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复习 第四章 涡轮 4.1 概述 4.2 涡轮做功原理 4.３ 涡轮基本结构 4.4 涡轮冷却 转子温度分布 静子 涡轮机匣 冷却机匣 主动间隙控制 静子 导向器 作用 使气流通过后,将部分热能转化为动能,并满足工作也所要求的进口气流方向 工作条件 温度高、温度场分布不均匀；易烧伤、氧化和腐蚀 要求 排气面积调整，允许自由膨胀、与传力件分开、易于更换 组成 导向器内、外环和导向叶片组成 静子 第一级导向器 工作条件： 首当其冲地承受高温负荷；有时参加承力，与气体接触的为受热件，参加传热的为受力件，参加传力的为传力件 叶片的固定形式： 要求：自由膨胀；叶片受热不传力，刚性好 结构：双绞简支、外绞简支、内绞简支、成组固接 静子 第一级导向器 静子 第二级及其以后导向器 由于这些导向器位于两级转子之间，有自己的特殊性，存在以下问题： 叶片负荷只能由外缘经机匣传递 ； 刚性问题突出，加装内环，要可自由膨胀； （打孔后）封严问题 ； 装配问题； 由于第一级在燃烧室出口，安装时通过叶冠和叶根都可进行固定，而后面的导向叶片是位于两转子之间，所以只能靠叶冠来安装，常见安装方式有：挂钩式连接和螺栓固定。 静子 第二级及其以后导向器 挂钩式连接 静子 第二级及其以后导向器 螺栓固定 总结 转子 盘与轴的联接 WP７ 盘轴间采用圆柱面 定心（冷态，装配），紧度配合，径向销钉（热态，工作）连接，剪切传力。 转子 盘与轴的联接 　只要沿圆周装有3个经上销钉，则在各种工作状态下相互配合的两个零件可以自由径向变形而它们的中心位置始终保持不变 转子 盘与轴的联接 　 转子 盘与轴的联接 　 转子 盘与轴的联接 　 转子 盘与轴的联接　 转子 盘与盘的联接　 转子 工作叶片　 作用 用来把周向气动力传给盘，产生能量，驱动涡轮盘转动。 组成 叶身、榫头、中间叶根 转子 工作叶片 特点 （1）叶身厚度较大 （2）弯曲程度较大 （4）内部一般有冷却通道 （5）具有抗振结构 转子 工作叶片 叶尖切角：涡轮转子叶片的叶身顶端排气边缘比较薄弱。当叶片出现振动时，容易在此处造成很大的交变应力，同时高温下材料疲劳强度极限下降，该处易出现裂纹或断裂等故障。 转子 工作叶片 叶顶带冠 （课本P110，P113） 转子 工作叶片 叶顶带冠 类型：平行四边形叶冠 ； 锯齿形叶冠 优点：提高涡轮效率，提高叶片刚性，减振效果好 缺点：加大了叶根离心负荷，容易应力集中 所以，一般只在低压涡轮上使用。 转子 工作叶片 环形护圈 既影响涡轮效率，又严重影响叶片强度，所以采用不多 转子 工作叶片 可控涡变功量叶片设计 转子 工作叶片 正交叶片 转子 中间叶根 作用： 减小叶片对榫头的传热、降低轮缘温度、减小应力分布不均匀度 可引入叶片冷却空气，减小轮盘热应力，减轻轮盘重量 转子 中间叶根 转子 榫头 叶片与轮盘用榫头连接: 负荷大; 离心力大; 温度高 因此，涡轮叶片榫头有一些特殊要求： 允许榫头连接处受热可以自由膨胀； 传热性要好，叶片的热量容易传走 在涡轮上，广泛采用枞树型榫头。（课本P113） 转子 榫头：枞树型 优点： 材料利用合理、重量轻 周向尺寸小、可安装较多叶片 可自由热膨胀、热应力小 装配间隙可产生振动阻尼 装拆更换方便 缺点： 应力集中严重 连接处热传导差 加工精度要求高 转子 榫头：枞树型 静子 设计要求 （1）刚性均匀、不变形，涡轮叶尖间隙小、效率高 （2）能够经受热冲击、热疲劳、处理好传热与自由膨胀的 关系 （3）定心良好、重量轻 结构组成： 涡轮机匣 导向器 静子 涡轮机匣 静子 涡轮机匣 结构特点： 涡轮机匣处于高温燃气中，冷热变化大，一般采用整体式；为了装配方便，一般采用轴向分段，分为高压和低压两个单元体 静子 涡轮机匣 涡轮机匣与工作叶片的径向间隙对涡轮效率影响很大，间隙大，涡轮效率下降；间隙小，工作时叶尖与机匣相刮。 影响径向间隙的因素： （1）工作时由于离心力和热膨胀引起的叶片和盘的伸长 （2）机匣受热膨胀及不均匀 （3）高温带来的转子和机匣的蠕变 （4）转子和静子的偏心度 （5）结构形式所带来的工作中径向间隙的变化 控制涡轮间隙的方法是控制涡轮机匣的膨胀量，使涡轮间隙保持为最佳值。 静子 涡轮机匣 为了减小叶尖间隙，有如下措施： 采用易磨封严装置：即允许有较小的装配间隙 静子 涡轮机匣 采用易磨封严装置 静子 涡轮机匣 双层机匣（内部冷却）：即在两层机匣之间或机匣与静子之