Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 98
Текст из файла (страница 98)
Масляные трубопроводы нагнетающей магистрали обычно выполняют с небольшим проходным сечением. Скорость движения масла в них может лежать в пределах 1,5 ... 3 м/с. Сечения трубопроводов, подводящих масло от бака к нагнетающему насосу, а также откачивающих и суфлирующих трубопроводов выпалняются в 1,5 ... 2 раза большими.
Этого требует вспененность масла, содержащего при стандартных атмосферных условиях до 7 ... 10 0ь по объему пузырьков воздуха. В ГТД с высоким уровнем температур воздуха и газа принимают специальные меры по теплоизоляции масляных полостей и трубопроводов в горячих местах. Это иеобходимодля уменьшения дополнительного подогрева откачиваемого масла, особенно в заз26 стойных зонах, а также для устранения его коксования на горячих поверхностях. Охлаждение масла в большинстве ГТД о замкнутой масляной схемой осуществляется в топливомасляных радиаторах (ТМР).
Топливомасляные радиаторы применяются двух типов; низкого и высокого давления. В первом случае топливо для охлаждения масла отбирается из топливной магистрали до топливного насоса, во втором — за ним. ТМР высокого давления допускают возможность более высокого подогрева топлива и отличаются большей компактностью, но, находясь под высоким давлением топлива, они должны обладать высокой прочнестью и надежностью. Воз ушно-масляные радиаторы применяют для ТВД.
Последние обладают высокой теплоотдачей в масло и недостаточны д м хладоресурсом топлива. На турбовинтовых мощных двигателях масляную систему выполняют по типу короткозамкнутой циркуляционной схемы, отличающейся от приведенной на рис. 12.1 тем, что только небольшая часть масла — до 15 %, пройдя радиатор, поступает в маслобак. Это необходимо для прогрева находящегося в баке масла. Основная часть масла подается непосредственно на вход в нагнетающий насос. Для подачи резервного масла из маслобака служит дополнительный маслонасос. Ум ньшение количества циркулирующего масла ускоряет прое зцесс его прогрева в системе, облегчает запуск двигателя при никих температурах, повышает высотность масляной системы, так как откачивающие маслоиасосы и дополнительный маслонасос увеличивают давление масла на входе в нагнетающий насос. При этом упрощается система суфлирования, выполняемая открытой.
В елях строгой дозировки прокачки масла его подвод к местам трения, включая смазывание подшипников качения, выпо.- Ц л" ияют через калиброванные струйные форсунки. Учитывая важность точной дозировки прокачки масла и направления его подачи, в ряде важнейших мест в процессе сборки прибегают к мерным проливкам через прорези в специальных шаблонах, имитирующих зазоры между кольцами подшипников и сепараторами, В масляных системах большинства двигагелей широко используется принцип модульности конструкции. С этой целью в одном агрегате объединяются такие узлы, как маслобак и топливо- масляный радиатор низкого давления топлива, нагнетающий и откачивающий насосы с фильтром тонкой очистки.
Это приводит к сосредоточению всей системы смазки в небольшом числе агрегатов, сокращению числа и длины трубопроводов и наружных стыков. Надежность работы масляной системы двигателя требует систематической проверки объема масла в баке и его пополнения, а также осмотра состояния маслофильтров тонкой очистки.
Для удобства эксплуатации мерные и заправочные устройства, а также 527 маслофильтры тонкой очистки располагают в хорошо доступных местах для подхода, легкого съема и промывки фильтрующих элементов. Состояние маслофильтров позволяет по виду и количеству продуктов износа и кокса судить о работоспособности двигателя, а в отдельных случаях предупреждать возможную неисправность узлов двигателя. Смена масла производится в установленные регламентом сроки.
Техническое состояние системы смазки ГТД в условиях полета автоматически контролируется. Ряд факторов позволяет судить о ее исправности. К таким факторам относятся' — давление нагнетаемого масла, — температура масла (чаще выходящего — более нагретого), — количество масла в баке, особенно для летательных аппаратов с большой продолжительностью полета, — отсутствие в масле металлической стружки, появляющейся в случаях недопустимого износа (начала разрушения) подшипников, зубчать1х колес, деталей уплотнения масляных полостей и др.;.
наличие стружки фиксируется специальными датчиками сигнализатора стружки в масле. Контроль осуществляется стандартными датчиками или специальными сигнализаторами, срабатывающими при отклонении от установленных норм. 12.1.3. Выбор параметров при проектировании системы смазки Проектируя систему смазки для ГТД, помимо выбора принципиальной схемы, необходимо обеспечить ее исходные данные, зависящие от конструкции двигателя, его рабочего процесса и условий эксплуатации.
К числу таких определяющих данных относится потребная прокачка масла через ГТД, обеспечивающая поддержание в заданных пределах температуры подшипников и других трущихся деталей. Прокачкой масла бм называется масса масла, прокачиваеиого в единицу времени через ГТД (л~мин). Теплоотдачей в .". ело Ям называется количество тепла, передаваемое в масло в единицу времени от нагретых деталей, узлов трения ГТД, сжатого воздуха и газа (кВт).
Это количество тепла должно сниматься радиатором. Потребная прокачка масла пропорциональна теплоотдаче в масло Ом = С А , где С вЂ” удельная теплоемкость масла," чм м = Срд1 р — плотность масла и Д1 — разность температуры масла на выходе из двигателя и на входе в него. Однако определить теплоотдачу в масло Ям расчетным путем не удается из-за ее зависимости от большого числа факторов и неопределенности процессов. 528 При проектировании системы смазки нового двигателя, с достаточным приближением к фактическим величинам, значения теплоотдачи в масло и соответственно требуемой прокачки масла принимают, используя статистические сведения по двигателям аналогичного назначения и конструкции.
Данные о фактической теплоотдаче и потребной прокачке масла уточняются экспериментально путем термометрирования определенных деталей, а также замеров температуры входящего и выходящего из двигателя масла при стендовых испытаниях; по результатам испытаний суммарная и местные прокачки могут быть скорректированы изменением сечений жиклеров в масляных форсунках и давлением масла, С целью снижения прокачки масла перепад температур выходящего из двигателя и входящего в него масла Л1 целесообразно увеличивать. Температуру входящего масла принимают обычно 1„)~ 30 'С, при ней сохраняется удовлетворительная характеристика масла по вязкости; максимальная температура выходящего масла 1,„, = = 120 ... 200 'С.
Она определяется максимально допустимой температурой подшипников и сортом применяемого масла. Наиболее нагретыми подшипниками качения, как правило, являются роликовые подшипники турбин и шариковые радиально- упорные подшипники роторов, которые часто на современных двигателях выполняют из специальных жаропрочных сталей и сплавов. Их температура достигает 200 ... 300'С. В современных теплонапряженных двигателях применяются, например, следующие сорта смазочных масел: ВНИИЫП-7, термоетабильиое до 150'С, ВНИИНП-50-1-4Ф»» 175 'С, 36/1 и 3611К У-А» 200 'С, ИПМ-1О » » 200'С. Эти масла обладают приемлемой вязкостью и при низких температурах запуска двигателей 1 = — 30 ...
— 33 'С. Для вертолетных двигателей и для ТВД применяют масло Б-ЗВ, обладающее термостабильностью до 200'С. В менее теплонапряженных ГТД с относительно невысоким уровнем максимальной температуры масла применяют минеральные масла, улучшенные добавкой специальных присадок. К ним относятся: МК-8, термостабильное до 120 С. МК-8П (с добавкой ионола), термостабильное до 140 'С. При выборе сорта масла следует учитывать некоторые его особенности: агрессивность по отношению к конструкционным материалам, раздражающее влияние на слизистые оболочки обслуживающего персонала и т. и. В циркуляционных системах смазки ГТД расходы масла как правило, незначительны и приблизительно равны 0,1 л/ч на 529 каждые 10 кН тяги. По ним рассчитывается требуемый объем маслобака.
Объем маслобака )г должен превышать объем всего заправляемого в двигатель масла Уаа р на 10 ... 20 %. Это необходимо из-за увеличения объема масла при его нагреве и вспенивании, а также для создания небольшого запаса емкости, предотвращающего выброс масла при суфлировании бака. и)'ванр~ 1 вадр )' м. б Г )'д (12.1) где м = 1,1 ... 1,2 У .б — объем масла в баке, У вЂ” объем масла во всех масляных полостях системы, заполняющихся после холодной прокрутки двигателя (радиатор, масляные трубопроводы, отстойники, фильтры и др.).
Объем масла в баке равен сумме 1~м. б = ) раа + )гмннв (12.2) где рр„— полный расход масла, определяемый произведением удельного расхода масла (л/ч) на максимальное время полета (ч), 1~ ман минимально допустимый нерасходуемый Объем масла в баке, принимаемый равным прокачке масла через двигатель за 0,2 ... 0,5 минуты. Объем Уд определяется конструкцией двигателя и его масляной системы. Ан ализ статистических данных показывает, что средний удельный объем маслобаков для ТРД составляет 1 ... 4 л на 10 кН номинальной тяги, а для ТВД вЂ” 18 ... 22 л на 10' кВт номинальной мощности. У двигателей малой размерности маслобаки иногда отсутствуют их функции выполняют маслосборники.
Производительность маслонасосов по отношению к'требуемой прокачке масла всегда принимается с запасом. Так, производительность нагнетающего насоса в 1,5 ... 2,5 раза превышает величин р, ной прокачки, чем обеспечивается достаточное поступление масла в двигатель при работе на пониженных режимах и при уменьшении давления на входе в маслонасос О подъемом на высоту.
Производительность откачивающих маслонасосов при увеличении объема масла в результате вспенивания должна превосходить производительность нагнетающих в 2 ... 3 раза для предотвращения переполнения внутренних масляных полостей двигателя. !2.1.4. Уплотнения масляных полостей опор роторов В п процессе работы каждого ГТД происходит потеря масла вследствие его утечек из масляных полостей в проточную часть двигателя, а также выброса в атмосферу мелко распыленных частиц из суфлируемых масляных полостей.
Утечки масла образуются из-за недостаточной герметичности уплотнений масляных 530 полостей в местах стыков вращающихся и неподвижных элементов опор роторов. Тем же путем в масляные полости поступают газы и воздух повышенного давления из смежных полостей двигателя. Проникая в масляную полость, эти газы и воздух дополнительно нагревают масло и увеличивают массу воздуха, удаляемого при суфлировании. Расход масла двигателя поэтому существенно зависит от степени совершенства конструкций уплотнений масляных полостей.
По принципу работы уплотнения масляных полостей можно отнести к двумя группам: контактным и бесконтактным уплотнениямм. Контактные уплотнения характеризуются непосредственным соприкосновением вращающихся и неподвижных деталей в месте уплотняющего стыка. К этой группе относятся следующие типы уплотнений: металлические кольцевые, радиальные секционные графитовые, торцовые контактные уплотнения (ТКУ), радиально- торцовые контактные уплотнения(РТКУ). Они обеспечивают требуемую герметичность масляных полостей опор роторов ГТД, обладают незначительными потерями на трение и необходимой надежностью, но по-разному чувствительны к перепадам давлений и температуре окружающего воздуха, к величине окружной скорости в местах контактов. К группе бесконтактных уплотнений, отличающихся наличием небольших зазоров между уплотняющими поверхностями, создающими гидравлическое сопротивление перетеканию, относятся лабиринтные уплотнения, маслоотгонные винтовые втулки в виде многозаходной резьбы, маслоотражательные кольца.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
