SU1726782A1 - Ротор турбомашины - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить надежность и долговечность работы турбома- шины. Ротор содержит рабочее колесо, диск которого закреплен на валу при помощи равномерно расположенных по окружности радиальных штифтов 4, запрессованных одним концом в отверсти х кольцевого фланца вала, а другим - в отверсти х кольцевого фланца диска. Дл  выравнивани  окружных напр жений в области штифтового соединени  кольцевой фланец диска выполнен в виде отдельных выступов 7, размер которых вдоль оси диска выбираетс  из определенного соотношени . 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к турбомашино- строению, а именно к конструкции роторов компрессоров, вентил торов и турбин энергоустановок .

Известен ротор турбомашины, содер- жащий диск с кольцевым выступом и вал с фланцем. Соединение диска с валом осуществл етс  через кольцевой выступ на диске, в котором размещаетс  фланцевый конец вала. Это соединение прошиваетс  равно- мерно расположенными по окружности радиальными штифтами.

Недостатком такого соединени  диска с валом, особенно с высоконагруженным дисковым узлом, предназначенным к эксплуа- тации с большими ресурсами работы турбомашины.  вл етс  выт жка перемычек кольцевых выступов на диске около отверстий под штифты с последующим растрескиванием их, выход трещин на полотно диска с последующим разрушением диска. Кроме того, выт жка перемычек нарушает округлость отверстий под штифты. Все это приводит к потере и работоспосообности штифтового соединени , а следовательно, и са- мого ротора турбомашины.

Цель изобретени  - повышение надежности и долговечности работы турбомашины путем выравнивани  окружных напр жений в области штифтового соедине- ни .

Указанна  цель достигаетс  тем, что у ротора турбомашины, содержащего рабочее колесо, диск которого закреплен на валу при помощи равномерно расположенных по окружности радиальных штифтов, запрессованных одним концом в отверсти х кольцевого фланца вала, а другим - в отверсти х кольцевого фланца диска, выполненного в виде отдельных выступов, размер которых вдоль оси диска выбираетс  из соотношени 

,02, где b - размер выступа вдоль оси диска;

а d + с;

d - диаметр отверсти  под штифт;

с - рассто ние между краем отверсти  под штифт на выступе и концом выступа.

На фиг.1 показан ротор, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - график эффективности увеличени  относительной долговечности работы штифтового соединени  от глубины разрезки кольцевого фланца диска (размера Ь).

Ротор турбомашины содержит рабочее колесо 1, диск 2 которого закреплен на валу 3 при помощи равномерно расположенных по окружности радиальных штифтов 4, запрессованных одним концом в отверсти х кольцевого фланца 5 вала 3. Второй конец

штифтов 4 запрессован в кольцевой фланец 6 диска 2, который выполнен в виде отдельных выступов 7, размер которых вдоль оси диска выбираетс  из соотношени 

Ь/а 1,02, где b - размер выступа вдоль оси диска;

а d + с;

d - диаметр отверсти  под штифт;

с - рассто ние между краем отверсти  под штифт на выступе и концом выступа.

При работе высоконагруженного дискового узла с непрерывным кольцевым фланцевым выступом в перемычке фланца около отверстий под штифты возникают значительные окружные напр жени  от совместной деформации фланца 6 и диска 2. Сечение диска 2 на радиусе размещени  фланца, деформиру сь в радиальном направлении от нагрузок на полотно диска, деформирует и фланец 6, в котором возникают окружные напр жени . Так как кольцевой фланец 6 диска 2 перфорирован отверсти ми под штифты 4, то различные сечени  фланца по окружности имеют различные податливости.

Так, сечени  фланца по отверсти м более податливы относительно сечений фланца между отверсти ми. Поэтому на фланце 6 диска 2 около отверстий под штифты 4 происходит выт жка перемычек (размер с на фиг.2) с последующим растрескиванием их по точкам 8 и 9, развитие трещин с выходом на полотно диска 2 и с итоговым разрушением последнего. Кроме того, нарушаетс  округлость отверстий под штифты и все штифтовое соединение приходит в нерабочее состо ние. Выполнение фланца 6 и диска 2 в виде отдельных выступов 7 полностью снимает окружные дисковые напр жени  в этих выступах, и штифтовое соединение будет работать в благопри тных услови х. Размеры выступов фланцев вдоль оси диска выбираютс  из соотношени  Ь/а 1,02. Как видно из графика , при соотношении Ь/а 1,0 относительна  долговечность/N/всего соединени  резко возрастает, а при соотношении Ь/а 1,02 относительна  долговечность N 10. При дальнейшем увеличении соотношени  размеров Ь/а полностью исчезает названные причины потери работоспособности штифтового соединени  и слабым местом всего соединени  могут быть другие причины: изгиб фланца, см тие штифта и отверсти , срез штифтов и т.д. При соотношении 1,0, как следует из графика, происходит потер  относительной долговечности и поэтому они не могут быть рекомендованы. Однако дл  небольших нагрузок соотношени  Ь/а 1,0 допустимы к исполнению.

Таким образом, границей начала возрастани  относительной долговечности  вл етс  соотношение Ь/а 1,02.

Форма выступов выбираетс  из конструктивно-технологических требований к узлу соединени .

Экспериментальные исследовани  работы роторов, выполненных доработкой кольцевых фланцев на разрезные выступы, проведены на трех типах турбомашин. Долговечность роторов возросла более, чем в 10 раз. Замечаний по работе штифтового соединени  не отмечено.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ротортурбомашины, содержащий рабочее колесо, диск которого закреплен на валу при помощи равномерно расположенных

   0

   5

   радиальных штифтов, запрессованных одним концом в отверсти х кольцевого фланца вала, а другим - в отверсти х кольцевого фланца диска, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и долговечности работы турбомашины путем выравнивани  окружных напр жений в области штифтового соединени , фланец диска выполнен в виде отдельных выступов, размер которых вдоль оси диска выбираетс  из соотношени 

   Ь/а 1,02. где b - размер выступа вдоль оси;

   а d + с;

   d - диаметр отверсти  под штифт;

   с - рассто ние между краем отверсти  под штифт выступа и концом выступа.

   фиг.1

   &t/2.3