Опоры ротора турбины низкого давления

Ротор ТНД двухопорный: передней его опорой является роликовый подшипник задней опоры вентилятора, а задней - роликовый подшипник, расположенный за турби­ной низкого давления (см. рис. 1.1). Обе опоры воспринимают только радиальные уси­лия, осевые усилия передаются на вал вентилятора. Вал вентилятора зафиксирован отно­сительно статора шариковым подшипником передней опоры. Таким образом, этот под­шипник в осевом направлении нагружен разностью осевых усилий, действующих на роторы ТНД и вентилятора с подпорными ступенями. Соединение роторов и уравнове­шивание осевых сил описано в п.2.1.

Задней опорой ротора ТНД служит роликовый подшипник 1 (рис. 5.6). На заднем торце вала расположены лабиринт, регулировочное кольцо 12, внутреннее кольцо роли­кового подшипника и стягивающий все эти детали индуктор. Индуктор законтрен пла­стинчатым замком 10. Регулировочное кольцо 12 определяет взаимное расположение наружного и внутреннего колец подшипника в осевом направлении. При сборке задается некоторое смещение этих колец (" свисание" ), с учетом разного теплового расширения ротора и статора ТНД.

Задняя опора ротора ТНД упруго-демпферная, в ее конструкцию (см.рис.5.6) входят опора роликового подшипника 2, внутренняя рессора, крышка 5, труба суфлирования, трубы подвода и откачки масла. Наружное кольцо роликового подшипника установлено во внутренней рессоре и затянуто гайкой 11 с пластинчатым замком. Внутренняя рес­сора монтируется с небольшим зазором в опоре и соединена с ней своим фланцем. С помощью маслоуплотнительных колец между ними образована демпферная полость. Обойма и опора имеют односторонние упругие элементы типа " беличье колесо". Экс­центриковое регулировочное кольцо 4 используется при сборке для обеспечения соос­ности роликового подшипника ТНД с ротором ТВД; соосности добиваются поворотом кольца вокруг оси двигателя.

К фланцам крышки 5 крепятся вверху труба суфлирования и труба подвода масла, а внизу труба откачки масла из полости опоры (на рис. 5.6 не показаны). Фланцы лаби­ринтов 3 и 7 вместе с гребешками лабиринтов образуют уплотнения масляной полос­ти опоры. Масло для смазки роликового подшипника подводится через жиклеры и впрыскивается на беговую дорожку. По сверлению в корпусе опоры оно поступает в демпферную полость.

Узел задней опоры входит в силовую схему двигателя и включает узлы задней под­вески двигателя, одновременно он образует воздушный и газовый тракты на участке от турбины до камеры смешения (см. рис.1.1).

 

 

 

 

Охлаждение турбины

 

Система охлаждения турбины двигателя ПС-90А значительно сложнее, чем у дви­гателей ДЗО и ДЗОКУ. Это объясняется более высокими параметрами рабочего процес­са - степенью повышения давления компрессора и температурой газа перед турбиной, достигающей на взлетном режиме 1560К. Система охлаждения турбины покачана на рис.5.7.

С точки зрения экономичности охлаждающий воздух должен иметь как можно более низкое давление, но достаточное для преодоления гидравлических сопротивлений на пути между входом и выходом; температура охлаждающего воздуха также должна быть как можно более низкой. Эти предварительные замечания помогут понять описы­ваемую ниже схему охлаждения ТВД и ТГД.

Для охлаждения сопловых лопаток 1-й ступени турбины высокого давления исполь­зуется воздух из-за КВД, т.е. с наиболее высоким давлением (полость Б). Это необходи­мо потому, что в этом месте проточной части ТВД давление газа еще высокое. Темпера­тура охлаждающего воздуха из-за КВД составляет 570˚ С, т.е. на 720˚ С ниже, чем темпера­тура газа на входе в турбину. Для охлаждения лопаток СА 2-й ступени оказалось воз­можным использовать воздух более низкого давления и температуры, отбираемый из-за 7-й ступени КВД и подаваемый по трубопроводу в полость В. Здесь давление газа в проточной части уже значительно снизилось по сравнению с сопловым аппаратом 1-й ступени. Температура охлаждающего воздуха из-за 7-й ступени КВД составляет около 350˚ С {на 220˚ С ниже, чем после КВД) поэтому его использование для охлаждения более эффективно.

Для обеспечения эффективного охлаждения лопаток СА 1-й ступени в их внутрен­ние полости вставлены по два дефлектора: передний и задний. Между внутренней по­верхностью лопатки и дефлектором образуется щелевое пространство. Охлаждающий воздух поступает в полость В, расположенную между корпусом КС и наружным кольцом газосборника. Далее, через отверстия в наружном кольце газосборника он попадает во внутренние полости переднегоо и заднего дефлекторов лопаток СА и, вытекая через щеле­вые отверстия в их кромках, попадает в пространство между дефлекторами и внутренней поверхностью лопаток. Во входной кромке лопаток выполнены несколько рядов отвер­стий малого диаметра. Вытекая через эти отверстия, охлаждающий воздух создает пле­ночное охлаждение наружной поверхности передней части сопловых лопаток. Воздух, вытекающий через отверстия в заднем дефлекторе, охлаждает внутреннюю поверх­ность задней полости лопатки и, далее вытекая через щель на корыте лопатки у вы­ходной ее кромки, охлаждает ее. В этой щели образованы иитенсификаторы теплообме­на штырькового типа (цилиндрические штырьки образуются при литье). Температура лопаток СА черной ступени достигает 1100°С (на 200°С ниже температуры газа).

 

 

Лопатки соплового аппарата 2-й ступени также выполнены полыми с дефлектором внут­ри. Воздух на их охлаждение из полости В (см.рис.5.7) поступает внутрь дефлекторов, омывает внутреннюю поверхность лопаток и через щель в выходной кромке вытекает в проточную часть. Температура лопаток СА 2-й ступени достигает 1000" С.

Воздух высокого давления для охлаждения диска и рабочих лопаток 1-й ступени ГИД отбирается из-за КВД и по трубопроводам попадает в полость А (см.рис. 5.7). Из полости А воздух попадает в полость Г, проходит между стенками дефлектора и диска и далее поступает в рабочие лопатки 1-й ступени. По трем каналам в хвостовике лопатки воздух поступает в ее внутреннюю полость, охлаждает ее и через два ряда отверстий во входной кромке и щель в выходной кромке выходит в проточную часть. Температура рабочих лопаток 1-й ступени достигает 1100°С (средняя температура 970°С). Температу­ра диска 1-й ступени составляет 720°С на ободе и 520°С в ступице.

Для охлаждения рабочих лопаток и диска 2-й ступени воздух отбирается из-за 7-й ступени КВД и по трубопроводам, через отверстия в опоре, кожухе и фланце лабиринта поступает в полость Д (см.рис. 5.7). Из полости Д через отверстия в лабиринте, омы­вая ступицу диска 1-й ступени, через отверстия во фланце диска, воздух поступает в полость Е и охлаждает заднюю стенку диска. Из полости Е через отверстия в промежу­точных дисках воздух поступает в полость К и через отверстия в заднем промежуточном диске часть воздуха поступает к рабочим лопаткам 2-й ступени. Другая часть воздуха омывает и охлаждает переднюю сторону и ступицу диска 2-й ступени, поступает в по­лость Л и охлаждает заднюю сторону диска и дефлектор. Из полости Л воздух также поступает к лопаткам. По трем каналам в хвостовике воздух поступает во внутреннюю полость лопатки, в которой имеются интенсификаторы штырькового типа (аналогично лопаткам 1-й ступени). Охладивший лопатку воздух выбрасывается в радиальный за­зор, создавая дополнительное уплотнение против перетекания газа через этот зазор. Температура рабочих лопаток 2-й ступени в среднем составляет 860°С (средняя темпера­тура 970°С). Температура диска 2-й ступени составляет 700°С на ободе и 500°С в ступице.

Для предотвращения попадания газа в межвальное пространство часть воздуха из полости К через отверстия в гайке и лабиринте поступает в полость Л, где давление больше, чем в полости М за третьим сопловым аппаратом. Из полости Л через отверстия в межвальном лабиринте и в валу ТНД воздух выходит но трубке в реактивное сопло. Температура валов - до 300" С.

Опора ротора ТВД наддуваетея воздухом из-за подпорных ступеней, который подает­ся по трубам через стойки в камере сгорания в полость А (см.рис.5.3). Часть его наддувает лабиринт масляной полости и поступает через кожух вала на суфлирование, часть идет на охлаждение межвального пространства через отверстие в валу ТВД и сбрасывается через отверстие в валу ТНД на срез сопла.

Часть воздуха, прорвавшегося из полости Д через лабиринтное уплотнение, попадает в полость Ж и сбрасывается через отверстия в опоре роликового подшипника и перепускные трубы КС в наружный контур. Наружное " душевое" охлаждение и управление ра­диальными зазорами рассмотрены ниже.

Детали ротора ТНД охлаждаются воздухом из-за подпорных ступеней, который по­дается по двум трубопроводам к стойкам задней опоры. Через стойки задней опоры, трубопроводы задней опоры, отверстия к корпусе задней опоры и фланце лабиринта воздух поступает в полость О. Часть воздука из этой полости через лабиринтное уплот­нение идет на охлаждение задней стороны диска 6-й ступени. Большая же часть возду­ха из этой полости по каналу, образованному трубой и валом, попадает в полость Н ме­жду дефлектором и диском 3-й ступени, охлаждая переднюю сторону диска. Поверх­ность остальных дисков охлаждается воздухом, который перетекает из одной междиско­вой полости в другую: из полости Н в полость П и далее из П в Р. Из полости Р воздух через отверстия во фланце диска 6-й ступени вытекает в газовый тракт турбины.

Наружные кольца сопловых аппаратов 3 - 5-й ступеней, также как 1-й и 2-й ступе­ней ТВД, имеют " душевое" охлаждение воздухом, отбираемым из-за подпорных сту­пеней и поступающим через 14 коллекторов системы активного управления радиаль­ными зазорами. Наружное кольцо СА 6-й ступени охлаждается воздухом наружного контура.

Сопловые и рабочие лопатки ТНД неохлаждаемые. Их температура примерно такая же, как температура газа в соответствующем месте проточной части (см.рис. 1.2). Темпе­ратура диска 3-й ступени 320-450°С, а диска 6-й ступени 280-380°С.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: