УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЛОПАТКИ КОЛЕСА
Лопатки колеса турбины работают в очень тяжелых успениях.
Обычно турбины турбореактивных двигателей имеют большую скорость вращения - на некоторых двигателях она превышает 15000 об/мин.
B результате вращения в каждой лопатке возникает центробежная сила, которая стремится вырвать лопатку из диска (рис. 37). Величина центробежной силы, действующей на каждую лопатку, достигает 10000- 12000 кг.
Кроме этой силы, на каждую лопатку действует окружное усилие (40—50 кг), стремящееся изогнуть лопатку в сторону вращения, и осевое усилие (15—25 кг), стремящееся изогнуть лопатку по движению потока газов.
Лопатка колеса двигается в потоке газа, вытекающего из соплового аппарата. В связи с этим она испытывает переменные нагрузки от струек газа. Так, когда лопатка колеса находится против канала, то на нее действуют полное давление газа и вся величина скоростной энергии газа; когда лопатка колеса проходит за лопаткой соплового аппарата, то на нее действуют меньшее давление и скорость.
Эти изменения давления и скорости вызывают колебания лопатки и дополнительные напряжения в ней.
Так как лопатка работает в потоке горячих газов, то к материалу, из которого она изготовлена, предъявляется требование жаропрочности, т. е. способности выдерживать длительное время нагрузки при высоких температурах.
Рис. 36. Схема двухступенчатой газовой турбины и примерное изменение параметров газа в ее элементах Рис. 37. Нагрузки на лопатку
Если нагреть железо до красного каления, го оно становится мягким, пластичным — хорошо куется. Если бы изготовить лопатки турбины из железа, то они от действия температуры и нагрузок быстро бы деформировались и разрушились.
Создание жаропрочных сплавов — дело очень трудное. Долгое время не могли создать надежно работающей газовой турбины из-за отсутствий материала для лопаток и камер сгорания.
Усилиями советских ученых и производственников были созданы жаропрочные сплавы, из которых изготовлены лопатки газовых турбин, надежно работающие в течение сотен часов.
При высокой температуре под нагрузкой у металлов особенно резко проявляется свойство ползучести.
Ползучесть — это появление остаточной деформации в металлической детали под действием нагрузки.
Если на стержень (рис. 38) подвесить груз и длительное время стержень нагревать, то он удлинится. После снятия груза и охлаждения стержня его длина оказывается не равной исходной длине — она будет несколько больше. Величина, на которую стержень вытянулся, и называется ползучестью.
Рис. 38. Ползучесть материала.
Ползучесть незначительна при обычной температуре. Но при длительном пребывании материала при высокой температуре под нагрузкой она может достичь значительной величины.
При работе турбины лопатки нагреваются до светло-красного каления (850—900° С) и растягиваются центробежной силой, при этом они ползут (удлиняются), и зазор между торцом лопаток и корпусом турбины уменьшается. Поэтому в эксплуатации через каждые 25—50 часов работы двигателя проверяют величину зазора между торцами лопаток и корпусом турбины, чтобы убедиться, что зазор есть и обеспечивает безопасную работу турбины. Наконец, материал лопаток не должен коррозировать ни в газовом потоке, ни при атмосферных условиях {когда двигатель не работает).
Дата добавления: 2016-06-09; просмотров: 2189;