Лопатка турбины. Наименование и назначение детали

1. Наименование и назначение детали

Лопатка паровой турбины – является основной деталью турбомашины. Рабочие лопатки с совокупностью с сопловым аппаратом и направляющими лопатками образуют проточную часть, в которой происходит преобразование тепловой энергии рабочего тела в механическую работу вращающего ротора. Лопаточный аппарат проточной части наиболее дорогостоящая, ответственная и трудоемкая в изготовление части турбины.

Экономичность работы турбины зависит в первую очередь от качества изготовления лопаточного аппарата. Трудоемкость изготовления рабочих и направляющих лопаток современных паровых турбин составляет 40-45% общей трудоемкости изготовления всей турбины.

Лопатка турбины работает в тяжелых условиях. Они находятся под воздействием пара высокой температуры, центробежных сил, вызывающие растягивающие напряжения. Изгибающие и пульсирующие воздействия рабочей среды вызывают вибрацию лопаток и резонансные колебания. Рабочая среда воздействует на лопатки, вызывая эрозию выходных кромок лопаток. Вследствие этого необходимо тщательно подходить к конструированию лопатки, выбору материала, механической обработке и организации их производства. Следует строго соблюдать требования, указанные в чертежах. Любые отклонения от размеров вызывают дополнительные напряжения, не предусмотренные расчетами, что в свою очередь может привести к поломке лопаток.

В данной лабораторной работе лопатка направляющая 20-23 ступени турбомашины ПТ-50.

2. Материалы и вид заготовки

Материалы, которые применяются при изготовление лопаток, должны обладать высокой прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью, эрозионным износом, сопротивляемостью окислению и окалинообразованию при высоких температурах в газовых турбинах.

На всех отечественных турбостроительных заводах для изготовления лопаток применяют коррозионно-стойкие жаропрочные стали (ГОСТ 18968-73) и металлические сплавы на никелевой основе. Стали относящиеся к мартенситному классам.

В данной лабораторной работе используется сталь 12Х13 ГОСТ 18968-73.

Материалом для заготовок различных видов лопаток служит полосовой профильный горячекатаный и холоднокатаный прокат, листовой прокат (кованый или штампованный), а также отливки, полученные методом литья. Наиболее широкое применение  получили заготовки, изготовленные методом горячей деформации. Этот метод в зависимости от последующего вида обработки предусматривает две группы заготовок: заготовки с небольшим припуском по поверхности рабочей части лопатки под шлифование или полирование и заготовки с большим припуском по поверхности рабочей части под обработку резанием или электрохимическим (электрофизическим) способом. Заготовки первой группы получают методом выдавливания, чеканкой и точной штамповкой из хромистых сталей. Длина заготовок до 1000 мм. Заготовки второй группы получают методом штамповки обычной точности длиной до 2100 мм и более.

Припуски и предельные отклонения на изготовление под последующую механическую обработку для рабочих и направляющих лопаток паровых и газовых турбин и других компрессорных машин устанавливаются специальными отраслевыми стандартами.

Метод точного литья по выплавляемым моделям получил широкое распространение для изготовления заготовок направляющих лопаток.

Однако выбор того или иного вида заготовки зависит и от многих других факторов (серийности, способов обработки материала, обеспечения прочности и технологических возможностей заготовительных производств и Др.).

Лопатки паровых и газовых турбин подразделяются на две основные группы: рабочие лопатки, набираемые на венцах дисков рабочих колес или непосредственно в самом теле ротора, и направляющие лопатки, устанавливаемые в диафрагмы, сегменты сопел и направляющие аппараты.

Целью классификации и типизации лопаток является разработка типовых технологических процессов, на основе которых возможно дальнейшее совершенствование конструкции и технологии производства лопаток.

Несмотря на большое разнообразие конструкции рабочих и направляющих лопаток паровых и газовых турбин, их можно привести к нескольким основным типам. Многие конструкции основных элементов лопаток (хвостовики, рабочие части, головки) являются типовыми для различных конструкций лопаток и встречаются в различных сочетаниях.

Каждому типу конструктивных элементов лопаток свойственны определенный состав и последовательность технологических операций (независимо от типа лопатки).

В данной лабораторной работе используется заготовка  поковка 85´35´460.

3. Вид станка

Вид станка, на котором выполняется технологическая операция механической обработки направляющей лопатки – специальный шлифовальный станок с ЧПУ «Метаба».

4. Приспособление

Приспособление 1679-8424.

Инструмент: шлифовальная лента.

Рисунок 1.1.

Метод фиксации: заготовка зажимается с торцов. Стенка заготовки опирается на среднею конструкцию рис. 1.1, удерживающею заготовку от вращения.

5. Вид и конструкция режущего инструмента.

В данной лабораторной работе использует шлифовальная лента ЛБ1´350014А-40ЛГА2С2ГБ ГОСТ 12439-79.

Мерительный инструмент: скоба 28129-0003-20, 43^±0,4