Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Попавшее внутрь через 1 г у в у в отверстия 10 наружного коль- иается к его внутренней поверхности. Под действием центробежных сил смазочное масло протекает через подшипник и удаляется через отверстия б в полость корпуса, Роликовый подшипник б (рис.
4.55) задней опоры трехступенчатой турбины ротора низкого давления РНД монтируется на наружную поверхность цапфы 2, которая установлена на вал 1 по эвольвентиым шлицам и затянута гайкой 14. Наружное кольцо подшипника размещается в стакане 4 упругодемпферной опоры силового внутреннего корпуса 7, коническая оболочка которого переходит в цилиндрическую. Внутренний корпус через восемь силовых стоек 3 соединен с кольцом подвески 9 наружного корпуса. Стенки корпуса, силовые стойки и внутренний корпус экранированы кожухом 11, защищающим их от воздействия высоких температур. Одновременно экранирующнй кожух образует газовый тракт.
Между силовыми элементами наружного 12 и внутреннего 7 корпусов, у силовых стоек 3, и экранирующим кожухом 11 продувается охлаждающий воздух. Соединение силовых корпусов со стойками осуществляется прнзониыми болтами 10 и 13. Полость опоры изолирована от газовоздушного тракта уплотнениями с графнтовыми кольцами 3 н 1б, а также лабнринтными уплотнениями б и 1б, что обеспечивает небольшое противодавленпе и прижатие по торцу графитовых колец 3 и 15 контактных уплотнений.
Рис. «.66. Захиии опора ТРДД Л-36 воз Определение работоспособности подшипника Срок службы подшипника (долговечность), т. е. время работы до появления признаков усталости, зависит от типа подшипника, действующих на него радиальной и осевой нагрузок, рабочей температуры и частоты вращения ротора.
Характерным признаком наступления усталости материала является выкрашнвание металла на рабочих поверхностях шариков, роликов или колец в виде мелких точек (язвин) нли отслаивания (шелушения). Номинальную долговечность (расчетный срок службы) определяют на основе эквивалентной нагрузки Р и динамической грузоподъемности С, руководствуясь ГОСТ 18854-82 (СТ СЗВ 2792-80) «Подшипники качения. Расчет статической грузоподъемности и эквивалентной статической нагрузки», ГОСТ 18855 — 82 (СТ СЭВ 2793-80) «Подшипники качения. Расчет динамической грузоподьемности, эквивалентной динамической нагрузки и долговечности» и другими материалами конструкторской документации. Анализ этих материалов показывает, что номинальная долговечность резко снижается с увеличением эквивалентной динамической нагрузки, как радиальной, так и осевой (примерно в 8 ...
1О раз при изменении эквивалентной нагрузки вдвое). Рекомендуется срок службы подшипников качения иметь в 1,5 раза большим ресурса двигателя. Пригодность подшипника предварительно может быть оценена по его возможной быстроходности, представляющей собой произ- оз ведение частоты вращения и в секундах на диаметр 0 4+1) и окружности (в миллиметрах), соединяющей центры тел качения (шариков или роликов). Обычно произведение 0 и для шариковых подшипников лежит в интервале (19,2 ... 21,7) 1Оз, в некоторых случаях составляет 0 п = 33,4 10'. При экспериментальных исследованиях 1)„п = 46 10'. При выборе быстроходных подшипников следует обращать внимание на окружную скорость и (и„).
У большинства современных ГТД и = 60 ... 80 м/с, в ряде случаев достигая и = 100 м/сек. Охлаждение и смазывание подшипников Для охлаждения и смазывания подшипников требуются мало- вязкие масла с низкой температурой застывания для осуществления запуска двигателя в зимних условиях без предварительного его подогрева. Маловязкне смазочные масла обеспечивают также лучшее охлаждение подшипников. Для подшипников газотурбинных двигателей дозвуковых н околозвуковых самолетов, а также некоторых типов двигателей сверхзвуковых самолетов применяют нефтяные маловязкие смазочные масла: МК-6, МС-6, МК-8 и трансформаторное масло '.
Однако зти смазочные масла содержат большое количество легко- кипящих фракций и недостаточно термостабильны, что ограничивает их применение при высокой температуре. Рабочая температура смазочных нефтяных масел 120 ... 150'С. Для высокотемпературных двигателей сверхзвуковых самолетов для смазки подшипников используют более стабильные синтетические смазочные масла, которые практически не испаряются. Так, смазочное масло 50-1-4Ф длительно выдерживает температуру порядка 175 'С, а масло 36/1 — 200 'С. Масло смазочное 36/1 выдерживает температуру 250 'С вЂ” в течение 10 ч, а 300 'С— около часа.
Существенным недостатком синтетических смазочных масел является то, что некоторые покрытия из цветных металлов под их действием разрушаются, а резиновые шланги н уплотнения из обычных сортов каучука набухают. В зависимости от условий полета самолета передний подшипник компрессора нагревается при работе примерно до 120 ... 200'С, средний подшипник до 200 'С, а подшипники турбин до 300 'С и выше. После остановки двигателя из-за прекращения подачи смазочного масла, а также внешнего обдува корпуса подшипника возду- 1 ) Буква М обозначает, что смазочное масло применяется в авиации (авиационное), буквы К или С вЂ” способ очистки (К вЂ” кислотныа, С вЂ” селективный), Днфры обозначают кинемзтическую вязкость при 50 'С для масел смазочных мало- вязких и при 100 'С для вязких сортов.
210 Рнс. 4.55. Изменение температуры изгре. ве подшипника 1 по времени т после остановки двигателя гасо ба хом температура подшипника У,б может быть значительно выше. Так, на рис. 4.56 приведено относительное 1 (отнесенное к темпе- (в ратуре 1 „подшипника, которую подшипник имел сразу после остановки двигателя) увеличение температуры подшипника турбины по времени после остановки двигателя.
Из графика видно, что температура подшипника может возрасти почти в два раза. Масло смазочное, подаваемое в больших количествах к подшипникам роторов ГТД (от нескольких десятков до нескольких сотен кг/ч в зависимости от размера подшипника, частоты вращения ротора, места расположения подшипника на двигателе и воспринимаемых им нагрузок), предназначено в основном для отвода тепла '. Величина потребного количества смазочного масла, подаваемого к подшипнику, определяется его температурным режимом.
Недостаточное количество смазочного масла приводит к увеличению температуры внутреннего кольца и тел качения, уменьшению радиальных зазоров в подшипнике и в конечном счете к его защемлению. При этом снижаегся твердость тел качения, необходимая для обеспечения требуемой грузоподъемности. Нагрев подшипников качения вызывается упругой деформацией тел качения и беговых дорожек колец под воздействием на них нагрузок. При деформации элементов подшипника и возвращении сдеформированиых участков в исходное положение возникает внутреннее трение между частицами металла, что приводит к возникновению тепла и нагреву подшипника.
Тепло выделяется также ст трения скольжения тел качения о сепаратор, сепаратора о центрирующее кольцо, роликов о буртики колец, ограничивающих их осевое перемещение и т. д. Подшипники, расположенные вблизи горячих деталей двигателя, дополнительно нагреваются теплом, передаваемым от горячих деталей. Количество тепла, передаваемого ст горячих деталей, зависит от места расположения подшипника, наличия и качества теплоизолирующих устройств. Оно может в несколько раз превышать количество тепла, выделяющегося в подшипнике под действием нагрузок. В турбовинтовых двигателях необходимо также учесть количество тепла, выделяемое трущимися деталями редуктора. Таким ь) Для смазывания одного подшипника требуется примерно 20 ... 30 г/ч масла.
211 образом, прокачка масла через подшипник определяется как )Р = гмРм цм. вым /м. вм) где ~,!',1 — суммарное количество тепла, отводимое от подшипника в смазочное масло, кВт; с — теплоемкость смазочного масла, которая равна примерно 2 кДж/кг К; р — плотность смазочного масла (-900 кг/м'); / „, /„,ы, — температура входящего и выходящего масла соответственно.
Поскольку точный расчет теплоотдачи в смазочное масло связан с большими трудностями, то часто пользуются статистическими данными. Для ТРД теплоотдача составляет 3 ... 6 кДж/с на 10 кН стендовой тяги; для ТВД вЂ” 15 ... 25 кДж/с на 1000 кВт эквивалентной стендовой мощности. В ТРДД теплоотдача в меньшей степени зависит от тяги, так как часть тепла передается воздуху второго контура.
Для средних и крупных двигателей тепло- отдача составляет 35 ... 55 кДж/с. Из формулы для определения Ч7 видно, что для уменьшения прокачки масла желательно иметь низкую температуру смазочного масла на входе для создания большого температурного перепада. Однако температура масла на входе не должна быть ниже определенного предела из-за повышения вязкости. Высокую температуру смазочного масла на выходе нельзя допускать из-за возможного перегрева подшипника„испарения его легких фракций и разложения. Поэтому температурный перепад желателен в пределах 40 ... 60'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
