Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Второй "одшилник 17 фиксируется на валу в осевом направлении только по внутРеннему кольцу, а наружное имеет возможность осевого перемещения от"осительно корпуса. 255 Для лучшего охлаждения подшипников широко применяются разлиь ные подкачнвающие насосы, например выполняемые на валу около лой шипника в виде винтовой нарезки. Применяемые в ТНА конструкционные материалы при взаимодействия с криогенной жидкостью должны сохранять вязкостные свойства.
Подшив. ники криогенных насосов, как правило, изготавливаются из вязких сортов легированной коррозионностойкой стали, так как снижение вязкоста материалов подшипника и опоры может привести к хрупкому излому ць талей даже при малой нагрузке, что недопустимо. Работа опоры в условиях вакуума усложняется из-за влияния разре. жения, низкой теплоотдачи и изменения свойств материалов, применяемьц для изготовления узлов. При высокой степени разрежения р < 0,14 Па конструкция узла начинает активно обезгаживаться и наступает критичес. кое давление р = 14 10 ' Па,прикотоэоомработоспособностьподшнп.
ника резко ухудшается, а при р < 14 ° 10 Па возможна местная днффу. зионная сварка подшипника. Работа опор в таких условиях обеспечивается применением твердых смазок на основе графита, фторопласта, дисуль. фита молибдена и нх комбинаций с использованием покрытий из металлов с тяжелыми молекулами (золото, серебро, свинец, никель и тл.) . Дорожки качения стальных колец шарикоподшипннков покрываются серебром (2...5 мкм), никелем и медью. В реальных конструкциях покрытие на кольцах подшипника наносят кругом, так как сложно изолировать осталь.
ные поверхности. Каждая из применяемых твердых смазок имеет свой оптимальный диапазон работоспособности. Графитовые обеспечивают низкий коэффи. циент трения подшипника (Су = 0,1...0,15) при работе в зоне до предела. ного значения давления и наносятся напылением по беговой дорожке. Дальнейшее понижение давления приводит к испарению смазки и возрастанию Су до 0,5. Смазка на основе дисульфита молибдена имеет Су= = 0,1...0,16, который не изменяется при глубоком разрежении, но при высокой контактной температуре (Т Э 350 'С) возможно ее окисление, в результате чего образуется твердый порошок (абразив), нарушающий работу опоры.
Наилучшие условия эксплуатации опор ТНА, работающего в космосе, обеспечиваются герметизацией от вакуума всех полостей, размещение ТНА в контейнере с микроклиматом, не зависящим от окружающей среды. ! О.11. КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ Соединения, применяемые при сборке ТНА, можно условно разделить на подвижные н неподвижные. К подвижным соецнненням относятся подшнпниковые опоры уплотнения, зубчатые передачи редукторов. 256 В ТНА широко применяются неподвижные соединения, выполняемые азъемными и неразъемными. Конструкция узлов неразъемных соединений определяется степенью их нагруженности и требуемой герметичностью оединения. Они выполняются сваркой, пайкой, склеиванием, завальцов„ои, зачеканкой и другимн механическими способами.
Наиболее простой н надежный способ соединения при помощи сварки обеспечивает высокую степень герметичности стыка. Однако из-за неразъемности она не всегда применима. Для крепления разъемных стыков широко применяются шпильки, винты, различные пазовые соединения шпонками, шпицами, соединения напрессовкой и тл. Весь спектр разновидностей соединений элементов ТНА сложно полностью изложить даже в отдельном учебнике. Необходимо использовать специальную литературу по конструированию элементов деталей и узлов двигателей ЛА. Соединение валов насосов между собой и передача крутящего момента обеспечивается различными элементами (рис. 10.49), выбор конструкции которых зависит от значения передаваемого крутюцего момента, условиями сборки и разборки насосов и ТНА, температурными режимами их работы, наличием осевых сил и изгибающих моментов.
Наиболее широко применяется шлицевое соединение рессорой (рис. 10.49, а) или муфтой (рис. 10.49, б) . Рессора 1 обеспечивает упругое соединение соосных валов, 1 У гд 1 2 д ВадА 1 7 4 д рнс. 10„49. Соелюмиия валов ТНА: а — рессорой; б — муфтой; е, е — фасонными цапфами; 1 — вап; 2 — рессора; 3— цапфа вала; 4 — пружина; 5 — сухарь; 6 — папфа ротора; 7 — втулка; 8 — винт ретулировочный; 9 — муфта; !Π— кольцо 9- !758 2 у Е Х рис.
10.50. Соединение корпусов через шшкнни: б 1 — корпус насосаа 2 — шпилька; 3 — шпонка; 4 — корпус турбины; 5 — шайба; 6 — гайка входащих в ТНА агрегатов и является деьш. фером крутильных колебаний. Кроме того, рессора расширяет допуск на возможные не. соосность и перекос всех соединенных валов насосов ТНА без нарушения его нормальной работы. Муфта 9 (см.
рис. 10.49, б) фикси. руется относительно соединяемых валов с по. мощью пружинящего колыю 10, изготовлен. ного нз проволоки. Кольцо в канавке утопаег более чем на половину диаметра проволоки, что предотвращает его выиа. тие из канавки лри осевых усилиях на муфте. В ТНА с малыми значениями передаваемых крутящих моментов приме. няются специальные шаровые или фигурные цапфы (рис. 10.49, в, г), вхо. дящие в гнезда валов стыкуемых насосов. Цапфы 6 ротора турбины (см.
Рис. 10.49, г) имеют сферические окончания, иа которых выполнены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях пазы для соединения с сухарями 5. Сферические соединения обеспечивают соосность ротора относительно валов насосов, а осевое лоджатие сухарей 5 достигается пружиной 4. Боковые поверхности цалф, передающие крутящий момент, полируются, а сферические — хромируются.
Более простая форма поверхностей для передачи крутящего момента приведена на рис. 10.49, и, где цалфа ротора представлена в виде шптиндрического хвостовика с двумя фасон. ными пазами, соответствующими профилю отверстий в валах 1 насосов (см. вид А). Необходимое значение осевого поджатия ротора обеслечивается пружиной 4, расположенной во втулке 7 вала 1 насоса и регулиро.
ночным винтом 8. Насосы между собой лри малой разнице температур соединяются шпильками со стыком ло плоскости. Прн большом перепаде температур, например лри стыковке корпусов турбины и насоса, предусматриваются три или штыре кронштейна, в которых соединяемые корпуса кренятся друг к другу шпильками 2 (рис. 10.50) через шцонки 3, допускающие радиальные деформации соединяемых корпусов без нарушения соосностя валов насосов.
Наиболее полно вопросы соещ~нения деталей и злементов роторных машин изложены в учебниках и учебных пособиях применительно к авиа. ционным газотурбинным двигателям, которые широко используют в ТНА. 10.12. РЕДУКТОРЫ ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ Окружную скорость ротора газовой турбины целесообразно увели. чивать для повышения ее КПД, а наибольшая величина КПД насосов наряду с высокими антнкавитационнымн качествами соответствуют меньшей угловой скорости их ротора.
Кроме того, допчстимая чгловая скорость ротора насоса горючего всегда больше, чем окислителя. Еще больше разница угловых скоростей бустерных насосов и газовой турбины. Все зто предопределяет применение редукторных ТНА, в которых зубчатая передача снижает угловую скорость ротора насоса по сравнению с турбиной и „аждый нз них работает при оптимальной угловой скорости, что повышает энергетические характеристики турбины, насосов и всего ТНА в целом. Однако редукторные ТНА сложны в изготовлении, а в конструкции релуктора необходимо иметь специальную систему смазки и охлаждения зубчатых передач.
Передаточное число редуктора ТНА как отношение угловых скоростей насоса или бустера к скорости турбины изменяется в пределах! = 0,6...0,2 я обеспечивается одной (1 > 0,6) нли двумя парами зубчатых колес. В редукторах ТНА в основном применяются прямозубые цилиндрические зубчатые колеса с малым коэффициентом перекрытия (1,5 ...1,7) . Снижение угловой скорости оценивается по значению передаточного отношения. Например, для схемы (см. рис. 10.1, г) передаточное отношение редуктора насоса окислителя гэ '~т 1 ок '"но Расчет 'зубьев колес редуктора ТНА является в известной мере условным, а его результаты используются как ориентировочносравннтельные с подобными нмеющимнся данными для зубчатых передач в авиационных газотурбинных двигателях. При расчете очень сложно учесть комплексное влияние деформаций от вала и корпуса, подаваемой смазки и других элементов, определяющих значение усилия, возникающего прн работе зубьев.
С целью снижения контактных напряжений угол зацепления принимается яе менее 20' (лучше 25'), что приводит к повышенщо изгибной прочности зуба, а также снижает скорость относительного скольжения, при этом повышается стойкость зуба против задиров. В высокоскоростных передачах (до 100 м/с) для повышения работоспособности зубьев целесообразно применять серебряное покрытие толщиной 5 ...10 мкм. Зубчатые колеса редуктора баланснруются динамически с допускаемым значением дисбаланса не более 1 г. см. Степень точности изготовления зубьев по ГОСТ 1643 — 81 с допуском по шагу накопленной погрешности яе более 0,02 мм, иногда 0,03 мм.
Особое внимание уделяется организации смазки и снижению температуры редуктора и, главное, зоны контакта зубьев. В качестве смазывающей жидкости необходимо использовать специальные сорта масел, подаваемых на зубья колес, хотя для редуктора, объединенного в единый блок с ТНА это не всегда приемлемо, и приходится применять для смазки основаЫе компоненты топлива. Шестеренный редуктор ТНА ЖРД НМ-7, приво- Рнс. 10.51.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
