Тип замкового соединения определяется по прототипу ступени. В последних ступенях ЦВД паровых турбин в настоящее время широко применяется вильчатый замок. Количество лопаток определяется по аэродинамическому расчету z=63 шт.

Рис. 6.15. К расчету вильчатого хвостовика.

Рассчитываем конструкцию четырех пазового замка (рис.7.1). В этом случае определяются: 1) напряжения растяжения и изгиба в сечении хвоста А-А; 2) напряжения растяжения среза в сечении обода B-B; 3) напряжения среза в заклепках; 4) напряжения смятия между заклепкой и ободом диска.

Исходные данные:

Плотность материала лопатки  ,

Радиус центра масс части хвостовика Rцтхвч=0,463 м,

Радиус центра масс бандажной полки Rцтб=0,48 м,

Радиус центра масс части обода Rцтоб=0,449 м

Частота вращения диска   ω=314 рад/с,

Площадь поперечного сечения хвоста по A-А Sхвч=2307 мм2,

Площадь поперечного сечения бандажной полки Sб=6095 мм2

Площадь сечения обода Sоб=4750 мм2,

Допустимое напряжение смятия ,

Плотность материала диска (ЭИ415)

Допускаемый предел текучести

Число лопаток

• z2=63,
• a=3 мм,
• b1=12 мм,
• b2=12 мм,
• b3=110 мм,
• d=11 мм,
• t=26 мм,
• r1=0,45 м,
• r2=0,425 м.

Расчет:

Растягивающее напряжение:

где - центробежная сила профильной части лопатки с бандажом;

- центробежная сила части хвоста, выше сечения А-А.

,

где - центробежная сила бандажной полки;

- центробежная сила профильной части лопатки;

Изгибающий момент в сечении A-A:

Момент сопротивления этого сечения на длине одного шага:

Изгибающее напряжение:

Суммарное напряжение в сечении A-A:

Проверка запаса прочности:

Напряжение растяжения в сечении B-B:

где - центробежная сила части обода над сечением B-B;

Напряжение среза в заклепках:

где С – центробежная сила лопатки с хвостовиком;

8 – число мест среза двух полузаклепок;

Напряжение смятия между заклепкой и диском:

Выбор материала лопатки и определение коэффициента запаса прочности

Теперь необходимо выбрать материал для рабочей лопатки с учетом полученных напряжений.

С учетом температуры потока (t до 4000С), по справочнику [4] выбираем сталь 1Х13. Эта сталь применяется для лопаток паровых турбин. Для такой стали .

Коэффициент запаса прочности:

Сталь 1Х13 удовлетворяет требованиям прочности.