PDF《4 燃气涡轮》

4 燃气涡轮 4.

1概述 4.1.1 功用与分类 (1)功用 (2)分类 C 按气流流动方向:向心式与离心式 C 按级数:单级、多级 C 按转子数:单、双、多转子 C 按功用:燃气涡轮与动力涡轮(自由涡轮) 4.1.2 工作特点 (1)燃气温度高、变化多. (2)功率大,级焓降达100 Kcal/kg. (3)转速高,离心力大. 4.1.3 设计要求 (1)结构应能适应高温,及其不均匀带来的特殊 影响. (2)要有可靠、有效的冷却系统,以降低构件 的工作温度. (3)材料要具有良好的高温性能与工艺性. 4.2 转子结构分析 4.2.1设计特点 (1) "热定心"现象突出. (2)提高联接处及其传热前方的热阻,以保 证其可靠性. (3)转子装配受整体机匣的结构制约. 4.2.2 盘轴联接结构 ? 特点:半径小,传力大. ? 结构分析:定心(工作与热)、定位、传力、传扭、热节流 (1) 不可拆式 (2)可拆式 4.2.3 盘盘联接结构 ? WP6 ? JT9D ? 阿赫耶 ? WJ6 4.2.4 叶片及其固定 组成:叶身+榫头(含中间叶根) 4.2.4.1 叶身 (1) 剖面的厚度、弯度变化大;

(2) 内腔有冷却通道;

(3) 抗振结构: C 叶片修频 C 箍 (护段、护棒) C 叶冠 C 调频凸缘 4.2.4.2 榫头 (1)工作环境 离心力大+高温 (2)设计要求 1)与压气机相同;

2) 能自由膨胀;

3) 传热好,可使叶片上的热量传走. (3)结构特点 优点: * 材料利用合理,承载面积多,重量轻;

* 周向尺寸小,可多装叶片;

* 齿间有间隙,利于冷却和自由膨胀;

* 装拆方便. 缺点:* 园角半径小,应力集中严重;

* 多齿加工精度要求高. (4) 轴向固定 4.2.4.3 中间叶根 优点:* 减少叶片向轮盘的传热量;

* 改善榫头应力分布的不均匀度,尤其 是第一对齿. 缺点:* 增加重量 4.3 静子结构分析 ? 组成:机匣、导向器 4.3.1 设计特点 (1) 机匣周向刚性均匀化突出,径向间隙变化要小, 以提高效率;

(2) 导向器不仅要承受热冲击、热疲劳,而且要处 理好传力与热膨胀间关系;

(3) 导向器排气面积应有调整的结构措施 发动 机性能对该面积十分敏感. 4.3.2 机匣的结构设计特点 4.3.2.1 保证径向间隙均匀的措施(装配时) 1) 形状对称,厚度较均匀广泛采用横向剖分与锥形 机匣. 2) 针对转子下沉现象,机匣中心以转子中心作基准. 3) 叶尖附着磨削材料 (CF6 - 厚度0.12mm). 4)机匣内表面采用易磨的封严材料与结构. 5) 采用双层机匣. 6)注意安装边的设计. 4.3.2.2 工作时减少径向间隙的措施 (1)冷却机匣――外冷却式、内冷却式 (2)主动间隙控制――机械式、气动式 4.3.3 导向器 ? 功用:热能>动能 ? 工作条件:十分恶劣,温度高,变化大,不 均匀 ? 故障:热冲击、热疲劳 设计要求 (1)足够的强度与刚度,保证各设计参数不变, 工作可靠性. (2)允许自由膨胀,减小热应力. (3)如果导叶需要传力,则要使传力件与高温 燃气分开. (4)通常作成可分解的,便于更换. 4.3.3.1 第一级导向器 (1)工作条件 C 首当其冲地承受高温及其变化;

C 有时参加承力系统,与气体接触的为受热件,参 加传力的为承力件. (2) 叶片固定形式 要求――自由膨胀;

叶片受热不传力;

刚性要 好. 形式――双铰简支、外铰简支、内铰简支、与 成组固结. (3) 结构特点 ? WP6与WP7的结构对比. ? JT3D ? 斯贝 4.3.3.2 第二级及其以后各级导向器 (1)特殊性 ? 叶片的传力问题:悬臂、叶片长 ? 封严问题 ? 装配问题 (2)典型结构 ? WP

6、WP