Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

дви­гателя, К.

Температура масла на выходе из двигателя не должна превышать 105 °С (ТРД)

и ≈115 °С (ТВД), так как при более высоких температу­рах в масле начинаются процессы окисления и разложения, приводящие к потере им смазывающих свойств.

9.3. ТИПЫ МАСЛЯНЫХ СИСТЕМ ГТД

Выбор той или иной схемы масляной системы во многом зависит от назначения, типа" и летно-технических данных ЛА, количества, типа и размещения двигателей в мотогондолах, наличия редуктора, систем реверса и др.

Вертолетные и вспомогательные силовые установки обычно рас­положены в хвостовой части фюзеляжа, имеют автономные масляные системы. Масляные системы ГТД могут быть циркуляционными, нецир­куляционными и комбинированными.

Циркуляционные масляные системы (рис. 126) характеризуются тем, что одно и то же масло циркулирует по замкнутому или коротко-замкнутому контуру. Они состоят из внешней и внутренней систем. Первая включает в себя маслобак, подкачивающий насос, маслорадиа-тор, воздухоотделитель и систему трубопроводов. Она имеет два участ­ка: от маслобака до нагнетающего насоса — всасывающую магистраль и от откачивающих насосов до маслобака — откачивающую магист­раль.

Нагнетающие и откачивающие насосы, фильтры, редукционные и запорные клапаны, масляные форсунки, система внутренних каналов и трубопроводов являются составной частью внутренней маслосистемы, которая ограничена участком от нагнетающего до откачивающих на­сосов. Во всасывающей магистрали внешней системы расположены мас­лобак, подкачивающий насос, обратный клапан и трубопроводы, обес­печивающие подачу масла к нагнетающему насосу. Всасывающая магист­раль должна обладать минимальными гидравлическими сопротивления­ми, т. е. быть по возможности прямой, короткой и иметь больший диаметр. Несмотря на целесообразность защиты нагнетающего насоса от попадания в него пыли, кристалликов льда и других механических частиц, установка фильтров в всасывающей магистрали нежелательна, так как это заметно повышает ее гидравлическое сопротивление и тем самым снижает высотность маслосистемы.

В откачивающей магистрали внешней системы обычно имеются тру­бопроводы, воздухоотделитель, маслорадиатор, терморегулирующие и другие устройства, обеспечивающие подготовку масла к повторному циклу. Воздухоотделители устанавливаются перед маслорадиаторами, так как в горячем масле облегчается процесс воздухоотделения, улуч­шается теплоотдача при протекании через радиатор масла, очищенно­го от воздуха, масляных паров и пены. Кроме того, воздухоотделитель создает напор, достаточный для преодоления гидравлических сопротив­лений радиатора и других агрегатов, установленных в откачивающей магистрали. Иногда в откачивающей магистрали производится замер температуры выходящего из двигателя масла.

Во внутренней маслосистеме ГТД масло от нагнетающего насоса после очистки в фильтрах идет на смазку и охлаждение подшипников рпор роторов, подшипников приводов, зубчатых зацеплений и шлице-вых соединений деталей, а иногда используется и в качестве рабочей жидкости в различных автоматических устройствах. Дополнительная очистка масла во внутренней маслосистеме производится фильтрами, установленными перед масляными форсунками, а также на входе в ав­томатические устройства.

Для защиты откачивающих насосов от попадания металлических частиц (их появление сигнализирует о повышенном износе деталей двигателя) перед ними устанавливают сетчатые фильтры с термостружкосигнализаторами.

Для предотвращения перетекания масла из маслобака через зазо­ры в нагнетающем насосе в неработающий двигатель в магистрали за нагнетающим насосом устанавливают запорный (обратный) клапан. Этот клапан открывается лишь при давлении, превышающем статический напор масла перед ним. Замер температуры и давления масла, входящего в двигатель, как правило, производится во внутренней маслосистеме.

Циркуляционная короткозамкнутая масляная система характе­ризуется тем, что масло циркулирует в системе по замкнутому конту­ру: масляный насос - двигатель — радиатор — масляный насос, минуя масляный бак. В таких системах воздух и небольшая часть масла (после центробежного воздухоотделителя) возвращаются в бак для прогрева находящегося там масла, а основная часть масла после охлаждения в радиаторе поступает в двигатель. Преимущество этой системы перед замкнутой состоит в следующем:

обеспечивается большая высотность, потому что всасывающая линия нагнетающей секции находится под напором, создаваемым отка­чивающими насосами и насосом подпитки; двигатель быстрее прогре­вается из-за ускоренного прогрева масла; в баке содержится запас чистого охлажденного масла, используемого для подпитки системы. Недостаток короткозамкнутой системы — отсутствие непрерывного удаления воздуха из масла, находящегося в баке. Короткозамкнутые масляные системы применяются на турбовинтовых и двухконтурных турбореактивных двигателях. В качестве примера рассмотрим цирку­ляцию масла в масляной системе одного из ТРДЦ.

При первоначальном заполнении системы масло поступает из масля­ного бака 4 (рис. 127) к подкачивающему масляному насосу 26, который подает его под давлением (0,6 ± 0,2) 10^s Па через перепуск­ной клапан 27 на вход в нагнетающий масляный насос 28. Перепускной клапан предотвращает перетекание масла из бака в двигатель, когда последний не работает. Нагнетающий масляный насос подает масло под давлением (3,5...4) 10^s Па, ограниченным редукционным клапаном 39 через фильтр 31 тонкой очистки в масляную систему.

Очищенное после фильтра масло нагнетается для смазки: роликопод­шипника и торцового контактного уплотнения передней опоры ротора НД по каналу 38; шарикоподшипника средней опоры ротора НД по ка­налу 5; шарикоподшипника и торцового уплотнения передней опоры ротора ВД и контактного межвального уплотнения по каналу 6; ро­ликоподшипника задней опоры ротора ВД по каналу 9; роликоподшип­ника задней опоры ротора НД по каналу 10; коробок агрегатов двига­теля и агрегатов самолетных по каналу 36.

Для смазки и охлаждения опор подается масло через струйные форсунки (жиклеры). При струйной подаче обеспечиваются интенсивная прокачка масла между трущимися деталями, хороший отвод тепла и промывка опор (вымывание продуктов износа).

Вспененное и подогретое отработанное масло сливается в откачи­вающие насосы передней опоры ротора НД 37, корпуса опор 32 и задних опор 15, которые перекачивают отработанное масло в центрифугу 19. В линии слива перед откачивающими масляными насосами установлены пеногасители сетки. При перепуске через них масла пузырьки воздуха вследствие поверхностного натяжения лопаются, и из масла выделяет­ся воздух. Последнее повышает высотность системы, эффективность работы маслооткачивающих насосов и улучшает охлаждение масла в радиаторе. Кроме того, эти сетки предохраняют насосы от попадания в них крупных металлических частиц.

В центрифуге 19 под действием центробежных сил происходит от­деление от масла его паров и воздуха. Очищенное масло через фильтр-сигнализатор 20 подается в топливомасляный радиатор 22, а пары и воз­дух сбрасываются в полость коробки агрегатов двигателя. Для пред­отвращения перетекания масла из масляного бака в коробку агрегатов двигателя в момент его запуска и останова, когда поле центробежных сил центрифуги мало, в вал ротора центрифуги вмонтирован запорный клапан 21. При частоте вращения ниже 5000 об/мин клапан закрыт.

Топливомасляный радиатор (ТМР) снабжен клапаном 23, который при повышении гидравлического сопротивления в магистрали ТМР до (2 ± 0,1) 10^s Па перепускает масло со стороны входа на выход из радиатора. Масло после радиатора поступает в нагнетающий масляный насос 28. Для создания циркуляции масла в баке и его обогрева часть масла после радиатора по каналу 25 отводится в бак. Фильтр-сигнали­затор 20 при появлении стружки в двигателе выдает световой сигнал на табло "Стружка в масле". Таким образом, масляная система двига­теля выполнена по короткозамкнутой схеме, в которой основная часть масла циркулирует по замкнутому кольцу: нагнетающий масляный насос — двигатель — откачивающие масляные насосы — центрифуга — воздушно-масляный радиатор — нагнетающий масляный насос. Под­качивающий масляный насос 26 при работе двигателя компенсирует расход масла в системе за счет ее подпитки маслом, забираемым из масляного бака.

Редукционный клапан 24 подкачивающего масляного насоса обес­печивает поддержание постоянного давления на входе в нагнетающий масляный насос.

Точками слива масла в системе являются сливные краны: 34 сли­ва масла из масляного бака 4 (кран ввернут в КСА); 30 масляного фильтра 31; 18 коробки приводов агрегатов двигателя.

Суфлирование обеспечивается двумя центробежными суфлера­ми и тремя откачивающими насосами. Бак суфлируется непосредствен­но с атмосферой по трубке 7. Воздушно-масляная эмульсия из полости корпуса опор и коробок приводов поступает в центробежный суфл ер 35, расположенный в коробке самолетных агрегатов, в котором под действием центробежных сил от эмульсии отделяется масло. Оно сливается в корпус коробки агрегатов самолета, а воздух выводится трубопроводом в эжектор, установленный во втором контуре двигате­ля.

Воздушно-масляная эмульсия из полости задних опор поступает в центробежный суфлер 13, расположенный в силовом корпусе, где от эмульсии отделяется масло. Масло возвращается в масляную полость, а воздух по каналу 12 подводится к датчику сигнализатора 11 пожара и далее по каналу 14 возвращается в газовоздушный тракт. Воздушно-масляная полость передней опоры ротора НД суфлируется через масло-откачивающий насос 37. Таким образом, сброс воздуха из центробежных суфлеров осуществляется в тракт наружного контура двигателя, что предотвращает возможность замасливания мотогондолы и обшивки планера. Разделение масляных полостей двигателя От воздушных вы­полнено графитовым и лабиринтным уплотнителями в узлах опор. Количество воздуха, просачивающегося через уплотнения опор, пример­но компенсируется таким же количеством воздуха, откачиваемого вмес­те с маслом откачивающими масляными насосами 32,15, 37.

Различают открытые и закрытые циркуляционные масляные систе­мы. В открытых системах бак сообщен с атмосферой. Это позволяет изготовлять бак из легких алюминиевых сплавов. Однако из-за умень­шения давления масла на входе в масляный насос с набором высоты, а также вследствие сильного ценообразования при возвращении масла в бак высотность такой системы относительно мала (до Н= 1100 м).

В закрытых системах имеется редукционный клапан, поддерживаю­щий давление в баке на (0,1...0,3) 10⁵ Па выше атмосферного, благода­ря чему увеличивается высотность (до Н=14 000...17 ООО м) и обеспе­чивается ускоренный прогрев масла в двигателе. Однако конструктивно такая система получается сложной, а бак более тяжелым.

Нециркуляционные масляные системы применяются на двигателях одноразового применения, форсированных по температуре газа. Такие системы просты по конструкции, но расход масла в них очень велик, так как после однократного использования масла оно перегревается, теряет свои смазывающие качества и поэтому выбрасывается в атмо­сферу.

Комбинированные масляные системы состоят из двух систем: обычной циркуляционной для смазки узлов трения, работающих в усло­виях нормальных температур, и нециркуляционной системы для смазки опор турбины, работающих в условиях высоких температур. Такие системы нашли применение на высокотемпературных ГТД для сверх­звуковых самолетов.

9.4. ЭЛЕМЕНТЫ МАСЛЯНОЙ СИСТЕМЫ

Шестеренные насосы. Циркуляция масла в ПД и ГТД обеспечивается, как правило, шестеренными насосами, отличающимися простотой конст­рукции, надежностью в работе, малыми габаритными размерами и мас­сой. Каждая секция насоса состоит из пары сцепляющихся между собой шестерен, имеющих одинаковое число зубьев (рис. 128, а).

При вращении шестерен за счет освобождающегося объема при вы­ходе зубьев из зацепления масло всасывается в полость А, откуда увле­кается зубьями шестерен в полость нагнетания Б. При входе зубьев в зацепление масло выдавливается из впадин, вследствие чего происхо­дит повышение давления. При выдавливании масла значительно нагру­жаются подшипники насоса. Для устранения этого явления на корпусе и крышке насоса со стороны нагнетания выполняют разгрузочные ка­навки (рис. 128,6).

Давление зависит от вязкости масла, скорости вращения вала насоса, гидравлических сопротивлений системы и устанавливается таким, что­бы обеспечить необходимый циркуляционный расход масла на всех режимах работы двигателя и высотах полета. Для этого шестеренный насос имеет редукционный клапан, ограничивающий максимальное давление масла в линии нагнетания. Если оно станет больше заданно­го (что могло бы привести к переполнению двигателя маслом), то ре­дукционный клапан открывается и перепускает излишнее количество масла в линию всасывания. Редукционные клапаны выполняют обычно в виде золотника 2 (см. рис. 128, а) или тарелки 6 (рис. 128, г). Преиму­щество тарельчатых клапанов заключается в том, что из-за меньшей поверхности соприкосновения направляющих усов тарелки с седлом 5 такой клапан имеет меньшую вероятность зависания.

В условиях эксплуатации для регулирования давления масла в сис­теме необходимо расконтрить и отвернуть контргайку 3 и поворотом регулировочного винта 4 вправо (на увеличение) или влево (на уменьшение) изменять натяжение пружины 1, имея в виду, что при од­ном повороте давление масла изменяется примерно на (0,2...0,3) 10⁵ Па.

На отдельных масляных насосах турбореактивных двигателей редук­ционный клапан выполняется,двухступенчатым, благодаря чему он ог­раничивает рост давления масла не более (3,5...4,5) 10⁵ Па

Надежная работа масляной системы зависит также от подачи отка­чивающих секций, которая всегда больше подачи нагнетающих. Объяс­няется это тем, что из двигателя откачивается вспененное масло с большим содержанием воздуха и паров масла, т. е. смесь, имеющая большой удельный объем. Недостаточный запас подачи откачивающих секций может привести к уходу масла из бака в двигатель.

При чрезмерно большом запасе подачи откачивающие секции вмес­те с маслом откачивают значительное количество воздуха, что вызывает вспенивание масла и снижение его смазывающих свойств. Эти противо­речивые требования удовлетворяются тем, что откачка масла ведется раздельно из различных маслосборников, куда оно стекает после смаз­ки двигателя, несколькими откачивающими секциями, подача которых больше подачи нагнетающей секции в 2—3 раза.

Для обеспечения надежной работы откачивающих секций в началь­ный момент запуска, когда линия откачки еще не заполнена маслом (чтобы не было подсоса воздуха и шестерни не работали без смазки), на отдельных газотурбинных двигателях предусматривается перепуск части масла из нагнетающей секции в откачивающие через обратный клапан К

(см. рис. 1.26).

У высотных ГТД к шестерням откачивающих насосов крепятся крыльчатки, которые улучшают высотную характеристику маслона­соса.

Фильтры. Масляные фильтры служат для очистки масла от ме­ханических примесей и твердых частиц. Механическими примесями являются продукты коксования и разложения масла, износа деталей и их коррозии.

Различают масляные фильтры высокого давления, которые устанав­ливают в линии нагнетания масла после нагнетающей секции насоса, и масляные фильтры низкого давления, которые устанавливают, как правило, в линии откачки перед откачивающими секцдями на­соса.

Фильтры низкого давления перед входом в нагнетающую ступень устанавливать нецелесообразно, так как из-за гидравлических сопро­тивлений при проходе масла через фильтр снижаются подача и напор, развиваемый насосом. Установка таких фильтров перед откачивающи­ми секциями предотвращает загрязнение радиатора и бака, а также обеспечивает пеногашение масла. На эксплуатируемых ГТД наиболее широкое применение нашли наборные фильтры, составленные из сет­чатых фильтрующих элементов.

Наборные сетчатые фильтры удобны в эксплуатации и при одина­ковых габаритных размерах имеют полезную площадь, большую, чем цилиндрические сетчатые и пластинчатые щелевые фильтры, поэтому они допускают увеличение времени между их периодическим обслужи­ванием (осмотр и промывка).

В эксплуатации при обслуживании фильтров контролируют коли­чество и природу металлических частиц, осаждаемых на фильтрах. При обнаружении стальной стружки на поверхности фильтра двигатель в большинстве случаев подлежит замене.

Фильтр-сигнализатор устанавливается в линии откачки масла перед топливомасляным радиатором и предназначен для подачи сигнала эки­пажу самолета о появлении стружки в масле.

При попадании в фильтр-сигнализатор стружки (не менее 1,5 г) в кабине экипажа загорается сигнальное табло "Стружка в масле".

Работа фильтра сводится к следующему. Масло из линии откачки подводится к штуцеру 20. Пройдя сетчатый и щелевой участки фильтра, масло через отверстия в каркасе выходит через штуцер 1 в масляную систему двигателя. При наличии в масле металлической стружки послед­няя вместе с маслом попадает в зазоры (щели) между пластина­ми 4.

При попадании в фильтр более 1_;5 г стружки замыкается электри­ческая цепь, которая соединена с сигнальным табло "Стружка в масле", расположенным в кабине пилотов. По мере засорения фильтра возраста­ет перепад давлений масла, действующий на предохранительный кла­пан 16, и он, открываясь, перепускает масло в масляную систему двига­теля, минуя фильтрующий пакет 7.

Воздухоотделители. Их устанавливают в линии откачки масла из двигателя для очистки масла от газов. Это уменьшает вспенивание масла, улучшает охлаждение его в радиаторе, повышает надежность и высотность масляной системы.

Откачиваемое из двигателя масло поступает через заборную полость А (рис. 131) воздухоотделителя в межлопаточные каналы В быстровращающейся крыльчатки 4. Под действием центробежных сил масло отбрасывается к стенкам корпуса и очищенное от воздуха отводится через расширительную камеру-улитку Б крышки 2 и патрубок 9 в радиа­тор для охлаждения. Легкие частицы, т. е. пары масла и воздух, сосредотачиваются в центре и через отверстия а и штуцер / отводятся в бак. Этим обеспечивается прогрев масла в баке.

На отдельных ГТД центробежный воздухоотделитель имеет фильтр-сигнализатор, который выдает сигнал о появлении металлической струж­ки в двигателе. Магнитная пробка 1 (рис. 132) с клапаном 8 предназначена для улавливания ферромагнитной стружки, которая может появиться в мас­ле в результате разрушения деталей узлов трения опор, приводов. Они устанавливаются в специальных угольниках и переходниках в магист­ралях слива масла из опор компрессора и турбины.

Центробежный суфлер. Воздушно-масляные полости двигателя должны быть сообщены с атмосферой так, чтобы в них не повыша­лось давление воздуха и не выбрасывалось масло в атмосферу.

Возможность повышения давления обусловлена тем, что в этих полостях происходят испарение масла, подогрев воздуха разбрызги­ваемым горячим маслом и проникающими через уплотнения газами и сжатым воздухом. При повышении давления воздух с маслом начина­ет просачиваться в атмосферу по всем фланцам и разъемам, растет расход масла и ухудшается откачка масла из двигателя. При этом дви­гатель переполняется маслом. Оно перегревается и нарушается работа масляной системы и двигателя в целом. На двигателях обычно суфли­руются воздушно-масляные полости опор ротора, всех приводов, ре­дукторы ТВД, воздушная полость масляного бака, лабиринтные уплотне­ния опор ротора. Лабиринтные полости суфлируются с атмосферой для избежания их перенаддува и перегрева сжатым воздухом (газом).

В систему суфлирования ГТД включают центробежный суфлер, который обеспечивает отделение масла из воздушно-масляной эмуль­сии, причем масло сливается в двигатель, а воздух (газы) сбрасывается в атмосферу.

9.6. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

В процессе эксплуатации двигателя могут возникнуть неисправ­ности, являющиеся следствием нарушения правил эксплуатации и тех­нического обслуживания или носящие конструктивно-технический характер. Большинство неисправностей и отказов можно определить при внешнем осмотре двигателя, по показаниям приборов или внешним признакам работающего двигателя (звуку, вибрации, времени выбега ротора, цвету выхлопных газов, наличию стружки на масляных фильтрах и др.).

При эксплуатации производятся регулировка давления масла, осмотр и промывка масляного фильтра и фильтра-сигнализатора, замер уровня и дозаправка масла в бак, осмотр магнитных пробок, заполне­ние маслосистемы и замена агрегатов.

Давление масла в нагнетающей магистрали для большинства двига­телей на режимах должно быть (3,5—4,0) 10⁵ Па. Регулировку давления масла в двигателе следует производить регулировочным винтом 4 (см. рис. 128) узла редукционного клапана.

Снятие фильтра для осмотра и промывки производится по опе­ративным и периодическим формам технического обслуживания. Фильтры масляной системы относятся к изделиям обменного фонда. Это означает, что снятый и загрязненный фильтр направляется на промывку в специальный участок технического обслуживания фильт­ров при авиатехнической базе (АТБ), а на двигатель устанавливается новый (уже промытый фильтр).

за менить на фильтрующем пакете уплотнительные кольца 15; вставить в корпус фильтра-сигнализатора до упора 17 щуп; при исправной цепи должно загореться сигнальное табло "Стружка в масле"; установить фильтрующий пакет в корпус заворачиванием рукоятки 12

Заполнение масляной системы должно производиться в следую­щей последовательности: залить масло в маслобак, в стартер и произ­вести холодную прокрутку двигателя, после чего дозаправить масляный бак до необходимого уровня.