Centrifugale Si Axiale

8/16/2019 Centrifugale Si Axiale

1/27

Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!13. Compresoare centrifugale şi axiale

Tipuri constructive şi cerinţe impuse. Particularităţi constructive şi de calcalecompresorului centrifugal şi axial. Materiale specifice utilizate. Sisteme de etanşare.

3.1 Tipuri constructive şi cerinţe impuseTipuri:- centrifugale- axiale;- combinate.

A. Compresoare centrifugale:

- asigură debite de aer relativ mici: 30 .. 50 kg/s;- gradele de comprimare sunt relativ mici:ct = 4,5-5;

- sunt robuste;- mai puţin sensibile la pompaj;- procesul de fabricaţie este mai simplu;- randamentele sunt relativ mici: 0,72 .. 0,78- au dimensiuni diametrale mari- au masă relativ mare.

Observaţie:În etapa actuală se utilizează compresoare centrifugale cu admisie bilaterală, la care:- debitul de aer la partea din spate a compresorului este mai mic;- prezenţa aerului pe cele două feţe ale discului favorizează descărcarea deorţă axială acompresoare centrifugale;

- solicitările din rulmenţii lagărelor sunt mai mici;- componentele axiale ale forţelor sunt mai mici.

B. Compresoare axiale

- pot asigura debite de aer mari > 300 kg/s; ex: RV211-524 (Boeing 747): G =674 kg/s;- asigură grade de comprimare relativ mari,ct = 25 .. 30;ex: RV211-524 (Boeing 747):ct = 24,1;

- au dimensiuni diametrale mici;- pot realizate cu trepte supersonice;- au randamente ridicate: 0,8 .. 0,87- au masă mai mică- poziţia paletelor poate fi reglabilă (mai ales la stator);- sunt mai sensibile în exploatare; necesită sisteme antipompaj;- procesul de fabricaţie este mai complicat;- necesită materiale rezistente la oboseală şi la temperatură (mai ales la ultimele trpte)


2/27

Clasificare: monorotoare; birotoare; trirotoare.

Tipuri constructive: tambur; disc; tambur-disc;

Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!2C. Compresoare combinate:

- sunt formate din trepte de compresor centrifugal + axial;- treapta de compresor centrifugal se montează de regulă după trepte de co

mpresor axial(TURMO IV);

Condiţii impuse la proiectarea compresoarelor

Din punct de vedere termodinamic compresorul reprezintă un sistem deschis ce trebuie săsatisfacă următoarele condiţii:

- să asigure debitul necesar de aer în camera de ardere;- să realizeze gradul de comprimare impus la un randament cât mai ridicat;- masă şi dimensiuni diametrale reduse (impuse de viteza periferică2

U = 450..500 m/s;- să asigure viteze de intrare cât mai mari :o v = 60..100 m/s la c. centrifugaleo v = 200..210 m/s la c. axiale (treapta subsonică)o v = 270..300 m/s la c. axiale (treapta supersonică)- sensibilitate minimă la variaţii de regim;- siguranţă funcţională şi simplitate constructivă.

Randamentul depinde de:

- soluţia constructivă aleasă;- mărimea jocurilor dintre elementele mobile şi cele fixe;- condiţiile de fabricaţie;

- condiţiile de reglaj, etc.Dimensiunile compresorului depind de:

- tipul compresorului- debitul de aer impus;- materialele existente;- solicitările la care sunt supuse elementele componente;- modul de dispunere al compresorului, etc.

3.2 Particularităţi constructive şi de calcul ale compresorului centrifugal

3.2.1 Stabilirea dimensiunilor principale

Metodologie:

- din condiţia asigurării unei rezistenţe corespunzătoare a paletelor se alege viteza eriferică:

2U = 450..500 m/s; ex : la VK-1 => u2 = 475 m/s;


3/27

- se calculează gradul de comprimare:ct = 4,5..5;- pentru tracţiunea impusă se determină debitul de aer:spG F F = ;- se alege viteza axială a aerului la intrarea în compresor;- din relaţia:a aG SC µ = rezultă S şi deci se poate calcula diametrul secţiunii de intrare;- se alege turaţia rotorului;

- se alege numărul de palete ale rotorului: z = 17..31;Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!3- se determină sau se alege temperatura la ieşirea din compresor:2T = 200..250 ºC (mai marela motoarele combinate).

ObservaţieDimensiunile principale ale compresorului sunt dictate în principal de:- aeronava pe care se montează motorul;- debitul de aer impus;

- viteza periferică;- gradul de comprimare.

3.2.2 Calculul şi profilarea aparatului director

Aparatul director este dispus la intrarea în compresor şi poate fi: fix sau mobil (anterotor).

Aparatul director fix are rolul de :

- a asigura trecerea aerului spre compresor cu pierderi minime;- a asigura devierea prealabilă a aerului pentru micşorarea vitezelor relative (unghiuri

optime)Observaţii- când admisia aerului se face radial este prevăzut cu suprafeţe conice care împiedicăariţiazonelor turbionare;- la unele motoare paletele aparatului director fix pot fi reglabile.

Aparatul director mobil (anterotorul) poate fi:

- din aceeaşi bucată cu rotorul:- avantaj: rigiditate;- dezavantaj: greu de realizat.

- separat de rotor:- avantaje: fabricaţie mai simplă; posibilitate de schimbare; pot fi folosite materialediferite- dezavantaj: se impune o strângere bună la rotor pentru diminuarea vibraţiilor.

Profilarea paletelor anterotorului --> seminar

3.2.3 Construcţia şi calculul compresorului centrifugal


4/27

Rotorul poate fi: deschis, semiînchis, închis.

Rotorul de tip deschis:- combină procesul de comprimare centrifugal cu cel axial;- se foloseşte mai puţin deoarece asigură grade de comprimare reduse şi paletele sunt upusela vibraţii de amplitudini mari;

Rotorul de tip semiînchis;- este cel mai des folosit;- paletele sunt mai rigide decât cele ale rotorului de tip deschis;

- are randament mai mic decât cel al rotorului de tip închis.Rotorul de tip închis:Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!4- este mai greu de realizat constructiv;- paletele sunt supuse la forţe centrifuge foarte mari.Calculul forţelor axiale în rotorul centrifugal

- este necesar pentru dimensionarea corectă a rulmenţilor din lagăre;- se ţine seama de forma constructivă a discului:- cu admisie unilaterală fără labirint de etanşare;

- cu admisie unilaterală cu labirint de etanşare;- cu admisie bilaterală.

A. Disc unilateral fără labirint de etanşare

1 2 3 a a a aF F F F = + ÷unde:( ) ( )2 2 2

1 1 1 1 1 04a aF p c D dtµ = + ÷212222D

aDF rp dr t ' = } 20232


5/27

2DadF rp dr t '' = } Observaţii- la acest rotoraF are sensul de zbor;

-aF se transmite la lagăre şi nu trebuie să aibă o valoare prea mare.

rdr1D2pp' 2 a

F1 aF 1aC3 aFaF1p( )

3 ap p2p2C2Dp'' drr0

dPentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!5B. Disc unilateral cu labirint de etanşare


6/27

1 2 3 4 5 a a a a a aF F F F F F = + ÷ ÷ ÷unde:

( ) ( )2 2 21 1 1 1 1 04a aF p c D dt

µ = + ÷212222DaDF rp dr t ' = }

( )2 23 2 2 24aF p D dt= ÷

21

2422dadF rp dr t '' = }

( )2 2

5 3 1 04aF p d dt= ÷Observaţie- pentru proiectare se consideră:


7/27

222rp pR| |' = |\ .

Rezultă:22 2 12 2 2 128a DF p D DDt (

| | ( = ÷ | (\ .¸ ¸

-4 aF acţionează pe zona de dispunere a labirintului între d2 şi d

1.- în această zonă se admite o variaţie liniară a presiunii în raport cu raza de forma:2p2pp' rdraF

1p( )3 ap p0d2Dp''


8/27

3 aF4 aF5 aF2 aF1 aF1

D2d1dPentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!6

( )2 31

32 122p p dp p rd d÷ | |'' = + ÷ |÷

\ . Rezultă:

( ) ( )3 3 2 22 3 2 2 2 1 2 14 3 2 1 12 14 6 6a p p

d d d dF p d d dd dtt ÷ | | ÷ ÷= ÷ + ÷ |÷ \ .


9/27

- în cazul în care interstiţiul de sub labirint comunică cu atmosfera:3 ap p =

C. Rotorul bilateral

( ) ( )22 2 ' 2 '' 2 2 2 11 1 1 1 1 1 2 2 124 8a a a D

F D d p c c p D DDt tµ (| | ( ( = ÷ A + ÷ + A ÷ |¸ ¸ (\ .¸ ¸

unde:

' ''1 1 1' ''2 2 2p p pp p pA = ÷


10/27

A = ÷

'2pD1d0

D2'a 1cSensul de zbor ' 'a 1c '1

p'2p ' '2pPentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!7A1 2

R R3.2.4 Îmbinarea arborelui la rotorul compresorului

Observaţie- se poate realiza cu ajutorul unei flanşe cu buloane (de exemplu);

- strângerea trebuie să fie sigură, astfel încât:- să nu se desfacă;- să transmită momentul de torsiune- momentul forţei de frecare să fie mai mare decât momentul de torsiune- se calculează momentul forţei de frecare şi se compară cu momentul de torsiune.

f ffdM RdFdF KRd dR µ |== unde:μ = 0,15..0,2 = coeficient de frecare (pentru disc din duraluminiu şi arbore din oţe

l);


11/27

K = presiunea specifică ce se dezvoltă datorită strângerii;

Rezultă:

2fdM KR d dR µ | =

( )2

122 3 32 1023RfRM KR d dR K R Rtt

µ | µ = = ÷} }

- se determină K în funcţie de forţa totală de strângere (Fstr)

( )2 22 1str

FKR R t=÷ =>313 32 2 12 2 2 2 22 1

1212 2 23 3 31f str str strRR R RM F F R F R A


12/27

R R RRµ µ µ| |÷ |÷ \ .= = =÷

| |÷ |\ . unde ( )1 2A A R R =

- variaţia lui ( )1 2A A R R = este de forma din graficul alăturat.Obs: - în proiectare se admite ca: 1, 25

f torsiuneM M =- în calcule s-a neglijat suprafaţa găurilor în expresia lui K.

RdRR2R1fdfDisc

Arbore Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!83.2.5 Vibraţia paletelor compresorului centrifugal

Ruperea paletelor rotorului compresorului centrifugal provoacă deteriorareasaudistrugerea completă a compresorului.Ruperea paletelor se produce de cele mai multe ori de datorită fisurilor generate de

vibraţiile cu amplitudini mari la regimuri de rezonanţă;Vibraţiile paletelor se datorează variaţiei periodice a presiunii pe paletă c rezultă caurmare a curgerii neuniforme a fluidului printre paletele rotorului, cauzată de:- neuniformitatea unghiurilor la paletele anterotorului;- prezenţa paletelor aparatului director;- diferenţe dintre dimensiunile canalelor de curgere dintre paletele rotorului.Forme caracteristice de vibraţie:


13/27

1) toată paleta vibrează în raport cu zona de încastrare la disc unde estedispusă linia denoduri2) două porţiuni ale paletei vibrează şi sunt delimitate de linia de noduri;3) trei porţiuni ale paletei vibrează în raport cu linia nodurilor- cele mai periculoase sunt primele două forme de vibraţie care pot duce la apariţiaamorselor de fisuri, precum şi propagarea acestora în cazul vibraţiilor de amplitudini mari;- ultima formă are o frecvenţă foarte înaltă şi iese din domeniul de funcţionare îndelmotorului.

Calculul frecvenţei proprii a paletei (fp)

Analiza vibraţiilor paletelor de compresor centrifugal relevă faptul că amplitudinilemaxime se obţin pe porţiunea cea mai lată a paletei;

Experimental s-a constatat că influenţa porţiunii rectilinii EA asupra formei de vibraţie apaletei este neglijabilă. Frecvenţa proprie periculoasă apare în sectorul ABCD.Obs:

- dacă din sectorul ABCD se ¹decupeazăº un element de lăţime unitară se obgrindă în consolă, cu secţiune transversală variabilă, căreia i se poate calcula freoprie;se iau în considerare mai multe cazuri:hlb=ct.

h lb=ct.

h1EBCDA1 2 3Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!9Bh h

1 1) grindă în consolă cu secţiune transversală constantă pe toată lungimea paletei:25,11 h Efl µ=unde: r = densitatea mate

ialului


14/27

E = modulul de elasticitate2) g

indă sub formă de pană:27, 66 h Efl µ=3) grindă trapezoidală2h E

f Bl µ= unde ( )1B B h h =

Calculul frecvenţelor de excitaţie (fc)

- frecvenţele de excitaţie apar datorită forţelor dinamice perturbatoare:df n z = ·

unde: n = turaţia [rot/s];zd = numărul de palete ale aparatului director fix.

3.3 Particularităţi constructive ale compresoarelor axiale

3.3.1 Construcţia paletelor de rotor

Părţile componente ale paletei sunt: corpul, piciorul, porţiuni intermediare (numai la unelepalete).

Caracteristici:1) lungimea;2) forma profilului;3) legea de variaţie a secţiunii în lungul paletei;4) forma piciorului paletei;5) modul de siguranţare a paletei la disc;6) soluţiile constructive pentru diminuarea amplitudinilor datorare vibraţiilor.

Corpul paletei:- lungimea paletei rezultă din calculul gazodinamic şi de rezistenţă astfel încât să aso debitul necesar de aer;o tensiuni mai mici sau egale cu cele admisibile pentru materialul utilizat în se

cţiuneacea mai solicitată.- lungimea cea mai mare se întâlneşte la paletele primei trepte: lmax = 450..500 mm (sau maimari !!!)- lungimea minimă o au paletele de la ultima treaptă: lmin = 25..30 mm (sau mai mici!!!)


15/27

Forma profilului:- variază în secţiune în funcţie de viteza de curgere a aerului- profilele pot fi subsonice sau supersonice, pe toată lungimea sau petronsoane ale paletei(unele palete au profile supersonice la vârf sau subsonice la baza paletei)Legea de variaţie a secţiunii în lungul paletei:- este dată de amplitudinea solicitărilorPentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!10- pot fi palete cu aria secţiunii constantă sau cu aria care variază după

lege liniară,eventual parabolică- paletele de rotor sunt confecţionate din aliaje de Al, aliaje de Ti sau din oţel (în funcţie deeforturile termice la care sunt supuse)

Piciorul paletei:- serveşte la fixarea paletei la disc;- poate fi de tip:o trapezoidal (¹coadă de rândunicăº);o Laval;o con de b

ad (mai

a

);o cu ştifturi;

o palete sudate la disc;- poate lipsi în cazul în care paletele şi discul se confecţionează ¹dintr-o bucatăº.

Co

pul inte

media

:- se impune când dife

enţa dintre secţiunile de intrare şi de ieşire sunt rte mari(lungimea bordului de atac este >> lungimea bordului de fugă);- se execută prin decupări pentru micşorarea masei;- la unele palete pe picior se pot dispune şi elemente de etanşare (labirinţi).

Fixarea paletei la disc:- se face prin elemente de siguranţare:- ştifturi;

- şuruburi de siguranţare;- inele elastice:- siguranţe lamelare- ştifturi sau şuruburi prinse la partea interioară a paletei;- siguranţe lamelare şi pinten de sprijin, etc.- trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:- simplitate constructivă;- să nu introducă concentratori de efort;- să permită montări şi demontări repetate, fără distrugerea paletei sau discului.

PaletaDisc

InelelasticPaletaDiscSiguranţălamelarăPaletaDiscSiguranţălamelară


16/27

PintenPentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!11

Soluţiile constructive pentru diminuarea amplitudinilor datorare vibraţiilor: (paletele lungisunt supuse la vibraţii de amplitudini mari) => se folosesc bandaje sau inele pentru mărirearigidităţii;

3.3.2 Construcţia rotorului compresorului axialDupă numărul de lagăre rotoarele compresoarelor axiale pot fi:o în consolă;o pe două reazeme (cea mai folosită);o pe două reazeme şi o treaptă în consolă;

Pentru asigurarea dilatării libere + preluarea forţelor radiale şi axiale reazemele pot fi:o radial (role, ace);o radial-axial (cu bile);Ex.: la R11:- r.j.p.: primul reazem = radial cu role;

al doilea reazem = radial-axial cu bile;- r.î.p.: primul reazem = radial-axial cu bile;al doilea reazem = radial-axial cu bile.

Rotorul pe două reazeme se foloseşte atât pentru trepte subsonice cât şi supersonice.Rotorul cu o treaptă în consolă are treapta din consolă de regulă supersonică. Acestea montanţi la dispozitivul de admisie, iar rulmentul radial este montat în dreptul statorului primeitrepte.

După soluţia constructivă rotoarele pot fi:o tip tambur: paletele sunt dispuse pe un înveliş conic;o tip disc: paletele sunt montate pe discuri independente:

o tip tambur-disc: au discuri separate pentru fiecare treaptă, dar existăelemente delegătură dintre ele care asigură formarea tamburului.Ex: la R11:- r.j.p.: disc în consolă la treapta I şi tambur-disc la următoarele două trepte (tamblse realizează prin îmbinare specială cu ştifturi);- r.î.p.: discuri independente pentru fiecare treaptă; tamburul se realizează prinîmbinare cu ştifturi sau prin presare;

Solicitările la care sunt supuse rotoarele:- acţiunea forţelor gazodinamice => dau naştere la M

t, Minc, etc. forţele şi momentele se dezvoltă pe corpul paletelor; forţa axială se dezvoltă atât pe paletă cât şi pe disc sau tambur;- acţiunea forţelor centrifuge;- acţiunea momentului de torsiune transmis de la turbină;- acţiunea momentelor încovoietoare datorate : greutăţii proprii


17/27

forţelor de inerţie ce apar pe timpul evoluţiei aeronavei;- solicitări datorate vibraţiilor (dat. curgerii pulsatorii);Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!12- solicitări termice datorate încălzirii neuniforme.

Obs: pe timpul evoluţiilor aeriene apar momente giroscopice considerabile, momenteleîncovoietoare dau solicitări foarte mari => se impune echilibrarea rotorului.

A. Rotorul tip tambur

Paletele pot fi dispuse pe tambur:a) în canale longitudinale:- canalele se execută mai uşor;- distanţa dintre palete se poate regla cu ajutorul unor piese intermediare- dezavantaj: numărul de palete pe orice treaptă este acelaşib) în canale transversale:- pe fiecare treaptă se pot monta un număr diferit de palete;

Palete dispuse în canale longitudinale Palete dispuse în canale transversale

Utilizarea este limitată de valorile mari ale vitezelor tangenţiale: v = 180..200 m/s.

B. Rotorul tip discAvantaje:- construcţie simplă şi uşoară;- soluţia permite dimensionarea discurilor ţinând cont de solicitarea pe fiecare treaptă;- discurile se pot dispune pe arbore relativ uşor, iar strângerea la arbore se poate face:

- prin fretare;- prin caneluri;- flanşe şi buloane;- de regulă arborele central este prevăzut la capete cu inele pentru fixarea în lagăr;- arborele este gol la interior şi are diametru relativ mare;- pe arbore, între discuri, se pot monta elemente de distanţare (intermediare).

Fixarea prin fretare:- îmbinarea se face la cald: T= 150..170 ºC;Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!13- momentul de frecare dintre arbore şi disc trebuie să fie mai mare decât

momentul detorsiune;- asigurarea fixării doar prin fretare poate duce la apariţia unor tensiuni interne mari => launele soluţii se folosesc suplimentar ştifturi sau caneluri pentru mărirea siguranţei înfuncţionare şi micşorarea strângerii prin fretare.

Fixarea prin caneluri:- canelurile au formă trapezoidală;


18/27

- pot transmite momente de torsiune mari;- pentru montare şi demontare uşoară, arborele se execută în trepte;

Fixarea pe arborele în trepte:- discurile se fixează prin presare unul câte unul;- preluarea momentului de torsiune se realizează prin intermediul unor caneluri frontalepracticate atât în arbore cât şi în disc;- pot transmite momente de torsiune mari;- fabricaţia este complicată (mai ales a canelurilor de pe arbore).

Fixarea prin flanşe şi buloane:- flanşele pot fi continue sau discontinue;- este un sistem simplu din punct de vedere tehnologic, dar buloanele sunt foartesolicitate;Obs: unele discuri pot fi montate în consolă, caz în care apar vibraţii cu amplitudini ari,iar soluţia constructivă se complică.

C. Rotorul tip tambur-discReprezintă o soluţie combinată între tambur şi disc.Caracteristic: partea de tambur se formează prin îmbinarea unor proeminenţe practicate pe

disc (de regulă la extremităţile discurilor)Avantaje:- permite transmiterea de solicitări mari, prin construirea porţiunii de tambur casolid deegală rezistenţă- se formează cavităţi interne, închise, ce asigură canalizarea corespunzătoare a uicătre labirinţii de etanşare, precum şi descărcarea de forţă axială;- se pot folosi elemente constructive din materiale diferite

Dezavantaje: pentru realizare se impun condiţii tehnologice foarte severe.

După modul în care se realizează îmbinarea porţiunilor de tambur avem:- îmbinare prin ştifturi dispuse radial;- îmbinare prin şuruburi dispuse radial;- fixarea discurilor între ele prin intermediul unui şurub central sau cuşuruburi dispuse înjurul arborelui

Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!143.3.2 Construcţia statorului compresorului axial

Statorul este format din:- reţele de palete de stator precum şi cele ale aparatului director;- carcasa compresorului- sisteme de eliminare a fenomenului de pompaj.

Paletele de stator se pot fixa în reţea astfel:- în consolă;- încastrate la un capăt şi sprijinite la celălalt;- sudate la ambele capete;- reglabile în timpul funcţionării motorului


19/27

Paletele fixate în consolă- fixarea se face la capătul exterior prin şuruburi, prin sudură sau în canale trapezodale(coadă de rândunică);- este o soluţie simplă din punct de vedere constructiv, dar la paletele lungi aparvibraţii de amplitudini mari.

Paletele încastrate la un capăt şi sprijinite la celălalt- se foloseşte atunci când reţeaua de palete se poate demonta în două părţi

nlongitudinal;- paletele pot fi fixate:- la carcasa compresorului prin şuruburi, sudură (la carcasă sau la un inel exterior);- sprijinite la interior într-un inel cu orificii.

Paletele reglabile

Sistemul de comandă poate fi:o pe la partea exterioară a motorului (carcasa):- cresc dimensiunile diametrale ale motorului;

- se centrează greu elementele de antrenare;- soluţie constructivă simplăo pe la partea interioară:- se foloseşte de regulă un sector dinţat, pe fiecare paletă existând un pin deantrenare;- sistemul trebuie să aibă dimensiuni mici pentru a putea fi montat.

Carcasa compresorului

Cerinţe:- să participe la preluarea solicitărilor date de paletele statorului precum şi cele solicitate

provenite de la celelalte elemente auxiliare ale carcasei;- să facă parte din sistemul de rezistenţă al motorului;- să aibă greutate mică;CanaltrapezoidalCarcasaPaletăInel interiorŞurubSudurăPentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!15

- să nu se deformeze la solicitări mari, pe timpul evoluţiilor aeronavei;- să fie suficient de rezistentă pentru a putea transmite forţa de reacţie, deoarece frurile deprindere ale motorului la fuselaj se montează de regulă pe carcasa compresorului;- să permită montarea ± demontarea uşoară a compresorului;- să asigure dispunerea convenabilă a agregatelor.

Pentru montarea-demontarea uşoară a elementelor de stator, carcasa poate fi:- cu plan de separaţie perpendicular pe axa motorului;- cu plan de separaţie longitudinal;


20/27

- soluţie combinată.Pentru rigidizare, carcasa poate fi prevăzută cu nervuri: se reduce masacarcasei şi amotorului, dar apar concentratori de tensiuni.Când carcasa se realizează din mai multe elemente îmbinate, se folosesc flanşe pentruasigurarea centrajului.

Pe carcasa compresorului sunt dispuse sisteme antipompaj.Pompajul se poate elimina prin:

1. modificarea poziţiei paletelor;2. prelevare de aer prin orificii practicate în carcasă. Deschiderea orificiilor se face prin:- bandă elastică;- volet;- cu supapă.

a) debitul prelevat depinde de mărimea orificiilor practicate în carcasă şi e înălţimeade ridicare a benzii elastice (RD 9B);b) aerul captat în canalul colector este evacuat pe lângă clapetă;c) sistem prevăzut cu verin hidraulic şi un canal colector (la motoarele

care intră maigreu în pompaj ± R11).Orificiile se dispun în interstiţiul dintre paletele de stator şi rotor; nu se dispun în dreptulpaletelor de rotor căci ar constitui o sursă de vibraţie. Numărul orificiilor este marepentru a nuperturba parametrii fluidului la intrarea în rotor.

Paletă statorCarcasăBandă elasticăCanal colectorVolet

PistonSupapăCanal colectorPentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!16Jocurile dintre paletele de rotor şi paletele de stator.Jocurile dintre paletele de rotor şi carcasă.

Obs:- mărimea acestor jocuri depinde de:- starea de încălzire a paletelor de rotor şi stator;- solicitările la care este supusă aeronava în zbor;

- posibilităţile de execuţie şi condiţiile gazodinamice de curgere.- mărimea jocului axial influenţează direct asupra uniformităţii curgerii în reţea precasupra vibraţiilor la care este supusă pala;- pentru mărirea randamentului compresorului se iau măsuri speciale de etanşaresuplimentară a acestor jocuri, care, la rândul lor , trebuie să aibă dimensiuni mici.

Valorile permise pentru jocurile axiale şi radialesunt:


21/27

( ) 0,15..0, 4 a b A = , unde b = coarda profiluluipaletei0, 0025..0, 007rlA = - la primele trepte0, 015..0, 04rlA

= - la ultimele trepteSoluţii constructive pentru micşorarea jocului radial:

a) cu un canal practicat în carcasă;b) bandaj cu labirinţi practicat la vârful paletei;c) bandaj din material moale dispus în carcasă în dreptul paletei de rotor.

l Δr

Δaa) b) c)Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!173.4 Sisteme de etanşare

3.4.1 Consideraţii generale

Sistemele de etanşare sunt impuse de:- necesitatea de a obţine randamente mari;- necesitatea de a crea cavităţi închise între elementele în mişcare şi elementele fix- necesitatea de a se împiedica contactul dintre fluide cu parametrii diferiţi (ex.

: ulei cugaze arse)

Sistemele de etanşare trebuie să îndeplinească condiţiile:- să funcţioneze sigur şi stabil la orice regim de turaţie al motorului;- să aibă dimensiuni cât mai mici, îndeosebi cele longitudinale;- să nu necesite soluţii complicate şi o întreţinere specială;- să funcţioneze bine la diferenţe mari de presiune;- să aibă pierderi minime, chiar şi în situaţia în care este foarte solicitat;- să fie montate şi demontate uşor;- să nu se deterioreze la demontarea altor elemente;- frecările între elementele de etanşare şi cele statice să fie minime;Obs:

- aceste condiţii sunt îndeplinite parţial de sistemele de etanşare actualeClasificare:- fără contact:o cu interstiţii;o cu labirinţi;o cu spirale;- prin contact: cu segmenţi.

3.4.2 Sisteme de etanşare fără contact


22/27

A. Etanşarea prin interstiţiiSe folosesc la elementele cu dimensiunidiametrale mici;L = lungimea elementului ce realizeazăetanşarea;s = înălţimea interstiţiului.- în funcţie de L şi s se apreciază şi cădereade presiune pe interstiţiu- în proiectare se consideră: L/s > 150,pentru ca sistemul să funcţioneze sigur;- pentru L/s < 150 este preferabil să se

folosească alte elemente de etanşare(labirinţi);- pentru creşterea lungimii L, se folosescdiferite sisteme de etanşare cu interstiţii:

Obs: - mai greu de realizat dar asigură o etanşare mai bună.Dezavantaj: trebuie să se asigure o centrare foarte bună a pieselor;sLLp

1p2Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!18Calculul debitului de aer prin interstiţiu

02 Q A p µçE= A unde:

0A = aria secţiunii interstiţiului la intrare;i e fç ç ç çE = + + = coeficientul de pierderi în interstiţiu;iç = coeficient de pierderi la intrarea în interstiţiu: = 0.5..0,52eç = coeficient de pierderi la ieşirea din interstiţiu: = 3..4fç = coeficient de pierderi prin frecări în interstiţiu: = 1,35..2,7

1 2p p p A = ÷ = căderea de presiuneSe folosesc:- la arbori în apropierea carcaselor (cu o centrare foarte bună); la agregate, etc.

B. Etanşare prin labirinţi

Obs:


23/27

- se poate realiza etanşarea între cavităţicu fluide diferite;- se folosesc la elementele cu turaţiimari şi dimensiuni diametrale relativmari;- se utilizează la căderi mari depresiune;- nu necesită o întreţinere deosebită;- funcţionează corect la temperaturiridicate.Dezavantaje:

- are dimensiuni longitudinale mari;- randamentul depinde de preciziaexecuţiei canalelor labirinţilor;- sunt sensibili la montare şi demontare;- nu asigură o etanşare perfectă.

Obs:- procesul de reducere a presiunii în labirint este un proces de laminare a fluidului;- labirintul este format dintr-o serie de camere, forma şi dimensiunileacestora fiind înfuncţie de căderea de presiune impusă pe labirint şi de posibilităţile de dispunere.- în prima fază fluidul se contractă, iar la intrarea în cameră se destinde, apărând o

curgere turbionară - apare un consum suplimentar de energie;- în secţiunea minimă (de trecere de la o cameră la alta) cresc frecările dintre fluid reţiisolizi;

slp1p2Caz idealCaz real

Căderea de presiune pe un labirintp1p2l Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!19Tipuri de labirinţi

k = coeficientul pierderilor de presiune

Calculul debitului de fluid scos prin labirinţi:

2 21 21a p pG kA


24/27

zRT÷= pentru curgerea subsonicăunde:

1221 lnke p

ez pooo=÷ + = coeficient de debit prin care se apreciază curgerea prinlabirintul real;A = aria secţiunii labirintului;1T = temperatura de intrare;z = numărul de camere ale labirintului;

o = coeficient ce ţine seama de forma peretelui labirintului

eo = coeficient de repartizare a energiei cinetice; depinde de pasul relativ al camerelorlabirinţilor.

Măsuri pentru creşterea eficienţei labirinţilor:- folosirea unui labirint cu număr mare de camere (presupune lungime mare): în aviaţie sefolosesc labirinţi cu 10 z s ;

- la diferenţe mari de presiune se folosesc labirinţi etajaţi;- suflarea cu aer a labirintului.

k = 1,27 k = 1,15 k = 0,7a = 0,8 a = 1 a = 0,65

Pentru ex

men: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!203.4.3 Etanşarea prin contact (cu segmenţi)

Se folosesc în următoarele situaţii- când se impune separarea totală a 2 cavităţi în care suntfluide de natură diferită;

- vitezele periferice nu sunt prea mari (80..100 m/s);- pentru arbori cu dimensiuni diametrale mici;- diferenţe mari de presiune (10..15 daN/cm2).

Se folosesc de obicei împreună cu labirinţi.Segmenţii se execută din: oţel, bronz, fontă.


25/27

La executarea segmenţilor se iau măsuri speciale, deoarece în funcţionare intervin forţefrecare foarte mari:- segmentul trebuie să aibă suprafeţe perfect paralele;- suprafaţa de contact a segmentului să fie maximă;- jocul transversal prin segment să fie cât mai mic astfel încât pierderea de presiunesăfie cât mai micăs = 1,1..0,2 mmObs:- La montare se are în vedere ca jocurile transversale să nu fie pe aceeaşi linie

- Segmenţii pot fi montaţi direct pe arbori sau pe o bucşă specialăCondiţii de calcula) segmentul să nu se rotească în îmbinare;b) frecarea pe suprafaţa laterală 2-2 să fie cât mai mică;c) prin segment să poată fi izolate fluide de naturi diferitePrin calcul se precizează presiunea necesară a fi asigurată de forţa elastică a segmenti,astfel ca acesta să nu se rotească în îmbinare.1p = presiunea fluidului;2p = presiunea pe suprafaţa laterală a segmentului;k

p = presiunea de contact a segmentului;În secţiunea 1-1:1 1 fM F R = unde:1 f fe faF F F = +shR1p2

2 r1r dr R1R

1 1 b 2pkp


26/27

Pentru examen: schiţele cu soluţiile constructive detaliate din bibliografie =obligatorii !!!!2112fe kF Rb p t µ = - datorată elasticităţii segmentului;1 12faF Rb p t µ = - datorată presiunii segmentului de către fluid;

=> ( )1 1 12fe kF b Rp r p t µ = ÷ => ( )1 1 1 12 kM Rb Rp r p t µ = ÷În secţiunea 2-2:2 2dM dF r = unde:2 2 2

2 dF r dr p t µ = · => 113 32 1 12 2 2 2 22 23RrR rM p r dr p tµ tµ

÷= =} Din condiţia de echilibru a segmentului:( ) ( )2 2 2 21 1 1 1 2R r p R r p t t ÷ = ÷ ??? => 2 212 1 2 2

1 1R rp pR r÷=÷ =>3 3 2 2


27/27

1 1 12 2 1 2 21 123R r R rM pR rtµ ÷ ÷=

÷ Din condiţia:1 2M M > rezultă: ...kp >Măsuri constructive pentru creşterea eficienţei etanşării cu segmenţi:1) asigurarea paralelismului feţelor;2) momentul M2 să fie cât mai mic - se realizează prin ungerea suprafeţelor respectiveale segmentului sau prin tratamente de suprafaţă (cromare);3) când momentul M

2 este mare se folosesc mai mulţi segmenţi, dar nu mai mulţi de 3;4) elasticitatea segmentului să fie cât mai mare (să se păstreze chiar şi temperaturiridicate;

Dezavantaj: etanşarea nu este eficientă decât la arbori cu diametre mici (

Centrifugale Si Axiale

Documents

Transcript of Centrifugale Si Axiale