Шварц В. А. Конструкции газотурбинных установок. Страница 203

В напряженных газотурбинных конструкциях повсеместное применение получили осевые хвостовые соединения с елочным профилем (рис. 188, б). Эти соединения имеют большую опорную поверхность и значительную площадь наиболее нагруженного сечения хвоста лопатки. Елочный хвост обеспечивает наименьший радиальный размер обода диска и минимальные напряжения по сравнению с другими типами хвостов. В отличие от тангенциальных хвостов, где отношение площадей сечения хвоста и корневого сечения лопатки редко превышает единицу, в елочных хвостах это отношение достигает двух. Угол между образующими клина выбирают исходя из шага лопаток и обеспечения равнопрочности всех сечений хвоста лопатки и тела диска между пазами. Величина угла составляет 25—30° — при этом получают минимальный шаг, но сечения нагружены неравномерно. Наибольшие напряжения возникают в сечении А—Л хвоста и Б—В тела диска. Сечение Л—А нагружено дополнительно изгибными и вибрационными усилиями и наиболее уязвимо: трещины и обрывы обычно появляются именно в этом сечении. Перераспределить напряжения по высоте хвоста лопатки и обода диска, а также понизить уровень напряжений можно, выполнив боковые поверхности обода диска наклонными, а пазы — косыми или дуговыми (рис. 188, а).

Чтобы получить равномерную нагрузку на все зубья, посадку лопаток выполняют свободной — вершина лопатки может качаться в тангенциальном направлении с размахом примерно 0,5—-2 мм на каждые 100 мм высоты лопатки. Под действием центробежной силы и усилия среды лопатки устанавливаются в оптимальном положении, чем частично компенсируются также погрешности обработки элементов хвостового соединения. Обеспечить плотное прилегание всех зубьев елочного хвоста весьма затруднительно, так как коэффициенты расширения материала лопаток и дисков различны (для лопаток используют аустенит- ные стали, для дисков чаще всего перлитные) и температуры этих элементов существенно различаются, причем температура по высоте хвоста лопатки переменна. При нестационарных режимах учесть изменения температурного поля хвоста еще более затруднительно. Поэтому при работе турбины могут иметь место режимы, при которых часть зубьев выходит из контакта, а остальные перегружаются. Елочным хвостам присущ и другой органический недостаток — повышенная концентрация напряжений; для уменьшения напряжений зубья хвоста выполняют по возможности мелкими.