RU2686353C2 - Place of mounting of working blades and low and high pressure compressor of aviation engines of fifth generation, rotor of low pressure compressor and rotor of high pressure compressor of fifth generation aviation engine, with working blades, fixed with help of dovetail type locks in ring grooves of these devices, method of assembling place of mounting working blades of rotors and compressor - Google Patents
Place of mounting of working blades and low and high pressure compressor of aviation engines of fifth generation, rotor of low pressure compressor and rotor of high pressure compressor of fifth generation aviation engine, with working blades, fixed with help of dovetail type locks in ring grooves of these devices, method of assembling place of mounting working blades of rotors and compressor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686353C2 RU2686353C2 RU2017122913A RU2017122913A RU2686353C2 RU 2686353 C2 RU2686353 C2 RU 2686353C2 RU 2017122913 A RU2017122913 A RU 2017122913A RU 2017122913 A RU2017122913 A RU 2017122913A RU 2686353 C2 RU2686353 C2 RU 2686353C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- annular
- locks
- rotor
- elastic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 85
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 15
- 241000826860 Trapezium Species 0.000 claims abstract description 13
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000036316 preload Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 12
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 8
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 65
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 22
- 238000013461 design Methods 0.000 description 20
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 17
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 17
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 1
- 230000000276 sedentary effect Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/26—Antivibration means not restricted to blade form or construction or to blade-to-blade connections or to the use of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/34—Blade mountings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области гашения вибраций рабочих лопаток компрессора авиационных газотурбинных двигателей пятого поколения.The group of inventions relates to the field of vibration damping of the working blades of the compressor of the fifth generation aviation gas turbine engines.
Повышение надежности путем предупреждения усталостных повреждений рабочих лопаток является актуальной задачей современного авиадвигателестроения. Возникновение этих повреждений у находящихся в эксплуатации авиационных ГТД во многом определяется уровнем вибрационных напряжений в лопатках во всем диапазоне режимов эксплуатации двигателя. Одним из важнейших факторов, снижающих уровень этих напряжений, является демпфирующая способность лопаток, которая определяется энергией, рассеянной в обтекающем газовом потоке (аэродемпфирование), в материале, и у авиадвигателей в старом «классическом» исполнении за счет конструкционного демпфирования в замковом соединении, и в контакте бандажных или антивибрационных полок для ступеней с этими полками.Improving reliability by preventing fatigue damage of rotor blades is an important task of modern aircraft engine building. The occurrence of these damages in aircraft GTEs in operation is largely determined by the level of vibration stresses in the blades over the entire range of engine operating modes. One of the most important factors reducing the level of these stresses is the damping capacity of the blades, which is determined by the energy dissipated in the flowing gas stream (aero damping), in the material, and in aircraft engines in the old “classical” version due to structural damping in the lock joint, and in contact of retaining or anti-vibration shelves for steps with these shelves.
Аэродемпфирование и конструкционное демпфирование в замках лопаток и в контакте бандажных полок, если таковые имеются, в вентиляторах, компрессорах и турбинах «классических» поколений авиационных двигателей далеки от оптимальных значений.Aero-damping and structural damping in locks of blades and in the contact of retaining shelves, if any, in fans, compressors and turbines of “classical” generations of aircraft engines are far from optimal values.
Поэтому для предотвращения опасных резонансных колебаний лопаток применяют специальные демпфирующие устройства. В абсолютном большинстве известных случаев это устройства конструкционного демпфирования, у которых энергия рассеивается за счет работы сил сухого трения между контактирующими поверхностями при их взаимном упругом проскальзывании в процессе колебаний.Therefore, to prevent dangerous resonant oscillations of the blades, special damping devices are used. In the absolute majority of known cases, these are structural damping devices, in which energy is dissipated due to the work of dry friction forces between the contacting surfaces during their mutual elastic slippage during the oscillation process.
Этот вид демпфирования выбран потому, что его использование позволяет создавать специальные демпфирующие устройства, обеспечивающие оптимальный уровень демпфирования рабочих лопаток турбомашин при конструктивных параметрах демпфирующих устройств. Под конструктивными параметрами здесь понимаются параметры, не существенно (допустимо) ухудшающие габаритные, массовые, технологические, конструктивные характеристики рабочих колес турбомашины и при этом улучшающие эксплуатационные характеристики этих колес и турбомашины в целом. Выбор в пользу этого вида демпфирования сделан уже в самых ранних разработках этих устройств.This type of damping is chosen because its use allows you to create special damping devices that provide the optimum level of damping of the blades of the turbomachines with the design parameters of the damping devices. The design parameters are understood here as parameters that are not substantially (permissible) degrading the overall, mass, technological, design characteristics of the impellers of the turbomachine and, at the same time, improve the performance characteristics of these wheels and the turbomachine as a whole. The choice in favor of this type of damping was made already in the earliest developments of these devices.
Так известен ротор турбомашины (см. а.с. 333277. Ротор турбомашины / Н.С. Кондрашов, П.Д. Вильнер, И.Д. Эскин. - Заявлено 12.11.1966. Опубл. 23.03.1972, Бюл. №11.), содержащий диск с лопатками, имеющими демпфирующее устройство в виде пакета металлических пластин, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности демпфирования лопаток, они выполнены с разрезными хвостовиками, в разрез которых вставлены металлические пластины с натягом, созданным за счет упругой деформации (выпрямления) предварительно изогнутых металлических пластин, а в замок лопатки под различными углами запрессованы штифты.So known is the rotor of the turbomachine (see pp. 333277. The rotor of the turbomachine / NS Kondrashov, P.D. Vilner, I.D. Eskin. - Declared 11/12/1966. Publ. 23.03.1972, Bul. No. 11 .) containing a disk with blades having a damping device in the form of a package of metal plates, characterized in that in order to increase the effectiveness of the damping of the blades, they are made with split shanks, into the cut of which metal plates are inserted with a tightness created by elastic deformation (straightening ) pre-bent metal plates, and in the paddle lock under p zlichnymi angles press pins.
Оригинальность этого предложения состоит в том, что упругодемпфирующий элемент располагается внутри ножки лопатки и в качестве такого элемента использован многослойный пакет стальных пластин, сжатый распределенной нагрузкой, полученной за счет больших упругих деформаций пакета при установке его в ножку. В случае, когда жесткость на изгиб стороны ножки будет одного порядка, что и жесткость на изгиб одной пластины, при числе пластин n≥10 в пакете максимальное значение коэффициента рассеивания пакета может достигать очень высоких значений Ψmax≈4÷5 (см. Эскин И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей: дис… канд. тех. наук / И.Д. Эскин. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - 150 с.), т.е. эти устройства при должном подборе его параметров способно обеспечить высокий коэффициент рассеивания системе «лопатка-демпфирующее устройство» на наиболее опасных низких формах ее колебаний и, следовательно, эффективное гашение этих колебаний лопаток.The originality of this proposal lies in the fact that the elastic-damping element is located inside the blade blade and a multi-layer steel plate pack compressed by a distributed load obtained due to large elastic deformations of the packet when it is installed in the leg is used as such an element. In the case when the stiffness on the bend of the leg side is of the same order as the flexural stiffness of one plate, with the number of plates n≥10 in the package, the maximum value of the packet dispersion can reach very high values Ψ max ≈ 4 ÷ 5 (see Eskin II D. Study of the generalized elastic-friction characteristics of aircraft engine dampers and shock absorbers: dis ... Candidate of Technical Sciences / ID Eskin. - Kuibyshev: KuAI, 1973. - 150 p.), I.e. these devices, with proper selection of its parameters, are capable of providing a high dispersion coefficient for the system “blade-damping device” on the most dangerous low forms of its oscillations and, consequently, effective damping of these oscillations of the blades.
Однако это предложение непригодно для использования его в качестве демпфирующего устройства рабочих лопаток компрессора низкого и высокого давления авиационного ГТД пятого поколения, закрепляемых в кольцевых канавках этих устройств, так как эти лопатки либо вообще не имеют ножек, либо выполняются с низкими ножками.However, this proposal is unsuitable for use as a damping device for low-and high-pressure compressor blades of a fifth-generation aviation GTE fixed in the annular grooves of these devices, since these blades either have no legs or are made with low legs.
Известно демпфирующее устройство (патент США №5205714, 27.04.1993), действие которого основано на рассеянии энергии колебаний лопатки за счет работы сил сухого трения, возникающих при контакте малоподвижного элемента демпфирующего устройства с участком тела колеблющейся лопатки, расположенным внутри ее ножки и в области замкового соединения. Для создания контактного давления используются пружины или другие упругие элементы.Known damping device (US patent No. 5205714, 04/27/1993), whose action is based on the scattering of the oscillation energy of the blade due to the work of dry friction forces arising from the contact of a sedentary element of the damping device located inside its leg and in the castle connections. To create contact pressure springs or other elastic elements are used.
Известно также демпфирующее устройство (патент США №6283707, 04.09.2001), использующие для создания контактного давления центробежную силу инерции от вращения рабочего колеса элементов конструкции, размещенных внутри пера и замка лопатки, через упругие элементы.It is also known damping device (US patent No. 6283707, 04.09.2001), using to create the contact pressure of the centrifugal force of inertia from the rotation of the impeller design elements placed inside the blade and lock the blade through the elastic elements.
Это устройство принципиально аналогично устройству по патенту США №5205714, так как малоподвижный элемент этого устройства прижимается к контактирующим с ним поверхностям лопатки также и центробежной силой.This device is fundamentally similar to the device according to US Patent No. 5,205,514, since the slow-moving element of this device is pressed against the surfaces of the blade in contact with it also by centrifugal force.
Рабочие лопатки компрессора низкого и высокого давления авиационных ГТД не выполняют пустотелыми, и эти предложения не пригодны для использования для гашения колебаний этих лопаток.Working blades of the compressor of low and high pressure of aviation GTEs do not perform hollow, and these proposals are not suitable for use for damping oscillations of these blades.
Можно проанализировать конструкции еще целого ряда известных демпфирующих устройств рабочих лопаток турбомашин, но все они по вышеописанным причинам оказываются непригодными для гашения колебаний рабочих лопаток компрессора низкого и высокого давления авиационного ГТД пятого поколения, закрепляемых в кольцевых канавках ободов рабочих колес, и не могут быть использованы в качестве прототипа предлагаемого изобретения.It is possible to analyze the designs of a number of well-known damping devices for turbomachine blades, but all of them, for the reasons described above, are unsuitable for damping oscillations of the low-and high-pressure aviation turbine blades of the fifth-generation GTE fixed in the annular grooves of the rims of the impellers, and cannot be used as a prototype of the present invention.
Известен трех ступенчатый ротор КНД авиадвигателя SaM 146 (см. Киселев Ю.В. Двигатель SaM 146. Устройство основных узлов / Ю.В. Киселев, Д.Ю. Киселев. - Электронное учебное пособие. СГАУ, Самара, 2012 г., рис. 13), выполненный в виде бочки с тремя кольцевыми выступами на внутренней и внешней поверхностях бочки. В каждом кольцевом выступе выполнена профилированная кольцевая канавка с поперечным радиальным сечением, ответным замку рабочей лопатки типа «ласточкин хвост». Рабочие лопатки своими замками вставлены в эти канавки и выполнены с платформами, которыми лопатки упираются друг в друга, и которые вместе с перьями лопаток организуют каналы обтекания этих лопаток. Ротор компрессора низкого давления жестко соединен с ротором вентилятора. Четыре лопатки на каждой из ступеней (пары этих лопаток расположены диаметрально противоположно) имеют специальные вырезы в платформе под два замка.The three-stage rotor of the KND of the SaM 146 aircraft engine is known (see Kiselev Yu.V. SaM 146 engine. Main unit assembly / Yu.V. Kiselev, D.Yu. Kiselev. - Electronic training manual. SGAU, Samara, 2012, rice 13), made in the form of a barrel with three annular projections on the inner and outer surfaces of the barrel. In each annular protrusion, a profiled annular groove with a transverse radial section is made, which responds to the lock of the working blade of the “dovetail” type. Working blades with their locks are inserted into these grooves and made with platforms that the blades rest against each other, and which, together with the feathers of the blades, organize the flow channels of these blades. The rotor of the low pressure compressor is rigidly connected to the fan rotor. Four blades on each of the steps (a pair of these blades are diametrically opposed) have special cuts in the platform for two locks.
Известен также шести ступенчатый ротор КВД авиадвигателя SaM 146 (см. Киселев Ю.В. Двигатель SaM 146. Устройство основных узлов / Ю.В. Киселев, Д.Ю. Киселев. - Электронное учебное пособие. СГАУ, Самара, 2012 г., рис. 15), состоящий из следующих элементов: лопатки КВД; блиски первой и второй ступеней КВД; рабочее колесо КВД; диск с лабиринтным уплотнением.The six-speed rotor of the KVD aircraft engine SaM 146 is also known (see Kiselev, Yu.V., SaM 146 engine. Main units / Yu.V. Fig. 15), consisting of the following elements: HPC blades; blisches of the first and second stages of the ARC; KVD impeller; disc labyrinth seal.
Первая и вторая ступени ротора КВД выполнены по технологии "Blisk".The first and second stages of the ARC rotor are made using the "Blisk" technology.
Блиск КВД является фрезерованной из единой заготовки деталью, совмещающей рабочее колесо, комплект лопаток, лабиринтные уплотнения и вал КВД. Блиск первой ступени ротора КВД соединен вместе с блиском второй ступени ротора КВД и рабочим колесом с третьей по шестую ступень ротора КВД при помощи болтов. На валу блиска второй ступени КВД выполнены шлицевые пазы для соединения с задней частью вала вентилятора. Блиски первой и второй ступеней ротора КВД выполнены из титанового сплава. Лопатки третьей ступени ротора КВД устанавливаются на рабочее колесо КВД при помощи паза ласточкин хвост. Лопатки третьей ступени ротора КВД поджаты в осевом направлении упорным кольцом, прикрепленном к передней поверхности паза ласточкин хвост при помощи болтов. Лопатки третьей ступени ротора КВД выполнены из титанового сплава. Упорное кольцо выполнено из никелевого сплава. Лопатки с четвертой по шестую ступеней ротора КВД устанавливаются на рабочее колесо ротора КВД при помощи профилированной кольцевой канавки. Платформы лопаток с четвертой по шестую ступеней КВД плотно прилегают друг к другу, обеспечивая надежную фиксацию лопаток в тангенциальном направлении. Четыре лопатки на каждой из ступеней (с 4 по 6 ступень) КВД имеют специальные вырезы в платформе под два замка. Лопатки с четвертой по шестую ступень КВД выполнены из никелевого сплава. К переднему фланцу рабочего колеса КВД крепятся оба блиска КВД. Задний фланец рабочего колеса КВД крепится к диску с лабиринтным уплотнением при помощи болтов. На рабочем колесе КВД выполнено 70 пазов ласточкин хвост под лопатки третей ступени ротора КВД, а также три профилированные кольцевые канавки для крепления лопаток четвертой, пятой и шестой ступеней КВД. Также на рабочем колесе КВД имеются четыре лабиринтных уплотнения, для герметизации сочленения с вкладышами истираемого уплотнения и сотового уплотнения статора КВД. Рабочее колесо КВД изготовлено из никелевого сплава в виде бочки, выполненной заодно целое с дисками. На диске с лабиринтным уплотнением выполнены зубья лабиринтного уплотнения, обеспечивающие герметизацию сочленения с опорой уплотнения корпуса камеры сгорания. Диск с лабиринтным уплотнением выполнен из никелевого сплава.Blis KVD is milled from a single blank detail that combines the impeller, a set of blades, labyrinth seals and shaft ARC. Blis of the first stage of the ARC rotor is connected together with the blisk of the second stage of the ARC rotor and the impeller from the third to the sixth stage of the ARC rotor using bolts. Splined grooves are made on the blisch shaft of the second stage of the ARC for connection with the rear part of the fan shaft. Bliski first and second stages of the rotor of the ARC is made of titanium alloy. The blades of the third stage of the ARC rotor are mounted on the impeller impeller using a dovetail slot. The blades of the third stage of the ARC rotor are axially tightened by an anvil ring attached to the front surface of the dovetail slot with bolts. The blades of the third stage of the KVD rotor are made of titanium alloy. The retaining ring is made of nickel alloy. The blades from the fourth to the sixth stages of the ARC rotor are mounted on the impeller wheel of the ARC rotor using a profiled annular groove. Platforms of blades from the fourth to the sixth stages of the ARC fit snugly to each other, ensuring reliable fixation of the blades in the tangential direction. Four blades at each of the steps (from 4 to 6 steps) KVD have special cuts in the platform for two locks. The blades from the fourth to the sixth stage of the ARC are made of nickel alloy. To the front flange of the KVD impeller are attached both bliska KVD. The rear flange of the KVD impeller is attached to the disk with a labyrinth seal with bolts. 70 dovetail slots for the third-stage rotor of the ARC rotor are made on the HPC impeller, as well as three profiled annular grooves for fastening the fourth, fifth and sixth-blade CVC blades. Also on the impeller wheel, there are four labyrinth seals, for sealing the articulation with the liners of the abradable seal and the honeycomb seal of the stator of the ARC. The KVD impeller is made of nickel alloy in the form of a barrel, which is made together with disks. The labyrinth seal disc has labyrinth seal teeth, which provide sealing of the articulation with the seal body support. The labyrinth seal disc is made of nickel alloy.
Преимуществами этих конструкций роторов, например, по сравнению с аналогичными роторами авиадвигателей четвертого поколения с «классическими» рабочими колесами, соединенными болтами в барабанно дисковые конструкции, с рабочими лопатками, установленными в пазы «ласточкин хвост» этих колес, является значительное уменьшение количества деталей и массы этих конструкций и, как следствие этого, улучшение эксплуатационных характеристик двигателя: снижение удельного расхода топлива, повышение удельной тяги двигателя.The advantages of these rotor structures, for example, compared to similar rotors of fourth-generation aircraft engines with “classic” impellers, bolted into drum-shaped disc structures, with working blades installed in the dovetail grooves of these wheels, significantly reduce the number of parts and weight these structures and, as a consequence, the improvement of engine performance: a decrease in specific fuel consumption, an increase in engine specific thrust.
К числу недостатков этих конструкций в случае, когда конструктор сталкивается с необходимостью постановки в конструкцию демпфирующих устройств для гашения колебаний рабочих лопаток, является отсутствие разработанных конструкций этих демпфирующих устройств, пригодных для гашения колебаний рабочих лопаток блисков и рабочих лопаток с замками «ласточкин хвост», установленных в кольцевые канавки рабочего колеса.Among the shortcomings of these structures in the case when the designer is faced with the need to design damping devices for damping oscillations of working blades, is the lack of developed designs of these damping devices suitable for damping oscillations of blaster blades and blades with dovetail locks installed in the annular grooves of the impeller.
Заметим, что вывод об отсутствии таких устройств нами сделан на основании того, что нами не обнаружено опубликованных материалов, где бы описывались эти устройства. Вполне возможно, что их просто не успели разработать.Note that the conclusion about the absence of such devices by us was made on the basis that we did not find published materials where these devices would be described. It is possible that they simply did not have time to develop.
Поэтому место крепления рабочих лопаток в кольцевых канавках ступеней роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателя SaM 146, как наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому, принято за прототип.Therefore, the place of attachment of the working blades in the annular grooves of the stages of the rotors of the low and high pressure compressor of the aircraft engine SaM 146, as the closest in technical essence to the proposed, is taken as a prototype.
По этой же причине за прототипы приняты роторы компрессора низкого и высокого давления авиадвигателя SaM 146.For the same reason, the rotors of the SaM 146 aircraft low-and high-pressure compressor are taken as prototypes.
Ставится задача разработки мест крепления рабочих лопаток в кольцевых канавках роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателя пятого поколения, обеспечивающих надежность крепления и высокоэффективное демпфирование лопаток на всех опасных низких формах колебаний, при допустимом увеличении массы роторов и числа их деталей (при незначительном увеличении массы роторов и увеличении числа их деталей, практически не снижающем описанные преимущества этих конструкций, и не изменяющем их габаритные размеры).The task is to develop the attachment points for the working blades in the annular grooves of the rotors of the low-and high-pressure compressor of the fifth generation aircraft engine, ensuring reliable mounting and highly effective damping of the blades on all dangerous low oscillation modes, with an allowable increase in the mass of the rotors and the number of their parts (with a slight increase in the mass of the rotors and an increase in the number of their parts, which practically does not reduce the described advantages of these structures, and does not change their overall dimensions).
Высокоэффективное демпфирование лопаток достигается при использовании демпфирующих устройств, имеющих при том же виде нагружения, по которому это устройство нагружается в сборе с лопаткой, максимальный коэффициент рассеивания ψmax≥2 и его жесткость должна быть одного порядка с жесткостью лопатки.Highly effective damping of the blades is achieved by using damping devices with the same type of loading, according to which this device is loaded assembled with a blade, the maximum dissipation factor ψ max ≥2 and its rigidity must be of the same order as the blade stiffness.
Поставленная задача решается тем, что предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, выполненное в виде кольцевого выступа на внутренней и внешней поверхностях выполненных в виде бочки роторов компрессора низкого и высокого давления, в котором выполнена кольцевая профилированная канавка со стороны внешней поверхности бочки, в которой замками «ласточкин хвост» закреплены рабочие лопатки с платформами, в кольцевой канавке в диаметрально противоположных местах выполнены выемки с такими шириной и длиной в тангенциальном направлении, чтобы в ней свободно мог разместиться замок лопатки, с прямоугольным поперечным радиальным сечением с глубиной, равной глубине кольцевой канавки, и в выемках и вырезах в платформах закреплены замки, ограничивающие смещение лопаток в тангенциальном направлении, причем наружный диаметр рабочего колеса, измеренный по замкам, равен наружному диаметру, измеренному по платформам лопаток, отличающееся тем, что кольцевая профилированная канавка выполнена с коническим дном, причем ось конической поверхности дна совпадает с продольной осью ротора компрессора низкого и высокого давления, а угол при вершине этого конуса выбран из условия создания требуемой величины натяга между замками лопаток и упругогистерезисным элементом, на который они опираются, и радиальное поперечное сечение кольцевой профилированной канавки имеет форму «ласточкиного хвоста», соединенного в основании с трапецией с вертикальными боковыми стенками, причем высота трапеции, по которой она соединена с фигурой «ласточкин хвост», равна в ммThe problem is solved by the fact that a mounting location for rotor blades of low and high pressure compressor rotors of fifth generation aircraft engines is proposed, made in the form of an annular protrusion on the inner and outer surfaces of barreled rotors of the low and high pressure compressor, in which an annular shaped groove is made on the side the outer surface of the barrel, in which the working blades with platforms are secured in dovetail locks, in an annular groove in diametrically opposite m Stach made notches with such a width and length in the tangential direction so that it can freely accommodate the blade lock, with a rectangular transverse radial section with a depth equal to the depth of the annular groove, and locks fixed in the notches and notches in the platforms, limiting the displacement of the blades in the tangential direction , moreover, the outer diameter of the impeller, measured by locks, is equal to the outer diameter, measured by the platforms of the blades, characterized in that the annular shaped groove is made with a conical the bottom, the axis of the conical bottom surface coincides with the longitudinal axis of the rotor of the low and high pressure compressors, and the angle at the apex of this cone is chosen from the condition of creating the required amount of tension between the padlocks and the elastic hysteresis element on which they rest, and the radial cross section of the annular shaped the grooves have the shape of a “dovetail”, connected at the base with a trapezium with vertical side walls, moreover, the height of the trapezium along which it is connected to the figure “dovetail”, equal in mm
где b - большее основание фигуры «ласточкин хвост», с - ее меньшее основание, а - величина на которую трапеция выступает за величину большего основания фигуры «ласточкин хвост», равная в ммwhere b is the larger base of the “dovetail” figure, c is its smaller base, and is the value by which the trapezium stands for the larger base of the figure “dovetail” equal in mm
где δ - величина натяга в мм между замками лопаток и упругогистерезисным элементом, ϕ - угол при вершине конуса дна кольцевой профилированной канавки, таким образом, что в одной из боковых стенок выступа места крепления рабочих лопаток образована кольцевая технологическая канавка с наибольшей высотой, измеренной в радиальном поперечном сечении, равной в ммwhere δ is the amount of tension in mm between the padlocks and the elastic hysteresis element, ϕ is the angle at the top of the cone of the bottom of the annular shaped groove, so that an annular groove with the greatest height measured in the radial cross section equal in mm
h=δ+H+0÷0,2,h = δ + H + 0 ÷ 0.2,
где Н - наибольшая высота поперечного радиального сечения кольцевой промежуточной проставки, и кольцевая промежуточная проставка выполнена из двух диаметрально противоположно расположенных полуколец с поперечным радиальным сечением в виде трапеции - усеченного клина, с наибольшей высотой Н, шириной, равной или меньшей ширины меньшего основания «ласточкиного хвоста» кольцевой профилированной канавки, и углом наклона клина - половиной угла конуса клина, равной на торце с меньшей толщиной каждого полукольца у его концов выполнены две полукруглых технологических выемки или три таких выемки, в этом случае одна из выемок находится в средней части полукольца, и кольцевая промежуточная проставка установлена на дно кольцевой профилированной канавки таким образом, что ее торец с выемками контактирует с боковой стороной выступа места крепления лопаток, в которой нет технологической канавки, между кольцевой промежуточной проставкой и замками, установленными в выемках, и замками рабочих лопаток с радиальным натягом δ установлен кольцевой упругогистерезисный элемент с шириной, измеренной в направлении продольной оси ротора, равной или меньшей ширины меньшего основания «ласточкиного хвоста» кольцевой профилированной канавки, составленный из одной, двух и более частей кольца, равнорасположенных по окружности, и между концами этих частей имеются зазоры, величина которых либо равна нулю, либо равна или меньше половины допустимой суммарной величины относительных рабочих смещений в окружном направлении концов этой части кольца и равна 0,2÷0,5 мм, и между наружной поверхностью бочки и платформой каждой лопатки, а также между торцами платформ соседних лопаток и ответными торцами платформ лопаток и замков имеются зазоры, величина которых ограничена величинами допустимых смещений лопатки под действием статических и динамических рабочих нагрузок, и под платформами лопаток между торцами замков, закрепленных в выемках кольцевой профилированной канаки, и торцами замков лопаток, а также между торцами замков лопаток с натягом по кольцевому упругогистерезисному элементу, торцам замков, закрепленных в выемках в кольцевой профилированной канавке, замкам лопаток и их платформам установлены упругогистерезисные или упругие элементы, причем величины этих натягов подобраны таким образом, что при колебаниях лопаток происходят упругие взаимные проскальзывания с сухим трением контактирующих элементов, причем в выемках в кольцевой канавке закреплены четыре, шесть или более равнорасположенных по окружности замков, и боковые стороны замков, закрепленных в выемках в кольцевой профилированной канавке, на части своей длины, у дна кольцевой канавки, срезаны и образуют заборный клин, и в боковой стенке с технологической канавкой выступа места крепления рабочих лопаток выполнено четыре или шесть отверстий, из которых два расположены в районах расположения концов полуколец промежуточной проставки, а при выполнении шести отверстий еще по одному в районе средней части каждого полукольца, и в эти отверстия до упора в кольцевую промежуточную проставку запрессованы заглушки, а само место крепления рабочих лопаток собрано по способу п. 11 формулы изобретения, и все трущиеся поверхности деталей предлагаемого места крепления покрыты износостойким покрытием.where H is the greatest height of the transverse radial section of the annular intermediate spacer, and the annular intermediate spacer is made of two diametrically opposed half-rings with a transverse radial section in the form of a trapezium, a truncated wedge, with the greatest height H, width equal or smaller than the width of the smaller base “dovetail tail” "Annular profiled groove, and the angle of the wedge is half the wedge cone angle equal to at the end with a smaller thickness of each half-ring, two half-round technological grooves or three such grooves are made at its ends, in this case one of the grooves is located in the middle part of the semi-ring, and the annular intermediate spacer is installed on the bottom of the annular grooved in such a way that its end with grooves in contact with the side of the protrusion of the place of attachment of the blades, in which there is no technological grooves, between the annular intermediate spacer and the locks installed in the grooves, and locks working blades with for An annular elastic-hysteresis element with a width measured in the direction of the longitudinal axis of the rotor equal to or smaller than the width of the smaller base of the “dovetail” circular shaped groove made of one, two or more ring parts, equally spaced around the circumference, and between the ends of these parts there are gaps, the magnitude of which is either zero or equal to or less than half the permissible total value of the relative working displacements in the circumferential direction of the ends of this part of the ring and is 0, 2 ÷ 0.5 mm, and between the outer surface of the barrel and the platform of each blade, as well as between the ends of the platforms of the adjacent blades and the response ends of the blades and lock platforms, there are gaps, the magnitude of which is limited by the values of the allowable displacements of the blades under the action of static and dynamic working loads, and under the platforms of the blades between the ends of the locks fixed in the grooves of the annular profiled Kanaka, and the ends of the locks of the blades, and between the ends of the locks of the blades with tension on the annular elastic hysteresis element, the ends Ams fixed in grooves in an annular shaped groove, padlocks locks and their platforms are fitted with elastic hysteresis or elastic elements, and the values of these tensions are chosen in such a way that when oscillations of the blades elastic mutual slippage occurs with dry friction of the contacting elements, and in the grooves in the ring groove fixed four, six or more locks equally spaced around the circumference, and the sides of the locks secured in recesses in the annular shaped groove on part of their lengths , at the bottom of the annular groove, cut off and form an intake wedge, and in the side wall with the technological groove of the protrusion of the place of attachment of the working blades four or six holes are made, of which two are located in the regions of the ends of the semi-rings of the intermediate spacer, in the middle part of each half-ring, and into these holes all the way into the annular intermediate spacer, the plugs are pressed in, and the point of attachment of the working blades is assembled according to method 11 of the claims, and all ruschiesya surface of the proposed site of attachment of parts coated with a wear resistant coating.
Под относительными рабочими смещениями в окружном направлении опирающихся на дно кольцевой канавки, здесь понимается величина смещения упругогистерезисного элемента в любом радиальном сечении относительно кольцевой промежуточной проставки под действием рабочих статических газовой и центробежных нагрузок, динамических нагрузок и температурного удлинения упругогистерезисного элемента, обусловленного разностью величин коэффициентов температурного удлинения материалов этих деталей.Relative working displacements in the circumferential direction based on the annular groove bottom, here refers to the amount of displacement of the elastic hysteresis element in any radial section relative to the annular intermediate spacer under the action of working static gas and centrifugal loads, dynamic loads materials of these parts.
Как известно (см. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. Из-е 2-ое, допол.. Учебник для авиационных вузов / Г.С. Скубачевский. - М.: Машиностроение. 1965. - 451 с., фиг. 7.31), демпфирование в замковом соединении «ласточкин хвост» лопаток третьей ступени на небольших оборотах ротора (2000÷5000 об/мин) невелико, а на больших оборотах (7000 и более) практически равно нулю из-за заклинивания под действием больших центробежных сил замка лопатки в пазу диска и регулирование демпфирующих характеристик этого соединения возможно только в узком диапазоне и не продуктивно.As you know (see Skubachevsky, GS Aviation gas turbine engines. Design and calculation of details. From the 2nd, supplement .. A textbook for aviation universities / GS Skubachevsky. - M .: Mashinostroenie. 1965. - 451 p., Fig. 7.31), the damping in the dovetail lock joint of third-stage blades at low rotor speeds (2000 ÷ 5000 rpm) is small, and at high speeds (7000 or more) is almost zero due to jamming the action of large centrifugal forces of the blade lock in the slot of the disk and the regulation of the damping characteristics of this compound in possible only in a narrow range and not productive.
В предлагаемой конструкции, хотя и применено крепление лопаток типа «ласточкин хвост», но исключено заклинивание замков лопаток под действием центробежных сил в кольцевой профилированной канавке на всех рабочих режимах двигателя. Это объясняется тем, что в этой конструкции действие постоянных газовых сил на всех режимах уравновешено действием сил сухого трения, действующими на замок лопатки и реактивными силами упругих или упругогистерезисных элементов, или же суммарное действие этих сил превышает действие постоянных газовых сил, но на величину, всегда преодолимую динамическими силами, действующими на лопатку.In the proposed design, although the attachment of blades of the “dovetail” type is applied, but the locking of the locks of the blades under the action of centrifugal forces in the annular profiled groove in all engine operating modes is excluded. This is explained by the fact that in this design the action of constant gas forces in all modes is balanced by the action of dry friction forces acting on the blade lock and the reactive forces of elastic or elastic hysteresis elements, or the total effect of these forces exceeds the action of constant gas forces, but always surmountable by dynamic forces acting on the blade.
Следовательно, на всех режимах работы двигателя в предлагаемой конструкции при колебаниях лопатки будет происходить циклическое нагружение как кольцевого упругогистерезисного элемента, так и упругих или упругогистерезисных элементов, расположенных под платформами лопаток, лопатка упруго подвешена. Это утверждение справедливо еще и потому, что при качании лопатки в окружном направлении под действием моментов действующих на нее сил в случае, когда составляющая газовой нагрузки на лопатку, действующая в направлении оси ротора, не преодолевает сил трения, действующих на дно замка лопатки, даже при ничтожно малом повороте, при котором на большой части длины замка лопатки обнуляется натяг по боковым сторонам замка лопатки и, следовательно, на этой части боковых сторон замка лопатки силы трения становятся равными нулю, а при ничтожно малых повороте и радиальном смещении к центру ротора силы трения на боковых сторонах замка лопатки становятся равными нулю. Здесь под ничтожно малым поворотом и радиальным смещением лопатки понимается поворот, при котором меньшее радиальное смещение лопатки к центру ротора, определенное на большой части замка лопатки, равно наибольшей деформации замка лопатки в радиальном направлении под действием центробежной силы и реактивной силы упругогистерезисного элемента, действующей на замок лопатки в момент преодоления сил трения на боковых сторонах замка, а под ничтожно малым радиальным смещением лопатки понимается радиальное смещение лопатки, равное указанной наибольшей деформации. Качественный характер петли гистерезиса, получаемой при циклическом нагружении рабочей лопатки в поле центробежных сил предлагаемого места крепления в этом случае описан ниже.Consequently, in all modes of operation of the engine in the proposed design, when the blade is oscillating, cyclic loading will occur both of the annular elastic hysteresis element and the elastic or elastic hysteresis elements located under the blades platforms, the blade is elastically suspended. This statement is also true because when the blade is swung in the circumferential direction under the action of the moments of forces acting on it when the component of the gas load on the blade acting in the direction of the rotor axis does not overcome the friction forces acting on the bottom of the blade lock, even an insignificant small turn, at which a large part of the length of the padlock lock is reset to zero the tension on the sides of the paddle lock and, consequently, on this part of the paddle sides of the paddle lock, the friction forces become zero, and at negligibly small rotation and radial displacement of the rotor center of frictional forces on the sides of the blade lock become zero. Here, a negligibly small rotation and a radial displacement of the blade means a rotation in which the smaller radial displacement of the blade to the center of the rotor, defined on a large part of the blade lock, is equal to the greatest deformation of the blade lock in the radial direction under the action of centrifugal force and reactive force of the elastic-hardened element acting on the lock blades at the time of overcoming the friction forces on the sides of the lock, and a negligibly small radial displacement of the blade means the radial displacement of the blade, which is equal to th greatest strain. The qualitative character of the hysteresis loop obtained by cyclic loading of the working blade in the field of centrifugal forces of the proposed attachment point in this case is described below.
В случае, когда составляющая газовой нагрузки на лопатку, действующая в направлении оси ротора, преодолевает силы трения, действующие на дно замка лопатки, лопатка одной боковой стороной замка прижимается к ответной стороне кольцевой канавки и с трением проскальзывает относительно нее.In the case when the component of the gas load on the blade, acting in the direction of the rotor axis, overcomes the friction forces acting on the bottom of the blade lock, the blade with one side of the lock is pressed against the counter side of the ring groove and slips relative to it.
Заметим, что описанный феномен присущ предлагаемой конструкции места крепления и отсутствует у прототипа, является новым и нигде ранее не описан. Именно он является физической основой нашего предложения и позволил предложить место крепления рабочих лопаток компрессора низкого и высокого давления с высокоэффективным демпфирующим устройством.Note that the described phenomenon is inherent in the proposed design of the place of attachment and is absent from the prototype, is new and has not been described anywhere else. It is this that is the physical basis of our proposal and allowed us to offer a place for fastening the working blades of a low and high pressure compressor with a highly effective damping device.
Упругодемпфирующие характеристики (УДХ) системы «место крепления-рабочие лопатки» можно изменять в широких пределах, изменяя параметры этих элементов. Причем ширина диапазона изменения УДХ ниже предлагаемых мест крепления рабочих лопаток такова, что в большинстве практических случаев начальная оптимальная настройка этой системы и ее конечная настройка, обеспечивающая требуемый ресурс работы системы, лежат в этом диапазоне.The elastic-damping characteristics (UDH) of the “attachment-working blades” system can be varied over a wide range by changing the parameters of these elements. Moreover, the width of the range of variation of the UDH below the proposed mounting points for the working blades is such that in most practical cases the initial optimal setting of this system and its final setting, providing the required service life of the system, lie in this range.
В рабочие колеса авиационных ГТД устанавливают обычно n=60, 70 и более рабочих лопаток. Лопатки, расположенные между двумя замками, в окружном направлении соединены последовательно с помощью упругих элементов. Поэтому при определении числа замков, закрепленных в выемках, числа последовательно соединенных лопаток нужно обеспечить выполнение ряда условий. Так для обеспечения надежного и эффективного демпфирования колебаний лопаток в окружном направлении натяг δокр в собранном месте крепления между торцом замка каждой лопатки и упругим элементом должен быть предпочтительно равен или больше 0,1÷0,2 мм. При колебаниях лопаток на всех рабочих режимах двигателя не должен образовываться зазор между упругими элементами и замками, закрепленными в выемках, упругими элементами и замками лопаток, и жесткости упругих элементов следует стремиться подобрать так, чтобы на опасном рабочем режиме двигателя, при опасной форме колебания, обеспечивалась оптимальная настройка места крепления, определяемая минимальной или близкой к ней величиной безразмерного максимального напряжения в опасном сечении лопатки, и при этом обеспечивалась прочность упругих элементов. Причем здесь следует учесть, что в окружном направлении упругие элементы, расположенные между каждыми двумя замками, закрепленными в выемках, нагружены неравномерно, так как нагрузки, действующие на лопатки в окружном направлении (воспринимаемые упругими элементами), суммируются в направлении, противоположном вращению ротора. В предлагаемом устройстве натяги δокр создаются замками при их установке и закреплении выемках кольцевой профилированной канавки. Для облегчения установки этих замков на них выполнен заборный клин. Для исключения недопустимого смятия в радиальных направлениях упругих элементов, контактирующих с замками, устанавливаемыми в выемках, угол заборного клина этих замков не должен превышать 60°. Поэтому при обычно применяемых высотах замков «ласточкин хвост» лопаток катет K угла наклона стороны заборного клина, измеренный в окружном направлении, не должен превышать 3÷3,5 мм. Требуемое число N замков, устанавливаемых в выемки, обеспечивающее требуемую величину натяга между упругими элементами и этими замками и замками лопаток, определяется из простого соотношения:In the impellers of aviation GTE usually set n = 60, 70 and more blades. Blades located between the two locks in the circumferential direction are connected in series with the help of elastic elements. Therefore, when determining the number of locks fixed in the grooves, the number of consecutive blades need to ensure that a number of conditions are met. So to ensure reliable and effective damping of the oscillations of the blades in the circumferential direction, the tension δ okr in the assembled attachment point between the end of the lock of each blade and the elastic element should preferably be equal to or greater than 0.1 ÷ 0.2 mm. When the blades oscillate in all engine operating modes, there should not be a gap between the elastic elements and the locks fixed in the grooves, the elastic elements and the locks of the blades, and the stiffness of the elastic elements should be chosen so that the dangerous operating mode of the engine, with a dangerous form of oscillation, is provided optimal adjustment of the attachment point, determined by the minimum or close to it value of the dimensionless maximum stress in the dangerous section of the blade, and at the same time the strength of the control is ensured GIH elements. Moreover, it should be noted that in the circumferential direction the elastic elements located between each two locks secured in the grooves are unevenly loaded, since the loads acting on the blades in the circumferential direction (perceived by the elastic elements) are summed in the opposite direction of the rotor rotation. The proposed device creates tension members δ env locks in their installation and fastening recesses shaped annular groove. To facilitate the installation of these locks on them made intake wedge. To avoid unacceptable collapse in the radial directions of elastic elements in contact with locks installed in the grooves, the angle of the intake wedge of these locks should not exceed 60 °. Therefore, with the commonly used heights of the dovetail locks of the blades of the leg K, the angle of inclination of the side of the intake wedge, measured in the circumferential direction, should not exceed 3–3.5 mm. The required number of N locks, installed in the grooves, providing the required amount of tension between the elastic elements and these locks and padlocks, is determined from a simple relationship:
и округляется до ближайшего целого четного числа. Четное количество замков выбрано потому, что их можно расположить диаметрально противоположно и исключить возможность внесения ими заметного дисбаланса в конструкцию ротора. Нетрудно убедиться, что число замков N при применении предлагаемого устройства в современных авиационных ГТД будет равно 4 или 6. В случае, когда жесткости упругих элементов неодинаковы число замков, закрепленных в выемках, вычисляется из (1) подстановкой в (1) вместо натяга δокр его среднего значения.and is rounded to the nearest even whole number. An even number of locks was chosen because they can be diametrically opposed and exclude the possibility of introducing a noticeable imbalance into the rotor design. It is easy to verify that the number of locks N in the application of the proposed device in modern aviation GTE will be 4 or 6. In the case when the rigidity of the elastic elements are not the same number of locks fixed in the grooves is calculated from (1) by substituting in (1) instead of tightness δ okr its average value.
Предлагается также место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, отличающееся тем, что упругие элементы выполнены в виде круглых, или овальных, или круглых и овальных разрезных стальных, каленых и шлифованных колец, расположенных так, что место разреза, выполненное по образующей кольца, располагается в месте зазора между торцами платформ соседних лопаток в радиальной плоскости ротора и у торца на внутренней поверхности платформы одной из лопаток, контактирующей с этим упругим элементом, выполнен выступ, с зазором входящий в разрез упругого элемента.It is also proposed to attach the rotor blades of the rotors of the low-pressure and high-pressure engines of the fifth generation, characterized in that the elastic elements are made in the form of round, or oval, or round and oval split steel, hardened and ground rings arranged so that the cut point is made forming ring, located at the gap between the ends of the platforms of adjacent blades in the radial plane of the rotor and at the end on the inner surface of the platform of one of the blades in contact with this prugim element, a projection with a clearance in a part-sectional view of the elastic member.
Выступ платформы лопатки исключает проворот упругого элемента в окружном направлении в пределах зазора между упругим элементом и выступом.The protrusion of the blade platform eliminates the rotation of the elastic element in the circumferential direction within the gap between the elastic element and the protrusion.
Предлагается также место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент выполнен из двух, четырех, шести и более частей, каждая из которых изготовлена из одной, двух и более шлифованных, нагартованных или закаленных, гофрированных лент, изготовленных из жаростойкой или жаропрочной нержавеющей стали, причем в каждой части при двух и более лент в ней они собраны «гофр в гофр», а два диаметрально расположенных замка, установленные в выемках кольцевой профилированной канавки, выполнены с выступами, которыми они опираются на дно кольцевой профилированной канавки, и между выступами и ответными концами частей кольцевого упругогистерезисного элемента имеются зазоры, величина которых либо равна нулю, либо равна или меньше половины допустимой суммарной величины относительных рабочих смещений в окружном направлении концов этой части кольцевого упругогистерезисного элемента и предпочтительно равна 0,2÷0,5 мм, а между этими выступами и ответными торцами каждой из полуколец промежуточной проставки имеются зазоры, суммарная величина которых равна или больше максимального относительного температурного удлинения полукольца промежуточной проставки, а каждое отверстие, выполненное в стенке кольцевой профилированной канавки без технологической канавки, расположенное у середины каждой части упругогистерезисного элемента, в радиальном сечении, где вершина гофра этой части опирается на дно кольцевой профилированной канавки, выполнено с диаметром, равным сумме толщин промежуточной проставки и ленты или лент упругогистерезисного элемента, и в эти отверстия запрессованы заглушки, которые своими сферическими концами без зазора или с зазором, равным величине взаимного проскальзывания этой вершины относительно дна кольцевой профилированной канавки, входят в ответные выемки, выполненные в полукольцах промежуточной проставки и в боковой стороне каждой части упругогистерезисного элемента.A mounting point for rotor blades for compressor rotors of low and high pressure engines of the fifth generation is also proposed, characterized in that the resistive element is made of two, four, six or more parts, each of which is made of one, two or more polished, bonded or hardened, corrugated tapes made of heat-resistant or heat-resistant stainless steel, and in each part with two or more tapes in it they are assembled “corrugations into corrugations”, and two diametrically located locks installed in the grooves of the annular profiled groove are made with protrusions with which they rest on the bottom of the annular profiled groove, and between the protrusions and the response ends of the parts of the annular elastic-hardened element there are gaps which either equal to zero or equal to or less than half of the allowable total value of the relative working displacements the circumferential direction of the ends of this part of the annular elastic-hysteresis element and preferably equal to 0.2 ÷ 0.5 mm, and between these protrusions and the response ends of each of the semi-arcs The intermediate spacer space has gaps, the total value of which is equal to or greater than the maximum relative temperature elongation of the intermediate spacer half-ring, and each hole made in the wall of the annular profiled groove without a process groove, located at the middle of each part of the elastic-hysteresis element, in the radial section, where the top of the corrugation is parts rests on the bottom of the annular profiled groove, made with a diameter equal to the sum of the thickness of the intermediate spacer and tape or le t elastic hysteresis element, and these holes are pressed into the plugs, which with their spherical ends without a gap or with a gap equal to the value of mutual slippage of this vertex relative to the bottom of the annular profiled groove, enter into the reciprocal grooves made in the semi-rings of the intermediate spacer and in the lateral side of each part of the elastic spacer. an item.
Бочку компрессора низкого давления изготавливают из титанового сплава, а промежуточная проставка изготавливается из закаливаемой нержавеющей стали, и коэффициент теплового линейного удлинения титана меньше этого коэффициента нержавеющей стали. Под относительным температурным удлинением половины промежуточной проставки в окружном направлении здесь понимается разность температурных удлинений половины промежуточной проставки и половины кольцевой профилированной канавки.The barrel of the low pressure compressor is made of titanium alloy, and the intermediate spacer is made of hardened stainless steel, and the coefficient of thermal linear elongation of titanium is less than that of stainless steel. The relative temperature lengthening of half of the intermediate spacer in the circumferential direction is understood here to mean the difference in temperature lengthening of the half of the intermediate spacer and the half of the annular shaped groove.
Упругогистерезисный элемент, выполненный в виде многослойного многопролетного гофрированного пакета, работающего на циклическое сжатие в режиме одностороннего упругогистерезисного упора, обладает высокими демпфирующими свойствами (максимальная величина коэффициента рассеивания такого пакета Ψmax=3,5÷3,7, см. Эскин И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей: дис… канд. тех. наук / И.Д. Эскин. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - 150 с.).The elastic hysteresis element, made in the form of a multilayer multi-span corrugated package, working for cyclical compression in the mode of one-sided elastic hysteresis stop, has high damping properties (the maximum value of the dispersion coefficient of such a package is Ψ max = 3.5 ÷ 3.7, see. Eskin I.D. Investigation of the generalized elastic-friction characteristics of aircraft engine dampers and shock absorbers: dis ... candidate of technical sciences / I. Eskin. - Kuibyshev: KuAI, 1973. - 150 p.).
В работе (см. Эскин И.Д. Циклическое сжатие многослойного многопролетного гофрированного пакета / И.Д. Эскин, Р.И. Алкеев, В.И. Иващенко // Вестник СГАУ. - №1 (39), 2013. - С. 178-191) показано, что нагрузочные процессы при циклическом сжатии многослойного, многопролетного, гофрированного пакета идентичны (при решении задачи методом Галеркина) соответствующим им нагрузочным процессам однослойного, многопролетного гофра с таким же числом гофров, но с жесткостьюIn the work (see Eskin ID. Cyclic compression of a multilayer multi-span corrugated package / I.D. Eskin, R.I. Alkeev, V.I. Ivaschenko // SGAU Bulletin. - №1 (39), 2013. - С 178-191) it is shown that the load processes under cyclic compression of a multi-layer, multi-span, corrugated package are identical (when solving a problem using the Galerkin method) to the corresponding one-layer multi-span corrugation processes with the same number of corrugations, but with rigidity
С0=2nπ4EI/t3,C 0 = 2nπ 4 EI / t 3 ,
где n - число гофрированных лент в многослойном пакете, EI - изгибная жесткость одного слоя гофра, t - шаг гофра.where n is the number of corrugated tapes in a multilayer package, EI is the flexural rigidity of one corrugation layer, t is the corrugation step.
Этот результат физически, прежде всего, объясняется тем, что энергия, рассеиваемая пакетом при его циклическом сжатии, рассеивается в основном за счет работы сил сухого трения на проскальзываниях гофров внешних лент пакета по жестким плитам, а энергия, рассеиваемая внутри пакета, мала по сравнению с этой энергией, а также использованием приближенного аналитического метода решения задачи (метода Галеркина).Physically, this result is primarily due to the fact that the energy dissipated by the package during its cyclic compression is dissipated mainly due to the work of the dry friction forces on the slippage of the corrugations of the external strips of the package along rigid plates, and the energy dissipated inside the package is small compared to this energy, as well as using an approximate analytical method for solving a problem (the Galerkin method).
Этот результат позволяет к классификации систем конструкционного демпфирования, разработанной в работе (см. Эскин И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей: дис… канд. тех. наук / И.Д. Эскин. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - 150 с.), добавить еще один класс этих систем, а именно класс систем конструкционного демпфирования, у которых энергия, рассеиваемая внутри упругогистерезисного элемента, мала по сравнению с энергией, рассеиваемой на его границах. Системы конструкционного демпфирования, принадлежащие к этому классу, будут обладать вышеописанным свойством.This result allows for the classification of structural damping systems developed in the work (see Eskin ID. Investigation of the generalized elastic-friction characteristics of dampers and shock absorbers of aircraft engines: dis ... candidate of technical sciences / ID Eskin. - Kuibyshev: KuAI, 1973 - 150 pp.), Add another class of these systems, namely the class of structural damping systems, in which the energy dissipated inside the elastic-hysteresis element is small compared to the energy dissipated at its borders. Structural damping systems belonging to this class will have the property described above.
Использование этого свойства в случае упругогистерезисных элементов (демпфера) предлагаемого места крепления позволяет определить количество лент в пакете из условия получения минимально возможной массы пакета при обеспечении его прочности и требуемых УДХ и позволило нам определиться с заявляемым количеством лент этих упругогистерезисных элементов.The use of this property in the case of elastic hysteresis elements (damper) of the proposed attachment point allows determining the number of ribbons in the package from the condition for obtaining the lowest possible mass of the package while ensuring its strength and required UDH and allowed us to determine the claimed number of ribbons of these elastic hysteresis elements.
Многослойный гофрированный пакет, как и все системы конструкционного демпфирования, является системой с наследственностью, т.е. его упругофрикционные и прочностные свойства зависят от последовательности его нагружений. Следовательно, эти свойства пакета будут существенно зависеть от способа сборки места крепления.A multi-layer corrugated package, like all systems of structural damping, is a system with heredity, i.e. its elastic and strength properties depend on the sequence of its loading. Consequently, these properties of the package will significantly depend on the method of assembling the place of attachment.
При предлагаемом способе сборки места крепления лопаток (см. ниже), вследствие эффекта «накопления действия сил сухого трения» (см. ниже описание способа сборки предлагаемого места крепления), приложенных к вершинам гофров пакета, после сборки места крепления (после сжатия на одну и ту же величину деформации) жесткости пролетов пакета будут неодинаковы - жесткости пролетов будут увеличиваться от крайних пролетов к центральному пролету пакета. Причем наибольшая степень возрастания этой жесткости будет в случае одновременного сжатия всех гофров пакета.With the proposed method of assembling the place of attachment of the blades (see below), due to the effect of "accumulation of dry friction forces" (see below the description of the method of assembling the proposed attachment point) applied to the tops of the corrugations of the package after assembling the attachment point (after compression to one and the same amount of deformation) stiffness of the spans of the package will be different - the stiffness of the spans will increase from the extreme spans to the central span of the package. Moreover, the greatest degree of increase of this rigidity will be in the case of simultaneous compression of all corrugations of the package.
Поэтому, если при выполнении упругогистерезисного элемента в виде гофрированной ленты или пакета нескольких таких лент, свернутых в кольцо, даже при опирании лопатки на один гофр при требуемой настройке (параметрах) упругогистерезисного элемента число его гофров оказывается слишком большим, т.е. из-за эффекта «накопления действия сил сухого трения» центральные вершины гофров при сборке или рабочей нагрузке не проскальзывают относительно дна кольцевой профилированной канавки и замков лопаток и в этих гофрах возникают недопустимо большие напряжения, целесообразно в предлагаемом устройстве применить упругогистерезисный элемент, выполненный из четного числа частей - двух, четырех или шести. Заглушки со сферическими концами фиксируют от смещения в окружном направлении, как твердого тела, полукольца промежуточной проставки и части упругогистерезисного элемента, но не препятствуют упругому проскальзыванию вершин гофров при нагружений частей упругогистерезисного элемента.Therefore, if, when the elastic hysteresis element is made in the form of a corrugated ribbon or a package of several such ribbons rolled into a ring, even if the blade is supported by one corrugation with the required setting (parameters) of the elastic hysteresis element, the number of its corrugations is too large, i.e. due to the effect of "accumulation of dry friction forces", the central tops of the corrugations during assembly or workload do not slip relative to the bottom of the annular grooves and padlocks and in these corrugations there are unacceptably large stresses, it is expedient to use an elastic hysteresis element made of an even number in these corrugations parts - two, four or six. Caps with spherical ends are fixed from displacement in the circumferential direction, as a solid, half-rings of the intermediate spacer and part of the elastic hysteresis element, but do not prevent the elastic slippage of the corrugation tops when loading parts of the elastic hysteresis element.
С целью повышения демпфирующих свойств и обеспечения при этом приемлемой степени изотропности УДХ в окружном направлении демпфирующих устройств предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент места крепления выполнен из одной части и собран из отдельных пар гофрированных лент, у которых стык концов одной ленты расположен диаметрально противоположно стыку концов другой ленты, а стык концов ленты каждой следующей пары, контактирующей с лентой предыдущей пары, также смещен от стыка концов этой ленты на угол π и стыки лент расположены в вершинах гофров, опирающихся на полукольца промежуточной проставки, а на торце каждого из замков, обращенном к дну кольцевой профилированной канавки, выполнены выкружки, которыми с натягом δ замки опираются на вершины гофров упругогистерезисного элемента, и концы полуколец промежуточной проставки с этим же натягом размещены под двумя диаметрально расположенными из этих замков и зазор между концами этих полуколец равен или меньше максимального относительного температурного удлинения промежуточной проставки.In order to increase the damping properties and to ensure an acceptable degree of isotropy of UDH in the circumferential direction of the damping devices, a mounting point for rotor blades of the low and high pressure compressor engines of the fifth generation is proposed, characterized in that the elastic-hysteresis element of the mounting point is made of one part and assembled corrugated tapes, in which the junction of the ends of one tape is diametrically opposite to the junction of the ends of the other tape, and the junction of the ends of the tape each blowing pair in contact with the tape of the previous pair is also offset from the junction of the ends of this tape by angle π and the tape joints are located at the tops of the corrugations resting on the half-rings of the intermediate spacer, and fillets are made at the end of each lock facing the bottom of the annular profiled groove with which the lock δ relies on the tops of the corrugations of the elastic hysteresis element, and the ends of the half rings of the intermediate spacer with the same tension are placed under two diametrically located of these locks and the gap between the ends of these halves Finger equal to or less than the maximum relative temperature elongation of the intermediate spacer
Упругогистерезисный элемент демпфирующего устройства этого места крепления лопаток при одинаковом числе лент в пакете n, одинаковом числе гофров m, с одинаковыми геометрическими размерами лент и гофров и при одной и той же величине упругой деформации гофров при установке пакета в кольцевую канавку рабочего колеса будет наиболее жестким и в собранном пакете будут созданы наибольшие силы трения, действующие по вершинам гофров, так как энергия, рассеиваемая в пакете при его сборке, при той же деформации будет больше, как за счет увеличения суммы взаимных проскальзываний на контактных поверхностях каждой пары лент, так и за счет увеличения самих сил трения.The elastic hysteresis element of the damping device of this place of attachment of the blades with the same number of belts in the package n, the same number of corrugations m, with the same geometrical dimensions of the belts and corrugations and with the same value of the elastic deformation of the corrugations when installing the package in the annular groove of the impeller will be the most rigid and in the assembled package, the greatest friction forces acting on the tops of the corrugations will be created, since the energy dissipated in the package during its assembly, with the same deformation, will be greater than by increasing mutual slippings on the contact surfaces of each pair of ribbons, and by increasing the friction forces themselves.
Заметим, что при некотором числе лент в пакете, например, при n≥10 этот упругогистерезисный элемент уже нельзя будет отнести к классу систем конструкционного демпфирования, у которых энергия, рассеиваемая внутри упругогистерезисного элемента, мала по сравнению с энергией, рассеиваемой на его границах. Заметим также, что фрикционная характеристика этого пакета, характеризуемая величиной максимального коэффициента рассеивания, будет выше, чем у вышеописанных пакетов, именно за счет существенного увеличения энергии, рассеиваемой внутри пакета при колебании лопаток.Note that with a certain number of ribbons in the packet, for example, with n≥10, this elastic-hysteresis element can no longer be attributed to the class of structural damping systems, in which the energy dissipated inside the elastic-hysteresis element is small compared to the energy dissipated at its borders. Note also that the friction characteristic of this package, characterized by the maximum dispersion coefficient, will be higher than that of the above described packages, precisely due to a significant increase in the energy dissipated inside the package when the blades oscillate.
Кроме того, в этом пакете могут быть применены более тонкие ленты, например, с толщиной h=0,3÷0,4 мм.In addition, in this package can be applied thinner tape, for example, with a thickness of h = 0.3 ÷ 0.4 mm.
В каждой паре контактирующих гофрированных лент жесткости гофров у каждой ленты изменяются с периодом Т=2π, но картина распределения жесткостей гофров одной ленты сдвинута на π относительно этой картины другой ленты пары. В результате жесткости гофров пакета хотя и изменяются в окружном направлении с периодом Т=π, но разница между максимальным и минимальным значениями жесткостей гофров будет существенно меньше, чем у гофрированного пакета с такими же параметрами, у которого концы лент размещены в одной вершине гофра.In each pair of contacting corrugated ribbons, the corrugations of each strip change with a period T = 2π, but the pattern of distribution of the stiffnesses of the corrugations of one tape is shifted by π relative to this picture of the other tape pair. As a result, the stiffness of the corrugations of the package changes in the circumferential direction with a period T = π, but the difference between the maximum and minimum values of the corrugations of the corrugations will be significantly less than that of the corrugated package with the same parameters, whose ends of the belts are located at the same vertex of the corrugation.
С целью повышения надежности упругой фиксации рабочих лопаток в окружном направлении и снижении используемого числа N замков, закрепленных в выемках, предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, отличающееся тем, что на торцах замков лопаток, у дна замков сняты фаски под таким углом, что лопатка этими фасками дополнительно упирается в склоны гофров, а расположенные во впадинах этих гофров упругие элементы опираются с натягом либо в дно впадины, либо в другой склон этих гофров.In order to improve the reliability of the elastic fixation of the blades in the circumferential direction and reduce the number of N locks used, fixed in the grooves, there is suggested a mounting point for the blades of the low and high pressure compressor rotors of fifth-generation aircraft engines, characterized by the fact that at the ends of the padlock locks chamfers at such an angle that the blade with these chamfers additionally abuts against the slopes of the corrugations, and the elastic elements located in the depressions of these corrugations rest under pressure either in the bottom of the depression or in the other th slope of these corrugations.
Части гофрированного пакета с помощью заглушек зафиксированы от проворота. Поэтому гофры, на склоны которых фасками опираются замки лопаток, служат дополнительными опорами, упруго фиксирующими лопатки от смещения их, как твердого тела, в окружном направлении. За счет чего и повышается надежность этой фиксации и в ряде случаев появляется возможность снижения числа N замков, закрепленных в выемках.Parts of the corrugated package with the help of plugs are fixed against twisting. Therefore, the corrugations, on the slopes of which the locks of the blades rest with chamfers, serve as additional supports, which elastically fix the blades from their displacement, as a solid, in the circumferential direction. Due to this, the reliability of this fixation increases, and in some cases it becomes possible to reduce the number of N locks fixed in the recesses.
С целью обеспечения постоянной погонной жесткости упругогистерезисного элемента после сборки места крепления лопаток предлагаются:In order to ensure constant running stiffness of the elastic hysteresis element after the assembly, the attachment points for the blades are proposed:
место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент выполнен в виде отрезка троса односторонней свивки без центральной проволоки - из шести или восемнадцати проволок, намотанного виток к витку вплотную в один ряд поверх промежуточной проставки так, что ширина намотки, измеренная в направлении оси ротора, равна ширине основания замка лопатки, причем один конец троса закреплен под одним замком без выступа, установленным в выемку в кольцевой профилированной канавке, а второй в другом таком замке, или оба конца троса закреплены водном из таких замков так, чтобы в любом радиальном сечении места крепления лопаток было одинаковое число витков.attachment of rotor blades for low and high pressure compressor rotors of fifth generation aircraft engines, characterized in that the elastic hysteresis element is designed as a single-sided cable section without a central wire - from six or eighteen wires wound to the coil closely adjacent to the intermediate spacer that the width of the winding, measured in the direction of the rotor axis, is equal to the width of the blade lock base, with one end of the cable secured under one lock without a protrusion installed in the recess y in the annular profiled groove, and the second in another such lock, or both ends of the cable are fixed with water from such locks so that in any radial section of the place of attachment of the blades there is the same number of turns.
У этого места крепления рабочих лопаток упругогистерезисный элемент (трос) работает на циклическое сжатие в радиальных направлениях. УДХ троса при таком виде нагружения мало изучены, хотя можно утверждать, что при отсутствии центральной проволоки в тросе и должном подборе его параметров с помощью промежуточной проставки можно создать в тросе требуемую величину упругого натяга δ и обеспечить требуемую погонную жесткость троса на радиальное сжатие.At this place of attachment of the working blades, the elastic hysteresis element (cable) works for cyclic compression in radial directions. UDH cable with this type of loading little studied, although it can be argued that in the absence of a central wire in the cable and proper selection of its parameters using an intermediate spacer you can create in the cable the required amount of elastic tension δ and provide the required linear stiffness of the cable for radial compression.
Выбор тросов основан на следующих соображениях: выбраны тросы с стандартными параметрами, трос из шести проволок из всех стандартных тросов при должном подборе диаметра проволоки, обладает наиболее высокой жесткостью на сжатие в радиальном направлении при наименьшем диаметре троса; стандартный трос из восемнадцати проволок вследствие асимптотического характера изменения зависимости Ψmax(n), где n - число проволок в тросе (см. Эскин И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей: дис… канд. тех. наук / И.Д. Эскин. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - 150 с.), обладает при его циклическом сжатии в радиальном направлении величиной Ψmax, не значительно отличающейся от максимально возможной для стандартных тросов при этом виде нагружения, и при том же диаметре проволок будет иметь наименьший диаметр из всех стандартных тросов с примерно таким же значением максимального коэффициента рассеивания.The choice of cables is based on the following considerations: cables with standard parameters are selected, a cable of six wires from all standard cables with proper selection of wire diameter has the highest rigidity for compression in the radial direction with the smallest cable diameter; standard cable of eighteen wires due to the asymptotic nature of the dependence change Ψ max (n), where n is the number of wires in the cable (see Eskin ID. Study of generalized elastic-friction characteristics of dampers and shock absorbers of aircraft engines: Ph.D. D. Eskin. - Kuybyshev: KuAI, 1973. - 150 s.), With its cyclic compression in the radial direction, has a value Ψ max not significantly different from the maximum possible for standard cables with this type of loading, and with the same wire diameter will have the smallest diameter of all standard cable with approximately the same value of the maximum dissipation factor.
Упругогистерезисный элемент, выполненный из троса, обладает постоянной погонной жесткостью и его УДХ практически не зависят от выбора варианта предлагаемого способа сборки места крепления.The elastic hysteresis element, made of a cable, has a constant linear stiffness and its UDH practically does not depend on the choice of the variant of the proposed method of assembling the attachment point.
Этим же свойством обладает предлагаемое место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент, расположенный под замками лопаток, и упругогистерезисные элементы, расположенные под платформами между торцами замков лопаток, выполнены в виде отдельных упругогистерезисных элементов, имеющих форму уголка, каждый из которых расположен так под замком своей лопатки, что меньшая полка уголка располагается между торцами замков соседних лопаток, а на замки четырех лопаток, расположенных у замков, установленных в выемках кольцевой профилированной канавки, установлены упругогистерезисные элементы, имеющие форму швеллера и одна полка швеллера располагается между торцами замков соседних лопаток, а другая - между торцом замка, установленного в выемке, и торцом замка лопатки, причем части упругогистерезисных элементов, установленных с натягом по контактирующим с ними деталями, расположенные под замками лопаток, имеют поперечное радиальное сечение прямоугольной формы с шириной, измеренной в направлении оси ротора, равной основанию «ласточкина хвоста» замка лопатки, а их части, расположенные между замками, имеют поперечное сечение в виде прямоугольника, соединенного с «ласточкиным хвостом», точно совпадающим с «ласточкиным хвостом» замка лопатки, а сами упругогистерезисные элементы изготовлены холодным прессованием из проволочного материала MP большой плотности λ=2,5÷4 г/см3 и более из нагартованной нержавеющей стальной проволоки с предпочтительными диаметром проволоки d=0,15÷0,3 мм, с отношением D/d=8÷10, где D - диаметр проволочной спирали, из которой изготовлен материал MP.The same property has the proposed mounting location of the rotor blades of the rotors of the compressor of low and high pressure aircraft engines of the fifth generation, characterized in that the elastic hysteresis element located under the padlocks, and the elastic hysteresis elements located under the platforms between the ends of the blade locks, are made in the form of separate elastic hysteresis elements, having the form of a corner, each of which is located so under the lock of its shoulder blade that the smaller shelf of the corner is located between the ends of the locks adjacent their blades, and the locks of the four blades located at the locks installed in the grooves of the annular profiled groove, are fitted with elastic hysteresis elements having the shape of a channel and one channel shelf is located between the ends of the locks of adjacent blades, and the other between the ends of the lock installed in the groove and the end of the blade lock, and part of the elastic hysteresis elements installed with tension on the parts in contact with them, located under the padlocks locks, have a cross-sectional radial cross-section with a w measured in the direction of the axis of the rotor, equal to the base of the dovetail of the blade lock, and their parts located between the locks have a cross section in the form of a rectangle connected to the dovetail, exactly coinciding with the dovetail of the padlock, and The elastic hysteresis elements themselves were made by cold pressing of high-density wire material MP = λ = 2.5–4 g / cm 3 or more, of stainless steel stainless steel wire with preferred wire diameter d = 0.15 ÷ 0.3 mm, with a D / d ratio = 8 ÷ 10, where D - diameter of the wire helix from which the material MP is made.
Способ изготовления проволочного материала MP широко известен (см. а.с. 183174 СССР. Способ изготовления нетканого материала MP из металлической проволоки / А.М. Сойфер, В.Н. Бузицкий, В.А. Першин. - Опубл. 1966, Бюл. №13).A method of manufacturing a wire material MP is widely known (see AS 183174 USSR. A method of manufacturing non-woven material MP from metal wire / AM Soifer, VN Buzitsky, VA Pershin. - Pub. 1966, Byul No. 13).
Оптимальная начальная настройка системы «место крепления-рабочие лопатки-демпфирующее устройство с элементами из МР», в большинстве практических случаев может быть обеспечена именно тогда, когда параметры материала лежат в вышеуказанных диапазонах.The optimal initial setting of the system “anchorage-blades-damping device with elements of MP”, in most practical cases, can be ensured exactly when the material parameters lie in the above ranges.
Предлагаемые упругогистерезисные элементы из материала MP в предлагаемом устройстве работают на циклическое сжатие в замкнутом объеме и обладают достаточно хорошими демпфирующими свойствами (максимальный коэффициент рассеивания изделий из MP, работающих на циклическое сжатие в замкнутом объеме Ψmax≈2,3÷2,5, см. Эскин И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей: дис… канд. тех. наук / И.Д. Эскин. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - 150 с.).The proposed elastic hysteresis elements from the material MP in the proposed device work for cyclic compression in a closed volume and have sufficiently good damping properties (the maximum dispersion coefficient of products from MP working for cyclic compression in a closed volume Ψ max ≈2.3 ÷ 2.5, see Eskin ID Study of the generalized elastic-friction characteristics of aircraft engine dampers and shock absorbers: dis ... Candidate of Technical Sciences / ID Eskin. - Kuibyshev: KuAI, 1973. - 150 p.).
Эти упругогистерезисные элементы работоспособны до температуры 500°С. При более высоких температурах нагартовка нержавеющей проволоки пропадает и упругогистерезисный элемент теряет свои упругие свойства.These elastic hysteresis elements are operable up to a temperature of 500 ° C. At higher temperatures, the stand-up of the stainless wire disappears and the elastic-hardened element loses its elastic properties.
Этого температурного диапазона может оказаться вполне достаточно при использовании этих упругогистерезисных элементов в демпфирующих устройствах первой и второй ступеней ротора компрессора низкого давления, но во многих случаях окажется недостаточным при их использовании в первой и второй ступени ротора КВД.This temperature range may be quite sufficient when using these elastic-hardened elements in the damping devices of the first and second stages of the rotor of a low-pressure compressor, but in many cases it will be insufficient when using them in the first and second stages of the ARC rotor.
Использование для изготовления материала MP жаропрочной пружиной проволоки позволяет применить эти упругогистерезисные элементы для демпфирования колебаний рабочих лопаток первой и второй ступеней КВД мощных авиационных двигателей.The use of a heat-resistant spring wire for the manufacture of MP material allows these elastic-hysteresis elements to be used for damping oscillations of the blades of the first and second stages of high-pressure air-jet engines of powerful aircraft engines.
Широко известно, что титан плохо работает на сухое трение. При сухом трении в паре «титан-металл», например, в паре «титан-сталь», частицы титана вырываются из титанового элемента и налипают на стальной, происходит интенсивный износ титанового элемента.It is widely known that titanium does not work well for dry friction. When dry friction in a pair of titanium-metal, for example, in a pair of titanium-steel, titanium particles are pulled out of the titanium element and stick to the steel, an intense wear of the titanium element.
Поэтому с целью повышения износостойкости места крепления лопаток в случае изготовления рабочих лопаток и бочки из титанового сплава предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, отличающееся тем, что на замках лопаток закреплены штампованные башмаки, изготовленные из тонкого стального нагартованного или закаленного шлифованного листа без зазоров охватывающие замки лопаток по всем поверхностям, по которым они контактировали бы с боковыми сторонами кольцевой профилированной канавки, упругогистерезисным элементом, установленным под замками лопаток, и упругогистерезисными или упругими элементами, установленными между торцами замков под платформами лопаток при отсутствии башмаков.Therefore, in order to improve the wear resistance of the blade attachment point in the case of manufacturing working blades and a barrel of titanium alloy, a mounting point for the blade rotors of a low-pressure and high-pressure compressor of fifth generation aircraft is proposed, characterized in that the padlocks made of thin steel steel hardened polished sheet without gaps covering blades locks on all surfaces on which they would contact with the sides of the number An end profiled groove, an elastic hysteresis element installed under the padlock locks, and an elastic hysteresis or elastic elements installed between the ends of the locks under the blade platforms in the absence of shoes.
В предлагаемом месте крепления лопаток наличие стальной промежуточной проставки и стальных башмаков, закрепленных на замках рабочих лопаток, организует все контакты, в которых происходят взаимные проскальзывания контактирующих поверхностей, как пары трения «сталь по стали». Нанесение на эти поверхности износостойкого покрытия, например, серебрения или твердой смазки обеспечивает высокую износостойкость этих поверхностей.In the proposed place of attachment of the blades, the presence of the steel intermediate spacer and the steel shoes fixed on the working paddle locks organizes all contacts in which mutual slippage of the contacting surfaces occurs, like steel-to-steel friction pairs. The application of a wear-resistant coating on these surfaces, for example, silvering or a solid lubricant ensures high wear resistance of these surfaces.
Предлагается ротор компрессора низкого давления авиадвигателя, выполненный в виде бочки с тремя или более кольцевыми выступами на внутренней и внешней поверхностях бочки, в каждом кольцевом выступе которой выполнена профилированная кольцевая канавка с поперечным радиальным сечением, ответным замку рабочей лопатки типа «ласточкин хвост», и рабочие лопатки своими замками вставлены в эти канавки и выполнены с платформами, которые вместе с перьями лопаток организуют каналы обтекания этих лопаток, и лопатки ступеней, начиная со второй или с третьей ступени платформами упираются друг в друга, и ротор компрессора низкого давления жестко соединен с ротором вентилятора, а лопатки каждой ступени, расположенные у замков, фиксирующих от смещений в окружном направлении лопатки этих ступеней, имеют специальные вырезы в платформе, в которых размещены эти замки, отличающийся тем, что место крепления рабочих лопаток первой или первой и второй ступеней ротора компрессора низкого давления, выполнено по любому из п.п. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 формулы изобретения.A rotor of a low-pressure compressor of an aircraft engine is proposed, made in the form of a barrel with three or more annular protrusions on the inner and outer surfaces of the barrel, in each annular protrusion of which there is a shaped circular groove with a transverse radial cross section, which responds to the paddle blade of the dovetail type, and the blades with their locks are inserted into these grooves and made with platforms that, together with the blades feathers, organize the flow channels of these blades, and the blades of the steps, starting with the second or from the third stage, the platforms rest against each other, and the rotor of the low pressure compressor is rigidly connected to the fan rotor, and the blades of each stage, located near the locks fixing the displacements in the circumferential direction of the blades of these stages, have special notches in the platform in which these locks are located , characterized in that the place of attachment of the working blades of the first or first and second stages of the rotor of the low pressure compressor, is made according to any one of p.p. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8 claims.
Предлагается ротор компрессора высокого давления авиадвигателя, состоящий из следующих элементов: лопатки КВД; блиски первой и второй ступеней КВД; рабочее колесо КВД; диск с лабиринтным уплотнением, каждый блиск КВД является фрезерованной из единой заготовки деталью, блиск КВД первой ступени ротора КВД совмещает рабочее колесо, комплект лопаток, лабиринтные уплотнения и вал КВД и соединен вместе с блиском второй ступени и рабочим колесом с третьей по шестую ступень ротора КВД при помощи болтов, на валу блиска второй ступени КВД выполнены шлицевые пазы для соединения с задней частью вала вентилятора, лопатки третьей ступени ротора КВД устанавливаются на рабочее колесо КВД при помощи паза «ласточкин хвост» и поджаты в осевом направлении упорным кольцом, прикрепленном к передней поверхности паза ласточкин хвост при помощи болтов, блиски первой и второй ступеней ротора КВД и лопатки третьей ступени ротора КВД выполнены из титанового сплава, а упорное кольцо выполнено из никелевого сплава, лопатки с четвертой по шестую ступеней ротора КВД устанавливаются на рабочее колесо ротора КВД при помощи профилированной кольцевой канавки и выполнены с платформами и зафиксированы от смещения в тангенциальном направлении у каждой из ступеней диаметрально противоположно расположенными замками, платформы лопаток с пятой по шестую ступеней КВД плотно прилегают друг к другу, и лопатки пятой и шестой ступеней КВД, расположенные у замков, закрепленных в выемках кольцевой профилированной канавки, имеют специальные вырезы в платформе под эти замки, лопатки с четвертой по шестую ступень КВД выполнены из никелевого сплава, к переднему фланцу рабочего колеса КВД крепятся оба блиска КВД, а к его заднему фланцу также при помощи болтов крепится диск с лабиринтным уплотнением, и на рабочем колесе КВД выполнено k пазов ласточкин хвост под лопатки третьей ступени ротора КВД, три профилированные кольцевые канавки для крепления лопаток четвертой, пятой и шестой ступеней КВД и четыре лабиринтных уплотнения, для герметизации сочленения с вкладышами истираемого уплотнения и сотового уплотнения статора КВД, рабочее колесо КВД изготовлено из никелевого сплава в виде бочки, выполненной заодно целое с дисками, и на диске с лабиринтным уплотнением выполнены зубья лабиринтного уплотнения, обеспечивающие герметизацию сочленения с опорой уплотнения корпуса камеры сгорания, а сам диск с лабиринтным уплотнением выполнен из никелевого сплава, отличающийся тем, что место крепления рабочих лопаток четвертой ступени ротора КВД выполнено по любому из п.п. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 формулы изобретения.A rotor of the high-pressure compressor of the aircraft engine is proposed, consisting of the following elements: HPC blades; blisches of the first and second stages of the ARC; KVD impeller; disk with labyrinth seal, each blis of HPC is milled from a single blank part, blis of HPC of the first stage of the HPC rotor combines the impeller, the set of blades, labyrinth seals and the HPC shaft and is connected together from the second stage and the impeller from the third to the sixth stage of the HPC rotor with the help of bolts, on the bliska shaft of the second stage of the ARC are made splined grooves for connection with the rear part of the fan shaft, the blades of the third stage of the ARC rotor are mounted on the ARC impeller using the “dovetail x” groove st and are pressed in axial direction by a stop ring attached to the front surface of the dovetail slot with bolts, blisks of the first and second stages of the ARC rotor and the blades of the third stage of the ARC rotor are made of titanium alloy, and the stop ring is made of nickel alloy, the blades with the fourth the sixth stages of the ARC rotor are mounted on the impeller of the ARC rotor using a profiled annular groove and are made with platforms and fixed against displacement in the tangential direction at each of the stages dia. oppositely located locks, platforms of blades from the fifth to the sixth stages of the ARC fit snugly to each other, and the blades of the fifth and sixth stages of the ARC located near the locks fixed in the recesses of the annular shaped groove have special cuts in the platform for these locks, blades with a fourth at the sixth stage of the ARC are made of nickel alloy, both blisers of the ARC are attached to the front flange of the ARC impeller, and a labyrinth seal disc is attached to its back flange, and on the impeller KVD completed k grooves of the dovetail under the blades of the third stage of the rotor of the KVD, three profiled annular grooves for fastening the blades of the fourth, fifth and sixth stages of the KVD and four labyrinth seals to seal the joint with the liners of the abradable seal and the cellular seal of the stator of the KVD, the impeller wheel. nickel alloy in the form of a barrel, made at the same time the whole with the disks, and on the disk with the labyrinth seal, the teeth of the labyrinth seal are made, ensuring the sealing of the joint with the support lotneniya combustion chamber casing, and the disk with the labyrinth seal is made of nickel alloy, characterized in that the mounting location of rotor blades fourth HPC rotor stages performed according to any one of
Заметим, что вибрационная прочность рабочих лопаток блисков и третьей ступени предлагаемого ротора КВД обеспечивается «отстройкой» от резонансов опасных форм колебаний лопаток, даже и тогда, когда для этого приходится идти на ухудшение массовых характеристик ротора КВД, так как эти лопатки не пустотелые, выполнены без ножек и полок, а конструкции демпферов для лопаток блисков пока не разработаны, и демпфирование в замковом соединении «ласточкин хвост» лопаток третьей ступени на небольших оборотах ротора (2000÷5000 об/мин) невелико, а на больших оборотах (7000 и более) практически равно нулю (см. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей / Г.С. Скубачевский / фиг. 7.31. - Из-е 2-ое, допол.. Учебник для авиационных вузов. - М.: Машиностроение. 1965. - 451 с.).Note that the vibration strength of the working blades of the blisks and the third stage of the proposed ARC rotor is provided by “detuning” from the resonances of dangerous forms of oscillation of the blades, even when it has to deteriorate the mass characteristics of the ARC rotor, since these blades are not hollow legs and shelves, and the designs of dampers for blisk blades have not yet been developed, and the damping in the “dovetail” lock joint of third-stage blades at low rotor speeds (2000 ÷ 5000 rpm) is small, and Turns (7000 and more) is practically zero (see Skubachevsky, GS Aviation gas turbine engines. Design and calculation of parts / GS Skubachevsky / Fig. 7.31. - From-e 2nd, additional. Textbook for aviation universities. - M .: Mashinostroenie. 1965. - 451 p.).
Известен способ сборки места крепления рабочих лопаток компрессора низкого и высокого давления авиадвигателя SaM 146 (авиадвигателя SaM 146 (см. Киселев Ю.В. Двигатель SaM 146. Устройство основных узлов / Ю.В. Киселев, Д.Ю. Киселев. - Электронное учебное пособие. СГАУ, Самара, 2012 г. - 41 с.), состоящий в том, что рабочие лопатки последовательно одна за другой устанавливают через две диаметрально расположенные выемки в два также диаметрально расположенные сектора кольцевой профилированной канавки места крепления лопаток, причем первой и последней в каждом секторе устанавливают лопатки с прорезями в платформах под замки, в выемки и прорези вставляют оба замка так, чтобы рабочие лопатки торцами платформ плотно уперлись друг в друга, и закрепляют замки.A known method of assembling the place of attachment of the working blades of the compressor of low and high pressure aircraft engine SaM 146 (aircraft engine SaM 146 (see Kiselev Yu.V. Engine SaM 146. Device of the main units / Yu.V. Kiselev, D.Yu. Kiselev. - Electronic training SSAU, Samara, 2012 - 41 p.), consisting in the fact that the working blades successively install one after another through two diametrically located notches in two diametrically located sectors of the annular profiled groove of the attachment point of the blades, the first and the last each sector install blades with slots in the platforms under the locks, both locks are inserted into the notches and slots so that the vanes of the ends of the platforms are firmly rested against each other, and fasten the locks.
Достоинством этого способа является его простота.The advantage of this method is its simplicity.
Этот способ сборки места крепления рабочих лопаток по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.This method of assembling the place of attachment of the working blades to the technical essence is closest to the one proposed and adopted as a prototype.
Но этим способом нельзя собрать предлагаемые места крепления рабочих лопаток, так как в эти места монтируются не только рабочие лопатки, но и демпфирующее устройство и при этом меняются способы фиксации лопаток от смещения, как в окружном, так и в радиальном направлении.But this method cannot assemble the proposed attachment points of the working blades, since not only the working blades are mounted in these places, but also the damping device, and at the same time the methods of fixing the blades from displacement change both in the circumferential and in the radial direction.
Поэтому ставится задача создания способа сборки места крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления, пригодного для сборки предлагаемых мест крепления лопаток.Therefore, the task is to create a method for assembling the place of attachment of rotor blades for low and high pressure compressor rotors suitable for assembling the proposed blade attachment points.
Поставленная задача решается тем, что предлагается способ сборки места крепления рабочих лопаток выполненных в виде бочки роторов компрессора низкого и высокого давления, состоящий в том, что рабочие лопатки последовательно одна за другой устанавливают через диаметрально расположенные выемки в также диаметрально расположенные сектора кольцевой профилированной канавки места крепления лопаток, отличающийся тем, что бочку компрессора низкого давления или бочку компрессора высокого давления устанавливают на стол так, чтобы ее продольная ось была вертикальна, а технологическая канавка располагалась ниже кольцевой профилированной канавки, в кольцевую профилированную канавку устанавливают диаметрально противоположно два полукольца промежуточной проставки, сдвигают полукольца промежуточной проставки до упора в стенку технологической канавки, на промежуточную проставку устанавливают в кольцевую профилированную канавку части упругогистерезисного элемента - пакеты, или наматывают трос, чередуя, через выемки в сектора между выемками кольцевой профилированной канавки места крепления лопаток, устанавливают упругие элементы и лопатки, вставляют в выемки замки, одновременно радиальными усилиями смещают замки в положения, где они должны быть закреплены, и закрепляют их, с помощью приспособления, установленного так, что его толкатели располагаются в технологических отверстиях, предназначенных для выдавливания одного полукольца промежуточной проставки из технологической канавки, и шарнирно связаны с кронштейном, жестко закрепленным на штоке рабочего цилиндра, подают давление в цилиндр и выдавливают толкателями полукольцо промежуточной проставки из технологической канавки до упора в противоположную стенку кольцевой профилированной канавки, давление из цилиндра стравливается, и толкатели выходят из технологических отверстий, поворачивают в опоре приспособления цилиндр вместе с кронштейном на 180° так, чтобы толкатели вошли в технологические отверстия, предназначенные для выталкивания второго полукольца промежуточной проставки, и подают в цилиндр небольшое давление и толкатели входят в технологические отверстия, подается рабочее давление в цилиндр и второе полукольцо промежуточной проставки выдавливается аналогичным образом из технологической канавки, давление из цилиндра стравливается и толкатели выходят из технологических отверстий, и в технологические отверстия запрессовывают заглушки до упора в промежуточную проставку, или в промежуточную проставку и в выемки частей упругогистерезисного элемента.The task is solved by the fact that a method of assembling the place of attachment of working blades made in the form of a barrel of low and high pressure compressor rotors is proposed, consisting in that the working blades are successively installed one after the other through diametrically located notches in the diametrically located sectors of the annular shaped groove of the attachment point blades, characterized in that the low pressure compressor barrel or the high pressure compressor barrel is placed on the table so that its longitudinal The second axis was vertical, and the technological groove was located below the annular profiled groove, two semicircles of the intermediate spacer were diametrically opposed to the annular profiled groove, the semi-rings of the intermediate spacer were shifted to the abutment into the wall of the technological groove, and the intermediate spacer was inserted into the circular profaned pattern. , or wind the cable, alternating, through grooves in the sectors between the grooves of the annular profiled groove and fixing points of the blades, install elastic elements and blades, insert locks into the grooves, at the same time radially force the locks to the positions where they should be fixed, and fix them with the help of a device installed so that its pushers are located in technological holes designed for squeezing one half of the intermediate spacer out of the technological groove, and pivotally connected with a bracket rigidly mounted on the stem of the working cylinder, pressure is applied to the cylinder and extruded using the spacers of the intermediate spacer spacer from the process groove up to the stop into the opposite wall of the annular profiled groove, the pressure from the cylinder is relieved, and the pushers exit the process holes, turn the cylinder together with the bracket 180 ° so that the tappets enter the process holes intended for ejection of the second half-ring of the intermediate spacer, and a small pressure is fed into the cylinder and the pushers enter the technological holes; the pressure in the cylinder and the second half ring of the intermediate spacer is squeezed out in the same way from the process groove, the pressure from the cylinder is released and the pushers exit from the process holes, and press the plugs into the process holes into the intermediate spacer or in the spacer and into the grooves of the elastic section.
С помощью полукруглых выемок в половинках промежуточной проставки и щупов она может точно установлена в технологической канавке. Также с помощью щупов могут быть точно установлены в кольцевой профилированной канавке части упругогистерезисного элемента - пакеты.With the help of the semicircular grooves in the halves of the intermediate spacer and probes it can be precisely installed in the technological groove. Also, with the help of probes, parts of the elastic hysteresis element - packages can be precisely installed in the annular profiled groove.
При постановке замков в выемки и их закреплении между упругими элементами и торцами этих замков и торцами замков лопаток, расположенных у этих замков, а также между упругими элементами и торцами замков соседних лопаток создается натяг.When setting locks in the grooves and securing them between the elastic elements and the ends of these locks and the ends of the padlock locks located near these locks, as well as between the elastic elements and the ends of the locks of the adjacent vanes, a tension is created.
При выталкивании промежуточной проставки из технологической канавки создается натяг между упругогистерезисным элементом и замками лопаток, и замками, закрепленными в выемках кольцевой профилированной канавки, а также создаются натяги между упругими элементами и платформами лопаток и упругогистерезисным элементом, и устанавливается окончательная величина натяга между упругими элементами и торцами замков лопаток и замков, закрепленных в выемках.When the intermediate spacer is pushed out of the technological groove, a tension is created between the elastic hysteresis element and the padlocks and the locks fixed in the recesses of the annular profiled groove, and the tension between the elastic elements and blade platforms and the elastic hysteresis element is established, and the final value of the tension between the elastic elements and the teeth lock paddles and locks, secured in the grooves.
При одновременном сжатии пакета при сборке (см. фиг. 19) на каждую j-ую половину гофра действует продольная силаWith simultaneous compression of the package during assembly (see FIG. 19), a longitudinal force acts on each j-th half of the corrugation
где Pj - сила, действующая на j-ый гофр в радиальном направлении, и μ - коэффициент трения скольжения.where P j is the force acting on the j-th corrugation in the radial direction, and μ is the coefficient of sliding friction.
Из формулы видно, что продольная сила, которую должен преодолеть j-ый гофр пакета, чтобы его вершина сместилась в окружном направлении относительно дна кольцевой профилированной канавки или замка рабочей лопатки, возрастает от крайних гофров к среднему (в этом и состоит эффект «накопления» (суммирования) действия сил сухого трения. Именно из-за действия этого эффекта при одновременном сжатии гофров пакета на одну и ту же величину деформации жесткости гофров пакета получаются неодинаковыми и возрастают от крайних гофров к среднему.It can be seen from the formula that the longitudinal force that the j-th corrugation of the package must overcome so that its tip moves in the circumferential direction relative to the bottom of the annular profiled groove or lock of the working blade increases from the extreme corrugations to the middle (this is the effect of “accumulation” ( summing up the action of the forces of dry friction. It is precisely because of the effect of this effect that the corrugations of the package are simultaneously compressed by one and the same amount of deformation of the rigidity of the corrugations of the package are unequal and increase from extreme corrugations to average.
Как уже указывалось, эффект «накопления» действия сил трения при использовании упругогистерезисного элемента из троса или элементов из материала MP практически не проявляется при любом из вариантов его радиального сжатия, использованных в предлагаемом способе, и упругогистерезисный элемент из троса имеет после сборки одинаковую погонную жесткость, а упругогистерезисные элементы из материала MP имеют одинаковую жесткость.As already mentioned, the effect of "accumulation" of the friction forces when using an elastic hysteresis element from a cable or elements from an MP material does not practically manifest itself in any of the variants of its radial compression used in the proposed method, and the elastic hysteresis element from a cable has the same heat capacity after assembly, and the elastic hysteresis elements of material MP have the same stiffness.
Конструкции предлагаемых устройств и способ сборки поясняются иллюстрациями:The design of the proposed device and method of assembly are illustrated by illustrations:
на фиг. 1 изображен главный вид предлагаемого места крепления рабочих лопаток компрессора низкого давления с кольцевым упругогистерезисным элементом, составленных из четырех частей, выполненных в виде многопролетных гофрированных пакетов, и упругими элементами в виде круглых или овальных разрезных колец, установленных под платформами лопаток между торцами замков, закрепленных в выемках кольцевой профилированной канаки, и торцами замков лопаток, а также между торцами замков лопаток с натягом по кольцевому упругогистерезисному элементу, торцам замков, закрепленных в выемках, замкам лопаток и их платформам;in fig. 1 shows the main view of the proposed attachment point for low-pressure compressor blades with an annular elastic-hysteresis element composed of four parts made in multi-span corrugated packages and elastic elements in the form of round or oval split rings mounted under the platforms of the blades between the ends of the locks fixed in the grooves of the annular profiled kanaki, and the ends of the padlock locks, as well as between the ends of the padlock locks with tension over the annular elastic-hysteresis element, the end face am locks secured in the grooves, padlocks and their platforms;
на фиг. 2 изображен фрагмент места крепления лопаток в разрезе с замком, закрепленным в выемке;in fig. 2 shows a fragment of the place of attachment of the blades in section with a lock fixed in the recess;
на фиг. 3 изображен разрез по А-А на фиг. 1;in fig. 3 shows a section along A-A in FIG. one;
на фиг. 4 изображен разрез по Б-Б на фиг. 1;in fig. 4 shows a section along BB in FIG. one;
на фиг. 5 изображен вид по стр. В на фиг. 1;in fig. 5 is a view of page B of FIG. one;
на фиг. 6 изображен фрагмент места крепления рабочих лопаток с выемкой с закрепленным в ней замком с выступом с частью полукольца промежуточной проставки и частями кольцевого упругогистерезисного элемента;in fig. 6 shows a fragment of the place of attachment of the working blades with a notch with a lock fixed in it with a protrusion with a part of the semi-ring of the intermediate spacer and parts of the annular elastic hardened element;
на фиг. 7 изображен упругогистерезисный элемент места крепления, выполненный из одной части и собран из отдельных пар гофрированных лент, у которых стык концов одной ленты расположен диаметрально противоположно стыку концов другой ленты, причем стык концов ленты каждой следующей пары, контактирующей с лентой предыдущей пары, также смещен от стыка концов этой ленты на угол π;in fig. 7 shows an elastic hysteresis fastening element made of one part and assembled from separate pairs of corrugated tapes, in which the junction of the ends of one tape is diametrically opposite to the junction of the ends of the other tape, with the junction of the tape ends of each next pair contacting with the tape of the previous pair, also offset the junction of the ends of this tape to the angle π;
на фиг. 8 изображен фрагмент места крепления рабочих лопаток с дополнительным опиранием лопаток фасками, выполненными на замке лопатки, на склоны гофров;in fig. 8 shows a fragment of the place of attachment of the working blades with additional support of the blades with chamfers, made on the blade lock, on the slopes of the corrugations;
на фиг. 9 изображен фрагмент места крепления рабочих лопаток с выемкой с закрепленным в ней замком без выступа с полукольцом промежуточной проставки и кольцевым упругогистерезисным элементом, намотанным из отрезка троса;in fig. 9 shows a fragment of the place of attachment of the working blades with a notch with a lock without a protrusion fixed in it with a half-ring of the intermediate spacer and an annular elastic-hardening element wound from the cable segment;
на фиг. 10 изображен вид по стр. Г на фиг. 9;in fig. 10 shows a view along page D of FIG. 9;
на фиг. 11 изображен фрагмент места крепления рабочих лопаток с лопаткой и упругогистерезисным элементом в виде уголка, изготовленного из материала MP;in fig. 11 shows a fragment of the place of attachment of working blades with a spatula and an elastic hysteresis element in the form of a corner made of material MP
на фиг. 12 изображен фрагмент места крепления рабочих лопаток с лопаткой и упругогистерезисным элементом в виде швеллера, изготовленного из материала MP;in fig. 12 shows a fragment of the place of attachment of working blades with a spatula and an elastic hysteresis element in the form of a channel made of material MP;
на фиг. 13 изображен разрез по Д-Д на фиг. 11 и 12;in fig. 13 shows a section through dd in fig. 11 and 12;
на фиг. 14 изображен разрез по Е-Е на фиг. 11 и 12;in fig. 14 is a section along E-E in FIG. 11 and 12;
на фиг. 15 изображен фрагмент места крепления рабочих лопаток с лопаткой, упругогистерезисным элементом и упругим элементом, контактирующими с башмаком, закрепленным на замке лопатки;in fig. 15 shows a fragment of the attachment point of the working blades with a blade, an elastic hysteresis element and an elastic element in contact with a shoe fixed on the blade lock;
на фиг. 16 изображен ротор компрессора низкого давления авиадвигателя;in fig. 16 shows the rotor of a low-pressure aircraft engine;
на фиг. 17 изображен ротор компрессора высокого давления авиадвигателя;in fig. 17 shows the rotor of a high-pressure compressor of an aircraft engine;
на фиг. 18 изображена схема выполнения операции выдавливания полукольца промежуточной проставки из технологической канавки;in fig. 18 shows a diagram of the operation of extrusion of a half-ring of the intermediate spacer from the technological groove;
на фиг. 19 изображена схема нагружения пакета (система действующих сил) при одновременном сжатии его гофров;in fig. 19 shows a package loading circuit (system of acting forces) with simultaneous compression of its corrugations;
на фиг. 20 изображен качественный вид петли гистерезиса при нагружений рабочей лопатки статической и динамической нагрузками.in fig. 20 shows a qualitative view of the hysteresis loop under loading of the working blade by static and dynamic loads.
Предлагаемое место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 1) выполнено в виде кольцевого выступа 1 на внутренней и внешней поверхностях бочки 2 ротора компрессора низкого давления или бочки 62 ротора компрессора высокого давления (см. фиг. 16), в котором выполнена кольцевая профилированная канавка 3 со стороны внешней поверхности бочки 2 или бочки 62, в которой замками «ласточкин хвост» 4 закреплены рабочие лопатки 5 с прямоугольными платформами 6. В кольцевой канавке 3 в двух диаметрально противоположных местах выполнены две выемки 7 с такими шириной (см. фиг. 2) и длиной в тангенциальном направлении, чтобы в ней свободно мог разместиться замок 4 лопатки 5, с прямоугольным поперечным радиальным сечением с глубиной, равной глубине кольцевой канавки 3 (см. фиг. 3). В выемках 7 (см. фиг. 2) и вырезах в платформах 6 (см. фиг. 3) с помощью призонных болтов 8 шайб 9 и самоконтрящихся гаек 10 закреплены замки 11, ограничивающие смещение лопаток 5 в тангенциальном направлении. Причем наружный диаметр рабочего колеса, измеренный по замкам 11 (см. фиг. 1), равен наружному диаметру, измеренному по платформам 6 лопаток 5. Кольцевая профилированная канавка 3 выполнена с коническим дном 12 (см. фиг. 4). Причем ось конической поверхности дна 12 совпадает с продольной осью бочки 2 ротора компрессора низкого давления или бочки 62 компрессора высокого давления, а угол при вершине этого конуса выбран из условия создания требуемой величины натяга между замками 4 лопаток 5 и упругогистерезисным элементом 13, на который они опираются. Радиальное поперечное сечение кольцевой профилированной канавки 3 имеет форму «ласточкиного хвоста», соединенного в основании с трапецией с вертикальными боковыми стенками, причем высота трапеции, по которой она соединена с фигурой «ласточкин хвост», равна в ммThe proposed mounting location of rotor blades for low-and high-pressure compressor rotors of fifth-generation aircraft engines (see Fig. 1) is designed as an
где b - большее основание фигуры «ласточкин хвост», с - ее меньшее основание, а - величина на которую трапеция выступает за величину большего основания фигуры «ласточкин хвост», равная в ммwhere b is the larger base of the “dovetail” figure, c is its smaller base, and is the value by which the trapezium stands for the larger base of the figure “dovetail” equal in mm
где δ - величина натяга в мм между замками 4 лопаток 5 и упругогистерезисным элементом 13, ϕ - угол при вершине конуса дна 12 кольцевой профилированной канавки 3, таким образом, что в одной из боковых стенок выступа места крепления рабочих лопаток образована кольцевая технологическая канавка 14 с наибольшей высотой, измеренной в радиальном поперечном сечении, равной в ммwhere δ is the tension in mm between the
h=δ+H+0÷0,2,h = δ + H + 0 ÷ 0.2,
где Н - наибольшая высота поперечного радиального сечения кольцевой промежуточной проставки 15. Кольцевая промежуточная проставка 15 (см. фиг. 1) выполнена из двух диаметрально противоположно расположенных полуколец 16 с поперечным радиальным сечением в виде трапеции - усеченного клина (см. фиг. 4), с наибольшей высотой Н, шириной, равной или меньшей ширины меньшего основания «ласточкиного хвоста» кольцевой профилированной канавки 3, и углом наклона клина - половиной угла конуса клина, равной На торце с меньшей толщиной каждого полукольца 16 (см. фиг. 4) у его концов выполнены две полукруглых технологических выемки 17 или три таких выемки, в этом случае одна из выемок находится в средней части полукольца 16. Кольцевая промежуточная проставка 15 установлена на дно 12 кольцевой профилированной канавки 3 (см. фиг. 1 и 4) таким образом, что ее торец с выемками 17 контактирует с боковой стороной выступа 1 места крепления лопаток (см. фиг. 5), в которой нет технологической канавки 14. Между кольцевой промежуточной проставкой 15 и замками 11, установленными в выемках 7, и замками 4 рабочих лопаток 5 с радиальным натягом δ установлен кольцевой упругогистерезисный элемент 13 (см. фиг. 1 и 4) с шириной, измеренной в направлении продольной оси ротора, равной или меньшей ширины меньшего основания «ласточкиного хвоста» кольцевой профилированной канавки 3, составленный из одной, двух и более частей 18 кольца (см. фиг. 1), равнорасположенных по окружности, и между концами этих частей имеются зазоры 19, величина которых либо равна нулю, либо равна или меньше половины допустимой суммарной величины относительных рабочих смещений в окружном направлении концов этой части кольца и предпочтительно равна 0,2÷0,5 мм. Между наружной поверхностью бочки 2 или бочки 62 (см. фиг. 1 и 16) и платформой 6 каждой лопатки 5, а также между торцами платформ 6 соседних лопаток 5 и ответными торцами платформ 6 лопаток 5 и замков 11 имеются зазоры 20, величина которых ограничена величинами допустимых смещений лопатки под действием статических и динамических рабочих нагрузок. Под платформами 6 лопаток 5 между торцами замков 11, закрепленных в выемках 7 кольцевой профилированной канавки 3, и торцами замков 4 лопаток 5, а также между торцами замков 4 лопаток 5 с натягом по кольцевому упругогистерезисному элементу 13, торцам замков 11, замкам 4 лопаток 5 и их платформам 6 установлены упругогистерезисные или упругие элементы 21 (см. фиг. 1). Причем величины этих натягов подобраны таким образом, что при колебаниях лопаток происходят упругие взаимные проскальзывания с сухим трением контактирующих элементов. Причем в выемках в кольцевой канавке 3 закреплены четыре, шесть или более равнорасположенных по окружности замков 11. Боковые стороны замков 11 (см. фиг. 2), закрепленных в выемках 7 в кольцевой профилированной канавке 3, на части своей длины, у дна 12 кольцевой канавки 3, срезаны и образуют заборный клин 22. В боковой стенке с технологической канавкой 14 выступа 1 места крепления рабочих лопаток (см. фиг. 3 и 4) выполнено четыре или шесть отверстий 23, из которых два расположены в районах расположения концов полуколец 16 промежуточной проставки 15, а при выполнении шести отверстий 23 еще по одному в районе средней части каждого полукольца 16. В эти отверстия до упора в кольцевую промежуточную проставку 15 запрессованы заглушки 24. Само место крепления рабочих лопаток собрано по способу п. 11 формулы изобретения, и все трущиеся поверхности деталей предлагаемого места крепления покрыты износостойким покрытием.where H is the greatest height of the transverse radial section of the annular
Предлагается также место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 1), отличающееся тем, что упругие элементы 21 выполнены в виде круглых, или овальных, или круглых и овальных разрезных стальных, каленых и шлифованных колец, расположенных так, что место разреза 26, выполненное по образующей кольца, располагается в месте зазора между торцами платформ 6 соседних лопаток 5 в радиальной плоскости ротора и у торца на внутренней поверхности платформы 6 одной из лопаток 5, контактирующей с этим упругим элементом 21, выполнен выступ 27, с зазором входящий в разрез упругого элемента 21.It is also proposed a mounting point for rotor blades of low and high pressure compressor rotors of fifth generation aircraft engines (see Fig. 1), characterized in that the
Предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 1), отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент 13 выполнен из двух, четырех, шести и более частей 18. Каждая часть, из которых изготовлена из одной, двух и более шлифованных, нагартованных или закаленных, гофрированных лент 28 (см. фиг. 6), изготовленных из жаростойкой или жаропрочной нержавеющей стали. Причем в каждой части при двух и более лент 28, в ней они собраны «гофр в гофр». Два диаметрально расположенных замка 11, установленные в выемках 7 кольцевой профилированной канавки 3, выполнены с выступами 29 (см. фиг. 1), которыми они опираются на дно кольцевой профилированной канавки 3. Между выступами 29 и ответными концами частей 18 кольцевого упругогистерезисного элемента 13 имеются зазоры 30, величина которых либо равна нулю, либо равна или меньше половины допустимой суммарной величины относительных рабочих смещений в окружном направлении концов этой части кольцевого упругогистерезисного элемента и предпочтительно равна 0,2÷0,5 мм. Между этими выступами и ответными торцами каждой из полуколец промежуточной проставки имеются зазоры 31, суммарная величина которых равна или больше максимального относительного температурного удлинения полукольца 16 промежуточной проставки 15. Каждое отверстие 23, выполненное в стенке кольцевой профилированной канавки 3 без технологической канавки 14, расположенное у середины каждой части 18 упругогистерезисного элемента 13, в радиальном сечении, где вершина гофра этой части опирается на дно кольцевой профилированной канавки 3, выполнено с диаметром, равным сумме толщин промежуточной проставки 15 и ленты 28 или лент 28 упругогистерезисного элемента 13. В отверстия 23 запрессованы заглушки 24, которые своими сферическими концами без зазора или с зазором, равным величине взаимного проскальзывания этой вершины относительно дна кольцевой профилированной канавки 3, входят в ответные выемки 32 (см. фиг. 4), выполненные в полукольцах 16 промежуточной проставки 17 и в боковой стороне каждой части упругогистерезисного элемента 13.A mounting point for rotor blades for low and high pressure compressor engines of the fifth generation is proposed (see Fig. 1), characterized in that the elastic-hardened
Кроме того, предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 7), отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент 13 места крепления выполнен из одной части 18 и собран из отдельных пар 33 гофрированных лент 28, у которых стык концов одной ленты расположен диаметрально противоположно стыку концов другой ленты. Причем стык концов ленты 28 каждой следующей пары 33, контактирующей с лентой 28 предыдущей пары 33, также смещен от стыка концов этой ленты на угол π и стыки лент 28 расположены в вершинах гофров, опирающихся на полукольца 16 промежуточной проставки 15. На торце каждого из замков 11, обращенном к дну кольцевой профилированной канавки 3, выполнены выкружки 34, которыми с натягом δ замки 11 опираются на вершины гофров упругогистерезисного элемента 13. Концы полуколец 16 промежуточной проставки 15 с этим же натягом размещены под двумя диаметрально расположенными из этих замков и зазор между концами этих полуколец равен или меньше максимального относительного температурного удлинения промежуточной проставки.In addition, a mounting point for rotor blades of low and high pressure compressor engines of the fifth generation is proposed (see Fig. 7), characterized in that the elastic-
Предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 8), отличающееся тем, что на торцах замков 4 лопаток 5, у дна замков сняты фаски 35 под таким углом, что лопатка этими фасками дополнительно упирается в склоны гофров, а расположенные во впадинах этих гофров упругие элементы 21 опираются с натягом либо в дно впадины, либо в другой склон этих гофров.A mounting point for rotor blades for low and high pressure compressor engines of the fifth generation is proposed (see FIG. 8), characterized in that at the ends of the locks there are 4
Предлагается также место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 9), отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент 13 выполнен в виде отрезка троса 36 односторонней свивки без центральной проволоки - из шести или восемнадцати проволок, намотанного виток к витку вплотную в один ряд поверх промежуточной проставки 15 так, что ширина намотки, измеренная в направлении оси ротора, равна ширине основания замка 4 лопатки 5, причем один конец троса 36 закреплен под одним замком 11 без выступа, установленным в выемку 7 в кольцевой профилированной канавке 3, а второй в другом таком замке 11 (на фиг. не показано), или оба конца троса 36 закреплены в одном из двух таких замков 11, так чтобы в любом радиальном сечении места крепления лопаток было одинаковое число витков 37 (см. фиг. 10).It is also proposed to attach the rotor blades of the rotors of the low-pressure and high-pressure engines of the fifth generation (see Fig. 9), characterized in that the elastic-hardened
Предлагается место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 11), отличающееся тем, что упругогистерезисный элемент, расположенный под замками 4 лопаток 5, и упругогистерезисные элементы, расположенные под платформами 6 между торцами замков 4 лопаток 5, выполнены в виде уголков 38, каждый из которых расположен так под замком 4 своей лопатки 5, что меньшая полка 39 уголка располагается между торцами замков 4 соседних лопаток 5. На замки 4 двух лопаток 5, расположенных у каждого из замков 11, установленных в выемках 7 кольцевой профилированной канавки 3 (см. фиг. 12), упругогистерезисные элементы выполнены в виде швеллера 40, и одна полка швеллера располагается между торцами замков 4 соседних лопаток 5, а другая - между торцом замка 11, установленного в выемке 7, и торцом замка 4 лопатки 5. Причем части упругогистерезисных элементов 38 и 40, установленных с натягом по контактирующим с ними деталями, расположенные под замками 4 лопаток 5 (см. фиг. 11 и 12), имеют поперечное радиальное сечение прямоугольной формы с шириной, измеренной в направлении оси ротора, равной меньшему основанию «ласточкина хвоста» замка лопатки, а их части, расположенные между замками (см. фиг. 14), имеют поперечное сечение в виде прямоугольника, соединенного с «ласточкиным хвостом», точно совпадающим с «ласточкиным хвостом» замка лопатки. Сами упругогистерезисные элементы 38 и 40 изготовлены холодным прессованием из проволочного материала MP большой плотности λ=2,5÷4 г/см3 и более из нагартованной нержавеющей стальной проволоки с предпочтительными диаметром проволоки d=0,15÷0,3 мм, с отношением D/d=8÷10, где D - диаметр проволочной спирали, из которой изготовлен материал MP.A mounting point for rotor blades for low and high pressure compressor engines of the fifth generation is proposed (see FIG. 11), characterized in that the elastic hysteresis element located under the
Предлагается также место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения (см. фиг. 15), отличающееся тем, что на замках 4 лопаток 5 закреплены штампованные башмаки 41, изготовленные из тонкого стального нагартованного или закаленного шлифованного листа из нержавеющей стали, без зазоров охватывающие замки 4 лопаток 5 по всем поверхностям, по которым они контактировали бы с боковыми сторонами кольцевой профилированной канавки 3, упругогистерезисным элементом 13, установленным под замками 4 лопаток 5, и упругогистерезисными или упругими элементами 21, установленными между торцами замков 4 и 11 под платформами 6 лопаток 5 при отсутствии башмаков.It is also proposed to attach the working blades of the rotors of the low and high pressure compressor of fifth generation aircraft engines (see Fig. 15), characterized in that the
Предлагается ротор компрессора низкого давления авиадвигателя (см. фиг. 16), выполненный в виде бочки 2 с тремя или более кольцевыми выступами 1 на внутренней и внешней поверхностях бочки. В каждом кольцевом выступе 1 выполнена профилированная кольцевая канавка 3 с поперечным радиальным сечением, ответным замку 4 рабочей лопатки 5 типа «ласточкин хвост». Рабочие лопатки 5 своими замками 4 вставлены в эти канавки 3 и выполнены с платформами 6, которые вместе с перьями 42 лопаток 5 организуют каналы обтекания этих лопаток. Лопатки 5 ступеней, начиная со второй 43 (или с третьей ступени 44) платформами 6 упираются друг в друга. Ротор компрессора низкого давления жестко соединен с ротором вентилятора (на фиг не показано). Лопатки 5 каждой ступени, расположенные у замков 11, фиксирующих от смещений в окружном направлении лопатки этих ступеней, имеют специальные вырезы в платформе 6 (см. фиг. 3), в которых размещены эти замки, отличающийся тем, что место крепления рабочих лопаток первой или первой и второй ступеней ротора компрессора низкого давления, выполнено по любому из п.п. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 формулы изобретения.A rotor of a low-pressure compressor of an aircraft engine is proposed (see FIG. 16), made in the form of a
Предлагается ротор компрессора высокого давления авиадвигателя (см. фиг. 17), состоящий из следующих элементов: лопатки КВД 5; блиски первой 45 и второй 46 ступеней КВД; рабочее колесо КВД 47; диск с лабиринтным уплотнением 48. Каждый блиск КВД является фрезерованной из единой заготовки деталью. Блиск КВД первой ступени 45 ротора КВД совмещает рабочее колесо 49, комплект лопаток 5, лабиринтные уплотнения 50 и вал КВД 51 и соединен вместе с блиском второй ступени 46 и рабочим колесом 47 с третьей по шестую ступень ротора КВД при помощи болтов 52. На валу 51 блиска второй ступени 46 КВД выполнены шлицевые пазы 53 для соединения с задней частью вала вентилятора (на фиг. не показан). Лопатки 5 третьей ступени 54 ротора КВД (см. фиг. 17) устанавливаются на рабочее колесо 47 КВД при помощи паза «ласточкин хвост» и поджаты в осевом направлении упорным кольцом 55, прикрепленном к передней поверхности паза «ласточкин хвост» при помощи болтов 52. Блиски первой 45 и второй 46 ступеней ротора КВД и лопатки 5 третьей ступени 54 ротора КВД выполнены из титанового сплава, а упорное кольцо 55 выполнено из никелевого сплава. Лопатки 5 четвертой 56, пятой 57 и шестой 58 ступеней ротора КВД устанавливаются на рабочее колесо 47 ротора КВД при помощи профилированной кольцевой канавки 3 и выполнены с платформами 6 и зафиксированы от смещения в тангенциальном направлении у каждой из ступеней двумя диаметрально противоположно расположенными замками 11. Платформы 6 лопаток 5 с пятой 57 по шестую 58 ступеней КВД плотно прилегают друг к другу. Четыре лопатки 5 пятой и четыре лопатки 5 шестой ступени КВД имеют специальные вырезы в платформе 6 под два замка 11 (см. фиг. 3). Лопатки 5 с четвертой 56 по шестую ступень 58 КВД выполнены из никелевого сплава. К переднему фланцу 59 рабочего колеса 47 КВД крепятся оба блиска КВД, а к его заднему фланцу 60 также при помощи болтов 52 крепится диск с лабиринтным уплотнением 48. На рабочем колесе 47 КВД (см. фиг. 17) выполнено k пазов ласточкин хвост под лопатки 5 третьей ступени 54 ротора КВД, три профилированные кольцевые канавки 3 для крепления лопаток четвертой, пятой и шестой ступеней КВД и четыре лабиринтных уплотнения 61, для герметизации сочленения с вкладышами истираемого уплотнения и сотового уплотнения статора КВД (на фиг. не показан). Рабочее колесо 47 КВД (см. фиг. 17), изготовлено из никелевого сплава в виде бочки 62, выполненной заодно целое с дисками 63. На диске с лабиринтным уплотнением 48 выполнены зубья лабиринтного уплотнения, обеспечивающие герметизацию сочленения с опорой уплотнения корпуса камеры сгорания (на фиг. не показана). Диск с лабиринтным уплотнением 48 выполнен из никелевого сплава. Предлагаемый ротор КВД отличается тем, что место крепления рабочих лопаток четвертой ступени 56 ротора КВД выполнено по любому из п.п. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 формулы изобретения.A rotor of the high-pressure compressor of the aircraft engine is proposed (see FIG. 17), consisting of the following elements:
Предлагается способ сборки места крепления рабочих лопаток выполненных в виде бочки роторов компрессора низкого и высокого давления, состоящий в том, что бочку 2 компрессора низкого давления или бочку 62 компрессора высокого давления (см. фиг. 16 и 17) устанавливают на стол 64 (см. фиг. 18) так, чтобы ее продольная ось была вертикальна, а технологическая канавка 14 располагалась ниже кольцевой профилированной канавки 3, в кольцевую профилированную канавку 3 устанавливают диаметрально противоположно два полукольца 16 промежуточной проставки 15, сдвигают полукольца 16 промежуточной проставки 15 до упора в стенку технологической канавки 14, на промежуточную проставку 15 устанавливают в кольцевую профилированную канавку 3 части упругогистерезисного элемента - пакеты 18, или наматывают трос 36 (см. фиг. 9), чередуя, через выемки 7 в сектора между выемками кольцевой профилированной канавки 3 места крепления лопаток, устанавливают упругие элементы 21 и лопатки 5 (см. фиг. 18), вставляют в выемки замки 11. Одновременно радиальными усилиями смещают замки 11 в положения, где они должны быть закреплены, и закрепляют их призонными болтами 8, шайбами 9 и самоконтрящимися гайками 10. С помощью приспособления 65, установленного так, что его толкатели 66 располагаются в технологических отверстиях 23, предназначенных для выдавливания одного полукольца 16 промежуточной проставки 15 из технологической канавки 14, и шарнирно связаны с кронштейном 67, жестко закрепленным на штоке рабочего цилиндра 68, подают давление в цилиндр 68 и выдавливают толкателями 66 полукольцо 16 промежуточной проставки 15 из технологической канавки 14 до упора в противоположную стенку кольцевой профилированной канавки 3. Давление из цилиндра 68 стравливается, и толкатели 66 выходят из технологических отверстий 23. Поворачивают в опоре 69 приспособления 65 цилиндр 68 вместе с кронштейном 67 на 180° так, чтобы толкатели 66 вошли в технологические отверстия 23, предназначенные для выталкивания второго полукольца 16 промежуточной проставки 15. Подают в цилиндр 68 небольшое давление и толкатели 66 входят в эти технологические отверстия 23. Подается рабочее давление в цилиндр 68 и второе полукольцо 16 промежуточной проставки 15 выдавливается аналогичным образом из технологической канавки 14. Давление из цилиндра 68 стравливается, и толкатели 66 выходят из технологических отверстий 23. В технологические отверстия 23 запрессовывают заглушки 26 до упора в промежуточную проставку 15 или в отдельные части 18 упругогистерезисного элемента 13.A method for assembling the place of attachment of working blades made in the form of a barrel of low and high pressure compressor rotors is proposed, consisting in that a
Сборка предлагаемых мест крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления по п.п. 1, 2, 3, 4 и 5 формулы изобретения описана в предлагаемом способе их сборки. Отличия в сборке мест крепления лопаток по п.п. 6 и 7 формулы изобретения ясны и не требуют дополнительного описания. Особенностью сборки места крепления по п. 8 является только то, что лопатки 5 (см. фиг. 15) подаются на сборку с уже закрепленными на их замках 4 башмаками 41.Assembling the proposed attachment points for rotor blades of low and high pressure compressor rotors according to
Сборка предлагаемых роторов компрессора низкого и высокого давления ясна из описания их конструкции и за исключением сборки мест крепления рабочих лопаток, в которых установлены упругогистерезисный элемент и упругие элементы, ничем не отличаются от прототипа и также специально не описывается.The assembly of the proposed rotors of the low and high pressure compressor is clear from the description of their design and with the exception of the assembly of the attachment points for the working blades, in which the elastic hysteresis element and elastic elements are installed, are no different from the prototype and are not specifically described.
Предлагаемые места крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления на рабочих режимах двигателя работают следующим образом: как уже указывалось выше, рабочие лопатки упруго закреплены в месте крепления и при нагружений рабочими статическими и динамическими нагрузками, они преодолевают силы сухого трения на контактных поверхностях упруго деформируемых элементов места крепления, созданные натягом - сдавливающей нагрузкой между ними, полученной при сборке и в результате действия центробежных сил. Энергия колебаний системы «место крепления лопаток-рабочие лопатки-демпфирующее устройство» рассеивается за счет работы сил сухого трения при взаимном упругом проскальзывании контактирующих элементов. Например, при использовании в качестве упругогистерезисного элемента 13 многослойных многопролетных пакетов 18 (см. фиг. 6) - замков 4 лопаток 5 по вершинам гофров пакетов 18, вершин гофров пакетов 18 по замкам 11 и полукольцам 16 промежуточной проставки 15 и по упругим элементам 21 и между лентами 30 пакетов 18, элементов 21 по платформам 6, и торцам замков 4 лопаток 5 и торцам замков 11. При установке в кольцевую профилированную канавку 3 упругогистерезисного элемента 13, изготовленного из троса (см. фиг. 9) или упругогистерезисных элементов 38 и 40 из проволочного материала MP энергия внутри упругогистерезисных элементов рассеивается за счет взаимного упругого проскальзывания с сухим трением проволок троса или контактирующих витков материала.The proposed attachment points for rotor blades of low and high pressure compressor rotors at the engine operating modes work as follows: as mentioned above, the blades are elastically fixed at the attachment point and under static and dynamic loads by the workers, they overcome the dry friction forces on the contact surfaces of elastically deformed elements of the attachment point created by the pressure - a compressive load between them, obtained during assembly and as a result of the action of centrifugal forces. The oscillation energy of the system “place of attachment of blades-working blades-damping device” is dissipated due to the work of the dry friction forces in the case of mutual elastic slipping of the contacting elements. For example, when used as the
Кроме того, энергия колебаний системы «место крепления лопаток-рабочие лопатки-демпфирующее устройство» рассеивается за счет аэродинамического демпфирования колебаний рабочих лопаток 5 и рассеивания в материале рабочих лопаток и бочке, и дисках (если таковые имеются) ротора компрессора низкого и высокого давления. Последний вид демпфирования очень мал по сравнению с конструкционным демпфированием в предлагаемых местах крепления рабочих лопаток, и им можно пренебречь.In addition, the oscillation energy of the system “place of attachment of blades-working blades-damping device” is dissipated due to aerodynamic damping of oscillations of working
Отметим, что у предлагаемых мест крепления лопаток демпфирующие устройства эффективно гасят любую форму колебаний рабочих лопаток.Note that for the proposed blade attachment points, the damping devices effectively quench any form of oscillation of the working blades.
Качественный характер нагружения рабочей лопатки предлагаемого места крепления с упругогистерезисным элементом 13 в виде отдельных многопролетных гофрированных пакетов 18 и упругими элементами 21 рабочими постоянной и циклической динамической нагрузкой - моментной или силовой в простом случае, когда составляющая нагрузки, действующая в направлении оси ротора, не преодолевает сил трения, действующих на дно замка 4 лопатки 5, показан на фиг. 20. На начальном линейном участке 69 первого рабочего процесса нагружения 71 лопатка нагружается, как упругое тело, без взаимных упругих проскальзываний замка 4 и платформы 6 лопатки по контактирующим с ними поверхностям. При дальнейшем росте нагрузки лопатка нагружается по нелинейному участку 72 процесса 71 с постепенным расширением зоны взаимных проскальзываний замка 4 лопатки по боковым поверхностям кольцевой профилированной канавки 3 и вершинам гофров пакета 18, контактирующим с замком, а также лопатки по контактирующим с ней двум элементам 21. Затем при дальнейшем росте нагрузки постепенно расширяется зона, где вследствие поворота лопатки (замка) натяг по боковым сторонам ее замка обнуляется, и в этой зоне становятся равными нулю силы трения на боковых сторонах замка. В точке 73 эти силы трения становятся равными нулю на всей поверхности боковых сторон замка 4, и лопатка становится упруго подвешенной на пакете 18 двух элементах 21. Дальнейшее нагружение лопатки описывается нелинейным участком 74, на котором при деформации пакета 18 продолжается проскальзывание с сухим трением вершин его гофров, как по замкам 4 лопаток 5, так и по полукольцам 16 промежуточной проставки 15, замкам 11 и элементам 21, а сама лопатка упруго проскальзывает относительно элементов 21. В некоторый момент времени скорость колебаний становится равной нулю и изменяется ее направление. Лопатка нагружается по второму рабочему разгрузочному процессу 75. На начальном линейном участке 76 этого процесса «система рабочая лопатка-пакет 18, упругие элементы 21» упруго деформируется без взаимных проскальзываний на контактных поверхностях. При дальнейшей разгрузке этой системы она деформируется по нелинейному участку 77, на котором происходит отслоение лопатки от элементов 21 и пакет 18 деформируется с постепенным распространением проскальзывания его вершин от крайних к центральной вершине пакета и далее система деформируется с наименьшей жесткостью с полностью расслоенным пакетом 18, как по вершинам гофров, так и по слоям пакета, пока в точке 78 замок 4 лопатки по его боковым поверхностям войдет в контакт с кольцевой профилированной канавкой 3. При этом жесткость вновь образовавшейся системы «место крепления-рабочая лопатка-демпфирующее устройство» сильно возрастает и дальнейшее ее нагружение, при котором снова создается натяг по боковым сторонам замка лопатки, описывается участком 79 разгрузочного процесса 75. Снова в некоторой точке 80 скорость колебания лопатки станет равной нулю, и скорость сменит знак. Далее система будет нагружаться по повторному нагрузочному процессу 81, содержащему качественно аналогичные участки участкам первого нагрузочного процесса 71 пока петля гистерезиса не замкнется в точке 82.The qualitative nature of the loading of the working blade of the proposed attachment point with the
Следует заметить, что действительные процессы нагружения значительно сложнее, чем в рассмотренном примере, так как на пакет опирается достаточно большое количество лопаток, совершающих колебания с разными амплитудами и в разных фазах и законы возбуждающих нагрузок, действующих на лопатки, могут существенно отличаться от гармонического, а составляющая нагрузки, действующая в направлении оси ротора, может преодолевать силы трения, действующие на дно замка 4 лопатки 5 (см. выше).It should be noted that the actual loading processes are much more complicated than in the considered example, since a sufficiently large number of blades that oscillate with different amplitudes and in different phases and the laws of exciting loads acting on the blades, can significantly differ from the harmonic, and the load component acting in the direction of the rotor axis can overcome the friction forces acting on the bottom of the
Но рассмотренный простой пример, по нашему мнению, убедительно доказывает возможность эффективного гашения колебаний рабочих лопаток компрессора низкого и высокого давления при практическом использовании предлагаемых мест крепления без снижения эксплуатационных характеристик двигателя - удельной тяги и кпд, ресурса и ремонтопригодности при незначительном увеличении его массы.But the considered simple example, in our opinion, convincingly proves the possibility of effective damping of oscillations of compressor blades of low and high pressure in practical use of the proposed mounting points without reducing the engine performance - specific thrust and efficiency, resource and maintainability with a slight increase in its mass.
Основные преимущества предлагаемых конструкций описаны выше.The main advantages of the proposed structures are described above.
Причем, подчеркнем еще раз, что предлагаемые конструкции мест крепления рабочих лопаток с замками «ласточкин хвост», установленных в кольцевые канавки бочки рабочего колеса с демпфирующими устройствами, пригодными для эффективного гашения колебаний рабочих лопаток по сути своей являются пионерскими решениями. Эти устройства достаточно просты конструктивно, компактны и незначительно ухудшают массовые характеристики рабочих колес и в целом роторов турбомашины, не портят законов обтекания рабочих лопаток газом и не ухудшают условий герметичности отдельных ступеней роторов турбомашины, т.е. не снижают кпд рабочих колес и турбомашины в целом.Moreover, we emphasize once again that the proposed design of the mounting points of the working blades with dovetail locks installed in the annular grooves of the barrel of the impeller with damping devices suitable for effective damping of the working blades are in essence pioneering solutions. These devices are fairly simple structurally, compact and slightly degrade the mass characteristics of the impellers and the rotors of the turbomachine in general, do not spoil the laws of the flow of the blades of gas and do not impair the sealing conditions of the individual stages of the rotors of the turbomachine, do not reduce the efficiency of the impellers and the turbomachine as a whole.
Предлагаемые конструкции при должном подборе материалов их деталей могут работать при высоких температурах, в условиях отсутствия смазки и агрессивной среды, и обладают достаточно большой наработкой между ремонтами и достаточно хорошей ремонтопригодностью, по крайней мере, не меньшей, чем у «классических» рабочих колес роторов авиационных ГТД четвертого поколения, так как рабочие лопатки и упругогистерезисные и упругие элементы демпфирующих устройств могут быть заменены на новые в случае их недопустимого износа или поломки.The proposed design with proper selection of materials of their parts can operate at high temperatures, in the absence of lubrication and aggressive environment, and have a sufficiently large operating time between repairs and fairly good maintainability, at least not less than the "classic" impellers of aviation rotors GTE of the fourth generation, since the working blades and elastic hysteresis and elastic elements of the damping devices can be replaced with new ones in case of their unacceptable wear or breakage.
К числу положительных качеств предлагаемых мест крепления лопаток следует также отнести возможность изменения в достаточно широких пределах упругогистерезисных свойств пакета без изменения конструкции деталей места крепления и технологического оборудования (штампа для изготовления пакета и приспособления для сборки места крепления) только за счет изменения величины натяга гофров пакета или пакетов путем замены части гофрированных лент гладкими или установкой дополнительных гладких лент. Гладкие ленты устанавливают под пакет или пакеты.The positive qualities of the proposed blade attachment points should also include the possibility of changing the sufficiently wide range of the elastic hysteresis properties of a package without changing the design of parts of the attachment site and the process equipment (stamp for making the package and accessories for assembling the place of attachment) only by changing the size of the tension of the corrugations of the package or packages by replacing part of corrugated tapes with smooth ones or installing additional smooth tapes. Smooth tapes are installed under the bag or bags.
Упругогистерезисные элементы предлагаемых мест крепления обладают высокими демпфирующими свойствами (как уже указывалось, Ψmax=2,3÷2,5 для упругогистерезисных элементов из материала MP, работающих на циклическое сжатие в замкнутом объеме, и Ψmax=3,5÷3,7 для многослойного многопролетного гофрированного пакета, работающего на циклическое сжатие в режиме одностороннего упругогистерезисного упора).The elastic hysteresis elements of the proposed attachment points have high damping properties (as already mentioned, Ψ max = 2.3 ÷ 2.5 for elastic hysteresis elements of MP material, which work for cyclic compression in a closed volume, and Ψ max = 3.5 ÷ 3.7 for multi-layered multi-span corrugated package, working for cyclic compression in the mode of one-sided elastic hardening stop).
В заключение заметим, что уже сейчас можно разработать методологию проведения виртуального эксперимента по определению параметров всех предлагаемых мест крепления, обеспечивающих оптимальную и конечную настройку этих систем.In conclusion, we note that it is already possible to develop a methodology for conducting a virtual experiment to determine the parameters of all the proposed attachment points, ensuring optimal and final configuration of these systems.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122913A RU2686353C2 (en) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Place of mounting of working blades and low and high pressure compressor of aviation engines of fifth generation, rotor of low pressure compressor and rotor of high pressure compressor of fifth generation aviation engine, with working blades, fixed with help of dovetail type locks in ring grooves of these devices, method of assembling place of mounting working blades of rotors and compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122913A RU2686353C2 (en) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Place of mounting of working blades and low and high pressure compressor of aviation engines of fifth generation, rotor of low pressure compressor and rotor of high pressure compressor of fifth generation aviation engine, with working blades, fixed with help of dovetail type locks in ring grooves of these devices, method of assembling place of mounting working blades of rotors and compressor |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017122913A3 RU2017122913A3 (en) | 2018-12-28 |
RU2017122913A RU2017122913A (en) | 2018-12-28 |
RU2686353C2 true RU2686353C2 (en) | 2019-04-25 |
Family
ID=64977413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017122913A RU2686353C2 (en) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Place of mounting of working blades and low and high pressure compressor of aviation engines of fifth generation, rotor of low pressure compressor and rotor of high pressure compressor of fifth generation aviation engine, with working blades, fixed with help of dovetail type locks in ring grooves of these devices, method of assembling place of mounting working blades of rotors and compressor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2686353C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2740442C2 (en) * | 2019-06-27 | 2021-01-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Axle compressor blisk and rotor of low-pressure compressor of aircraft gas turbine engine |
RU2741685C1 (en) * | 2020-06-05 | 2021-01-28 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Gas turbine engine compressor rotor impeller |
RU2810172C1 (en) * | 2020-11-06 | 2023-12-22 | Aecc Шанхай Коммершал Эйркрафт Энджин Маньюфэкчуринг Ко., Лтд. | Aircraft engine compressor and design for fixing position of adjustable stator blade |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU641129A1 (en) * | 1976-03-03 | 1979-01-05 | Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Имени Академика С.П.Королева | Turbomachine blade |
RU2160367C2 (en) * | 1994-12-15 | 2000-12-10 | Прэтт энд Уитни Кэнэдэ, Инк. | Gas turbine blade fastening device |
RU2526607C2 (en) * | 2009-04-29 | 2014-08-27 | Снекма | Reinforced fan blade spacer |
RU2570087C1 (en) * | 2014-08-22 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Impeller of rotor of gas turbine engine with dampening of vibration oscillations |
-
2017
- 2017-06-27 RU RU2017122913A patent/RU2686353C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU641129A1 (en) * | 1976-03-03 | 1979-01-05 | Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Имени Академика С.П.Королева | Turbomachine blade |
RU2160367C2 (en) * | 1994-12-15 | 2000-12-10 | Прэтт энд Уитни Кэнэдэ, Инк. | Gas turbine blade fastening device |
RU2526607C2 (en) * | 2009-04-29 | 2014-08-27 | Снекма | Reinforced fan blade spacer |
RU2570087C1 (en) * | 2014-08-22 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Impeller of rotor of gas turbine engine with dampening of vibration oscillations |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2740442C2 (en) * | 2019-06-27 | 2021-01-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Axle compressor blisk and rotor of low-pressure compressor of aircraft gas turbine engine |
RU2741685C1 (en) * | 2020-06-05 | 2021-01-28 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Gas turbine engine compressor rotor impeller |
RU2810172C1 (en) * | 2020-11-06 | 2023-12-22 | Aecc Шанхай Коммершал Эйркрафт Энджин Маньюфэкчуринг Ко., Лтд. | Aircraft engine compressor and design for fixing position of adjustable stator blade |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017122913A3 (en) | 2018-12-28 |
RU2017122913A (en) | 2018-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3106614B1 (en) | Rotor damper | |
US8147191B2 (en) | Damping device for turbomachine stator | |
US3326523A (en) | Stator vane assembly having composite sectors | |
US7128536B2 (en) | Damped aerofoil structure | |
RU2465464C2 (en) | Turbine rotor design | |
US6682299B2 (en) | Variable stator vane support arrangement | |
US3126149A (en) | Foamed aluminum honeycomb motor | |
US20120171027A1 (en) | Structural low-ductility turbine shroud apparatus | |
JPH04292501A (en) | Stress relieving moving blade installation slot | |
JP6827736B2 (en) | Damper pins for turbine blades | |
RU2686353C2 (en) | Place of mounting of working blades and low and high pressure compressor of aviation engines of fifth generation, rotor of low pressure compressor and rotor of high pressure compressor of fifth generation aviation engine, with working blades, fixed with help of dovetail type locks in ring grooves of these devices, method of assembling place of mounting working blades of rotors and compressor | |
JP6945284B2 (en) | Damper pins for turbine blades | |
US20100202888A1 (en) | Vibration damper assembly | |
US20090074569A1 (en) | Lever for rotating a turbomachine variable-pitch stator vane about its pivot | |
JP2010223224A (en) | Spring design for active and passive retractable seal | |
US6854735B2 (en) | In situ load sharing brush seals | |
JP2011530038A (en) | Vibration damping device for turbomachine blade attachment, related turbomachine, and related engines | |
GB2537490A (en) | Rotor damper | |
US20080025843A1 (en) | Mounting disc | |
EP3835550A1 (en) | Turbomachine with damper stacks | |
RU2665789C2 (en) | Rotor of aircraft gas-turbine engine compressor with twin of blisks and twin of blisk with classic impeller and with twin of classic impeller with impeller with fourth-to-sixth stage with devices for damping vibrations of workers of these clips and impellers, fan rotor and booster rotor with device for damping of vibrations of working wide chord blades of fan, twin assembly method with damper device | |
GB2401407A (en) | a hollow component with internal vibration damping | |
RU2662755C2 (en) | Place of mounting of working blades of booster rotors and compressor of aviation engines of fifth generation; booster rotor and rotor of high pressure compressor of first generation aviation engine, with working blades, fixed with help of swallowtail type locks in ring grooves of these devices; method of assembling place of mounting working blades of booster rotors and compressor | |
RU2726955C1 (en) | Long hollow wide-chord fan of aircraft trdd fan and method of its manufacturing | |
RU2727314C1 (en) | Aircraft turbojet engine fan rotor with long wide-chord hollow blades with dampers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190628 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210628 |