![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Силовые схемы
Ротор ГТД состоит из деталей роторов компресса, турбины, узла их соединения, а у ТВД, кроме того, - из вращающихся деталей редуктора. Ротор опирается на подшипники, установленные в корпусе двигателя. Силовая схема и конструкция ротора определяются типом и конструкций компрессора и турбины. По числу опор роторы могут быть двух-, трех-, четырех- и многоопорными. Число опор зависит от длины и жесткости элементов ротора и способа соединения валов. Осевая фиксация ротора относительно корпуса осуществляется одним или несколькими радиально-упорными шарикоподшипниками. Соединение валов компрессора и турбины может быть жестким и подвижным (гибким). При жестком соединении взаимное перемещение валов исключается, при подвижном обеспечивается возможность взаимного перемещения валов с перекосом. При этом соединение валов может передавать только крутящий момент, крутящий момент и осевую силу или же крутящий момент, радиальную и осевую силы. Одновальные двухопорные роторы применяются в ГТД с небольшой длиной ротора, во вспомогательных ГТД и турбостартерах, а также в подъемных двигателях самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП). Двухопорные роторы выполняются с жестким соединением валов турбины и компрессора, поэтому они имеют простую конструкцию и небольшой вес. Компрессор и турбина могут располагаться на валу консольно (рис. 47, а). Эта схема применяется, если длина компрессора небольшая, обычно при центробежных компрессорах (С-ЗООМ, ТГ-16). При большей длине компрессора для повышения жесткости ротора и уменьшения его прогибов опоры располагают, как показано на рис. 47, б.
Puc. 47. Силовые схемы одновальных двухопорных роторов: а— с консольным расположением компрессора и турбины; б—с расположением компрессора между опорами, а турбины —консольно
Опорно-упорный подшипник, как более нагруженный, в двухопорном роторе ставят вблизи компрессора, т. е. в области более низких температур. Он воспринимает разность осевых нагрузок, возникающих на роторах компрессора и турбины, и часть радиальной нагрузки. При конструировании и изготовлении двигателей с двухопорным ротором большое внимание уделяется увеличению жесткости корпуса и валов, а также обеспечению соосности гнезд подшипников, чтобы избежать защемления подшипников при изгибных колебаниях вала. При значительной длине ротора увеличивают число опор. Одновальные трехопорные роторы с подвижным соединением валов турбины и компрессора получили наибольшее распространение в современных ГТД. Крутящий момент и радиальная нагрузка турбины передаются компрессору при помощи шлицевой муфты 2 (рис. 48, а), допускающей перекос валов за счет зазора в шлицах муфты. Для обеспечения прочности коротких шлицев при передаче крутящего момента муфта имеет большой диаметр.
Рис. 48. Силовые схемы одновальных трехопорных роторов: а —с подвижным соединением валов компрессора и турбины, передающим крутящий момент и радиальную нагрузку; б -с подвижным соединением валов компрессора и турбины, передающим крутящий момент, осевую и радиальные нагрузки
Фиксация роторов компрессора и турбины в осевом направлении раздельная и осуществляется опорно-упорными подшипниками 1. При раздельной осевой фиксации компрессора и турбины соединительная муфта должна допускать свободу осевого удлинения валов при их нагревании. Такая силовая схема ротора не получила широкого применения, так как опорно-упорные подшипники 1 должны воспринимать большие осевые силы, достигающие по величине нескольких десятков тонн. Кроме того, подшипник турбины работает в условиях затруднительного охлаждения, подвода и отвода смазки. Трехопорные роторы с шарнирным соединением турбины и компрессора (рис. 48, б) получили более широкое применение. Средняя опора такого ротора обычно выполняется с шарикоподшипником, который воспринимает как радиальные, так и суммарные осевые усилия роторов. Передняя и задняя опоры имеют роликоподшипники, которые воспринимают только радиальные усилия. Таким образом, осевая фиксация ротора относительно корпуса двигателя осуществляется при помощи среднего опорно-упорного подшипника. При этом уменьшается изменение осевых зазоров в проточной части компрессора и турбины при изменении режима работы двигателя (вследствие нагрева или охлаждения деталей корпуса и ротора двигателя). Крутящий момент турбины передается шлицевой муфтой 2. Осевая связь компрессора и турбины происходит через шаровой шарнир 3, являющийся одновременно второй опорой вала турбины. Наличие шарнира в соединительной муфте предотвращает возникновение дополнительных изгибных деформаций в случае несоосности или некоторого перекоса валов турбины и компрессора; упрощаются сборка и изготовление деталей корпусов подшипников, так как отпадает необходимость очень точной центровки узлов корпуса двигателя. Двухвальные роторы. На рис. 49, а изображен двухвальный ротор ТВД, в котором ротор компрессора приводится во вращение турбиной высокого давления, а воздушный винт — турбиной низкого давления
Рис. 49. Силовые схемы двухвальных роторов: а— ТВД; б-ТРД через внутренний вал и редуктор. У переднего хвостовика внутреннего вала есть шлицы для передачи крутящего момента редуктору через шлицевую муфту. Каждый ротор имеет по две опоры с ролико- и шарикоподшипниками, установленными в корпусе двигателя. Такая схема двухзального ротора применяется в ТВД с турбокомпрессором небольшой длины. Ротор компрессора имеет шлицевое соединение с ротором турбины. Двухвальный ротор ТРД показан на рис. 49, б. Ротор низкого давления имеет подшипники 3, 4 и 5. Опорный 3 и опорно-упорный 4 подшипники устанавливаются внутри вала ротора высокого давления, а опорный подшипник 5 монтируется в передней части корпуса компрессора. Ротор высокого давления — двухопорный, опирается на опорно-упорный подшипник 1 и опорный подшипник 2, которые находятся в корпусе двигателя. Опорно-упорный подшипник 1 передает на силовой корпус двигателя суммарное осевое усилие от обоих роторов, поэтому он имеет два ряда шариков. Основным недостатком двухвальных роторов является усложнение системы смазки и увеличение веса двигателя. Кроме того, ввиду большой длины внутреннего вала трудно обеспечить его надежную жесткость. Для получения нужных вибрационных характеристик приходится увеличивать диаметры валов ротора или число опор. В последнем случае еще больше затрудняются подача масла к подшипникам и отвод его от них, а также обеспечение силовой связи опор с корпусом двигателя.
|