ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ТУРБИНЫ

Турбина двигателя М70ІС-500 одноступенчатая (рис. 96). Она состоит из неподвижной части (статора) и ротора. Статор включает в себя газосборник 1, соп­ловой аппарат и корпус 3 турбины.

Ротор турбины включает рабочее колесо 6 с лопат­ками 8 и втулку диска.

Газосборник является силовым элементом статора. Он состоит из корпуса газосборника и семи патрубков, прикрепленных к корпусу с помощью шпилек. Корпус газосборника литой, имеет форму усеченного конуса с двумя фланцами (внутренним и внешним).

Внутренним фланцем корпус газосборника крепится к силовому конусу 12, а внешним — к наружному бан­дажу соплового аппарата 4. Горловины корпуса газо­сборника отлиты за одно целое с корпусом, и их про­дольные оси совпадают с осями камер сгорания.

Патрубки газосборника 11 предназначены для плав­ного объединения отдельных круговых газовых потоков, выходящих из камер сгорания, в единый кольцевой по­ток и направления его в сопловой аппарат. Каждый патрубок состоит из двух сваренных между собой частей.

Сопловой аппарат состоит из 47 лопаток 9, закреп-

ленных на одинаковом расстоянии между наружным и внутренним бандажами. Лопатки соплового аппарата имеют профильную часть и две полки для крепления в бандажи. Лопатки отливаются из жаростойкого спла­ва ЛВН-9 (ЖС6К).

Наружный бандаж соплового аппарата изготавли­вается из жаростойкой стали 21-11-2,5 в форме кольца с фланцем. К внутренней его стороне приварено направ­ляющее кольцо с профилированными прорезями для установки лопаток соплового аппарата и с отверстиями для прохода охлаждающего воздуха. Крепится бандаж к своим фланцам между фланцами корпуса газосбор — ника и корпуса турбины.

Внутренний бандаж изготавливается из той же ста­ли и представляет собой усеченный конус с двумя флан­цами. Передним (малым) фланцем он крепится к кор­пусу газосборника, а к заднему фланцу с помощью девя­ти винтов крепится дефлектор 7, обеспечивающий направ­ление потока воздуха для охлаждения диска турбины.

При сборке соплового аппарата лопатки подбира­ются по толщине профиля таким образом, чтобы обес­печивалась площадь проходного сечения в пределах 337,5±2,5 см2. Измерение площади проходного сечения осуществляется специальным приспособлением. Переме­щения лопаток при тепловом расширении обеспечива­ются за счет их установки с зазорами. Осевой зазор должен быть в пределах 0,1…0,3 мм, радиальный — 0,5…1,3 мм. Спереди в осевом направлении лопатки фиксируются направляющими кольцами, сзади — кор­пусом турбины.

Корпус турбины (рис. 97) изготовлен из жаропроч­ной стали в форме кольца с двумя фланцами. Перед­ним фланцем корпус турбины крепится к корпусу газо­сборника 5, а к его заднему фланцу крепится выходной диффузор двигателя. Центрируется корпус турбины от­носительно корпуса газосборника 12 штифтами, равно­мерно расположенными по окружности фланца. По внутреннему диаметру передней части корпуса выпол­нена кольцевая проточка для фиксации лопаток сопло­вого аппарата в осевом направлении.

Рабочее колесо турбины (см. рис. 96) состоит из диска 6 и 61 лопатки 8 турбины. Диск турбины изго­тавливается из жаропрочного хромомолибденованадие­вого сплава ЭИ-415. Рабочие лопатки турбины устанав­ливаются в елочные пазы диска, имеющие по пять зубьев. Зубья изготавливаются с большой точностью и высоким классом чистоты обработки поверхности, чем обеспечивается равномерное распределение нагрузки между ними.

На ступице диска выполнен центровочный буртик и имеется 12 отверстий для крепления фланца диска.

В плоскости сопряжения фланца и диска имеются пазы для прохода охлаждающего воздуха в полость заднего вала, которые также уменьшают площадь кон­такта фланца с диском, что способствует уменьшению теплопередачи от диска к подшипнику турбины.

На задней части диска имеется технологический фланец, используемый для монтажных и демонтажных работ. На этом же фланце имеются резьбовые отвер­стия, в которые при балансировке собранного ротора ввертываются специальные балансировочные пальцы. Допускается динамическая неуравновешенность собран­ного ротора не более 5 гем.

Лопатки турбины изготавливаются из жаропрочно­го сплава ЭИ-617. Конструктивно лопатка состоит из пера, полочки и ножки. Поскольку лопатка турбины работает под воздействием больших центробежных и аэродинамических сил при высокой температуре, к ма­териалу лопаток и точности их изготовления предъяв­ляются весьма высокие требования. От действия центро­бежных сил в лопатках возникают напряжения растя­жения, изгиба и кручения. Действие аэродинамических сил вызывает в них напряжения изгиба и кручения. Из всех перечисленных напряжений наибольшее напряже­ние растяжения от центробежных сил. Напряжения кручения и изгиба невелики. Кроме того, за счет ра­ционального расположения профилей пера лопатки по высоте газовые силы уравновешиваются изгибающими моментами от центробежных сил.

При прохождении лопаток рабочего колеса мимо неподвижных сопловых лопаток на них в результате импульсного воздействия потока газов возбуждаются вибрации, частота и амплитуда которых зависят от чис­ла сопловых лопаток, частоты вращения ротора тур­бины, а также степени неравномерности расхода газа через каналы соплового аппарата.

Крепление рабочих лопаток на ободе диска осу­ществлено с помощью елочного замка. Этот вид креп­ления наиболее полно отвечает требованиям, предъяв­ляемым к замку. Способность передавать большие уси­лия от центробежных сил с лопаток на диск при наименьшей массе самого замка обеспечивает легкий монтаж и демонтаж лопаток и создает наилучшие усло­вия для работы диска, так как позволяет применять охлаждение замка и обода продувкой воздуха через зазоры между ободом и нерабочей частью зубцов. Кро­ме того, при свободной посадке (качка на конце пера лопатки должна быть в пределах 0,1…0,6 мм) лопатки самоустанавливаются в замке под действием центро­бежных сил таким образом, что напряжения изгиба от этих сил оказываются минимальными, а силы трения в соединении демпфируют колебания лопаток.

От осевого перемещения лопатки фиксируются плас­тинчатыми замками, усики которых загибаются на обод диска. При работе двигателя эти стопорные устройства практически не испытывают нагрузок, так как сила трения в замке от действия центробежных сил больше осевой силы, действующей на лопатку.

Ножки лопаток между полкой и замком в осевом направлении спрофилированы таким образом, что пос­ле установки лопаток между соседними ножками обра­зуются каналы для поступления охлаждающего возду­ха. Охлаждение замковой части сокращает приток теп­ла от лопаток к диску турбины.

Для упрощения балансировки ротора лопатки под­бираются по массе так, чтобы разница в массе проти­волежащих лопаток не превышала 0,2 г.

Зазор между торцами лопаток и корпусом турбины в холодном состоянии должен быть не менее 0,5 мм, что исключает возможность касания торцов лопаток о корпус турбины при работе двигателя вследствие вы­тяжки лопаток под действием центробежных сил и теп­лового расширения. Этот зазор становится минималь­ным при остановке двигателя.