КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ПС-90А

М.А.НИХАМКИН

М.М.ЗАЛЬЦАН

КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ПС-90А

Рекомендовано Учебно-методическим объединением учебных заведений Российской Федерации по образованию в области авиации, ракетостроения и космонавтики в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся, по направ­лению 55100 " Авиа- и ракетостроение" и специальности 130200 " Авиационные двигатели и энергетические установки"

 

Пермь 1997

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие предназначено для самостоятельного изучения студентами конструкции основных узлов и элементов авиационного газотурбинно­го двигателя на примере двухконтурного двигателя ПС-90А. Этот двигатель, соз­данный в Пермском АО " Авиадвигатель", является одной из последних отече­ственных разработок в области авиационного двигателестроения, вобравшей в себя наиболее современные конструкторские решения. По уровню этих решений, параметрам рабочего процесса он соответствует, а отчасти и превосходит лучшие зарубежные двигатели своего класса, В течение 15-20 лет он останется одним из основных авиационных двигателей Российской авиация, а также базовым для гаммы двигателей наземного применения.

Ограниченное учебное время делает затруднительным использование подроб­ных технических описаний двигателя, составленных предприятием-разработчиком [1, 2]. Настоящее пособие содержит лишь необходимые для учебных целей сведе­ния о конструкции, В то же время в него включены некоторые разъяснения и обос­нования конструкции узлов и элементов. Приведены общие сведения о двигателе и его основных узлах, силовая и кинематическая схемы, более подробно описаны основные узлы: вентилятор с подпорными ступенями, компрессор высокого дав­ления, разделительный корпус, камера сгорания, турбины высокого и низкого дав­ления, реверсивное устройство.

В процессе доводки и опытной эксплуатации конструкция двигателя претерпе­ла многочисленные изменения, которые не нашли отражения в [1, 2]. Приведенное в пособии описание и иллюстрации соответствуют тому варианту, который кон­струкция двигателя получала к настоящему моменту.

Пособие предназначено для студентов специальности " Авиационные двигате­ли" технических вузов, изучающих курс конструкции воздушно-реактивных двига­телей, а также для самостоятельного изучения конструкции двигателя ПС-90А при дипломном проектировании.

Авторы выражают глубокую благодарность за консультации специалистам АО " Авиадвигатель" Ю.А.Дылдину, А.И.Ковалеву, А.В.Медведеву, Н.А.Рокко, Ю.Н. Сорокину, А.П.Трушникову. Особую признательность за помощь в подго­товке и издании пособия авторы выражают научному редактору проф. В.Г. Августиновичу, заведующему кафедрой " Авиационные двигатели" Пермского государственною технического университета А.Д.Дическулу, преподавателю этой кафедры Л.В.Воронову, а также Л.В.Шайхутдиновой, подготовившей все графиче­ские материалы.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Двигатель ПС-90А турбореактивный, двухконтурный, двухвальный со смешением потоков наружного и внутреннего контуров, общим реактивным соплом и реверсирова­нием тяги. Двигатель разработан в 1982-92 гг., сертифицирован в 1993г. и устанавливает­ся на дальнемагистральном самолете ИЛ-96-300 и среднемагистральных ТУ-204 и ТУ-214.

Конструкция двигателя постоянно совершенствуется и модифицируется. В настоя­щее время разрабатывается ряд модификаций двигателя с тягой 10, 12, 14 и 18 тыс.кг, а также модификаций, предназначенных для использования в наземных силовых установ­ках (электростанциях и газоперекачивающих агрегатах).

Наиболее существенными изменениями конструкции, введенными в последние годы, являются следующие:

Ротор низкого давления в первоначальном варианте имел четыре опоры, одна из которых представляла собой межвальный подшипник, расположенный внутри вала рото­ра высокого давления. В ходе совершенствования конструкции от этого подшипника удалось отказаться, упростив конструкцию и повысив тем самым надежность.

Разработана новая конструкция камеры сгорания, обеспечившая существенное по­вышение ресурса лопаток турбины.

При самостоятельном изучении конструкции двигателя предлагается придерживаться следующих методических рекомендаций: при изучении конструкции узлов обращать внимание на то, какие нагрузки действуют на элементы конструкции, какими элементами они воспринимаются, какие элементы конструкции образуют силовой каркас узла, как обеспечивается центрирование элементов роторов и статора, какие мероприятия преду­смотрены для регулировки положения элементов, балансировки роторов, как собираются и разбираются узлы двигателя, как обеспечивается охлаждение элементов горячей части двигателя и свобода их теплового расширения, как обеспечивается фиксация и контровка деталей, какие материалы выбраны для изготовления тех или иных элементов и почему. Именно эти вопросы, приведены в конце каждого раздела пособия в качестве контроль­ных.

Во многих случаях информация, необходимая для ответов на контрольные вопросы, содержится непосредственно в чертежах и схемах. С методической точки зрения полезно сначала попытаться найти ответы на контрольные вопросы анализируя чертежи, а уже затем обратиться к тексту описания. При изучении чертежей рекомендуется пользовать­ся макетами узлов.

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДВИГАТЕЛЕ

 

Краткие сведении об основных технических данных двигателя

 

У земли при стандартных атмосферных условиях (Н=0, Р=760 мм рт.ст., Тн=288К) и скорости полета Мп=0 взлетный режим работы двигателя характеризуется следующими данными:

- тяга двигателя - 161, 4 кН (16000 кс);

- удельный расход топлива - не более 0, 0382 кг/Нч (0, 382 кг/кг ч);

- часто та вращения ротора каскада высокого давления - 11 740 об/мин;

- частота вращения ротора каскада низкого давления - 4340 об/мим;

- секундный расход воздуха - 534 кг/с.

В тех же условиях на крейсерском режиме (0, 92 N6):

- тяга двигателя - 125 кН (12500 кг);

- удельный расход топлива - не более 0, 0370 кг/Нч (0, 370 кг/кг ч);

- частота вращения ротора каскада высокого давления - 11365 об/мин;

- частота вращения ротора каскада низкого давления - 3940 об/мим;

На крейсерском режиме при высоте Н=11км и скорости полета Мп =0, 8:

- тяга двигателя - 35 кН (3500 кг);

- удельный расход топлива - не более 0, 0595 кг/Нч (0, 595 кг/кг ч);

- частота вращения ротора каскада высокого давления - 11300 об/мин.

На режиме реверса максимальная обратная тяга равна 36 кН (3600 кг) при частоте вращение ротора высокого давления 11490 об/мин.

Сухая масса двигателя составляет 2950 кг, а удельная масса (по отношению к тяге па взлетном режиме) 0.018 кг/Н (0, 18 кг/кг). Длина двигателя - 5330 мм, максимальный диаметр - 2396 мм.

Из приведенных данных видно, что двигатель НС-90А по удельным параметрам не уступает лучшим образцам зарубежных авиационных двигателей этого класса.

При работе двигателя замеряются следующие основные параметры, характеризую­щие его работу:

- частота вращения роторов высокого и низкого давления;

- температура газа за турбиной;

- давление масла на входе в двигатель;

- давление воздуха в системе суфлирования;

- температура масла на входе в двигатель и на выходе из полостей опор;

- давление топлива перед форсунками;

- температура топлива;

- вибрация двигателя.

Информация о параметрах двигателя, а также о положении регулируемых элементов его систем, поступает в самолетную многоканальную систему регистрации параметров (МСРП).

 

КОМПРЕССОР

 

Назначение компрессора - сжатие воздуха и подача его в наружный контур и в ка­меру сгорания. Кроме того, сжатый в компрессоре воздух используется для противообледенителной системы самолета и наддува кабин и пассажирского салона, а также для ох­лаждения горячей части двигателя, наддува полостей уплотнения подшипниковых уч­ло», обеспечения работы агрегатов автоматики двигателя, для регулирования радиаль­ных зазоров и компрессоре высокого давления (КВД) и турбине.

Компрессор двигателя осевой, двухвальный, левого вращения. Основными узлами ком­прессора являются вентилятор, подпорные ступени, разделительный корпус и КВД.

Вентилятор

 

Вентилятор двигателя трансзвуковой (т.е. относительная скорость воздуха, обтекаю­щею профили лопаток но радиусу, изменяете» от дозвуковой до сверхзвуковой), приво­дится во вращение турбиной низкого давления ('ГНД)- Напомним, что в ТРРД с большой степенью двухконтурности вентилятор создает основную часть тяги. Общий вид венти­лятора и подпорных ступеней покачан на рис.2.1.

Вентилятор состоит из следующих основных узлов: рабочего колеса 3 с обтекате­лем 4, вала вентилятора 9, деталей опор вала, спрямляющего аппарата вентилятора 6 и корпуса вентиля гора 2 с переходником 1.

Рабочее колесо (РК) вентилятора вместе с ротором подпорных ступеней (ПС) образу­ет единый ротор компрессора низкого давления. Соединение обеих частей ротора и кре­пление их к валу осуществляются при помощи призонных болтов 13. Фланцы центри­руются по внутренней и наружной цилиндрическим поверхностям на фланце вала.

Диск рабочего колеса вентилятора является одной из наиболее нагруженных дета­лей двигателя, центробежная сила, действующая на одну лопатку па взлетом режиме, составляет около 600 кН (60 т). Диск выполнен из высокопрочного титанового сплава ВТ8, толщина его определяется требованием обеспечения статической прочности.

Рабочие лопатки вентилятора 3 имеют антивибрационные полки. На рабочем колесе расположены 33 лопатки, выполненные из титанового сплава ВТ8М. Они кренятся к дис­ку замком елочного типа, такой тип крепления лопаток позволяет уменьшить нагрузку на один зуб хвостовика лопатки и выступа диска по сравнению с традиционным креп­лением типа " ласточкин хвост". Кроме того, меньшая ширина хвостовика позволяет разместить большее число лопаток на ободе диска. Пол­ки в комлевой части лопаток образуют плавную поверхность проточной части.

 

 

 

Задний лабиринт вентилятора 12 с передним кольцом входного направляющего аппарата ПС образует воздушное уплотнение, препятствующее перетеканию воздуха повышенного давления из-за вентилятора. Благодаря этому уменьшается осевое усилие, действующее на упорный шариковый подшипник передней опоры вентилятора. Задний лабиринт 12 крепится болтами к выступу на ободе диска, он же удерживает рабочие лопатки 3 от пе­ремещения назад под действием осевой составляющей центробежной силы. От переме­щения вперед под действием давления воздуха лопатки удерживаются передним коль­цом, закрепленным на диске.

Рабочее колесо вентилятора закрыто вращающимся обтекателем 4, который обеспе­чивает плавный вход воздуха в рабочее колесо вентилятора и предотвращает попадание посторонних предметов во внутренний контур двигателя. Для этого его поверхность специально спрофилирована таким образом, чтобы не происходило срыва погранично­го слоя при обтекании и чтобы посторонние предметы, которые могут попасть в двига­тель, отражались в наружный контур.

В связи с тем, что обтекатель вращающийся, он должен быть тщательно отбаланси­рован, а его крепление предусматривает центрирование относительно рабочего колеса вентилятора по цилиндрическому пояску на переднем кольце. Обтекатель состоит из двух частей сварной конструкции из титанового сплава ОТ4.

Крепление обтекателя предусматривает возможность его быстрого съема при замене рабочих лопаток вентилятора, подверженных повреждениям от попадания в них посто­ронних предметов. Конструкция этого крепления показана на рис.2.1. Обтекатель 4 кре­пится к диску рабочего колеса вентилятора 16 болтами 19 через кольцо 17. Болты 19 имеют удлиненную головку; при отвинчивании болта головка входит в специальное от­верстие в кольце 18. Самоконтрящиеся гайки приклепаны к фланцу обтекателя 4 с внут­ренней стороны. Кольцо 18 фиксирует рабочие лопатки вентилятора от перемещения вперед. При замене лопаток откручиваются болты 19, снимается обтекатель и кольца 17 и 18, а затем лопатки. Для сохранения балансировки лопатки при замене подбирают по статическому моменту.

Задний конец вала вентилятора соединяется с валом турбины низкого давления. Конструкция этого соединения показана на рис.2.4. Крутящий момент от ТНД ротору вентилятора передается через эвольвентное шлицевое соединение валов. Для уменьше­ния осевого усилия на шарикоподшипник передней опоры и фиксирования ротора тур­бины низкого давления в осевом направлении роторы вентилятора и ТНД связаны соединительным болтом 5 (рис.2.4), Задним концом соединительный болт вворачивается в гайку 26. вставленную в вал ротора ТНД, Гайка 26 через сферическое кольцо 27 упира­ется в выступ вала; от проворачивания она удерживается выступами на торце вала венти­лятора, а в осевом направлении фиксируется разжимным стопорным кольцом 12. Головка соединительного болта 5 через два сферических кольца 6 и 7 опирается на выступ вала вентилятора. Сферические кольца благодаря возможности их самоустановления обеспе­чивают работу соединительного болта только на растяжение (т.е. исключают возмож­ность его изгиба). От отворачивания соединительный болт удерживается шлицевой контровочной втулкой 9, которая своими задними шлицами соединена с внутренними шли­цами головкой соединительного болта 5, а передними - с шлицевой втулкой 8. Втулка 9 удерживается крышкой 10, которая сама опирается через регулировочное кольцо 11 и разрезное пружинное кольцо 12 на шлицевую втулку 8. Последняя соединена с валом 3 цилиндрическими шрифтами. Чтобы разъединить валы вентилятора и ТНД необходимо снять пружинное кольцо 12, кольцо 11, крышку 10, втулку 9, а затем вывернуть соеди­нительный болт 5. При сборке эти операции производятся в обратном порядке.

Для балансировки ротора вентилятора предусмотрена установка балансировочных грузиков под головками винтов крепления заднего лабиринта и внутри задней цапфы вала.

За рабочим колесом вентилятора поток воздуха раздваивается ( см. рис.2. Г): боль­шая часть его поступает в наружный контур, а меньшая - во внутренний (в подпорные ступени и далее в КВД). Та часть потока, которая идет в наружный контур, проходит спрямляющий аппарат (СА) вентилятора 6, который спрямляет поток воздуха, закру­ченный лопатками вентилятора, до осевого направления; при этом продолжается повы­шение давления воздуха за счет преобразования его кинетической энергии в потенци­альную так как канал между лопатками С А диффузорный.

Наклонное положение лопаткам СА придано с целью уменьшения составляющей вектора скорости, перпендикулярной передней кромке лопатки. Благодаря этому умень­шаются волновые потери при обтекании лопаток (тот же эффект, что для стреловидного крыла самолета) и повышается КПД вентилятора. Большой осевой зазор между лопатка­ми СА и рабочими лопатками вентилятора позволяет снизить уровень шума.

Лопатки спрямляющего аппарата выполнены методом холодного вальцевания из ти­танового сплава ОТ4. Внутренняя и наружная полки лопаток приклепаны к ее перу. Они образуют проточную часть наружного контура. Наружные полки лопаток СА крепятся винтами к корпусу СА, а внутренние к кожуху при помощи болтов. Кожух 7 образует плавную проточную часть, заполняя пространство между внутренними полками СА и разделительным корпусом. На кожухе 7 расположены звукопоглощающие панели.

Корпус вентилятора 2 - сварной конструкции, изготовлен из титанового сплава ВТ6. Наружная поверхность его обмотана органитом 6НТ, назначение которой - Удержание лопаток, в случае их обрыва. Корпус вентилятора своим задним фланцем крепится к корпусу спрямляющего аппарата 5. К переднему фланцу корпуса вентилятора 2 крепится переходник 1. Центрирование этих фланцев обеспечивается цилиндрическими поясками. Обтекатель 4 (см.рис.2.1) обогревается горячим воздухом из-за 7-й ступени КВД. Воздух поступает по трубопроводам 14 и 15 и далее через отверстие " А" в вале вентилятора и трубу 11 в полость " Б" обтекателя и выходит через отверстия " В" в проточную часть.

Подпорные ступени

 

Напорность вентилятора зависит от квадрата окружной скорости, которая изменя­ется по радиусу. Поэтому в корневой части лопаток степень повышения давления воз­духа значительно ниже средней в вентиляторе. Подпорные ступени (ПС) предназначе­ны для повышения давления воздуха на входе в КВД. Степень сжатия воздуха в компрес­соре низкого давления составляет около 2, 5, температура воздуха за подпорными ступе­нями около 100°С.

Для обеспечения устойчивой работы подпорных ступеней на нерасчетных режимах осуществляется перепуск воздуха за спрямляющим аппаратом ПС при помощи засло­нок перепуска, расположенных в разделительном корпусе.

Подпорные ступени (см.рис. 2.2) состоят из следующих узлов: ротора, входного на­правляющего аппарата (ВНА) подпорных ступеней 1, корпусов 1-й и 2-й подпорной ступеней (поз.З и 5) с направляющими аппаратами, спрямляющего аппарата (СА) под­порных ступеней 7.

Ротор подпорных ступеней является частью ротора вентилятора и включает рабочие колеса 1-й и 2-й ступеней (поз. 14 и 10 рис.2.2) и диск привода подпорных ступеней 12. Диски рабочих колес обеих ступеней крепятся к фланцу диска привода ПС призонными болтами. Центрирование этих деталей производится по цилиндрическим по­верхностям. Передним фланцем диск привода ПС крепится вместе с рабочим колесом вентилятора к валу также призонными болтами (рис.2.3).

Рабочие лопатки обеих ступеней соединяются с дисками замком типа " ласточкин хвост". От перемещения вдоль паза лопатки 1-й ступени удерживаются пластинчатым замком. Крестообразный пластинчатый замок вкладывается в крестообразную выемку, выфрезерованную в подошве хвостовика лопатки и загибаются вниз на торцах дисков с двух сторон. Лопатки 2-й ступени фиксируются штифтами.

Обод рабочего колеса 1-й ступени 14 имеет в передней и задней части кольцевые выступы с гребешками лабиринтного уплотнения.

Диски подпорных ступеней и вал привода ПС выполнены из титанового сплава ВТ8, рабочие лопатки - из сплава ВТ8М, а вал вентилятора - из стали ЭП517.

 

 

Входной направляющий аппарат подпорных ступеней 1 (рис.2.2) состоит из 77 ло­паток, внутреннего кольца 15 и разделительного носка 2. Лопатки ВНА выполнены из титанового сплава ВТ8М. Лопатки вставлены в разделительный носок и закреплены в нем болтами. Внутреннее кольцо ВНА с помощью заклепок соединяется с передним кольцом, образующим проточную часть. Цилиндрическая поверхность кольца 15 с гре­бешками диска 1-й подпорной ступени 14 образует лабиринтное уплотнение. С целью уменьшения радиального зазора в этом уплотнении цилиндрическая поверхность имеет срабатываемое покрытие. ВНА в собранном виде крепится винтами к корпусу 1-й под­порной ступени 3.

Корпус 1-й подпорной ступени 3 с направляющим аппаратом 4 состоит из наружного корпуса, кольца с направляющими лопатками и двух фланцев лабиринтов 11 и 13. Кор­пус изготовлен из титанового сплава ВТ6, на его внутренней поверхности имеется сра­батываемое покрытие. Лопатки выполнены из титанового сплава ВТ8М. С наружным кольцом они соединяются замком типа " ласточкин хвост". Внутренние полки лопаток образуют проточную часть. К буртикам внутренних полок приклепаны фланцы лабирин­тов со срабатываемым покрытием на цилиндрической поверхности.

К заднему фланцу корпуса 3 крепится своим фланцем корпус 2-й подпорной ступе­ни 5. Корпус 2-й подпорной ступени и спрямляющий аппарат 8 образуют проточную часть за ротором подпорных ступеней. Спрямляющий аппарат спрямляет поток воздуха до осевого направления. Корпус 2-й ступени выполнен из титанового сплава ВТ6.

Спрямляющий аппарат 8 состоит из наружного и внутреннего колец и лопаток. Ло­патки СА выполнены из титанового сплава ВТ8М и имеют наружные и внутренние пол­ки. Наклонное положение продольной оси лопаток СА соответствует криволинейное™ канала проточной части. Внутренние полки лопаток приклепаны к кольцу 9, образую­щему проточную часть за СА, Наружными полками лопатки соединяются с фланцами корпуса 5 2-й ступени СА и наружного корпуса СА 7 с помощью болтов, а задние концы полок входят в проточку наружного корпуса.

 

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?

 

 

ПРИВОДОВ

 

Разделительный корпус расположен за спрямляющими лопатками вентилято­ра, а во внутреннем контуре - между подпорными ступенями и компрессором высо­кого давления (рис. 1.1).

Разделительный корпус (рис.3.1) является одним из основных элементов силовой схемы двигателя. На нем расположены узлы и детали передней подвески двигателя к са­молету и транспортировочные приспособления. Внутри разделительного корпуса разме­щены детали центрального привода и передачи мощности на привод агрегатов. Коробка приводов к агрегатам крепится к нижней части разделительного корпуса (рис.3.2). В раз­делительном корпусе размещаются узлы перепуска воздуха из-за подпорных ступеней. Кроме того, к нему крепятся трубопроводы отбора воздуха из-за подпорных ступеней компрессора на наддув уплотнений задней опоры ротора двигателя и для системы актив­ного управления радиальными зазорами компрессора высокого давления и турбины.

Разделительный корпус литой, из легкого магниевого сплава МЛ-5ПЧ. Конструктив­но он состоит из внутренней 2 и наружной 1 частей, соединенных между собой шпиль­ками (см.рис.3.1). Наружная часть разделительного корпуса является частью наружно­го контура двигателя. В ней имеется 12 стоек; четыре (верхняя, нижняя и две горизон­тальные) - радиальные и четыре пары наклонных. Такая схема обеспечивает достаточ­ную жесткость конструкции.

Во внутренней части 2 разделительного корпуса находится канал проточной части внутреннего контура двигателя. В нем расположены 6 радиальных стоек. Через нижнюю полую радиальную стойку проходит вал отбора мощности для коробки приводов (см.рис.3.2). Он состоит из двух частей 9 и 12, соединенных между собой шлицами. В полости разделительного кольца расположена дополнительная опора 10 этого вала. Верхний вал своими шлицами сопрягается с ведомой конической шестерней центрально­го привода, а нижний вал - с ведущим зубчатым колесом коробки приводов.

Через верхнюю стойку разделительного корпуса (см.рисЗ.1) проходит труба 5, через которую суфлируется (сообщается с атмосферой) его внутренняя полость, коробка при­водов, кожух вала турбины, полость задней опоры турбины и маслобак.

На наружном ободе разделительного корпуса имеется ряд фланцев для крепления коробки приводов, трубы суфлирования, транспортировочных и такелажных кронштей­нов, агрегата зажигания, датчиков давления и температуры, маслобака, теплообменника.

 

 

 

В полости между внутренним 2 и наружным 1 корпусами расположены 12 окон для перепуска воздуха из наружного контура в КВД. Это необходимо для облегчения за­пуска двигателя. Дело в том, что при запуске вначале раскручивается ротор высокого давления, а ротор низкого давления в это время еще не раскручен. При этом подпорные ступени создают дополнительное сопротивление на входе в КВД, в результате чего снижение расхода воздуха может привести к помпажу КВД. При открытых окнах пере­пуска это явление предотвращается. После запуска эти окна закрываются с помощью гидроцилиндров.

Центральный привод расположен во внутренней полости разделительного корпуса (см.рис. 1.1 и 3.2). Он служит для отбора мощности от ротора КВД на коробку приводов агрегатов. Кинематическая схема (рис.3.3) центрального привода представляет собой две пары шестерен: цилиндрическую и коническую. Ведущая цилиндрическая шестерня расположена на валу ротора КВД. Ведомая цилиндрическая шестерня и пара конических смонтированы в одном блоке в корпусе приводов, который установлен в полости внут­реннего корпуса. Благодаря тому, что ведущая шестерня выполнена цилиндрической с прямыми зубьями, она не препятствует перемещению конца вала ротора КВД в осевом направлении при нагреве и охлаждении.

Шестерни и подшипники центрального привода смазываются маслом, которое по­ступает по сверлениям и расточкам к жиклерам центрального привода. Слив масла осуществляется через трубку слива 13 и кожух 11 вала (см.рис.3.2), расположенные в нижней стойке разделительного корпуса.

Спереди на внутренней части разделительного корпуса крепится корпус задней опоры с роликовым подшипником вала вентилятора. В задней стенке расположен роли­ковый подшипник, являющийся передней опорой ротора КВД (см.рис.3.1).

Коробка приводов служит для размещения на ней агрегатов двигателя, а также агрегатов самолета, приводимых во вращение двигателем. Детали приводов размещены внутри коробки. Коробка приводов крепится к разделительному корпусу при помощи проушин четырьмя призонными болтами. Таким образом обеспечивается фиксация коробки относительно разделительного корпуса в определенном положении. Перечень агрегатов, размещенных на коробке приводов, приведен в п. 1.2. Следует отметить, что на двигателе ПС-90А все агрегаты и их приводы скомпонованы в одной коробке, в отли­чие от двигателей более ранних конструкций, где обычно имелось по две и более коро­бок приводов (верхняя, нижняя, боковые).

Корпус и крышка коробки, как и разделительный корпус, отлиты из магниевого сплава МЛ-5. Соединяются они между собой шпильками, ввернутыми в корпус, и само­контрящимися гайками. Разъем между крышкой и корпусом уплотняется резиновым уплотнительным кольцом. В корпусе и крышке имеются бобышки, в расточки которых запрессованы стальные обоймы под подшипники. На фланцах устанавливаются переходники агрегатов, к которым при помощи быстросъемных хомутов крепятся сами агрегаты.

 

 

Кинематическая схема приводов изображена на рис.3.3. Привод от ротора КВД включает в себя конические зубчатые колеса с круговым зубом. Зубчатые колеса выполнены заодно с валиками, шейки которых опираются на подшипники. Централь­ное цилиндрическое колесо имеет хвостовик, который одним концом опирается на роли­ковый подшипник, а другим концом входит в шлицы конического колеса. Валики от ко­нических колес двухопорные. Отсутствие консольного крепления уменьшает изгибные нагрузки и, следовательно, габариты передачи.

На центральном фланце корпуса коробки имеются четыре фланца для установки датчиков частоты вращения. Каждый из датчиков выдает сигнал на свою систему кон­троля и управления. На этом же фланце крепится переходник привода прокрутки (прокрутка ротора производится при техническом обслуживании двигателя). В рабочем положении этот привод закрывается резьбовой заглушкой.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: