Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Величину потребной прокачки смазочного масла через подшипник установить можно путем использования статистических данных по его прокачкам через подшипниковые узлы выполненных конструкций ГТД. Приближенно можно считать в среднем для ТРД на каждые 10 кН тяги яг = (0,3 ... 1,0) 10 'м'/с, для ТВД на каждые 1000 кВт эквивалентной мощности яУ = (2 ... 5) 10-' м'/с. При этом прокачка смазочного масла через отдельные подшипники ротора составляет: через роликовые — 1 ... 3 л/мин, через шариковые подшипники фиксирующих опор — 4 ... 1О л/мин и через роликовые подшипники турбин — 5 ... 10 л/мин. Прокачка масла через приводы агрегатов в ТРД составляет 20 ...
50 '4~ всей прокачки масла через двигатель, а через редуктор в турбовинтовых двигателях 40 ... 60 ',ю Организация подвода и отвода масла Для лучшего охлаждения подшипников подаваемое к нему смазочное масло должно растечься по возможно большей поверх ности. Опыт показывает, что для этой пели его лучше всего подавать через калиброванные отверстия в виде струек в зазор между внутренним кольцом подшипников и сепаратором под углом 212 !5 ... 20' к оси (см.
рис. 4.49, а). В этом случае смазочное масло хорошо омывает рабочую поверхность внутреннего кольца подшипника, поверхности тел качения, под действием инерционных сял попадает на беговую дорожку наружного кольца, омывает ее я, обеспечивая снятие требуемого количества тепла, вытекает через зазор между сепаратором и наружным кольцом в масло- сборник, откуда удаляется отсасывающнм маслонасосом. На практике, для простоты конструкции, часто смазывающее масло в подшипник подают параллельно оси (см. рис. 4.49, д). Хорошо отводится смазочное масло из подшипника с разъемным наружным кольцом, если на стыке колец сделать радиальные пазы (см.
рис. . 4.49 6), через которые оно выходит наружу. В радиальнопорных подшипниках целесообразно подавать смазочное м л ас о уп р со стороны действия осевой силы, так как при подаче его с обр б атной стороны подвод к точкам контакта затруднен. Калиброванные отверстия в форсунках (жиклеры) выполняют диаметром порядка 0,6 мм, размер их и число форсунок на один подшипник зависят от количества подаваемого смазочного масла, Практически на один подшипник устанавливают от одной до шести форсу о .
нок. Иногда их размещают с двух сторон подшипника, располагая в шахматном порядке. Для избежания нагрева н вспенивания смазочного масла при ударе о смазываемые поверхности его скорость на выходе из форсункн должна быть не более 25 ... 30 м/с. Хорошие результаты дает подача смазочного масла на подшипник через отверстия во внутреннем кольце, но это усложняет систему его подвода к подшипнику (см. рис. 4.49, в) Часто применяют подачу смазочного масла и через отверстия з наружном кольце.
В этом случае для лучшего отвода тепла целесообразно вокруг наружного кольца подшипника сделать кольцевую канавку (см. рис. 4.49, 6). Масло смазочное подводится к форсункам под давлением (3 ... 5).10' Па на рабочих режимах двигателя н (1 ... 3) 10' Па— на режиме малого газа. 4.5.5. Обеспечение минимальных зазоров меящу ротором н статором При проектировании рассматриваются различные решения для обеспечения минимально необходимых радиальных я осевых зазоров между ротором и статором, гарантирующие отсутствие задевания ротора за статор либо допускающие отдельные задевания без появления каких-либо дефектов.
Зазоры рассматриваются с учетом их изменения в пределах, аоп стимых на различных режимах работы двигателя, как-то: в полете, при стоянке, при резко отрицательных температур г пу ах. Радиальные зазоры снижают КПД турбины, з следовательно, увеличивают удельный расход топлива, требуют повышения тем- 213 еесн фе:, ~еасс Р Г пературных расширений может быть оценен в относительном значении: -и оьее сяе 4~ с н ь Л ь Гсе с пературы газа перед турбиной. Величину исходного радиального зазора между концами рабочих лопаток и корпусом выбирают таким образом, чтобы зазор в горячем состоянии был предельно минимальным, а после остановки двигателя и охлаждения при повторном запуске не происходило задевания роторных деталей за корпусные. Известно, что изменение радиального зазора от 0,5 до 4 мм ведет к снижению КПД турбины до 7 % в случае бесступенчатого выполнения внутренней поверхности корпуса СА-РК (без перенрьппи).
При наличии перекрыши это снижение будет только до 3 %. Рекомендации по выполнению наружной и внутренней пере- крыши даются в литературе (16). Радиальный зазор в холодном состоянии обычна составляет 6„,, =- (0,015 ... 0,03) Ь При выборе этой величины исходят нз того, чтобы на наиболее опасном для залезания режиме работы двигателя он оставался минимально возможным с учетом упругих и пластических деформаций деталей, образующих зазор в процессе эксплуатации, наличия зазора в подшипнике, биений, отклонений формы и допусков на изготовление и других факторов.
На рис. 4.57 отчетливо видно, что этот зазор резко изменяется н зависимости от теплового состояния и только от разности тем- 224 Рис. 4.67. Изменение радиальных зазоров между рабочими лопатками и цилиндрической поверхностью корпуса Введь(бвнж), бо г и 6нно (вскоре после остановки н запуска двигателя), а также рабочими лопатками и конической поверхностью корпуса бонам боеа2, осевых зазоров между корпусом и ротором у первой ступени Лонг, осевых смещений колец роликового подшипника ВЬоо и ВЬон и рабо. чих лопаток второй ступени ВЬ2 при изменении температур нагрева деталей Рис. 4,66.
гйегаллокерамические вставки в корпусе турбин: — анухьлоаныес а — однослоанын 4с 2!В Аб Врал г гов — Вред с хол ~~вг г + елг На рабочих режимах бр, определяется не только по разности температурных расширений корпуса и ротора, но и при учете некоторого увеличение 1р„х + 1„, от действия центробежных сил на диск и лопатку при вращении (упругих и пластических деформаций лопаток и диска).
По разности температурных расширений оцениваются и осевые зазоры между ротором и корпусом, например Л„х у первой :тепени и А„а — у второй. При конической форме корпуса бр,д, будет определяться как сумма двух слагаемых: бр, от разности радиальных изменений размеров рабочего колеса корпуса и осевого смещения рогора относительно корпуса брал 2 = брал 2 с Ль2 (й уи где ЛЦ вЂ” разность температурных расширений корпуса и ротора на длине йр„„. Достаточно точная оценка Аб затруднена, поэтому в реальных конструкциях минимальный зазор обеспечивается легкосрабатынаемыми корпусными вставками — металлокерамическими двухслойными (рис. 4.58 а) или однослойными (рис.
4,59, б). Металлокерамические вставки (рис. 4.58, а) имеют внутренний слой (обеспечивающий прочность) из порошков железа, никеля (5 ... 10 %), графита (6 ... 8 %) и наружный «мягкий», хорошо срабатываемый в случае касания лопатки о корпус из порошка никеля, графита 12 ... 16 % и кремния — примерно 4 %. В последние годы получило распространение уменьшение радиальных зазоров между рабочими лопатками и корпусом б,р,д (рис.
4.59), а также в лабиринтных уплотнениях б„„в благодаря применению сотовых вставок. Соты имеют форму шестигранных ячеек, полученных путем высокотемпературной пайки гофрированных лент толщиной порядка (О,1 ... 0,2) мм из жаростойкого материала как между собой, так и цилиндрической поверхностью корпуса. При этом рабочий зазор после приработки составляет 0,2 мм и меньше. Такие вставки резко снижают утечки, повышают КПД турбины: при наличии бнндажных полок (по сравнению с КПД турбины без бандажных полок) на 1,5 ...
2 %, н при наличии лабиринтного уплотнения на них — примерно ггггауг а7, лгут сгсад ми 7,75 рд 075 45 425 дб7 а 42 4б 4347аг,нм П а а хи гаа .7аа алака 217 Рис. 4.69. График утечки газа через радиальный зазор Ьлаб(п) при гладкой по- верхности корпуса ! и наличии сотовой вставки 2 и уплотнение радиальных зазоров с использованием сотовой вставки (б) на 2,6 ... 3 в4.
Больший эффект достигается при коротких лопатках, когда влияние радиального зазора более значительно. При касании выполненных на полке лопаток гребешков о корпус (рис. 4.69, б) гребешки врезаются в сотовую вставку и вырабатывают канавку при осевых смещениях ротора относительно корпуса без оплавления самих гребешков, и такое решение можно считать целесообразным при любых значениях радиального зазора, В разных странах зарегистрировано много патентов по обеспечению минимальных зазоров на различных режимах работы двигателя. Реализация предложений, выдвинутых в этих патентах, подразумевает знание теплового состояния элементов статора и ротора на стационарных и нестационарных режимах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
