Ротор компрессора высокого давления

 

Ротор КВД состоит из вала (см.рис.2.5), тринадцати рабочих колес, промежуточных колец, передних и задних лабиринтов, деталей крепления. Ротор КВД - дискового типа, крутящий момент от вала непосредственно передается рабочим колесам при помощи шлиц.

Диски рабочих колес и задний двойной лабиринт 9 (см.рис.2.7) насажены на об­щий вал и центрируются на нем прямоугольными (а не эвольвентными) шлицами. Такое центрирование не нарушается при деформации дисков под действием нагрузок и при из­менении их температуры. Двойной лабиринт крепится к диску 13-й ступени замком " пушечного типа". От перемещения в осевом направлении рабочие колеса закреплены на валу гайками 20 (рис.2.8) и 18 (см.рис.2.6); гайки законтрены пластинчатыми замками. Между ступицами дисков 1-й и 2-й ступеней на валу расположено регулировочное коль­цо 20 (см.рис.2.6). Подбором его толщины обеспечивают необходимый натяг между ободами дисков и промежуточными кольцами, который необходим для предотвращения рас­хождения стыков и наклепа их поверхностей при действии на ротор изгибающего мо­мента.

Каждое из рабочих колес состоит из диска и рабочих лопаток, закрепленных на дис­ках замком типа " ласточкин хвост". Для образования плавной проточной части и фикси­рования лопаток 3 -12-й ступеней в осевом направлении, а также для повышения изгибной прочности и жесткости ротора между ободами дисков установлены промежуточные кольца 19 (см.рис.2.6.). Кольца центрируются своими выступами в ободах дисков. Ло­патки 1-5-й ступеней фиксируются цилиндрическими штифтами, а лопатки 13-й ступени - пластинчатыми замками.

Для предотвращения резонансных колебаний по первой изгибной форме наиболее длинные лопатки 1-й и 2-й ступеней имеют антивибрационные полки (см.рис.2.6). К реб­ру обода диска 1-й ступени, а также ребру двойного лабиринта (на диске 13-й ступени) при помощи заклепок крепят грузики (поз.25 на рис.2.6 и поз. 12 на рис.2.7), которые используют для динамической балансировки ротора КВД,

 

 

 

Рабочие лопатки 1-8-й ступеней выполнены из титанового сплава ВТ8М, а 9-Г3-й ступеней - из стали ЭИ787ВД; диски рабочих колес 1-6-й ступеней --из титанового спла­ва ВТ18У, а диск 13-й ступени - из сплава ЭИ787ВД. Различие в материалах объясняется изменением рабочей температуры деталей от ступени к ступени. Промежуточные коль­ца первых 10 ступеней выполнены из титанового сплава, а 11-й и 12-й ступеней - сталь­ные. Вал ротора изготовлен из стали ЭП517.

На передней цапфе вала КВД ( поз. 1 на рис.2.8) за гайкой 15 монтируются два ла­биринта 8 и 9, регулировочное кольцо 12, внутреннее кольцо роликового подшипника 3. Все эти детали стянуты на валу гайкой 6, законтренной пластинчатым замком. Внутри вала нарезаны эвольвентные шлицы, при помощи которых он соединяется с хвостовиком ведущего цилиндрического зубчатого колеса центрального привода 2. От осевого пере­мещения зубчатое колесо удерживается штифтами.

На задней цапфе вала (рис.2.9) монтируются детали трехступенчатого лабиринтного уплотнения 17, 18, 19, регулировочное кольцо 21, шариковый подшипник 16 и ват при­вода КВД 4. Все эти детали стянуты гайкой 3, навернутой на вал ротора КВД 8. Регули­ровочное кольцо 21 служит для корректировки осевого расположения ротора КВД отно­сительно статора, т.е. для регулирования осевых зазоров при сборке.

Соединение валов роторов КВД и ТВД осуществляется через вал привода КВД (рис.2.10). Это соединение передает крутящий момент с ротора ТВД на ротор КВД, обес­печивает осевую фиксацию ротора ТВД и уравновешивание осевых усилий, действую­щих на роторы ТВД и КВД. Важными требованиями к этому соединению являются тех­нологичность сборки двигателя и высокая надежность соединения. Разрушение этого соединения может привести к нелокализованному разрушению турбины, частота враще­ния которой при отсутствии уравновешивающего крутящего момента со стороны КВД резко возрастет.

Вал привода 4 компрессора высокого давления своими внутренними шлицами со­единяется с наружными шлицами вала ротора КВД 8 и закреплен на нем гайкой 3. На заднем конце вала привода имеются внутренние шлицы, которыми он соединяется с шлицевой втулкой 6, а та, в свою очередь, своими внутренними шлицами соединяется с валом 13 ротора ТВД.

Все детали, размещенные внутри вала привода 4, стянуты гайкой 7, которая жестко связывает их в осевом направлении. Вал привода в свою очередь жёстко стянут с валом ротора КВД гайкой 3. Следовательно, если связать вал ротора ТВД с валом привода КВД, то через него окажутся связанными валы ТВД и КВД. Эту задачу выполняет стяж­ная втулка 11. которая вворачивается в резьбу на внутренней поверхности переднего 'конца вала ТВД. Своим фланцем она стягивает сферическое кольцо 12, центрирующее кольцо 5 и шлицевую втулку 6, которая упирается в гайку 7.

 

 

 

Втулка 6 зафиксирована в осевом направлении гайкой 7, которая своими выступами на внутренней стороне входит во впадины между шлицами на валу ротора ТВД, и таким образом исключается возможность ее раскручивания. Кольцо 12 фиксирует в осевом на­правлении кольцо 27, которое своими выступами через обоймы 9 упирается в гайку 3, предотвращая ее раскручивание. Стяжная втулка 11 контрится с помощью контровочной втулки 14, которая своими выступами входит в зацепление с выступами на заднем конце втулки 11. Сама копировочная втулка 14 зафиксирована от прокручивания шлицевым соединением с валом ротора ТВД 13, а в осевом направлении - разрезным кольцом.

Втулка 10, находящаяся в обоймах 9, выполняет роль ограничителя прогибов длин­ного вала ротора ТНД 15.

Сферическое соединение (кольца 5 и 12) компенсирует небольшой (в пределах до­пуска) перекос осей валов ТВД и КВД, не устраняемый до конца регулировкой соосности опор.

Осевые усилия с ротора ТВД, направленные в сторону сопла (на рисунке 2.9 - влево), передаются через резьбу на втулке 11 на кольцо 12 и втулку 6. Далее через гайку 7 они передаются на вал привода 4 и через выступ на его внутренней поверхности - на гайку 3 и через резьбовое соединение - на вал 8 ротора КВД. Далее неуравновешенное осевое уси­лие через резьбу на гайке 20 и детали лабиринтного уплотнения 17, 18, 19 и кольцо 21 передаются на шариковый подшипник 16.

Для того чтобы разъединить роторы КВД и ТВД необходимо снять контровочную втулку 14 (см.рис.2.9), вращая втулку 11 за выступы на ее правом конце вывести из заце­пления и затем снять вал 13 ротора ТВД, После этого освобождается гайка 7 и становится возможной дальнейшая разборка: удаление шлицевой втулки 6, кольца 12, втулки 11, кольца 27 и деталей ограничителя прогибов 9 и 10. Далее отворачивается гайка 3 и сни­мается вал привода КВД. Сборка соединения производится в обратном порядке.

 

Опоры ротора КВД

Передняя опора ротора КВД (см.рис. 2.8) - упруго-демпферная (УДО). Конструкция ее аналогична рассмотренной в п.2.3 задней опоре ротора вентилятора. Наружное коль­цо роликового подшипника 3 монтируется в стакане внутренней рессоры 5 и затянуто гайкой 7, законтренной пластинчатым замком 14. На внешней поверхности внутренней рессоры проточены две канавки, в которые устанавливаются по два маслоуплотнительных кольца 13. Наружная рессора 4 своим задним фланцем крепится к корпусу при­водов, а передним фланцем соединяется с фланцем внутренней рессоры. Между маслоуплотнительными кольцами в зазорах между наружной и внутренней рессорами обра­зована демпферная полость, в которую подводится масло по каналам в корпусе. Отсюда же по сверлениям во внутренней рессоре масло поступает на смазку подшипника.

 

 

Радиальные усилия, возникающие в передней опоре ротора КВД, передаются через УДО. корпус опоры и разделительный корпус на узлы крепления двигателя. Уплотнение масляной полости роликового подшипника лабиринтное, двухступенчатое. Фланцы 10и 11 лабиринтов, сопрягаемые с лабиринтами 8 и 9, установленными на передней цапфе вала ротора КВД, крепятся к корпусу приводов. Внутренняя поверхность фланцев лаби­ринтов с целью уменьшения радиального зазора имеет истираемое покрытие.

Задней опорой ротора КВД (см.рис.2.9) является шариковый подшипник, который воспринимает радиальные усилия, а также разность осевых усилий, действующих на роторы КВД и ТВД. Наружное кольцо шарикового подшипника 16 монтируется в стальном стакане 26, запресованном в корпус опоры, которая конструктивно входит в сварной узел внутреннего корпуса камеры сгорания.

Усилия с шарикового подшипника через опору передаются на спрямляющий аппа­рат 2 13-й ступени и далее через кольцо подвески и тяги силовой схемы к узлу крепления двигателя.

Уплотнение масляной полости шарикового подшипника - лабиринтное, трехсту­пенчатое. Фланцы лабиринтов 23, 24, 25 крепятся к корпусу опоры. Сопрягаемые с лабиринтами 17. 18, 19 поверхности имеют истираемое уплотнительное покрытие. Для уменьшения теплоотдачи в масло стенка переднего фланца лабиринта 25 имеет слой теплоизоляции, удерживаемый кожухом. Между стенками фланцев лабиринтов 25 и 24 образована полость, которая обдувается воздухом. Воздух для наддува лабиринтов отби­рается из-за подпорных ступеней. Масло для смазки и охлаждения подшипника подво­дится по внешнему трубопроводу к масляным форсункам 22 и впрыскивается на бего­вую дорожку подшипника через жиклер.

 

Контрольные вопросы

 

1.Назовите и найдите на чертеже основные элементы статора и ротора вентилятора.

2.Назовите и найдите на чертеже основные элементы статора и ротора подпорных ступеней.

3.Какие элементы образуют силовую схему КНД?

4.Как соединяются и центрируются элементы корпуса вентилятора и подпорных сту­пеней?

5.Какие усилия действуют на лопатки спрямляющего аппарата вентилятора? Как крепятся лопатки?

6.Чем обьясняется криволинейная форма проточной части подпорных ступеней?

7.Как расположены и как кренятся лопатки статора ПС? Какие усилия они воспри­нимаю!?

8.Найдите на чертеже основные элементы ротора вентилятора и подпорных ступе­ней. К какому типу роторов можно отнести ротор КПД?

 

9.Как осуществляется центрирование рабочего колеса вентилятора и передача на не­го крутящего момента с турбины?

10.Как крепятся рабочие лопатки вентилятора? Как они зафиксированы от перемещений в осевом направлении?

11.Для чего предназначен обтекатель, как он крепится и центрируется?

12.Каким образом можно заменить рабочую лопатку вентилятора без разборки вен­тилятора?

13, Каким образом можно заменить рабочее колесо вентилятора без разборки всего вентилятора?

14.Каким образом уплотняется газовоздушный тракт между вентилятором и подпор­ными ступенями?

15.Для чего предназначены полки на рабочих лопатках вентилятора? Преимущества и недостатки такой конструкции?

16, Как осуществляется центрирование деталей ротора подпорных ступеней и пере­дача на них крутящего момента с турбины?

17.Каким образом уплотняется газовоздушный тракт в подпорных ступенях?

18.Как крепятся рабочие лопатки подпорных ступеней? Как они фиксируются от осевых перемещений?

19.Какие меры предусмотрены для уменьшения радиальных зазоров между ротором и статором в подпорных ступенях?

20.Каким образом обеспечивается динамическая балансировка ротора вентилятора и подпорных ступеней?

21.Найдите на чертеже опоры ротора вентилятора и подпорных ступеней. Какие ти­пы подшипников использованы в опорах и почему? Какие усилия они воспринимают?

22.Назначение и принцип работы упруго-демпферной задней опоры ротора вентиля­тора и подпорных ступеней.

23.Поясните схему передачи осевого усилия от рабочих лопаток вентилятора к кор­пусу. Какие детали при этом нагружены и как направлены действующие на них силы?

24.Какими деталями воспринимаются радиальные усилия в опорах ротора вентиля­тора и подпорных ступеней?

25.Для чего и как связаны между собой в осевом направлении роторы вентилятора и турбины низкого давления? Поясните конструкцию этого соединения, способы передачи крутящего момента и осевых усилий.

26.Каким образом регулируются осевые зазоры между деталями ротора и статора в вентиляторе и подпорных ступенях?

27.Поясните схему смазки подшипников ротора вентилятора и подпорных ступеней. Каким образом уплотняются масляные полости?

28.Принципиальный порядок сборки узла вентилятора и подпорных ступеней.

29.Как предотвращается образование льда на деталях вентилятора?

30.Какие материалы применяются для изготовления деталей вентилятора и подпор­ных ступеней.

31.Найдите на чертеже основные элементы статора и ротора КВД.

32.Какие элементы образуют силовую схему КВД?

33.Как соединяются и центрируются элементы корпуса КВД?

34.Поясните устройство входного направляющего аппарата КВД.

35.'Каким образом крепятся лопатки ВНА? Какие усилия на них действуют и какими деталями они воспринимаются?

36. Зачем и как осуществляется регулирование положения лопаток ВНА?

37.Чем объясняется различие в длине наружных цапф лопаток ВНА и поворотных на­правляющих аппаратов КВД? Для чего необходимы сферические кольца в креплении лопаток ВНА?

38.Поясните устройство направляющих аппаратов 3-12 ступеней КВД. Как крепятся лопатки? Преимущества и недостатки такой конструкции?

39.Отличия конструкции СА 13-й ступени от конструкции напавляющих аппаратов 3 - 12-й ступеней. С чем связаны эти отличия?

40.Найдите на чертеже основные элементы ротора КВД. К какому типу роторов можно отнести ротор КВД?

41.Как осуществляется центрирование рабочих колес КВД и передача на них крутя­щего момента с турбины?

42.Как крепятся рабочие лопатки КВД? Как они зафиксированы от перемещений в осевом направлении?

43.Каким образом уплотняется газовоздушный тракт КВД?

44.Почему рабочие лопатки 1 - 3-й ступеней КВД имеют антивибрационные полки, а лопатки остальных ступеней - не имеют?

45.Какие меры предусмотрены для уменьшения радиальных зазоров между ротором и статором в КВД?

46.Каким образом обеспечивается динамическая балансировка ротора КВД?

47.Найдите на чертеже опоры ротора КВД. Какие типы подшипников использованы в опорах и почему? Какие усилия они воспринимают?

48.Поясните схему передачи осевого усилия от рабочих лопаток КВД к корпусу. Ка­кие детали при этом нагружены и как направлены действующие на них силы?

49. Какими деталями воспринимаются радиальные усилия в опорах ротора КВД?

50. Поясните конструкцию соединения роторов КВД и ТВД, способы передачи кру­тящего момента и осевых усилий.

51.Каким образом регулируются осевые зазоры между деталями ротора и статора в КВД?

52.Поясните схему смазки подшипников ротора вентилятора и подпорных ступеней. Каким образом уплотняются масляные полости?

53.Порядок сборки узла КВД.

54.Какие материалы применяются для изготовления деталей КВД (валов, дисков, ло­паток, корпусов) и чем объясняется выбор материалов в каждом случае?

55.Как обеспечивается устойчивая работа компрессора? Перечислите противопомпажные мероприятия.

56.Как соединить и разъединить роторы КВД и ТВД?

57.Как соединить и разъединить роторы КПД и ТНД?

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: