ХВОСТОВИКИ РАБОЧИХ ЛОПАТОК С НАТЯГОМ
SHANKS OF WORKING BLADES WITH INTERFERENCE

Изобретение относится к теплоэнергетике, к хвостовикам рабочих лопаток паровых и газовых турбин.
В соответствии с техническими требованиями при облопачивании необходимо создать натяг 3…3,5 мм по окружности расположения хвостовиков рабочих лопаток (Т-образных, вильчатых, зубчиковых, грибовидных и др.). Гарантированный натяг обеспечивает расчетную частоту лопаток и повышает вибрационную надежность. При наборе лопаток обеспечивают повышенную плотность пригонкой контактных поверхностей хвостовиков. Замковую лопатку выполняют с соответствующим припуском и забивают ее молотком. Расчеты показывают, что необходимое при этом продольное усилие равно 5000…8000 кгс и, как правило, не обеспечивается, что приводит к уменьшенному натягу и снижению вибрационной надежности лопаточного аппарата. Кроме того, несмотря на применение медных оправок для смягчения удара при монтаже, часто деформируются как лопатки, так и обод диска.
За прототип принимаем способ решения этой проблемы (Авторское свидетельство 1425021. Урьев Е.В., Евсеев Я.И. "Способ сборки роторов турбин", Открытия и изобретения 1988 г., №35) с помощью нагрева колеса и насадки его на оправку с малым коэффициентом теплового расширения. Его недостатками являются:
- применим только для насадных дисков с отверстиями;
- достаточно сложный технологически (требует нагрева, оправок различных диаметров), особенно при ремонтах в условиях станции.
Целью заявленного изобретения является устранение недостатков аналогов и создание гарантированного натяга по окружности при облопачивании дисков и роторов меньшими усилиями.
Указанная цель достигается конструкцией хвостовиков рабочих лопаток Т-образного или вильчатого типа с натягом в окружном направлении, характеризующихся наличием на поверхности контакта между хвостовиками паза, занимающего, по меньшей мере, 70% контактной поверхности, и глубиной, по меньшей мере, 0,15 мм.
Известно, что окружное усилие, необходимое для натяга, уменьшается с уменьшением площади контакта между хвостовиками. На части (70…80%) контактных поверхностей хвостовиков имеется паз глубиной 0,15…0,3 мм (суммарный зазор между хвостовиками при наличии паза с двух сторон хвостовиков получится 0,3…0,6 мм). Как показывают расчеты методом конечных элементов, в хвостовиках с пазами для обеспечения того же натяга необходимое усилие уменьшается в 3…4 раза при уменьшении контактной поверхности, по меньшей мере, в 3 раза.
Сущность заявленного изобретения поясняется следующими фигурами, на которых изображено:
Фиг. 1 - паз в Т-образном хвостовике с заплечиками;
Фиг. 2 - сборка вильчатых хвостовиков.
Хвостовики рабочих лопаток Т-образного или вильчатого типа с натягом в окружном направлении характеризующиеся наличием на поверхности контакта между хвостовиками паза 1, занимающего, по меньшей мере, 70% контактной поверхности 2, и глубиной, по меньшей мере, 0,15 мм.
Подобным образом пазы могут быть выполнены и у других типов хвостовиков, собираемых с окружным натягом, то есть грибовидных, зубчиковых и др.
Для исключения перекосов при сборке паз следует выполнять в средней части контактной поверхности хвостовика, а контактные поверхности должны оставаться по контуру. Для исключения протечек пара между хвостовиками рекомендуется выполнять паз в хвостовике так, чтобы он не выходил на наружную поверхность хвостовика, особенно в случае влажного пара. Для уменьшения трудоемкости пазы могут выполняться только на одной торцевой поверхности хвостовика (на фиг. 2 средний хвостовик), правда, в этом случае будет нарушаться симметрия, но это вполне допустимо при малой глубине пазов. Выполнение паза можно чередовать у хвостовиков - у одного паз с двух сторон, а соседний без пазов. Паз заканчивается плавным переходом с радиусом инструмента, что не должно вызывать концентрации напряжений.
Предложенные хвостовики рабочих лопаток с пазами имеют следующие преимущества:
- существенно уменьшают необходимое монтажное усилие (примерно в 3…4 раза) для обеспечения гарантированного натяга по окружности;
- уменьшают поверхность пригонки хвостовика;
- обеспечивают повышенную вибрационную надежность за счет гарантированного натяга.