Лопатковий апарат турбіни складається з нерухомих направ-ляющих і рухливих робочих лопаток і призначений для най-більш повного і економічного перетворення потенційної енергії пари в механічну роботу. Направляючі лопатки, встановлені в корпусі турбіни, утворюють канали, в яких пар набуває необхідну швидкість і напрямок. Робочі лопатки, розташовані на дисках або барабанах ротора турбіни, перебуваючи під дією тиску пара, що виникає в ре-док зміни напрямку і швидкості його струменя, призводять вал турбіни в обертання. Та-ким чином, лопатковий ап-Параті є найбільш від-повідно частиною турбіни, від якого залежить надійність и економічність її ра-боти.
Робочі лопатки мають різноманітну конструкцію. Нa рис. 17 показана лопатка простого типу, що складається з трьох частин: хвоста або ніж-ки 2, за допомогою яких ло-патку кріплять в ободі диска 1. робочої частини 4. знаходиться під дією рухається струмені пари, і вершини 6 для закріплення стрічкового бан-дажа 5, яким пов'язують лопатки з метою створення до-тнього жорсткості і обра-тання каналу між ними. Між ніжками лопаток устанав-ливают проміжні тіла 3. Щоб запобігти возникнове-ня температурних напружень при прогріванні і охолодженні тур-біни, бандажем пов'язують окремі групи лопаток, залишаючи зазор між бандажами 1-2 мм.
Задня сторона лопатки називається спинкою; грань з боку входу пара називається вхідний кромкою, а грань з боку ви-ходу пара - вихідний кромкою лопатки. Поперечний переріз лопатки в межах її робочої частини називається профілем лопатки. За профілем розрізняють активні і реактивні лопатки (рис. 18). Кут. 1 називається вхідним, а кут. 2 - вихідним кутом ло-Патки. У активних лопаток турбін колишньої будівлі (рис. 18, а) профіль майже симетричний, т. Е. Вхідний кут мало відрізняється від вихідного. У реактивних лопатках (рис. 18, б) профіль несім-метричних, вихідний кут значно менше вхідного. Для підвищення ефективності роботи лопаток вхідні кромки профі-лей заокруглені, а канали, утворені профілями, виконують сходяться. Сучасні профілі активної і реактивної ло-Паток з обтічної вхідний кромкою показані на рис. 18, в і р
Основні характеристики профілю лопаток наступні:
- середня лінія профілю - геометричне місце центрів кіл, вписаних в профіль;
- геометричні кути: входу. 1 л - кут між дотичною до середньої лінії при вході і віссю решітки ;. 2 л - то ж при ви-ході;
- кути входу і виходу потоку пара. 1 - кут між направ-ленням потоку пара при вході на робочу лопатку і віссю ;. 2 - те ж при виході;
- кут атаки i - кут між напрямком потоку пара при вході на робочу лопатку і дотичній до вхідних кромці по середньої ЛІНІЇ, Т. е. I =. 1л -. 1;
- хорда профілю b - відстань між кінцями середньої лінії;
- кут установки. У - кут між хордою профілю і осm. решітки;
- ширина профілю В - розмір лопатки в напрямі осі турбіни;
- крок t - відстань між подібними точками сусідніх профілів.
Вхідна кромка сучасних профілів напрямних і ра-бочих лопаток малочутлива до відхилення кута потоку на вході. Це дозволяє при розрахунку профілю лопатки допустити кути атаки до 3-5 ° в будь-якому перетині по висоті лопатки. Вхідні кромку профілів лопаток при дозвуковій швидкості роблять тол-стій і ретельно заокруглені, що знижує вихрові втрати на вході в канал і підвищує вібраційну, корозійну і ерозії-онную стійкість лопаток. Така форма вхідної крайки забезпе-чує на змінних режимах менший вплив зміни кута атаки на к. П. Д. Лопатки, а також більш повне використання вхідних енергії ступенів.
Геометричні характеристики активних і реактивних про-філей робітників і напрямних лопаток наводиться в нормаль для лопаток суднових турбін (табл. 1, 2).
Розміри лопаток коливаються в широких межах. У суднових турбінах висота лопаток перших ступенів ТВД невелика (від 10 мм), а останніх ступенів ТВД досягає 400 мм. Ширина ло-Паток може бути 14-60 мм. Для зменшення ваги і зниження напруги від відцентрових сил довгим лопаток надають ширину і товщину, поступово зменшується від ніжки до вер-шині. На довгих лопатках бандаж зазвичай не ставлять, а для по-одержанні більшої жорсткості лопатки скріплюють зв'язковий проволо-кою в пакети по 5-10 лопаток.
За способом виготовлення лопатки можна розділити на дві групи:
1) виготовлені штампуванням з листового матеріалу (тол-щіной 1-2 мм) або з прокатаних профільних смуг (світло-катаних профілів); проміжні вставки для цих лопаток виконуються окремо;
2) виготовлені як одне ціле з проміжними вставши-ками шляхом фрезерування катаних, тягнених, кованих або литих заготовок.
На рис. 17 показані лопатки, виконані з прокатаних профільних смуг з окремими вставками. Механічна обра-лення таких лопаток зводиться до фрезерованию ніжки і вершини. Ці лопатки мають постійний профіль і застосовуються для не-великих окружних швидкостей. Для підвищених окружних скоро-стей використовують полуфрезерованние лопатки з більш товстих хо-лоднокатаних профільних смуг. У таких лопатках вставка ча-стичного виконується заодно з ними і спинка фрезерується.
Па рис. 19 зображені різні конструкції цільнофрезерованної лопаток, виготовлених спільно зі вставками з гарячо-катаної смугової сталі прямокутного і ромбического перетинів. Перев'язка лопаток (рис. 19, а) здійснюється бандажної стрічкою. Для великих окружних швидкостей лопатку виготовляють як одне ціле з бандажної полицею (рис. 19, б). Зближуючись, полки утворюють суцільне кільце-бандаж. Як вже зазначалося вище, ширина і товщина довгих лопаток поступово зменшується від ніжки до вершини (рис. 19, в). Для забезпечення ненаголошеного входу пара по всій висоті довгі лопатки іноді виконують з пере-менним профілем, у яких кут входу поступово увеличи-ється. Такі лопатки називаються гвинтовими.
За способом кріплення на дисках або барабанах розрізняють лопатки двох типів:
1) із зануреною посадкою, у яких хвости заведені всередину спеціальних виточок в ободі диска або барабана;
2) з верхової посадкою, у яких хвости надіті верхом на гребінь диска і закріплені.
На рис. 20 показані найбільш поширені форми Лопа-точних хвостів.
Хвости 3-11 застосовують для кріплення напрямних і ра-бочих лопаток. Хвости типу 6 використовують в сучасних турбо-нах суховантажних суден і танку-рів. Хвіст 11 роблять приблизно такої ж ширини, що і робочу лопатку, його застосовують для кріплення реактивних лопаток. Кріплення з верхової посадкою доцільно для довгих ло-патоки, що піддаються дії значних зусиль.
Лопатки з зануреної по-садком кріплять також в індиві-дуальних осьових канавках з по-міццю зварювання. Ці кріплення забезпечують заміну будь-який з лопаток, а також дозволяють по-лучити кращі вібраційні ха-рактеристики і найменшу вагу лопаток і диска. Кріплення Лопа-ток на диску за допомогою зварювання показано на рис. 21. Плоский хвіст 2 лопатки 1 входить в канавку обода диска і приварюється до нього з двох сторін. Для більшої міцності лопатки додатково скріплюють з диском заклепками 3 і в верхній частині зварюють попарно бандажними полками 4. Кріплення за допомогою зварювання підвищує точність установки Лопа-ток, спрощує і знижує витрати на їх складання. Приварка лопаток знаходить застосування в газових турбінах.
Для установки лопаток хвостів на окружності лопаточ-ного вінця зазвичай роблять один-два вирізи (замкове отвір), що закриваються замком. При кріпленні лопаток з верховими хво-стами типу ЛМЗ в індивідуальних прорізах і за допомогою зварювання замкові отвори і замки не потрібні.
Зазвичай лопатки набирають з двох сторін замкового отвору незалежно від кількості замків. На рис. 22 зображені неко-торие конструкції замків.
На рис. 22, а в районі замку зрізані заплечики обода диска (показані пунктиром), що утримують Т-подібний хвіст. Лопатки, що примикають до замкової вставці, у багатьох конструкціях прошиті штифтами і припав до своїх проміжним вставши-кам. Замкову вставку забивають між прилеглими ло-патку. Через те що в щоці диска отвір свердлять отвір в замковій вставці, в яке і забивають заклепку. Кінці заклепки розклепують. На рис. 22, б замок являє собою вставку 2, що закриває бічний виріз в ободі диска і прикреп-ленну гвинтами 1. На рис. 22, в показаний замок двухвенечного колеса. Виріз для установки замкових лопаток 1 роблять в середовищ-ній частині обода диска між лопаток канавками. Замкові лопатки кріплять двома планками 2, розганяється клином 4, кото-рий кріпиться до обода гвинтом 3. До недоліків наведених кон-трукцій замків слід віднести подальше ослаблення обіду вирізами і отворами для гвинтів. На рис. 22, г показаний замок з розклинювання конструкції ЛМЗ. Замкові лопатки 2 і 3 виготовляють з виступила-пами внизу, що заходять під хвости сусідніх лопаток 1 і 4. Після установки підкладки 7, сталевого клина 6 і підгонки замкової вставки 5, що має виріз в нижній частині, вставку заганяють між замковими лопатками.
Замок, конструкція якого показана на рис. 22, д, примі-няют для реактивних лопаток. Замковий виріз в ободі відсутність про-ствует. Лопатки з хвостовиками зубчікового типу заводять в паз ротора в радіальному напрямку. Потім повертають на 90 ° з таким розрахунком, щоб зубчики входили до відповідних ка-Навки в обід, і переміщують по колу до місця установки. Після установки всіх лопаток заводять замкову вставку, перебуваючи щую з двох частин 1 і 4, що розганяються кліпом 3. Клин утримується викарбуваний-ними виступами 2.
Хвостовики верхового типу дозволяють отримати порівняно просту конструк-цію замків. На рис. 22, е показаний замок для хвостовика типу зворотний молот. Зам-ковая лопатка 5 має хвостовик з плоскою прорізом, який надягає на реборд 4 обода 1 диска і кріпиться до нього, заклепок-ками 3. У місці установки замкової ло-Патки заплечики 2 (показані штриховий лінією) зрізані.
Лопатки турбіни під дією паро-вого потоку пара з сопел можуть вдосконалення-шать коливання: 1) в площині обертання диска - тангенціальна вібрація; 2) в площині, перпендикулярній обертанню ді-ска, - осьова вібрація; 3) крутильні. Осьова вібрація лопаток пов'язана з вібро-цією дисків. Крутильні коливання Лопа-ток характеризуються інтенсивними колеба-нями їх вершин.
Надійність роботи лопаточного апарати-та залежить від величини і характеру вібро-ций, які виникають як в лопатках, так і в дисках, па яких вони закріплені. Крім того, лопатки, будучи пружними тілами, здатні вібрувати з власними часто-тами. Якщо власна частота коливань лопаток дорівнює або кратна частоті зовнішньої сили, що викликає ці коливання, то мож-ника так звані резонансні коливання, які не затухаючі, а безперервно тривають до припинення дії сили, що викликає резонанс, або до зміни її частоти. Резонансні коливання можуть викликати руйнування робочих лопаток і дисків. Щоб уникнути цього, облопаченние диски сучасних великих турбін до установки на вал піддають налаштування, за допомогою якої змінюється частота їх власних коливань.
З метою боротьби з вібрацією лопатки скріплюють в пакети бан-дажной стрічкою або дротом. На рис. 23 показано кріплення лопаток зв'язковий дротом, яку пропускають через отвори в лопатках і припаюють до них срібним припоєм. Як і бан-дажная стрічка, дріт але окружності складається з окремих відрізків довжиною від 20 до 400 мм, між якими виникають теплові зазори. Діаметр зв'язковий дроту в залежності від ширини лопатки приймають 4-9 мм.