1. Основной раздел.

1.1 Назначение и характеристика изделия — лопатка турбины высокого давления. Конструктивно-технологический анализ.

Лопатка – это деталь лопаточных машин, предназначенная для изменения параметров жидкости или газа.

Направляющие и рабочие лопатки по своему служебному назначению являются основными деталями паровых и газовых турбин как лопаточных двигателей. В совокупности они образуют проточную часть турбины, в которой происходит преобразование тепловой энергии рабочей среды (пара, газа) в механическую работу вращающегося ротора. Совокупность направляющих и рабочих лопаток называют лопаточным аппаратом турбины.

Газовые турбины применяются во многих областях для приведения в действие генераторов или рабочих машин. При этом внутренняя энергия топлива используется для создания вращательного движения вала турбины. Для этого топливо сжигается в нескольких горелках, причем сжатый воздух подается воздушным компрессором. В результате сжигания топлива создается находящаяся под высоким давлением рабочая среда с высокой температурой. Эта рабочая среда направляется в последующий турбинный блок, где она расширяется, совершая работу.

Лопатки турбин работают в очень тяжелых условиях. Они подвергаются сильному воздействию центробежной силы, изгибающему и пульсирующему воздействию рабочей среды, вызывающему вибрации лопаток, в которых легко могут быть возбуждены резонансные колебания. Все это происходит в первых ступенях турбины при высоких температурах рабочей среды, воздействующей на лопатки как химически, так и механически; в последних ступенях имеет место разъедание (эрозия) входных кромок лопаток частицами воды, содержащейся во влажном паре.

Как правило, направляющая лопатка имеет также называемую хвостовиком лопатки полку, которая для фиксации соответствующей направляющей лопатки расположена на внутреннем корпусе турбины в виде стенового элемента и которая формирует внешнюю границу канала горячего газа для проходящей через турбину рабочей среды. Перо лопатки представляет собой лопасть переменного сечения, ограниченную поверхностями сложного очертания и точно ориентированную в пространстве по отношению к замку. Точность изготовления пера находится в пределах 0,050,15 мм. Замковую часть, при помощи которой лопатки крепятся к дискам, изготовляют с точностью 0,010,02 мм.

Для эффективного направления потока рабочей среды, в направлении примыкающего к ряду направляющих лопаток ряда рабочих лопаток принадлежащая ряду направляющих лопаток направляющая лопатка обычно имеет изогнутый, крыловидный профиль поперечного сечения, так что при удерживаемых максимально незначительными потерях на трение на соответствующей направляющей лопатке устанавливается предусмотренное направление потока и таким образом ряд направляющих лопаток или, соответственно, согласованная с ним ступень турбины имеет максимально высокий коэффициент полезного действия. Для этого передняя кромка направляющей лопатки имеет круглое поперечное сечение, которое сужается в остро сходящуюся заднюю кромку направляющей лопатки. Рабочая лопатка выполнена аналогично, причем, как правило, специфические параметры, как например, максимальная толщина профиля, радиус кривизны на передней кромке и тому подобное, согласованы с соответствующей целью применения, т.е. оптимизированы для особенно эффективной импульсной передачи рабочей среды на соответствующую рабочую лопатку.[17]

Рабочая лопатка турбины высокого давления расположена на листе №1 графической части работы.