Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 67
Текст из файла (страница 67)
ставляет собой интеграл сил давления жидкости по периметру кольцо вой щели (рис. 11.37). Жесткость щелевого уплотнения С = — Р/е, (11.105) У У где е — эксцентриситет ротора. Знак минус означает, что сила, действующая со стороны ротора на уплотнение, равна силе Р, но противоположна по направлению, У' Сила л' определяется следующим образом: У 1 за г' = / 1' ЯР(р,г)сот рс7 рйг (11,106) У О О яли 1 2 г = — — я!1рЙ! аде, 4 (11.107) гпе ЬР = Р~ — Рэ (1эь — Лавление пеРед Уплотнением, Рэ — давление за уплотнением); А — радиус уплотнения; ! = !!е, ! — длина щели; Ь вЂ” радиальный зазор; а — параметр, учитывающий трение в щели. а = (0,5 Хл + е 1)э, Х вЂ” коэффициент трения в щели, Х = 0,03 ... 0,05.
Подставляя (11.107) в (11.105), получаем 1 с = — я!1рЯ! аХ. (11.108) У 4 Критическая скорость простейшей одноднсковой системы при условии, что места расположения расчетной массы гп и щелевого уплотнения совпадают, определяется следующим образом: (11.109) т где с — жесткость вала; с — жесткость шелевого уплотнения.
в У На рис. 11.38 приводится зависимость амплитудно-частотной характеристюси ротора от жесткости щелевого уплотнения су. ге ДЕМПФИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ РОТОРА 319 Демпфирование колебаний ротора обусловлено наличием сил трения, которые мало влияют на значение резонансных частот колебаний, но поз. валяет существенно уменьшить нх амплитуду на резонансных режимах. При вращении ротора на него действуют силы трения в подшипниках, силы трения элементов ротора о среду, в которой они вращаются (рабочие жидкости насосов, газ турбины).
силы внутреннего трения в материале вала и другие силы трения. Силы трения используются для уменьшения амплитуды колебаний ротора в тех случаях, когда рабочая частота вращения находится вблизи резонансной частоты или в процессе запуска ТНА приходится проходить резонансные частоты. Специальным конструктивным способом демпфирования колебаний роторов является введение упрогодемпферных оиор, некоторые примеры конструкций которых рассмотрены в раэд. 10.12 и приводятся на рнс. 10.47.
На рис. 11,39 показана принципиальная схема нала с упругодемпферной опорой. Демпфнрующие свойства опоры схематизнрованы поршнем, установленным с зазором в цилиндре с вязкой жидкостью. Упругие свойства схематнзнрованы пружиной. Характеристикой упругих свойств опоры является ее жесткость сею а характеристикой демпфирующих свойств— коэффициент вязкого трейия а.
рлс. 11.39. Схема ротора с упругодемпферной опорой пз рис. 11.40. Влияние вязкого трепля в упругодемпферной оноре на амюппудно частот. ную характеристику слстемм Амплитудно. частотная характеристика системы с одной степенью свободы, имеющей упругодемпферную опору, определяется по формуле У = (11 110) о Н вЂ” ')+ ( * — *)'!'* кр.у где шк у — критическая частота вращения ротора с упругой опорой, определяемая по (11.100); т — расчетная масса, На рис.
11.40 показано влияние вязкого трения в опоре на амплитудно-частотную характеристику системы. С увеличением коэффициента вязкого трения а амплитуда колебаний ротора уменьшается, особенно заметное уменьшение амплитуды происходит на резонансном режиме. ВОПРОСЫ ЗЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1, Перечислите возможные способы компенсации осевых сил на роторе ТНА. 2. Рабочая лопатка осевой газовой турбины имеет посгоянное поперечное сечение вдоль радиуса. Как изменится напряжение с в корневом сечении, если: а) вместо жаропрочной стали ис|юльзовать титановый сплав? б) не мення колструкционный материал, вдвое увеличить площадь поперечного сечения Р? 3. Какими способами можно уменьшить значения напряжений изп|ба от гюовых сил в лопатке осевой газовой турбины? 4.
Как влияет центральное отверстие в диске турбины на распределение напряжений а ием от центробежных сил? 5. В зависимости от соотношения значений каких параметров принято разделять валы ТНА на "жесткие" и "гнбкис" прн расчете крктических угловых скоростей вращения? б. Почему прн прямой прецессии ротора его частоты собственных изгибных колебаний возрастают с увеличением | |, а при обратной прецессии падмот? 320 Глава 12 КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ АГРЕГАТОВ АВТОМАТИКИ 12.1.
КЛАПАНЫ нлапаны Пп раФу прибпФа Пп Ччатнасти српдптыбанил Пп назначению По норнальнои позиции Вводные Градные Чан топлобные отсечные Обратные Предовро — Запрадпчнительные ные и др. спзогене- ратпрнспе Однонротногп срабптыбпнип, однорозобые ынагпнратного срадптыбптт, нпгпразобые сидрпбличесние пнебнаточеси 0ороприбодные злентрп- От зленпгро- нагнитные дбогптелп Норналвно лринрыпые Норнально зпнрытые Норнальна отнрытые Рис. 12.1. Общая классификация клапацоа ЖРД 11 — 175Я 321 Клапаны — наиболее многичисленные и разнообразные по конструкции агрегаты среди устройств автоматики двигателя.
Общая схема клас. сификации клапанов ЖРД приведена на рис. 12.1. Назначение — первая конструктивная характеристика клапана. Пневмогидросхема двигателя имеет большое число клапанов различного назначения. Например, они устанавливаются на трубопроводах, подводящих компоненты в насосы — входные клапаны; за насосами на магистралях питания камеры двигателя — главные пуско. отсечные клапаны; на трубопроводах литания ЖГà — газогенераторные клапаны и т.д. Срабатывая по программе системы управления, клапаны обеспечивают управление расходами компонентов при запуске, останове и других режимах двигателя. На ряде трубопроводов устанавливаются обратные клапаны, пропускающие расход компонента только в одном направлении.
Для обслуживания различных емкостей устанавливают заправочные, спинные и предохранительные клапаны. Имеются клапаны и другого назначения. Кратность действия — вторая конструктивная характеристика клапана. Клапаны подразделяются на клапаны однократного действия и клапаны многократного срабатывания. Одноразовые клапаны используются в схемах двигателей с однократным запуском — остановом, тогда как много. разовые клапаны предназначены для двигателей с многократным запуо ком — остановом.
Одноразовые клапаны, как правило. более просты по конструкции, более надежны и имеют меньшую массу. В современных двигателях одноразового применения с однократным запуском — остановом часто устанавливают клапаны с многократным срабатыванием. Благодаря им процесс экспериментальной доводки денга. теля существенно сокращается как по времени, так и по расходу материаль. ной части: такие клапаны позволяют производить многократные запуски одного двигателя без снятия его со стенда для переборки.
Кроме того, появляется возможность проведения контрольно-технологических запус. ков двигателя при его изготовлении. В тех случаях, когда главные клапаны, установленные за насосами на магистралях питания компонентами камеры двигателя и ЖГГ, осуществляют открытие и закрытие поступления компонентов. т,е, служат как пусковые и отсечные, то они называются лускочзтсечяыми клпланами, Способ илн система привода клапанов — третья конструктивная характеристика клапанов. По этому признаку имеется большое разнообразие конструкций клапанов. Гидроклапаны приводятся в действие давлением жидкости, как правило, давлением самих компонентов, Пневмоклапаны приводятся в действие давлением сжатого газа. Электроклапаны могут быть двух типов: одни приводятся в действие электромагнитом — электромагнитные клапаны, другие приводятся в действие электродвигателем.
Пироклапаны приводятся в действие давлением пороховых газов, образующихся при сгорании специальных пирозарядов — патронов. Среди клапанов с многократным срабатыванием наиболее распространенными являются пневмоклапаны. Они срабатывают при подаче сжатого газа в управляющую полость. В ней находится подвижная часть в виде поршня, сильфона или мембраны, которые соединены с запорным органом клапана.
Он перемещается, закрывая или открывая тракт. Сжатый газ подается в пневмоклапан с помощью другого — управляющего электромагнитного клапана, называемого электропневмоклапаном. Пневмоклапаны могут быть двух типов, В одних случаях под действием сжатого газа совершается одна операция — открытие или закрытие клапана, а другая, противоположная операция.
соответственно закрытие или открытие, происходит под действием возвратной пружины. Этот пневмоклапан одностороннего действия. В других случаях под действием сжатого газа могут совершаться обе операции — открытие и закрытие. Этот пневмоклапан двухстороннего действия. Соответственно управляющие электропневмоклапаны должны быть либо одностороннего действия. либо двухстороннего действия. Нормальное положение клапана, или исходная позишчя запорного ор. гана — четвертая конструктивная характеристика клапанов.
Нормально закрытым клапаном называют 'такой клапан, который при отсутствии управляющего воздействия под усилием возвратной пружины находится 322 а закрытом состоянии, причем в этом состоянии клапан должен быть ,.ерметичным до определенного (расчетного) давления на входе. Нормально открытый клапан — это такой клапан, который при отсутствии управляющего воздействия под усилием возвратной пружины находится в открытом состоянии. При подаче давления сжатого газа в управляющую полость пневмоклапана оно преодолевает усилие пружины и закрывает клапан, обеспечивая полную герметичность при расчетном давлении на входе.
Открытие такого клапана может происходить либо при сбросе управляющего давления, либо при давлении компонента на входе выше расчетного значения. Выбор типа клапанов определяется назначением двигателя. режимами его работы, эксплуатационными, производственно-технологическими требованиями. условиями хранения и т.п. В ряде двигателей применяются клапаны с однократным действием. Их конструкция всегда содержит разрывной элемент (например, мемб рану, срезной буртик, утоненную шейку штока), который в нужный момент разрушается под действием давления жидкости или пороховых газов, и клапан срабатывает — происходит движение запорного органа, который открывает или закрывает тракт. Естественно, при одноразовых клапанах каждая операция — открытие или закрытие тракта — требует отдельного клапана, При использовании одноразовых клапанов с пироприводом пневмогидросхема двигателя получается наиболее простой.
Мембранные клапаны обладают также высокой герметичностью. Поэтому двигательные установки могут находиться длительное время с емкостями, заправленными компонентами. Подготовка двигателя к запуску с "пироклапанной" автоматикой требует минимального времени — это тоже большое преимущество пироклапанов. Кроме того, время срабатывания у пироклапанов значительно меньше, чем у пневмоклапанов. Благодаря этому время неустановившихся процессов при запуске и останове, которые являются наиболее опасными, будет минимальным.
Вместе с тем большое быстродействие пироклапанов вызывает появление в полостях гидросистем сильных гидроударов, которые могут вызвать разрушение трубопроводов и агрегатов. Это обстоятельство требует принятия специальных мер защиты: установка на трубопроводах специаль. ных демпферов, гидротормозов или снижение режима работы двигателя перед закрытием пироклапанов. Основным недостатком пироклапанов является невозможность проверки срабатывания клапанов после их установки на двигатель, что снижает надежность. Кроме того, трудно и сложно подготовить повторный запуск двигателя в процессе его экспериментальной доводки, так как каждый раз двигатель должен сниматься со стенда для перезарядки пироклапанов. Это удлиняет и удорожает процесс создания двигателя. Многоразовые клапаны, например пневмоклапаны, в этом отношении обладают заметными преимуществами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
