Как диски компрессора соединены с валом?

Ваш вопрос:

Вот разрез образца и я указал место соединения.

Какие соединительные элементы там используются? Все, что связано, будет полезно.

Из заголовка вашего вопроса я предполагаю, что вы предполагаете, что элемент с болтовым креплением - это ротор HPC, и вам может быть интересно, почему ротор должен быть прикреплен болтами к неподвижному элементу, раме вентилятора.

На самом деле это не имело бы смысла, и объяснение заключается в том, что область, на которую вы указываете, - это не ротор HPC, а опора заднего уплотнения переднего поддона, стационарный элемент, роль которого состоит в том, чтобы удерживать масло внутри поддона. Соединение действительно представляет собой серию болтов.

Объяснение ниже относится к этому уплотнению поддона, но, как вы увидите, оно также случайно объясняет, как диски соединены с валом, так как это играет роль в уплотнении.

Роторы в двигателе расположены по центру двух рам: рамы вентилятора и рамы турбины. Кроме того, рама вентилятора выполняет роль передачи тяги двигателя на крыло. Эти две функции (центрирование и передача нагрузки) реализуются с помощью подшипников, требующих охлаждения и смазки. Масло используется и содержится вокруг подшипников в закрытых поддонах.

Передний поддон

Область в вашем вопросе - это конец переднего поддона, расположенный внутри рамы вентилятора. Поддон содержит подшипники №1 и №2 спереди и №3 сзади. Подшипник №3 фактически состоит из шарикового подшипника для передачи тяги на раму вентилятора и точку крепления на пилоне и роликового подшипника для центрирования вала ЦВД. Вот вид этой части для CFM56-7B:

^{Передний картер - CFM56-7B, источник: CTC 215 , стр. 34}

Если вы не знакомы с подшипниками, поддонами или уплотнениями или точками крепления двигателя, вам помогут следующие вопросы:

• В ТРДД что удерживает ось вращения?
• Как работает лабиринтное уплотнение, когда двигатель не вращается?
• Что такое печать в воздухоплавании?
• Как двигатели крепятся к крыльям?

Заднее стационарное уплотнение

Если обратить внимание на заднюю часть картера, то видно, что картер закрыт уплотнением между корпусом вентилятора и валом высокого давления N2:

^{CFM56-7B, передний картер, заднее стационарное уплотнение, источник там же, стр. 136}

Уплотнение состоит из двух элементов: неподвижной опоры, центрирующей дорожки уплотнения, прикрученной болтами к ступице корпуса вентилятора, и лабиринтного уплотнения, вращающегося вместе с валом ЦВД. Болты указаны стрелкой в ​​вашем вопросе. Это выглядит так:

^{CFM56-7B задняя часть переднего картера}

Опора уплотнения закрывает отстойник. Часть кожуха поддона образована рамой вентилятора: Ступица вентилятора. Обратите также внимание на красный (пурпурный) вал N2, который прикреплен болтами к ротору 3-й ступени и центрирован во втулке вентилятора с помощью уплотнения (нагрузка фактически приходится на подшипники внутри поддона).

• Кстати, это ответ на ваш второй вопрос о том, как диски HPC центрируются на валу. Диски роторов HPC сгруппированы в 3 элемента, ступени 1-2 одинарные, диски 3-й ступени, ступени 4-9 одинарные. Две катушки (они выглядят как барабаны) прикручены болтами к диску 3-й ступени, который является единственным элементом, центрированным на валу, как объяснялось выше (но если вы хотите больше подробностей, пожалуйста, прочтите Что в турбовентиляторе удерживает ось вращения? ) . В отличие от других двигателей, в CFM56-7B нет отдельных дисков, кроме 3-й ступени, остальные диски (с зубьями лабиринтного уплотнения и пазами типа «ласточкин хвост» под лопатки) отлиты и обработаны как одиночные катушки. Из уже упомянутого CTC 215: ^{роторы, катушки и вал CFM56-7B HPC.}
  
  
  
  

Изображение стационарной части с гусеницами белого цвета (это лучшее изображение, которое я смог найти):

^{Стационарное воздушно-масляное уплотнение, источник}

Лабиринтное вращающееся кольцо закреплено на втулке горизонтальной конической шестерни IGB, которая используется для вращения коробки с принадлежностями.

^{Расположение IGB, источник}

На картинке выше мы видим:

• Вал ЦВД (красный) коническим передним концом прикреплен болтами к ротору 3-й ступени ЦВД.
• Шестерни IGB (синие), горизонтальная закреплена на валу.
• Полость отстойника (зеленая).

Стационарное уплотнение просто закрывает зеленую полость, соединяя вал с рамой вентилятора (рама снята, чтобы показать поддон).

Смотрите этот ответ для получения дополнительной информации.

Зубья лабиринта предотвращают выход масла из поддона, но это не идеально, поэтому в лабиринт также впрыскивается воздух, чтобы вытолкнуть масло обратно в поддон. В лабиринтном кольце есть отверстия для входа воздуха и выхода масла. Воздух и немного масляного тумана, не удаленные центробежным фильтром, сбрасываются в центральную трубу, идущую к выхлопу, где смешиваются с горячим воздухом от турбины (используемый путь указан на чертеже в вашем вопросе стрелками).

В Airbus роль пломбы такова:

Вращающееся воздушно-масляное уплотнение обеспечивает уплотнение заднего конца переднего поддона и действует как контргайка для подшипника № 3.

Отверстия между двумя зубьями заднего уплотнения позволяют проходить воздуху, нагнетающему давление в картере. Отверстия, проходящие под зубьями переднего уплотнения, позволяют сливать масло в полость подшипника № 3.

Вращающееся воздушно-масляное уплотнение имеет внутреннюю резьбу для установки на коническую шестерню и ее переднюю часть.

По сути, этот вопрос связан с тем, что в ТРДД удерживает ось вращения? . На этот вопрос есть отличный ответ, который тесно связан с этим вопросом (но не является дубликатом). Следующий рисунок повторно публикуется для соответствующего ответа. Кредиты идут на пользовательские минуты .

^{Роторы высокого давления CFM56-7B. Адаптировано из Руководства по ознакомлению с CFM56-7B.}

Этот ответ намекает на приведенную цифру F110-GE-129, но может быть в равной степени верным и для других типов двигателей (как видно на изображении выше для ТРДД CFM56, изображение очень похоже, потому что ядро ​​CFM56 поставляется от GE F101, который был основой для F110), обратите внимание, что некоторые отличия встречаются, но общая идея сборки дисков ротора аналогична.

В обведенной области находится первый диск ротора компрессора высокого давления (он выглядит так, как будто он свободно болтается, но помните, что диски осесимметричны, так что это в основном кольцо), этот диск скреплен болтами или, чаще, инерционной сваркой (уменьшающей сложность конструкции и количество деталей), к следующему (второму по высокому давлению) диску компрессора, к которому подключается следующий, и т. д. Иногда диски комплектуются, поэтому несколько дисков соединяются в другой комплект или свариваются все вместе. Обратите внимание, что ротор турбины высокого давления (или иногда роторы) также соединен с этим барабаном.

Роторы инерционно-сварных 12-ступенчатых компрессоров F101 (и CFM 56) имеют всего пять конструктивных деталей и два болтовых фланцевых соединения.

_{от: Бернард Л. Кофф, Эволюция технологии газовых турбин: взгляд дизайнера, JOURNAL OF PROPULSION AND POWER, Vol. 20, № 4, июль – август 2004 г.}

Третий диск (компрессор высокого давления) расширяется или соединяется со ступицей (на изображении выше обозначен как вал N2). Эта втулка содержит шлицевой интерфейс, который соединяется с валом высокого давления или образует вал высокого давления (такой интерфейс также присутствует на диске турбины, поэтому есть две точки, где барабан крепится к подшипникам). В основном, все диски ротора образуют барабан с удлинителем для крепления барабана к валу для формирования катушки.

Я обнаружил, что подробные диаграммы поперечного сечения могут несколько сбивать с толку. Вот видео от канадского механика по газовым турбинам, у которого есть сотни видеороликов об их компонентах и ​​методах сборки. Я думаю, что ответ на ваш вопрос - это комбинация шлицов, гаек и болтов. Если это видео вас не удовлетворило, то поищите остальную часть его канала, он довольно обширен.