rim 11 is provided with an additional conical ring element 17 located below it. The conical element 17 is made with an inclination angle of the generatrix to the geometric axis of the disk 1, exceeding the angle of inclination of the forming outer surface 15 of the rim 11 and adopted in the range β = (52 ÷ 72) °, and also with the possibility of power connection with the conical diaphragm 18 of the pin 5 of the front shaft support and transmission of radial, axial forces and torque to the front elements through the conical element 17 of the disk 1 rotor bearings.

Конфигурация поперечного сечения пазов 16 обода 11 каждого из дисков 1, 2, 3, 4 секций указанного комплекта выполнена по типу «ласточкин хвост». Диск 1 первой ступени в составе первой монтажной секции выполнен с радиальным расстоянием от нижней точки ступицы 13 до внешней поверхности 15 обода 11 не менее чем в 1,6 раза меньшим пролонгированного радиального расстояния в свету между внутренним и периферийным контурами просвета проточной части двигателя. Участки внешней поверхности 15 между пазами 16 обода 11 дисков всех секций выполнены образующими внутреннюю поверхность проточной части двигателя в зоне расположения дисков указанных секций вала ротора КНД.The cross-sectional configuration of the grooves 16 of the rim 11 of each of the disks 1, 2, 3, 4 of the sections of the specified set is made according to the dovetail type. The disk 1 of the first stage as part of the first mounting section is made with a radial distance from the lower point of the hub 13 to the outer surface 15 of the rim 11 not less than 1.6 times less than the prolonged radial distance in the light between the internal and peripheral contours of the lumen of the engine duct. The sections of the outer surface 15 between the grooves 16 of the rim 11 of the disks of all sections are made forming the inner surface of the flowing part of the engine in the area of the disks of the indicated sections of the rotor shaft of the CPV.

Фронтальная полка 19 обода 11 диска 1 первой ступени и тыльная полка 20 диска 2 второй ступени в составе первой монтажной секции снабжены в каждом пазу 16 не менее чем одним сквозным отверстием (на чертежах не показано), предназначенным для возможного пропуска фиксатора хвостовика 23 рабочей лопатки 21 и установки на ободе 11 диска балансировочных грузов.The front shelf 19 of the rim 11 of the disk 1 of the first stage and the rear shelf 20 of the disk 2 of the second stage as part of the first mounting section are provided in each groove 16 with at least one through hole (not shown in the drawings) intended for possible passage of the shank retainer 23 of the working blade 21 and installation on the rim 11 of the disk balancing weights.

Тыльная полка 22 обода 11 диска 1 первой ступени развита на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов 24 лабиринтного уплотнения и обеспечения контакта с ответной фронтальной полкой 25 обода 11 входящего в первую монтажную секцию диска 2 второй ступени с возможностью силового соединения с последней и передачи крутящего момента от турбины низкого давления ТРД.The rear shelf 22 of the rim 11 of the disk 1 of the first stage is developed to a width sufficient to accommodate the labyrinth seal elements 24 in the indicated shelf and to ensure contact with the mating front shelf 25 of the rim 11 of the second stage disk 2 included in the first mounting section with the possibility of power connection from the last and transmission torque from the turbine low pressure turbojet engine.

В способе изготовления вала ротора компрессора низкого давления ТРД по второму варианту вал ротора выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков 1, 2, 3, 4 конструкцию. Изготовление вала выполняют в три стадии.In the method of manufacturing the rotor shaft of the low-pressure compressor of the turbojet engine according to the second embodiment, the rotor shaft is made drum-disk, assembling a four-stage construction according to the number of disks 1, 2, 3, 4. The manufacture of the shaft is carried out in three stages.

На первой стадии изготавливают сборочные единицы - цапфы 5 и 6 соответственно передней и задней опоры вала, диски 1, 2, 3, 4 и кольцевые цилиндрические проставки 7, 8.At the first stage, assembly units are manufactured - axles 5 and 6, respectively, of the front and rear shaft supports, disks 1, 2, 3, 4 and cylindrical ring spacers 7, 8.

На второй стадии сборочные единицы собирают в три монтажные секции. Каждую монтажную секцию выполняют неразборной. В первую от входа в двигатель монтажную секцию монтируют, соединяя последовательно в направлении потока рабочего тела цапфу 5 передней опоры вала ротора, диск 1 первой ступени, диск 2 второй ступени и снабженную фланцем 9 цилиндрическую проставку 7. В состав второй монтажной секции включают диск 3 третьей ступени, к которому неразъемно присоединяют коническую диафрагму 26 цапфы 6 задней опоры вала ротора и цилиндрическую проставку 8, снабженную с противоположного торца фланцем 10. Третью монтажную секцию выполняют в виде диска 4 четвертой ступени.In the second stage, the assembly units are assembled into three mounting sections. Each mounting section is non-separable. In the first from the engine entrance, the mounting section is mounted by connecting in succession in the direction of flow of the working fluid the axle 5 of the front support of the rotor shaft, the disk 1 of the first stage, the disk 2 of the second stage and the cylindrical spacer 7. The second mounting section includes a disk 3 of the third steps, to which the conical diaphragm 26 of the pin 6 of the rear rotor shaft support and the cylindrical spacer 8, provided with a flange 10 from the opposite end, are permanently connected. The third mounting section is made in the form of a disk 4 of the fourth stupa no.

На третьей стадии монтажные секции последовательно соединяют через цилиндрические проставки 7, 8. Завершают монтаж конструкции вала ротора, разъемно соединяя цилиндрическую проставку 8 второй монтажной секции с диском 4 четвертой ступени, образующим третью секцию вала.In the third stage, the mounting sections are connected in series through the cylindrical spacers 7, 8. Complete the installation of the rotor shaft structure by releasably connecting the cylindrical spacer 8 of the second mounting section with the fourth-stage disk 4 forming the third shaft section.

Диски 1, 2, 3, 4 всех ступеней вала ротора КНД изготавливают из штампованных заготовок в виде моноэлемента, включающего обод 11, переходящий в кольцевое полотно 12 со ступицей 13, которую выполняют с центральным отверстием 14. Обод 11 выполняют вписанным в условную поверхность усеченного конуса, расширяющегося в направлении потока рабочего тела, с промежуточным радиусом в средней условной плоскости полотна 12 диска, равным проектному радиусу внутреннего контура проточной части двигателя в указанном сечении, считая от оси вала до внешней поверхности 15 обода 11.Disks 1, 2, 3, 4 of all stages of the rotor shaft of the low pressure rotor are made of stamped blanks in the form of a single element, including a rim 11, turning into an annular web 12 with a hub 13, which is made with a Central hole 14. The rim 11 is made inscribed in the conditional surface of the truncated cone , expanding in the direction of flow of the working fluid, with an intermediate radius in the average conditional plane of the blade web 12 of the disk, equal to the design radius of the internal contour of the engine duct in the specified section, counting from the axis of the shaft to the outer surface minute 15 of the rim 11.

Обод 11 каждого диска 1, 2, 3, 4 снабжают пазами 16. Пазы 16 равномерно распределяют по периметру и выполняют наклонными к оси вала.The rim 11 of each disk 1, 2, 3, 4 is provided with grooves 16. The grooves 16 are evenly distributed around the perimeter and are made inclined to the axis of the shaft.

Количество и частоту размещения пазов увеличивают в направлении потока рабочего тела от диска 1 к диску 4 и от первой секции к третьей, размещая продольные оси пазов 16 в ободе 11 диска 1 первой ступени с угловой частотой Y=(4,78÷6,69) [ед/рад] и наклоном к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза 16, под углом α, который принимают в диапазоне значений α=(19÷25)°.The number and frequency of the grooves are increased in the direction of flow of the working fluid from the disk 1 to the disk 4 and from the first section to the third, placing the longitudinal axis of the grooves 16 in the rim 11 of the disk 1 of the first stage with an angular frequency Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad] and inclination to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the axis of the groove 16 at an angle α, which is taken in the range of values α = (19 ÷ 25) °.

В процессе изготовления диска 1 первой ступени для первой монтажной секции обод 11 выполняют с внешней поверхностью 15, вписанной в условную усеченную коническую поверхность с наклоном образующей указанной поверхности в осевой плоскости вала ротора под углом φ=(17÷27)° к оси последнего (на чертежах не показано).In the manufacturing process of the disk 1 of the first stage for the first mounting section, the rim 11 is made with an outer surface 15 inscribed in a conditionally truncated conical surface with a slope of the generatrix of the indicated surface in the axial plane of the rotor shaft at an angle φ = (17 ÷ 27) ° to the axis of the latter (on drawings not shown).

При изготовлении диска 1 первой ступени первой монтажной секции вала обод 11 диска 1 выполняют вписанным внешней поверхностью в условную поверхность усеченного конуса, радиально возрастающего в направлении потока рабочего тела с градиентом G_1об конического расширения обода 11, который принимают в диапазонеIn the manufacture of the disk 1 of the first stage of the first mounting section of the shaft, the rim 11 of the disk 1 is made inscribed by the outer surface in the conditional surface of a truncated cone, radially increasing in the direction of flow of the working fluid with a gradient G _{1 about the} conical expansion of the rim 11, which is taken in the range

В процессе изготовления диска 1 первой ступени для первой монтажной секции вала фронтальную полку 19 обода 11 в зоне каждого паза 16 снабжают сквозным отверстием (на чертежах не показано), обеспечивающим возможность последующей установки фиксатора хвостовика лопатки и балансировочных грузов.In the manufacturing process of the disk 1 of the first stage for the first mounting section of the shaft, the front shelf 19 of the rim 11 in the area of each groove 16 is provided with a through hole (not shown in the drawings), which makes it possible to subsequently install the blade shank retainer and balancing weights.

По второму варианту вал ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя выполнен барабанно-дисковым, четырехступенчатым по числу дисков 1, 2, 3, 4 и изготовлен описанным выше способом.According to the second embodiment, the rotor shaft of the low-pressure compressor of a turbojet engine is made drum-disk, four-stage in the number of disks 1, 2, 3, 4 and is made as described above.

По второму варианту комплект монтажных секций вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя, включающего корпус с проточной частью содержит для последовательного соединения с образованием вала ротора, снабжаемого рабочими лопатками 21, три монтажные секции. Первая и вторая секции выполнены неразборными. Первая от входа в двигатель монтажная секция включает последовательно соединенные цапфу 5 передней опоры вала ротора, диск 1 первой ступени, диск 2 второй ступени и цилиндрическую проставку 7, снабженную фланцем 9. Вторая монтажная секция включает диск 3 третьей ступени, сообщенный с цапфой 6 задней опоры вала ротора и цилиндрической проставкой 8, снабженной фланцем 10. Третья монтажная секция выполнена состоящей из диска 4 четвертой ступени.According to the second embodiment, a set of mounting sections of the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, including a housing with a flow part, contains three mounting sections for series connection with the formation of the rotor shaft provided with working blades 21. The first and second sections are non-separable. The first mounting section from the engine entrance includes a pin 5 of the front support of the rotor shaft, a disk 1 of the first stage, a disk 2 of the second stage and a cylindrical spacer 7 equipped with a flange 9. The second mounting section includes a disk 3 of the third stage, in communication with the pin 6 of the rear support the rotor shaft and a cylindrical spacer 8 provided with a flange 10. The third mounting section is made up of a disk 4 of the fourth stage.

Каждый диск 1, 2, 3, 4 выполнен в виде моноэлемента, включающего обод 11, переходящий в кольцевое полотно 12, усиленное ступицей 13, снабженной центральным отверстием 14. Обод 11 каждого диска 1, 2, 3, 4 снабжен со стороны, обращенной к проточной части, системой расположенных под углом к оси вала ротора пазов 16 для замкового соединения с лопатками 21 ротора. Образующая внешней поверхности 15 обода 11 диска 1 первой ступени в составе первой монтажной секции составляет с осью вала ротора в осевой плоскости последнего угол φ=(17÷27)°. Продольная ось каждого из пазов 16 диска 1 первой ступени в составе первой монтажной секции образует с осью ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиусу, проведенному через центральную точку оси паза, угол α, определенный в диапазоне значений α=(19÷25)°. Пазы 16 равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Y=(4,78÷6,69) [ед/рад].Each disk 1, 2, 3, 4 is made in the form of a single element, including a rim 11, turning into an annular web 12, reinforced by a hub 13 provided with a central hole 14. The rim 11 of each disk 1, 2, 3, 4 is provided on the side facing the flow part, a system of grooves 16 arranged at an angle to the axis of the rotor shaft for locking connection with the rotor blades 21. The generatrix of the outer surface 15 of the rim 11 of the disk 1 of the first stage as part of the first mounting section makes an angle φ = (17 ÷ 27) ° with the axis of the rotor shaft in the axial plane of the latter. The longitudinal axis of each of the grooves 16 of the disk 1 of the first stage as part of the first mounting section forms, with the rotor axis, projected onto a conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis, an angle α defined in the range of values α = (19 ÷ 25 ) °. The grooves 16 are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad].

Обод 11 диска 1 первой ступени в составе указанной монтажной секции выполнен с возрастающим от входа к выходу из секции радиусом с градиентом G_1об радиального расширения, определенным в диапазонеThe rim 11 of the disk 1 of the first stage as part of the specified mounting section is made with increasing radius from the entrance to the exit of the section with a gradient G _{1 about} radial expansion, defined in the range

где R_max и R_min - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска первой ступени, а B_об - осевая ширина обода первой ступени диска в составе первой монтажной секции.

where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk of the first stage, and B _about - the axial width of the rim of the first stage of the disk as part of the first mounting section.

Конфигурация поперечного сечения пазов 16 обода 11 предпочтительно каждого из дисков 1, 2, 3, 4 секций указанного комплекта выполнена по типу «ласточкин хвост». Диск 1 первой ступени в составе первой монтажной секции выполнен с радиальным расстоянием от нижней точки ступицы 13 до верхней поверхности 15 обода 11 не менее чем в 1,6 раза меньшим пролонгированного радиального расстояния в свету между внутренним и периферийным контурами просвета проточной части двигателя.The configuration of the cross section of the grooves 16 of the rim 11, preferably each of the disks 1, 2, 3, 4 sections of the specified set is made according to the type of "dovetail". The disk 1 of the first stage as part of the first mounting section is made with a radial distance from the lower point of the hub 13 to the upper surface 15 of the rim 11 is not less than 1.6 times less than the prolonged radial distance in the light between the internal and peripheral contours of the lumen of the engine duct.

Участки внешней поверхности 15 между пазами 16 обода 11 дисков всех секций выполнены образующими внутреннюю поверхность проточной части двигателя в зоне расположения дисков указанных секций вала ротора КНД.The sections of the outer surface 15 between the grooves 16 of the rim 11 of the disks of all sections are made forming the inner surface of the flowing part of the engine in the area of the disks of the indicated sections of the rotor shaft of the CPV.

Фронтальная полка 19 обода 11 диска 1 первой ступени и тыльная полка 20 диска 2 второй ступени в составе первой монтажной секции снабжены в каждом пазу 16 не менее чем одним сквозным отверстием (на чертежах не показано), предназначенным для возможного пропуска фиксатора хвостовика 23 рабочей лопатки 21 и установки на ободе 11 диска 1 балансировочных грузов. Тыльная полка 22 обода 11 диска 1 первой ступени развита на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов 24 лабиринтного уплотнения и обеспечения контакта с ответной фронтальной полкой 25 обода 11 входящего в первую монтажную секцию диска 2 второй ступени с возможностью силового соединения с последней и передачи крутящего момента от турбины низкого давления ТРД.The front shelf 19 of the rim 11 of the disk 1 of the first stage and the rear shelf 20 of the disk 2 of the second stage as part of the first mounting section are provided in each groove 16 with at least one through hole (not shown in the drawings) intended for possible passage of the shank retainer 23 of the working blade 21 and installation on the rim 11 of the disk 1 balancing weights. The rear shelf 22 of the rim 11 of the disk 1 of the first stage is developed to a width sufficient to accommodate the labyrinth seal elements 24 in the indicated shelf and to ensure contact with the mating front shelf 25 of the rim 11 of the second stage disk 2 included in the first mounting section with the possibility of power connection from the last and transmission torque from the turbine low pressure turbojet engine.

Изготовление вала ротора КНД ТРД производят в три стадии.The manufacture of the rotor shaft of the low pressure turbojet engine is performed in three stages.

На первой стадии изготавливают сборочные единицы, включая цапфы 5 и 6 передней и задней опоры вала, диски 1, 2, 3, 4 и цилиндрические проставки 7, 8. Диск каждой ступени вала ротора КНД ТРД изготавливают объемной штамповкой из поковки в виде моноэлемента, включающего выполненные за одно целое массивную ступицу 9, полотно 11 и обод 12. Профили полотна 11 и ступицы 9 формируют обтачиванием заготовки с последующей полировкой. На внешней стороне обода 12 выполняют протягиванием замковые пазы 13 для крепления лопаток. Число и частоту размещения пазов 16 по окружности обода 11 диска принимают соответствующими числу и частоте последующего проектного размещения рабочих лопаток 21.At the first stage, assembly units are made, including trunnions 5 and 6 of the front and rear shaft bearings, disks 1, 2, 3, 4 and cylindrical spacers 7, 8. The disk of each stage of the rotor shaft of the low pressure turbojet engine is made by die forging from a forging in the form of a single element, including made in one piece, the massive hub 9, the blade 11 and the rim 12. The profiles of the blade 11 and the hub 9 are formed by turning the workpiece with subsequent polishing. On the outer side of the rim 12 is performed by pulling the locking grooves 13 for mounting the blades. The number and frequency of placement of the grooves 16 around the circumference of the rim 11 of the disk is taken corresponding to the number and frequency of the subsequent design placement of the working blades 21.

На второй стадии сборочные единицы собирают в три секции. При этом каждую из секций выполняют неразборной. Первую от входа в двигатель секцию монтируют, неразъемно соединяя цапфу 5 передней опоры вала ротора, диск 1 первой ступени, диск 2 второй ступени и снабженную фланцем 9 цилиндрическую проставку 7. В процессе изготовления второй секции диск 3 третьей ступени неразъемно соединяют с располагаемой с тыльной стороны последнего цилиндрической проставкой 8. Проставку 8 выполняют конструктивно объединенной на выходе с фланцем 10, в котором выполняют монтажные отверстия для разъемного соединения с полотном 11 диска 4 четвертой ступени вала ротора. Диск 4 четвертой ступени образует на стадии монтажа третью сборную секцию вала.In the second stage, the assembly units are assembled in three sections. In addition, each of the sections is non-separable. The first section from the engine input is mounted by permanently connecting the axle 5 of the front support of the rotor shaft, the first stage disk 1, the second stage disk 2 and the cylindrical spacer 7. The third stage disk 3 is inseparably connected from the rear side during the manufacturing of the second section. the latter with a cylindrical spacer 8. The spacer 8 is structurally integrated at the outlet with a flange 10, in which mounting holes are made for releasably connecting to the blade 11 of the disk 4 of the fourth stage of the rotor shaft. The fourth stage disk 4 forms at the mounting stage a third prefabricated shaft section.

На третьей стадии завершают монтаж конструкции вала ротора, последовательно разъемно соединяя через цилиндрические проставки 7, 8 все монтажные секции.At the third stage, the installation of the rotor shaft structure is completed, sequentially detachably connecting all the mounting sections through cylindrical spacers 7, 8.

Изготовленный диск первой ступени имеет следующие геометрические параметры: габаритная ширина ступицы - 34 мм; диаметр центрального отверстия ступицы - 120 мм; средняя толщина полотна - 9 мм; ширина обода - 61 мм; входной и выходной диаметры внешней поверхности обода диска - 364 мм и 415 мм; угол наклона образующей внешней поверхности обода диска - 21°.The manufactured disk of the first stage has the following geometric parameters: overall width of the hub - 34 mm; diameter of the central hole of the hub - 120 mm; average web thickness - 9 mm; rim width - 61 mm; input and output diameters of the outer surface of the disk rim - 364 mm and 415 mm; the angle of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim of the disk is 21 °.

Изготовленный диск второй ступени имеет следующие геометрические параметры: габаритная ширина ступицы - 30 мм; диаметр центрального отверстия ступицы - 157 мм; средняя толщина полотна - 6 мм; ширина обода - 50 мм; входной и выходной диаметры внешней поверхности обода диска - 464 мм и 491 мм; угол наклона образующей внешней поверхности обода диска - 15°.The manufactured disk of the second stage has the following geometric parameters: overall width of the hub - 30 mm; diameter of the central hole of the hub - 157 mm; average web thickness - 6 mm; rim width - 50 mm; input and output diameters of the outer surface of the rim of the disk - 464 mm and 491 mm; the angle of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim of the disk is 15 °.

Изготовленный диск третьей ступени имеет следующие геометрические параметры: габаритная ширина ступицы - 25 мм; диаметр центрального отверстия ступицы - 150 мм; средняя толщина полотна - 5 мм; ширина обода - 43 мм; входной и выходной диаметры внешней поверхности обода диска - 509 мм и 517 мм; угол наклона образующей внешней поверхности обода диска - 5°.The manufactured disk of the third stage has the following geometric parameters: overall width of the hub - 25 mm; diameter of the central hole of the hub - 150 mm; average web thickness - 5 mm; rim width - 43 mm; input and output diameters of the outer surface of the disk rim - 509 mm and 517 mm; the angle of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim of the disk is 5 °.

Изготовленный диск четвертой ступени имеет следующие геометрические параметры: габаритная ширина ступицы - 28 мм; диаметр центрального отверстия ступицы - 240 мм; средняя толщина полотна - 4 мм; ширина обода - 48 мм; входной и выходной диаметры внешней поверхности обода диска - 524 мм и 528 мм; угол наклона образующей внешней поверхности обода диска - 2°.The manufactured disk of the fourth stage has the following geometric parameters: overall width of the hub - 28 mm; diameter of the central hole of the hub - 240 mm; average web thickness - 4 mm; rim width - 48 mm; input and output diameters of the outer surface of the disk rim - 524 mm and 528 mm; the angle of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim of the disk is 2 °.

При запуске двигателя вал ротора, объединяющий диски всех ступеней, приводится во вращение крутящим моментом, передаваемым от ТНД через объединенные в барабанно-дисковую конструкцию вала ротора КНД ободы дисков, и включает в работу лопатки рабочего колеса. В результате происходит нагнетание потока рабочего тела в КНД. При этом вал ротора КНД обеспечивает стабильность проектной формы и положение дисков всех ступеней в составе барабанно-дисковой конструкции на всех возможных режимах работы ТРД за счет восприятия сочетания нагрузок, возникающих в процессе работы компрессора, и через конические кольцевые элементы 17, 27 передает радиальные и осевые нагрузки на опоры вала ротора с меньшими потерями энергии и при пониженных вибрациях.When the engine is started, the rotor shaft, which combines the disks of all stages, is driven by the torque transmitted from the high-pressure pump through the disk rims integrated into the drum-disk design of the rotor shaft of the low-pressure rotor and includes the blades of the impeller. As a result, the flow of the working fluid in the CPV is forced. At the same time, the KND rotor shaft ensures the stability of the design form and the position of the disks of all stages in the drum-disk structure at all possible modes of the turbojet engine due to the perception of the combination of loads that arise during the compressor operation, and transmits radial and axial through the conical ring elements 17, 27 loads on the rotor shaft bearings with less energy loss and lower vibrations.

Технический результат изобретения достигают совокупностью разработанных в изобретении конструктивных решений и геометрических параметров основных элементов вала ротора КНД ТРД, а именно радиальных параметров дисков 1, 2, 3, 4, с геометрической конфигурацией внешней поверхности обода 11 дисков вала, образующей поверхность внутренней стенки проточной части двигателя, принятого сочетания тонкого полотна 12 и осевой ширины ступицы 13, компенсирующей ослабление полотна 12 диска центральным отверстием 14, что приводит к снижению материалоемкости и повышению максимальных допустимых усилий в элементах диска. Геометрические параметры отверстий 14 в ступице 13 приняты достаточными для свободного пропуска шлицевой трубы при монтаже. Превышение радиуса отверстия в ступице 13 не менее чем на 10% относительно радиуса шлицевой трубы необходимо для заведения в полость компрессора монтажного инструмента при выполнении монтажа.The technical result of the invention is achieved by the combination of the design solutions and geometric parameters of the main elements of the rotor shaft of the low pressure turbojet engine, namely the radial parameters of the disks 1, 2, 3, 4, with the geometric configuration of the outer surface of the rim 11 of the shaft disks, forming the surface of the inner wall of the engine duct , the adopted combination of a thin web 12 and the axial width of the hub 13, compensating for the weakening of the web 12 of the disk by the Central hole 14, which leads to a decrease in material consumption and increasing the maximum allowable effort in the disc elements. The geometric parameters of the holes 14 in the hub 13 are accepted sufficient for free passage of the spline pipe during installation. The excess of the radius of the hole in the hub 13 by at least 10% relative to the radius of the spline pipe is necessary for the installation tool to be inserted into the compressor cavity during installation.

Технический результат обеспечивают геометрической конфигурацией дисков 1, 2, 3, 4, а именно входного и выходного радиусов по ширине обода 11 диска с соотношением величин радиусов, считая от оси вала ротора до внешней поверхности обода диска и с углами наклона ободов, формирующих конфигурацию упомянутой поверхности проточной части с плавным сопряжением торцов смежных дисков. Технический результат настоящего изобретения обеспечивают также заявленной геометрической конфигурацией диска в пределах указанного диапазона отношений разности выходного и входного радиусов к ширине обода 11 диска 1 первой ступени. Выход градиента G_об за пределы заявленного диапазона G_об=(0,314÷0,52) приведет к недопустимому рассогласованию радиальных параметров входного и выходного проходных сечений проточной части первой ступени и последовательно примыкающей к ней ступеней КНД, не обеспечит необходимых перепадов давлений рабочего тела в указанных ступенях КНД, что, как следствие, приведет к снижению КПД, запасов ГДУ компрессора и ресурса диска, а также к дополнительному эксплуатационному расходу топлива и повышенному износу двигателя. Кроме того, при таком ассиметричном решении ширины разноплечих кольцевых конических наклонных полок 19 и 22 обода 11 диска 1 остаются равноплечими относительно условной средней плоскости полотна 12 диска фронтальная полка 19 и кольцевой участок тыльной полки 22 обода диска 1, выходящие в проточную часть. Дополнительное уширение тыльной полки 22 обода 11 диска 1 относительно ширины фронтальной полки 19 необходимо и достаточно для обеспечения подвижного сопряжения конструкции вала ротора с лопаточным венцом статора первой ступени КНД и работает на технический результат изобретения, повышая КПД, запас ГДУ и ресурс компрессора.The technical result is provided by the geometric configuration of the disks 1, 2, 3, 4, namely, the input and output radii along the width of the rim 11 of the disk with the ratio of the radii, counting from the axis of the rotor shaft to the outer surface of the rim of the disk and with the angles of inclination of the rims forming the configuration of the said surface flowing part with smooth conjugation of the ends of adjacent disks. The technical result of the present invention is also provided by the claimed geometric configuration of the disk within the specified range of relations between the difference of the output and input radii to the width of the rim 11 of the disk 1 of the first stage. The output of the gradient G _about beyond the declared range G _about = (0.314 ÷ 0.52) will lead to an unacceptable mismatch of the radial parameters of the input and output flow sections of the flowing part of the first stage and the stages of the low pressure switch connected to it sequentially, will not provide the necessary pressure differences of the working fluid in the indicated KND steps, which, as a result, will lead to a decrease in efficiency, compressor GDU reserves and disk resource, as well as additional operational fuel consumption and increased engine wear. In addition, with such an asymmetric solution, the widths of the different-shaped annular conical inclined shelves 19 and 22 of the rim 11 of the disk 1 remain equal shoulders relative to the conditional middle plane of the blade web 12 of the disk, the front shelf 19 and the annular section of the rear shelf 22 of the rim of the disk 1, extending into the flow part. Additional broadening of the rear flange 22 of the rim 11 of the disk 1 relative to the width of the front flange 19 is necessary and sufficient to ensure the movable coupling of the rotor shaft design with the blade stator of the stator of the first stage of the low pressure valve and works on the technical result of the invention, increasing the efficiency, supply of the main pressure generator and the compressor resource.

На внешней стороне обода 11 дисков 1, 2, 3, 4 выполняют протяжкой систему равномерно разнесенных по периметру диска пазов 16 для закрепления лопаток. Пазы 16 расположены под углом к оси вращения ротора. Технический результат изобретения достигают при выполнении пазов, расположенных под углом α, принятым в пределах найденного в изобретении диапазона (19÷25)°, так как при этом обеспечивается возможность установки лопатки под углом, создающим наибольший перепад давлений на входе и выходе потока рабочего тела из рабочего колеса первой ступени ротора КНД, и создаются наиболее благоприятные условия работы, повышающие запас ГДУ, КПД и ресурс при минимальной материалоемкости вала ротора. Выход значений угла α за пределы заявленного диапазона (19÷25)° приведет к существенному снижению запаса ГДУ многорежимной работы компрессора, снижению КПД ротора и возрастанию риска аварийно опасного срыва воздушного потока с установленных в пазах 16 диска лопаток рабочих колес ротора компрессора с результирующей потерей ГДУ. При увеличении угла α_o>25° отклонения оси паза 16 диска 1 от оси вращения ротора неоправданно возрастают напряжения в лопатках рабочих колес на всех режимах работы КНД, что приводит к снижению ресурса системы «диск - лопаточный венец», увеличению материалоемкости, утяжелению компрессора и снижению эксплуатационной экономичности двигателя. Кроме того, пазы 16 равномерно разнесены по периметру диска 1 с угловой частотой Y_п=(4,78÷6,69) [ед/рад]. Технический результат изобретения обеспечивают при насыщении лопаточного венца количеством лопаток и соответственно пазов 16 на диске для закрепления лопаток, располагаемых с угловой частотой, принимаемой из диапазона, найденного в изобретении. При уменьшении числа лопаток и соответственно пазов 16 на ободе диска 1 ниже нижнего предела указанного диапазона Y_п<4,78 [ед/рад] нарастает отставание потока от вращения лопаточного венца и возрастает риск потери ГДУ в указанной ступени компрессора. Превышение верхней границы указанного диапазона Y_п>6,69 [ед/рад] при соответствующем увеличении числа лопаток в лопаточном венце, образуемом на диске 1 первой ступени, приводит к неоправданному ухудшению КПД и риску преждевременного запирания потока рабочего тела лопаточным венцом.On the outer side of the rim 11 of the disks 1, 2, 3, 4, a pulling system is used to draw a system of grooves 16 evenly spaced around the perimeter of the disk to secure the blades. The grooves 16 are located at an angle to the axis of rotation of the rotor. The technical result of the invention is achieved by performing grooves located at an angle α taken within the range (19 ÷ 25) ° found in the invention, since this makes it possible to install the blades at an angle that creates the greatest pressure drop at the inlet and outlet of the working fluid stream from the impeller of the first stage of the KND rotor, and the most favorable working conditions are created, which increase the supply of the GDU, the efficiency and the resource with the minimum material consumption of the rotor shaft. The exit of the angle α values outside the declared range (19 ÷ 25) ° will lead to a significant reduction in the supply of GDU multi-mode compressor operation, lower rotor efficiency and increased risk of an accidentally dangerous airflow disruption from the compressor rotor impeller blades 16 installed in the grooves of the disk with the resulting loss of GDU . With an increase in the angle α _o > 25 °, the deviations of the axis of the groove 16 of the disk 1 from the axis of rotation of the rotor unjustifiably increase the voltage in the blades of the impellers at all KND operation modes, which leads to a decrease in the resource of the disk – vane crown system, an increase in the material consumption, and the compressor decrease in operational efficiency of the engine. In addition, the grooves 16 are evenly spaced around the perimeter of the disk 1 with an angular frequency Y _p = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad]. The technical result of the invention is provided by saturating the blade rim with the number of blades and, respectively, the grooves 16 on the disk for fixing the blades located with an angular frequency taken from the range found in the invention. With a decrease in the number of blades and, respectively, grooves 16 on the rim of the disk 1 below the lower limit of the specified range Y _p <4.78 [units / rad], the lag of the flow from the rotation of the blade rim increases and the risk of loss of HLD in the indicated compressor stage increases. Exceeding the upper limit of the specified range Y _p > 6.69 [units / rad] with a corresponding increase in the number of blades in the blade rim formed on the disk 1 of the first stage leads to an unjustified deterioration in efficiency and the risk of premature blocking of the working fluid flow with the blade rim.

Полотно 12 диска 1 первой ступени снабжено коническим кольцевым элементом 17, выполненным с углом β=(52÷72)° наклона образующей к оси диска. Выполнение угла β принятым в диапазоне β=(52÷72)° обеспечивает оптимальное повышение объемной жесткости соединения полотна 12 диска 1 с конической диафрагмой и ресурса вала в условиях многократных изгибно-крутильных нагружений в процессе эксплуатации компрессора, обеспечивает необходимую компактность узла без увеличения материалоемкости вала. Выполнение угла β<52° привело бы к неоправданному увеличению осевых габаритов и повышению материалоемкости конической диафрагмы вала как переходного элемента передней опоры, не оказывая положительного влияния на технический результат изобретения. Выполнение угла β>72° превышающим найденный в изобретении допустимый угловой диапазон величин β, приводит к неоправданному повышению концентрации напряжений от односторонних внеосевых динамических нагрузок на полотно соответствующего диска и к снижению ресурса вала.The blade 12 of the disk 1 of the first stage is equipped with a conical ring element 17 made with an angle β = (52 ÷ 72) ° of inclination of the generatrix to the axis of the disk. The implementation of the angle β adopted in the range β = (52 ÷ 72) ° provides an optimal increase in volumetric stiffness of the connection of the blade 12 of the disk 1 with a conical diaphragm and the shaft resource under conditions of multiple bending-torsional loads during operation of the compressor, provides the necessary compactness of the assembly without increasing the material consumption of the shaft . The implementation of the angle β <52 ° would lead to an unjustified increase in axial dimensions and increase the material consumption of the conical diaphragm of the shaft as a transition element of the front support, without having a positive effect on the technical result of the invention. The fulfillment of the angle β> 72 ° exceeding the allowable angular range of β values found in the invention leads to an unjustified increase in the stress concentration from unilateral off-axis dynamic loads on the web of the corresponding disk and to reduce the shaft resource.

Таким образом, за счет улучшения конструктивных и аэродинамических параметров дисков всех ступеней, объединенных в барабанно-дисковую конструкцию вала ротора, достигают повышение КПД и расширение диапазона режимов газодинамической устойчивости КНД двигателя, а также двукратное повышение ресурса за счет обеспечения повышенных изгибной жесткости вала и максимальных допустимых напряжений в элементах дисков без увеличения материалоемкости ротора КНД.Thus, by improving the structural and aerodynamic parameters of the disks of all stages, combined into a drum-disk design of the rotor shaft, they achieve an increase in efficiency and a widening of the range of gas-dynamic stability modes of the engine’s low pressure, as well as a twofold increase in service life by providing increased bending stiffness of the shaft and maximum permissible voltages in the elements of the disks without increasing the material consumption of the KND rotor.

Claims

1. A method of manufacturing a rotor shaft of a low pressure compressor (KND) of a turbojet engine (TRD), characterized in that the rotor shaft is made drum-disk, assembling a four-stage design in terms of the number of disks, and the shaft is manufactured in three stages; at the first stage, assembly units are made, including trunnions of the front and rear shaft bearings, discs and cylindrical spacers; at the second stage, the assembly units are assembled into three mounting sections, each of which is non-separable, while the first section is assembled from the engine entrance, sequentially connecting the axle of the front support of the rotor shaft, the disk of the first stage, the disk of the second stage and equipped with a cylindrical spacer, the second section includes a disk of the third stage, to which the axle of the rear support of the rotor shaft and the cylindrical spacer equipped with a flange from the opposite end are inseparably attached, and the third section is performed in the form of a disk of the fourth stage; at the third stage, these mounting sections are sequentially detachably connected through cylindrical spacers and complete the installation of the rotor shaft structure by releasably connecting the cylindrical spacer of the second section with the fourth-stage disk forming the third section; moreover, the disks of all steps of the rotor shaft of the low pressure rotor are made of stamped blanks in the form of a single element, including a rim turning into an annular web with a hub, which is made with a central hole, and the rim is inscribed in a conditional surface of a truncated cone, expanding in the direction of flow of the working fluid, with an intermediate radius in the average conditional plane of the blade web, equal to the design radius of the inner contour of the engine duct in the specified section, counting from the shaft axis to the outer surface of a, and the gradient G _1ob conical extension of the rim, which in the process of manufacturing the disc in the first stage taking range

where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk of the first stage, and B _about - the axial width of the rim of the disk of the first stage; the rim of each disk is provided with grooves intended for rotor blades, which are evenly distributed around the perimeter and are inclined to the axis of the shaft, and the number and frequency of the grooves are increased in the direction of flow of the working fluid from the disk to the disk from the first to the third section, including , placing the longitudinal axis of the grooves in the rim of the disk of the first stage with an angular frequency Y = (4.8 ÷ 6.7) [units / rad] and an inclination to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the axis groove, at an angle α, which is taken in the range of values α = (19 ÷ 25) °.

2. A method of manufacturing a rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine according to claim 1, characterized in that during the machining of the disk of the first stage from the front side of the blade, it is machined to the design dimensions, placing a cantilever ring conical element under the rim of the disk for subsequent connection with the assembly section with a conical diaphragm trunnion of the front shaft support, while the length of the generatrix of the specified conical element is performed not exceeding the front dimension of the front shelf di ka, and said compound of the conical disc and the annular member produce pintle diaphragm integrally; disks of the first and second steps are similarly indivisibly connected by the shelves of the rims, they also attach the first intersection annular cylindrical spacer with a flange to the rear shelf of the second-stage disk, in which, during the manufacturing process, (36 ÷ 44) holes are made for subsequent detachable connection to the third-stage disk blade as part the second section in the third final stage of manufacture of the rotor shaft.

3. The rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, characterized in that it is made of a drum-disk, four-stage in the number of disks and made by the method according to any one of paragraphs. 1-2.

4. The rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, comprising a housing with a flow part, characterized in that it contains three mounting sections, two of which the first and second are non-separable, with the first from of the engine entrance, the mounting section includes a pin connected to the front support of the rotor shaft, a disk of the first stage, a disk of the second stage and a cylindrical spacer equipped with a flange, the second sec The section includes a third-stage disk connected to the axle of the rear support of the rotor shaft and a cylindrical spacer equipped with a flange, and the third mounting section consists of a fourth-stage disk, each disk of all stages of each of the mounting sections being made as a single element including a rim turning into an annular the web reinforced with a hub provided with a central hole, the rim of each disk being provided with grooves intended for rotor blades, which are evenly distributed around the perimeter and are tilted angular to the shaft axis, and the longitudinal axis of each of the grooves of the disk of the first stage as part of the first mounting section forms with the rotor axis in the projection on the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis, the angle α defined in the range of α = (17 ÷ 27) °, and the grooves are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad], while the rim of the disk of the first stage as part of the first mounting section is made increasing from the entrance to the exit of the section with a radius with a gradient of radial expansion G _1ob defined in the range

where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk of the first stage, and B _about - the axial width of the rim of the disk of the first stage.

5. The rotor shaft according to claim 4, characterized in that, as part of the first mounting section, the rim of the first-stage disk is asymmetrically connected to the disk web to form different-shouldered annular conical inclined shelves, the rear of which exceeds the front width by at least two times, the radius of the disk from the axis of the rotor shaft to the outer surface of the rim in the middle plane of the disk web is (0.32 ÷ 0.55) from the radius of the peripheral contour of the engine duct, and the web is equipped with a spacer on the front side of the disk in the zone adjacent to the rim an additional conical annular element beneath it, which is made with an inclination angle of the generatrix to the geometric axis of the disk exceeding the inclination angle of the generatrix of the outer surface of the rim and adopted in the range β = (52 ÷ 72) °, and also with the possibility of power connection with the outer conical diaphragm of the journal front support and transmission through the specified conical element of the disk radial, axial forces on the elements of the support of the rotor and torque to the rotor from the low pressure turbine.

6. The rotor shaft according to claim 4, characterized in that the cross-sectional configuration of the grooves of the rim of each of the section disks is made according to the dovetail type, while the disk of the first stage as part of the first mounting section is made with a radial distance from the lower point of the hub to the outer the rim surface is not less than 1.6 times smaller than the prolonged radial distance in the light between the internal and peripheral contours of the lumen of the engine duct, and the image of the outer surface between the grooves of the rim of the disks of all sections is made that have an internal surface of the engine’s flowing part in the area where the disks of the indicated sections of the rotor shaft rotor disks are located, in addition, the front flange of the first-stage disc rim and the rear flange of the second stage as part of the first mounting section are provided in each groove with at least one through hole designed for possible passage the blade shank retainer and balancing weights mounted on the disk rim, while the rear shelf of the first-stage disk rim is developed to a width sufficient to accommodate the ele ENTOV labyrinth seal and make contact with the front mating flange of the rim included in the first section of the disc of the second stage, with the power connection to the latter and the torque transmission from the low pressure turbine turbojet.

7. A method of manufacturing a rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, characterized in that the rotor shaft is made drum-disk, assembling a four-stage design in terms of the number of disks, and shaft production is performed in three stages, assembly units are made in the first stage, including axles of the front and rear shaft bearings, discs and ring spacers that are cylindrical; at the second stage, the assembly units are assembled into three mounting sections, each of which is non-separable, and in the first section they are mounted from the engine entrance, sequentially connecting the axle of the front support of the rotor shaft, the disk of the first stage, the disk of the second stage and equipped with a flange cylindrical spacer, the second section includes a disk of the third stage, to which the conical diaphragm of the journal of the rear support of the rotor shaft and the cylindrical spacer equipped with ozhnogo end flange, and the third section operates as a disc of the fourth stage; at the third stage, these mounting sections are connected in series through cylindrical spacers and complete the installation of the rotor shaft structure, releasably connecting the output spacer of the second mounting section with a fourth-stage disk forming the third shaft section; moreover, the disks of all steps of the rotor shaft of the low pressure rotor are made of stamped blanks in the form of a single element, including a rim turning into an annular web with a hub, which is made with a central hole, and the rim is inscribed in a conditional surface of a truncated cone, expanding in the direction of flow of the working fluid, with an intermediate radius in the average conditional plane of the blade web, equal to the design radius of the inner contour of the engine duct in the specified section, counting from the shaft axis to the outer surface of and, while the rim of each disk is provided with grooves that are evenly distributed around the perimeter and are inclined to the axis of the shaft, and the number and frequency of placement of the grooves increase in the direction of flow of the working fluid from the disk to the disk and from the first section to the third, including by placing the longitudinal axis of the grooves in the rim of the disk of the first stage with an angular frequency Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad] and a slope to the axis of the rotor in the projection onto the conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis, at an angle α, which is taken in the range These values are α = (19 ÷ 25) °, in addition, in the process of manufacturing the first-stage disk for the first mounting section, the rim is made with an external surface inscribed in a conditional truncated conical surface, with a slope of the surface of the specified surface in the axial plane of the rotor shaft at an angle φ = (174 ÷ 27) ° to the axis of the latter.

8. A method of manufacturing a rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine according to claim 7, characterized in that in the manufacture of a disk of the first stage of the first mounting section of the shaft, the disk rim is made with an inscribed outer surface in a conditional surface of a truncated cone radially increasing in the direction of flow of the working fluid with a gradient conical expansion of the rim G _{1, about} , which is taken in the range

where R _max and R _min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk of the first stage, and B _about - the axial width of the rim of the disk of the first stage as part of the first mounting section.

9. A method of manufacturing a rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine according to claim 7, characterized in that in the manufacturing process of the first-stage disk for the first mounting section of the shaft, the front rim flange in the area of each groove is provided with a through hole that allows subsequent installation of the blade shank retainer and balancing weights.

10. The rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, characterized in that it is made of a drum-disk, four-stage in the number of disks, and is made by the method according to any one of paragraphs. 7-9.

11. The rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, comprising a housing with a flow part, characterized in that it contains three sections, two of which the first and second are non-separable, the first from the engine inlet, connected in series with the formation of the rotor shaft, equipped with blades the section includes a series-connected pin of the front support of the rotor shaft, a disk of the first stage, a disk of the second stage and a cylindrical spacer provided with a flange, the second section includes a disk of the third stage, communicated with the trunnion of the rear support of the rotor shaft and a cylindrical spacer provided with a flange, and the third is made up of a disk of the fourth stage, each disk made in the form of a single element including a rim turning into an annular web reinforced by a hub equipped with a central hole, while the rim of each of the said disks is provided on the side facing the flowing part with a system of grooves located at an angle to the axis of the rotor shaft for interlocking with the rotor blades, in addition, forming an external surface The rim of the disk of the first stage in the composition of the first mounting section makes an angle φ = (17 ÷ 27) ° with the axis of the rotor shaft in the axial plane of the latter.

12. The rotor shaft according to claim 11, characterized in that the longitudinal axis of each of the grooves of the disk of the first stage as part of the first mounting section forms an angle α with the rotor axis in projection onto a conditional axial plane normal to the radius drawn through the center point of the groove axis defined in the range of values α = (19 ÷ 25) °, and the grooves are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency of Y = (4.78 ÷ 6.69) [units / rad], while the rim of the disk of the first stage in the composition of the specified the mounting section is made with increasing radius from the entrance to the exit of the section with a gradient of G _{1о b} radial expansion defined in the range

13. The rotor shaft according to claim 11, characterized in that the cross-sectional configuration of the grooves of the rim of each of the section disks is made according to the dovetail type, while the disk of the first stage as part of the first mounting section is made with a radial distance from the lower point of the hub to the upper the surface of the rim is not less than 1.6 times smaller than the prolonged radial distance in the light between the inner and peripheral contours of the lumen of the engine duct, and the sections of the outer surface between the grooves of the rim of the disks of all sections are made which bore the inner surface of the engine’s flowing part in the area of the disks of the indicated sections of the KND rotor shaft, in addition, the front shelf of the rim of the disk of the first stage and the rear shelf of the second stage as part of the first mounting section are provided in each groove with at least one through hole designed for possible passage the shank of the shank of the blade and the installation on the rim of the disk of the first stage of balancing weights, while the rear shelf of the rim of the disk of the first stage is developed to a width sufficient to accommodate Anna shelf elements of the labyrinth seal and make contact with the front mating flange of the rim included in the first section of the disc of the second stage, with the power connection to the latter and the torque transmission from the low pressure turbine turbojet.