Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Эти уплотнения не могут обеспечить в современных ГТД требуемой герметичности масляных полостей, однако лабиринтные уплотнения в ряде случаев используют для совместной работы с контактными уплотнениями. Такая потребность возникает при слишком высоких перепадах давлений в смежных воздушной и масляной полостях (при отсутствии перепада и отсосе на вход в компрессор), Задача решается путем создания промежуточных суфлируемых или наддуваемых полостей перед контактными уплотнениями, отделяемых дополнительными лабирннтнымн уплотнениями.
Рассмотрим встречающиеся в ГТД типы контактных уплотнений. Конструкция контактного металлического кольцевого уплотнения представлена на рис. 12.2, В канавках кольцедержателя! размещаются неподвижные разрезные упругие кольца 2, плотно прижатые силой упругости к неподвижной втулке 3. Число колец обычно не превышает трех. Перетеканию масла из масляной полости и проникновению в нее воздуха или газа извне препятствует боковое прилегание кольца к боковой поверхности канавки. Для уменьшения трения и износа соприкасающихся поверхностей к ним подводят масло через отверстия (около 1 мм) в кольцедержателях. Для хорошего уплотнения масла перепад давлений воздуха должен действовать внутрь масляной полости, но не быть 63! Рис.
12.2. Кольцевое уплотнение; а — элементы конструкции; б — проверка упругости кольца; 1 — кальцедержатель; 2 — равреаиые упругие кольца; 8 — втулка чрезмерным во избежание недопустимых износов колец. Перепад давлений рекомендуется 0,05 ...
0,08 МПа. Контактирующие по- верхности стальных кольцедержателя и втулки корпуса цементи- руют или азотируют. Упругие чугунные кольца подвергают по- ристому хромированию. Потребное удельное давление р, уплотнительного кольца на поверхность втулки 3 определяют из условия неподвижности кольца при вращении вала.
Предположим, что в уплотнении име- ется одно кольцо и на него действует разность давлений р, — р, (рис. 12.2, а). Тогда момент трения Мю возникающий на внешней поверхности кольца от его упругости, должен превышать момент трения М„ действующий в плоскости соприкосновения торцев кольца и кольцедержателя: М2 = СМ1 (12.3) где коэффициент запаса с = 1,2 ... 1,3. Момент трения М, определяется по формуле и, М, = ~ )Й2пг 4(7 = — п)2/8 (% — К~), (12.4) Лт где )2 — коэффициент трения на торце кольца, который может быть принят одинаковым и для трения по внешней поверхности кольца; /2 — удельное давление кольца на торец канавки кольце- держателя, определяемое по известным давлениям р„ р, и радиу- сам элементов.
Момент трения между внешней поверхностью кольца и втул- кой 3 от силы упругости с учетом давления воздуха на внутрен- нюю поверхность кольца с шириной Ь равен Мг =- )2Рз (2пйзЬрг + 2прт1ЬРо) = 272)2Ь/тз (Рг + — ' ро)/ ° (12.5) ма 332 Рис 123 Пример кон рукций графитовых уплотнений: а — радиальное секционное уплотне. нна; 1 — вал ротора; 2 — иорпус уплотнения; 8 — графнтоаме сегменты; 4 — пружина браслетиаю б — сталь. ная шайба; б — раажнмное кольца 7 — пружяйа осевая; 8 — стопор! б— торцовое контактное уплотнение; вал ротора; 2 — втулка уплотияющая; 8 — иаоравляющве штпфтм: 4 — втул.
ка прижимная; б — кольца уплотни. тельные; б — графнтоагм кольцо; а— уплотиенве опоры компрессора: !в вал ротари, 2 н 8 — стальвме кольца; 4 — графитавое уплотняющее кольцо; б — воздушное лабприитное уплатне- яяе ЗЗЗ Подставляя (12.4) и (12.5) в (12.3), получаем расчетное уравнение, из которого определится потребное давление р,. Проверку упругости изготовленных колец на соответствие р, производят по замеру силы упругости Р, которая связана с удельным давлением р, следующим образом: Р = ) ргЬйз зш сб бйх = 2ргЬ)та. (12.6) о Кольцевые уплотнения требуют высокой точности изготовления, соблюдения указанных перепадов давлений и окружных скоростей не более 60 ...
80 м/с (иногда, до 100 м/с). В конструкциях современных ГТД вместо металлических уплотнительных колец находят применение графитовые уплотнения различных типов, отличающиеся большей надежностью и умеренными износами при более высоких нагрузках. На рис. 12.3, а приведен пример конструкции радиального секционного графитового уплотнения. Графитовые сегменты 3 обжимают поверхность вала 1 посредством пружины браслетного 1 Е о Ф Е л 7 типа 4, а п жинами 7 корпуса 2. От п ово Ру прижимаются к торцу неподвижног р рога графитовые сегменты удерживаются ого стопорами 8.
Геометрические размеры, форма и число довольно ши око ва ьи число элементов р варьируются. Так, графитовые радиальные ак показано на рисунке, уплотнения выполняются однорядными, к или двухрядными с большим числом элементов и пе ементов и перекрытием исло сегментов в одном ряду рекомендуется от четы ех до шести. Действующие на уплотнение пер от четырех до дуются в пределах не более 0,25 МПа. епады давлений екомен"р енУсилие растяжения браслетных пружин принимаю циональным и м диаметру посадочного места элементов: Р = 0,02 В, ма т пропоргде /! — диаметр, мм и Р— усилие, Н.
Осевые пр жины п Из применяемых материалов можно указать углеграфит Нигран-В (для температур воздуха до 300 'С), АГ-1500 и пи ог а ит ПГИ (для температур до 350 ... 400'С); ответные стальные детали изготавливают из 38ХМЮА, 13Х1!Н2В2МФ контактных поверхностей на глубину 0,1 ... 0,35 мм, п жин с азотированием из проволоки 40КХНМ значительные !7/ 0,5 мм. Такие уплотнения допускают относительные осевые перемещения и скольжения до !20 и/с. р ния и скорости На рис. !2.3, б п иве ен пения.
Уплотнительн р д пример торцового контактного уплот- . У ое кольцо 6, приклеенное к стальной втулке 4, перемещается по ей штифтам 3, соз д д станем осевых пружин по направляющ им давая контакт с торцом вращающейся й " я стально у ротора . Удельное давление в контакте должно превосходить перепад давлений воздуха при работе ГТД.
У у крышке опоры осуществляется резиновыми мане . плотДля надежной работы Т готовления деталей и от " р КУ необходима высокая точность изотсутствие перекоса торцов в контакте; втулка 2 должна охлаждаться струей масла (от 2,5 до 4,5 л/мин . Относительные осевые перемещения п и ТКУ пускаются большие у ольшие перепады давлений воздуха до 0,4 МПа (при температуре 200 "С и скорости скольжения до 75 м/с). При этом рекомендуется выдерживать параметр рУ ( 30, г е — л давление в контакте (МПа), 1г — о а), — относительная скорость скольжения (м/с).
В числе ж ( / ). В . других применяемых конструкций ТКУ следует упомянуть уплотнение меж е ду двумя вращающимися с подвижным самоустанавливающимся сферическим коль ом. По ц . следнее обладает заметно лучшими упл няющими свойствами. На многих ГТД п именя Д ри еняют радиально-торцовые контактные уплотнения различной конструкции. Применяют РТКУ, щие из набо а после о , состоя- стальных колец, с аз ел р едова1ельно чередующихся графитовых н уплотнений, а также м р д ением функций торцового и радиально ь го 534 и еющие всего одно кольцо. Существенн ое значение для выбора конструкции графитового уплотнения имеет место расположения уплотнения, связанное с условиями его работы (параметр РУ, ! воздуха или газа, теплоотвод).
На рис. 12.3, в приведен пример конструкции графитового уплотнения опоры компрессора с одним кольцом 4. Вместе с валом ротора 1 вращаются стальные кольца 2 и 3. Графитовое кольцо осуществляет уплотнение в плоскости торца и внешней цилиндрической поверхности. На величину давления воздуха перед уплотнением влияет наличие лабиринтного уплотнения 8. В конструкциях РТКУ для ГТД с большим ресурсом, с целью сокращения износов по торцам, выгодно применять «подъемные площадки». Их выполняют на торцах стальных вращающихся колец, и подводят по радиальным павам воздух, образующий при окружных скоростях около 90 м/с зону повышенного давления в стыке торцов («воздушную подушку»).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
