Хорошие аэродинамические качества профильной части: большая подъемная сила, малое лобовое сопротивление и возможность работать без срыва в широком диапазоне изменения углов атаки.

2. Высокая механическая прочность, так как действующие на лопатку центробежная и газовые силы вызывают большие напряжения растяжения, кручения и изгиба.

3. Высокая точность изготовления и чистота обработки поверхности. Отклонение от номинальных размеров допускается не более 0, 05 — 0, 15 мм, а от номинальных углов — не более ±15'. Чистота обработки профильной части оказывает большое влияние как на прочность, tjk и на к. п. д. компрессора. Наличие даже мельчайших рисок, особенно на кромках, часто является причиной появления трещин и возникно­вения поломок. Поэтому поверхность профильной части обрабатывают до седьмого — десятого класса чистоты, а кромки часто полируют в продольном направлении.

4. Приемлемые вибрационные характеристики, исключающие воз­можность возникновения вибраций лопаток с большими амплитудами в диапазоне рабочих скоростей вращения ротора двигателя. Разброс частот собственных колебаний лопаток одной степени не должен пре­вышать 3 — 4%.

Геометрические параметры рабочей лопатки. 1. Длина лопатки, которая определяется из уравнения расхода,

,

откуда

Вследствие увеличения плотности воздуха вдоль компрессора при малом изменении осевой скорости с_а и среднего диаметра D_cp длина лопатки l от ступени к ступени должна уменьшаться.

Для получения большой производительности компрессора длину лопатки первой ступени желательно иметь как можно большей не столько за счет увеличения наружного диаметра, сколько за счет умень­шения внутреннего. Однако при очень малом внутреннем диаметре напорность ступени падает, так как вследствие малых окружных ско­ростей у корневого сечения часть лопатки в процессе сжатия почти не участвует. С другой стороны, увеличение длины лопатки ограничено уменьшением ее прочности и ухудшением вибрационной характерис­тики.

Длина лопатки последних ступеней составляет, как правило, не менее 25 — 30 мм, так как при значительном уменьшении длины ло­патки увеличивается относительный радиальный зазор, что приводит к уменьшению к. п. д. компрессора.

Длина лопаток дозвукового компрессора современных ГТД лежит в пределах 25 — 28, 0 мм.

2. Хорда лопатки Ь, величина которой выбирается в за­висимости от длины лопатки. Например, значение хорды у корня ло­патки находится из выражений:

для первых ступеней с небольшим значением _BT

Ь_к = (0, 22 4- 0, 285)l;

для последних ступеней

Ь_к = (0, 4 -0, 55)l.

На остальных радиусах хорда лопатки либо остается постоянной, либо несколько уменьшается.

Величина хорды определяет ширину обода колеса, а следователь­но, длину и вес компрессора. Поэтому выбор хорды должен быть ра­циональным. Наименьшей хорде соответствует минимальный шаг решетки, обусловленный возможностью размещения лопаток на колесе и прочностью замков крепления.

3. Густота решетки, которая определяется отношением хорды лопатки к шагу решетки и находится экспериментально.

Густота решетки для первых ступеней обычно лежит (в корневом

сечении) в пределах = 1, 0-1, 5 и для остальных ступеней = 1, 6-1, 8

4. Шаг решетки t, который представляет собой расстояние между одноименными точками профилей соседних лопаток, располо­женных на одном радиусе. Величина шага решетки определяется вы­бранным значением хорды и по выбранной ранее густоте решетки:

.

Зная шаг решетки и диаметр рабочего колеса у корня лопатки, мож­но найти число лопаток колеса

.

5. Относительная толщина профиля , которая определяется отношением максимальной толщины профиля с к его хорде: = 0, 025-0, 03 - в периферийных сечениях и = 0, 07-0, 08— в корневых сечениях.

6. Удлинение лопаток — это отношение длины лопатки к хорде на среднем радиусе. Первые ступени компрессоров отечест­венных двигателей имеют удлинение лопаток в пределах 2, 5—3.

Применение лопаток с большим удлинением в низконапорных сту­пенях ( = 1, 15-1, 2) позволяет получить легкую конструкцию, работающую с высоким к. п. д., несмотря на увеличение числа ступе­ней.

Способы крепления рабочих лопаток на роторе. Соединение лопаток с ротором должно удовлетворять следующим требованиям:

высокая прочность; возможность точной установки лопаток; лег­кий монтаж и демонтаж лопаток; простота изготовления; возможность размещения наибольшего числа лопаток; малый вес.

Наибольшее распространение получило крепление лопаток в про­дольных пазах.

Трапециевидные замки (рис. 15, а) имеют форму равно­бочной трапеции. С хвостовика лопатки усилия передаются через бо­ковые грани диску. Хвостовик лопатки устанавливается с нулевым натягом, но чаще применяется свободная посадка, которая обеспечи­вает более легкую установку и съемку лопатки, а также лучшие демп­фирующие свойства.

Пазы для крепления лопаток обычно размещают под углом к оси ротора, близким к углу установки корневых сечений лопаток, что уве­личивает прочность соединения вследствие уменьшения удельного давления на контактирующие поверхности.

Соединение типа «ласточкин хвост» позволяет разместить большое число лопаток на рабочем колесе, отличается простотой конструкции, имеет малый вес и достаточную прочность.

Елочные замки (рис. 15, б) применяют в компрессорах сравнительно редко—обычно на последних ступенях многоступенча­тых компрессоров. По конструкции они аналогичны елочным замкам турбины. Этот тип соединения используют в тех случаях, когда сталь­ные лопатки работают при повышенных температурах и значительных нагрузках, т. е. когда может иметь место выравнивание нагрузок в зубьях соединений за счет пластических деформаций материала.

Зубчатые замки с треугольными выступами (рис. 15, в) применяют в барабанных роторах с кольцевыми пазами ввиду легкости изготовления зубьев в пазах барабана фасонными резцами.

Штифтовые и вильчатые замки (рис. 15, г и д соот­ветственно) применяют в дисковых роторах. В этом случае в диске делают один кольцевой паз, если замок штифтовой, два или несколько кольцевых пазов, в которые входят ушки замковой части лопатки, если замок вильчатый. Ушки соединяются с диском осевыми штифта­ми, запрессованными в совместно рассверленные и развернутые для этой цели отверстия в диске и замковой части лопатки. Штифты вос­принимают центробежные силы всей массы лопатки и работают на срез. Их фиксируют от осевого перемещения развальцовкой по боко­вым поверхностям диска или раскерновкой.

Основное преимущество штифтового и вильчатого соединений - большая демпфирующая способность. Для увеличения этой способ­ности на трущиеся поверхности наносят специальную пасту. Недос­татком является сложность в производстве, большой вес соединения (при работе в штифтах возникают большие напряжения смятия и сре­за, что требует усиления узла соединения).

Цилиндрические замки (рис. 15, е) применяют в турбо­строении. Этот тип соединения не обеспечивает достаточную прочность (ослаблен обод диска), что приводит к ограничению окружных ско­ростей. Этот недостаток исключает возможность применения цилиндри­ческого замка в авиационных ГТД.

Прямоугольные замки (рис. 15, ж) используют в экспе­риментальных конструкциях. Центробежные силы массы лопатки вос­принимаются штифтами, работающими на срез.

Рис. 15. Типы соединений лопатки с ротором:

1- переходная часть лопатки от профильной части к замку