ТУРБОКОМПРЕССОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBO-COMPRESSOR OF GAS-TURBINE ENGINE

Изобретение относится к турбокомпрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.
Известен турбокомпрессор газотурбинного двигателя, ротор которого выполнен с дисками с выносными элементами, на которых расположены шлицы, при этом ступицы дисков симметричны (патент RU №2106538).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является недостаточное центрирование шлиц по валу из-за значительной вытяжки ступиц дисков.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении ресурса и надежности двигателя путем обеспечения центровки и устранения вибраций ротора за счет перераспределения толщин по ширине ступиц дисков.
1
2
Сущность технического решения заключается в том, что в турбокомпрессоре газотурбинного двигателя, ротор которого выполнен с дисками со ступицами, имеющими шлицы, вынесенные из под полотна на выносных элементах, согласно изобретению, ступицы расположены относительно оси полотна диска таким образом, что соотношение площадей F/F=1,2…1,9, где
1
2
F - площадь сечения передней части ступицы в месте расположения выносного элемента со шлицами, F - площадь сечения задней части ступицы.
1
2
Выполнение ступиц на дисках расположенными относительно оси полотна диска с соотношением площадей F/F=1,2…1,9 способствует снижению напряжений в шлицах ступицы диска за счет перераспределения толщин по ширине ступиц диска, что обеспечивает гарантированную центровку по шлицам вала, повышая циклическую долговечность шлиц и ресурс диска.
Для создания такого расположения ступиц дисков часть ступицы, примыкающая к выносному элементу, утолщается, а другая часть уменьшается, что уменьшает вытяжку части ступицы диска, примыкающей к выносному элементу. Таким образом происходит угловой поворот сечения ступицы диска.
Указанное воздействие представлено схематично на фиг.1.
1
2
1
2
3
1
2
1
2
При соотношении площадей F/F>1,9 появляется значительная недопустимая величина напряжений в точке Р. При этом разница в вытяжках L и L приводит к уменьшению вытяжки L в шлицевом соединении, что позволяет уменьшить величину напряжений в шлицах (в концентраторах напряжений), обеспечить гарантированную центровку по шлицам вала. При значительной разности F по сравнению с F можно достичь напряжений сжатия в шлицах, но при этом перегружается ступица в точке Р. При F/F<1,2 перераспределение напряжений в ступице диска незначительно, но при этом усложняется изготовление.
На фиг.1  представлена схема взаимодействия толщин ступицы диска.
На фиг.2 изображен продольный разрез турбокомпрессора газотурбинного двигателя.
На фиг.3  элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
Турбокомпрессор газотурбинного двигателя состоит из компрессора 1 и установленного в нем ротора 2 с рабочими колесами 3, диски 4 которых имеют ступицы 5 с шлицами 6 в соединении с валом 7. Ступица 5 состоит из передней части 8 и задней части 9 относительно оси 10 полотна диска. Шлицы 6 вынесены из под полотна на выносных элементах 11.
Работает устройство следующим образом.
При работе двигателя крутящий момент от турбины передается от вала 7 через шлицы 6 к рабочим колесам 3. Под действием центробежных сил задняя часть 9 ступицы 5 перемещается на больший радиус, чем передняя часть 8, при этом вытяжка в районе шлиц минимальна, что способствует повышению циклической долговечности шлиц и ресурса диска.
Предлагаемую конструкцию можно использовать в компрессоре и в турбине, имеющих диски со шлицами, вынесенными из под полотна.