Міністерство освіти і науки України

Запорізький національний технічний університет

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ

ВИПРОБУВАЛЬНА СТАНЦІЯ ТУРБОГВИНТОВИХ ДВИГУНІВ

ТВ3 – 117 ВМА – СБМ1 СЕРІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА

ГКИЮ 715514-044

Розробив

Ст. гр

Керівник

професор

Консультанти:

з економіки

доцент

з охорони праці

викладач

Нормоконтролер

доцент

2008

Содержание

Реферат

Введение

1. Общие положения

1.1 Основные технические характеристики и режимы испытания двигателя.

1.2 Краткое описание конструкции. Принцип работы

2. Правила испытаний и приемки. Общие положения

2.1 Предъявительские испытания.

2.2 Приемно-сдаточные испытания.

2.3 Квалификационные испытания..

2.4 Периодические испытания.

2.5 Типовые (технологические) испытания

3. Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей

3.1 Назначение испытательных стендов

3.2 Типовой состав испытательного стенда

3.3 Функциональные требования, компоновка и аэродинамика испытательного стенда

4. Бокс

4.1 Требования к боксам

4.2 Типы боксов

5. Выбор и обоснование типа и конструкции испытательного бокса

6. Аэродинамический расчет бокса

6.1 Нахождение площади разреза бокса.

6.2 Нахождение расхода воздуха и газа в площадях разреза бокса..

6.3 Нахождение скоростей потока воздуха и газов в площадях разреза бокса

7. Тепловой расчет двигателя.

8. Выбор систем шумоглушения. Расчет эффективности шумоглушения

8.1 Расчет требуемой эффективности шумоглушащих устройств и выбор глушителей

8.2 Снижение шума газовой струи воздействием на процесс шумообразования

9. Описание технологического оборудования и конструкции стенда для испытания

10. Системы, обеспечивающие работу ТВД на испытательном стенде

10.1 Топливная система

10.2 Масляная система

10.3 Система консервации

10.4 Силоизмерительная система

10.5 Система измерения расхода воздуха

10.6 Стендовая система отбора воздуха

11. Способы и методы для сбережения энергии

12. Экономическая часть

13. Охрана труда

14. Специальная часть

Заключение

Список использованных источников

Реферат

Пояснительная записка: 119 страниц, 4 рисунков, 2 таблицы

Объект испытания: Испытательный бокс

Цель работы: Спроектировать и рассчитать испытательную станцию для испытания турбовинтового двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1 серийного производства с мощностью до 10000 кгс.

В разделе описание объекта испытания было описанные основные узлы и системы двигателя, приведенные основные параметры и работа.

В разделе выбор и обоснование типа конструкции бокса, учитывая все условия я выбрал П-образную конструкцию бокса.

В аэродинамическом расчете обозначил необходимые размеры испытательного бокса. На основе этих расчетов был начерчен чертеж.

В описании конструкции испытательного бокса описал конструкцию испытательной станции (бокса, кабины наблюдения) и сделал описание систем стенда. Привел примеры способов и методов для сбережения энергии.

Написал технику безопасности для мотористов, которую необходимо исполнять, для того, чтоб не причинить вреда здоровью и окружающей среде.

Рассчитал себестоимость одного моточаса испытания и годовую экономию за счет уменьшения производственного цикла испытания одного двигателя (Т_ц.)

Введение

Как показала практика, создание авиационных двигателей невозможно без большого объема экспериментальных работ. Более того, на расширение экспериментальной базы вкладываются большие средства, а к проведению испытаний привлекается все большее количество людей.

Практически все расчетные методы, применяемые при проектировании экспериментально-теоретические. Поэтому совершенствование методов расчета неразрывно связано с развитием и расширением экспериментальных исследований, совершенствованием средств и методов измерения.

При опытной доводке нового двигателя необходимость в испытаниях проявляется в следующих основных случаях.

Во-первых, для сбора информации, которую невозможно получить расчетным путем, например, определения форм и частот собственных колебаний лопаток компрессора и турбины, вибрационных нагрузок на элементах двигателя, демпфирующей способности замков лопаток и т. д.

Во-вторых, для проверки и уточнения характеристик и параметров, полученных расчетом. Если при проверке обнаруживается, что протекание характеристик и параметров не отвечает техническим условиям, производится корректировка элементов двигателя - доводка его.

В-третьих, для апробирования эффективности изменений, вносимых в конструкцию и технологию производства двигателя.

В-четвертых, для выяснения всестороннего влияния внешних воздействий на двигатель. Внешние воздействия при сложных взаимных связях отдельных процессов в двигателе вызывают вторичные явления, изменяющие газодинамические, прочностные и эксплуатационные свойства двигателя.

Создание испытательных установок может оказаться не менее сложной и более трудоемкой задачей, чем создание нового двигателя.

Испытания авиационных двигателей сформировалось в самостоятельную инженерную дисциплину о методах получения экспериментальных данных, характеризующих работу авиационного двигателя и его рабочие процессы. Накопленные методические приемы и разработанные теоретические основы проведения испытаний, правильность которых подтверждена опытом создания и эксплуатации авиационных двигателей, составляют его содержание.

Как и любая дисциплина, испытание авиационных двигателей развиваются. Можно отметить два основных пути развития:

- разработка методов испытаний новых свойств двигателя или исследование его свойств в новых условиях.

1. Общие положения

1.1 Основные технические характеристики и режимы испытания двигателя

Турбовинтовой двигатель ТВ3-117 ВМА-СБМ 1 предназначен для использования в маршевой установке пассажирского самолета местных воздушных авиалиний Ан-140 и его модификаций.

На двигатель устанавливается шестилопастной скоростной, малошумный воздушный винтАВ-140, разработанный Ступинским конструкторским бюро ОАО «Аэросила». Воздушный винт –с переменной частотой вращения и обратной связью по углу установки лопастей, обеспечивающей возможность реверсирования тяги и выполнения режима «тихое руление».

Для применения других воздушных винтов необходимо согласование посадочных мест и системы управления, так как в автоматическую систему управления двигателем заложено и управление воздушным винтом.

На самолете Ан-140 устанавливается два двигателя. Для перестановки двигателя с правой силовой установки на левую, никаких доработок двигателей не требуется.

Таблица 1 – Основные данные двигателя

1.2 Краткое описание конструкции. Принцип работы двигателя

Атмосферный воздух поступает в двигатель через входное устройство и засасывается осевым компрессором.

Проходя воздушный тракт компрессора, воздух постепенно сжимается и затем подается в камеру сгорания , где делится на два потока: первичный и вторичный. Первичный поток воздуха поступает в полость камеры сгорания, куда непрерывно впрыскивается тонко распыленное топливо, которое , полнлстью сгорая при небольшом избытке воздуха, обеспечивает непрерывный факел и высокие температуры в зоне горения. В результате сгорания этой смеси образуется поток горячего газа.

Вторичный поток воздуха, омывая камеру сгорания снаружи и охлаждая ее, поступает во внутреннюю полость камеры сгорания, где смешивается с горячими газами от сгоревшего топлива в первичном потоке воздуха и, охлаждая их, обеспечивает заданную температуру всего потока газа на входе в турбину.

Из камеры сгорания газы с высокой температурой и давлением поступают в турбину компрессора и свободную турбину. В турбине компрессора часть энергии этого потока преобразуется в крутящий момент, который передается от компрессора. В свободной турбине – часть энергии преобразуется в крутящий момент, который через трансмиссию передается на воздушный винт.

Поток воздуха, отбрасываемый воздушным винтом, создает тягу винта. Кинетическая энергия части газов, выходящих из двигателя, создает реактивную тягу, которая вместе с тягой винта составляет суммарную (эквивалентную) тягу силовой установки.

Турбовинтовой двигатель ТВ3-117 ВМА-СБМ1 разработан на базе вертолетного двигателя ТВ3-117 ВМА. Двигатель выполнен по двухвальной схеме с вынесенной трансмиссией привода воздушного винта.

Особенность двухвальной схемы состоит в разделении ротора двигателя на ротор турбокомпрессора, установленный на трех подшипниках, и ротор свободной турбины, установленный на двух подшипниках. Ротор турбокомпрессора и свободной турбины связанны между собой тольго газодинамической связью, это позволяет использовать для запуска двигателя пусковое устройство малой мощности, так как при запуске стартер раскручивает только ротор турбокомпрессора, и обеспечивает высокую экономичность двигателя.

Двигатель состоит из двенадцатиступенчатого осевого компрессора, кольцевой прямоточной камеры сгорания, двухступенчатой турбины компрессора, двухступенчатой свободной турбины, заднего редуктора, валопровода, переднего редуктора, коробки приводов агрегатов, систем электро-, топливо- и маслопитания, выходного устройства.

Для удобства сборки и ремонта конструкция двигателя выполнена модульной.

Двигатель включает два крупных модуля: газотурбинный привод и редуктор трансмиссии. В свою очередь, эти модули делятся на более мелкие.

Газотурбинный привод крепится к трансмиссии с помощью:

- фланца подвески и четырех тяг в переднем поясе крепления;

- узла подвески газотурбинного привода в заднем поясе крепления

Газотурбинный привод имеет следующие самостоятельные модули, которые, при необходимости, могут поставляться в собранном виде:

• входное устройство;

• газогенератор;

• свободная турбина;

• выходное устройство;

• коробка приводов.

Редукторная трансмиссия состоит из следующих модулей:

• редуктор задний;

• валопровод;

• редуктор передний;

• маслобак.

Входное устройство

Входное устройство с проставкой является составной частью компрессора и предназначена для подвода воздуха с параметрами, необходимыми для устойчивой работы компрессора на всех режимах работы двигателя.

Входное устройство с проставкой крепится к переднему фланцу корпуса передней опоры компрессора служит для формирования проточной части двигателя. Входное устройство обогревается проточным маслом, откачиваемым из полости задней опоры компрессора и поступающим в полость сформированную обечайками входного устройства.

Корпус передней опоры компрессора состоит из двух кольцевых оболочек соединенных между собой четырьмя стойками, внутри который проходят коммуникации двигателя.

Газогенератор можно условно разделить на следующие основные сборочные единицы: компрессор, камера сгорания и турбина компрессора.

Компрессор

Компрессор двигателя предназначен для сжатия воздуха, поступающего в двигатель. Компрессор осевой, дозвуковой, однокаскадный, двенадцатиступенчатый. Состоит из статора, регулируемого входного направляющего аппарата (РВНА), ротора, передней и задней опор.

Статор компрессора состоит из: корпуса, лопаток поворотных направляющих аппаратов 1…4 ступеней, внутренних колец направляющих аппаратов 1и 2 ст.,