动叶片一般由叶根、工作部分、叶片连接件组成。
叶根:叶片通过叶根安装在叶轮或轮鼓上。
~~~~~常用的叶根有T型、菌型、叉型、枞树型等几种形式。
T型叶根:
~~~~~普通型:此种叶根结构简单,加工装配方便,工作可靠。但由于叶根承载面积小,叶轮轮缘弯曲应力较大,使轮缘有张开的趋势,故常用于受力不大的短叶片,如高压级叶片和调节级叶片。
~~~~~带凸肩的单T型叶根(外包T型叶根):其凸肩能阻止轮缘张开,减小轮缘两侧截面上的应力。叶轮间距小的整锻转子常用此种叶根。
~~~~~带凸肩的双T型叶根 :由于增大了叶根的承力面,故可用于叶片较长、离心力较大的情况。一般高度为100至400mm左右的中等长度叶片采用此种形式。
T 型叶根属周向装配方式,叶根的装配轮缘槽上开有一个或两个缺口,为普通T型叶根轮缘槽缺口,装在缺口处的叶片为末叶片。这种装配方式的缺点是叶片拆换必须 通过缺口进行,当个别叶片损坏时,不能单独拆换,要部分或全部叶片拆下重装,增加了拆装工作量。
菌型叶根:
~~~~~ 和轮缘的载荷分配比T型叶根更合理,所以强度较高,但加工复杂,应用较少。
菌型叶根也属于周向装配方式,拆装过程与T型叶根存在同样缺点。
叉型叶根:
~~~~~ 这种叶根的叉尾由径向直接插入轮缘槽内,并用两排或三排销钉固定。
~~~~~ 其具有的特点是:叶片离心力通过销钉传给轮缘,轮缘上没有像T型叶根那种偏心弯矩,因此较小尺寸就能承受较大闻心力;叶根叉形数目取决于所承载离心力的大 小,叶片离心力越大,叉数就越多,适用性就越好;由于是径向插入装配,叶片损坏后只需拆除损坏叶片即可更换,检修方便;轮槽加工方便,又不受离心力引起弯 矩,所以应用较广泛,尤其在中、低压各级;叶片插入轮槽后与轮缘一起钻、铰销钉孔及打入销钉,因此装配工作量较大,而且要求叶轮之间要有较大的装配位置。
枞树形叶根:
~~~~~ 这种叶根和轮缘的轴向断口设计成尖劈形,以适应根部的载荷分布,使叶根和对应的轮缘承载面都接近于等强度,因此在同样的尺寸下,枞树形叶根承载能力高,叶 根两侧齿数可根据叶片离心力的大小选择,强度高,适应性好。叶根沿轴向装入轮缘相应的枞树槽中,底部打入楔形垫片,将叶片向外胀紧在轮缘上。同时,相邻叶 桶的接缝处有一圆槽,用两根斜劈的半圆销对插入圆槽内,将整圈叶根向胀紧,所以装拆方便。但是这种叶根外形复杂,装配面多,要求有很高的加工精度和良好的 材料性能,而且齿端易出现较大的应力集中,所以一般常用在大功率汽轮机的末几级叶片上。
调节级叶片由于工作在高温高压区,承受汽流引起的激振力,所以要求叶片有较高的强度和刚度。
工作部分(叶身、叶型部分):
叶型部分是叶片的基本部分,它构成汽流通道。叶型部分的横截面形状称叶型,其膨线称为型线。为了提高能量转换效率,叶型 部分应符合气体动力学要求,同时还要满足结构强度和加工工艺的要求。
按叶型横截面积沿叶高的变化,将叶片分为等截面叶片(直叶片)和变截面叶片(扭曲叶片)。
等截面叶片的截面积沿叶片高度是相同的,各截面和型线通常是一样的,这种叶片虽然使效率稍受影响,但加工方便,制造成本低,强度易于保证,一般用于短叶片。
变截面叶片的截面沿叶高按一定规律变化,叶型也逐渐变化,即叶片绕各截面形心的连线发生扭转,故称为扭曲叶片。主要用于长叶片。
叶顶:
叶顶部分结构有铆钉头、围带与叶片一体及叶顶减薄三种形式。
铆钉头结构形式:有多种形式,用于多种情况。
1.用于反动度较小,叶型厚的叶片;
2.用于叶型较薄的中等长度的叶片;
3.用于叶型宽或顶部型线薄的叶片;
4.用于大头形叶型的反动式叶片。
围带与叶片一体结构形式。这种结构形式用于末级叶片或较长叶片。
叶顶减薄结构形式。这种结构形式用于无围带的叶片。
叶片的连接方式:
围带连接:
~~~~围带能构成封闭的汽流通道,防止蒸汽从中顶逸出,有的围带还带有径向汽封和轴向汽封,以减小级间漏汽。 围带分为整体围带和组合式围带。
整体围带:是与叶片工作部分加工成一体的围带。各整体围带之间可以焊接成组,也可用预扭、压配合、双层围带等不同方式相互连接。
组合式围带: 将单独的围带通过叶顶上的铆头,铆接在叶片的外周,构成叶片组。如:铆接围带,疏齿围带,楔形围带,拱形围带等。
拉筋连接:
~~~~拉筋可增加叶片刚性,降低叶片的弯曲应力,改善叶片的振动特性。
拉筋可分为焊接拉筋、松拉筋、Z型拉筋、拱形拉筋和互锁拉筋等。
自由叶片:
~~~~拉筋处在汽流通道中间,将影响汽流流动,同时拉筋孔也削弱了叶片的强度,所以在满足振动和强度要求的情况下, 有的长叶片可设计成自由叶片。 当叶片为自由叶片时,叶顶通常减薄以减轻叶片质量并防止运行中与汽缸相碰时损坏叶片。
其他常用连接方式:
~~~~大功率汽轮机调节级中,有的将几片叶片构成一个整体,有的将2至3个叶片在整体与叶根处焊成一组,甚至用双层围带构成叶片组或整圈连接。这种连接方式主要是适应调节级严酷的工作条件。
~~~~中间级叶片的连接方式除采用分组方式外,目前主要采用整体围带整圈连接方式,末级长叶片主要采取整圈连接方式,包括整体围带整圈式、拱形拉筋整圈式、拱形围带整圈式等。
