![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Дренажирование
Система дренажирования топливной системы уменьшает пожарную опасность при эксплуатации двигателя, так как при ее помощи обеспечивается слив топлива из возможных мест его просачивания или скопления: из-под хвостовиков роторов топливных насосов низкого и высокого давления; из-под золотников автоматов регулятора подачи топлива (автоматов приемистости, запуска, автоматов высотно-скоростной корректировки и др.); из нижних частей кожухов камер сгорания и сопловых аппаратов после остановки двигателя; из топливных коллекторов (только на отдельных ГТД) после остановки двигателя. Топливо сливается по трубкам либо под капот самолета, либо в специальный сливной бачок, из которого топливо при работе двигателя вытесняется сжатым воздухом на срез реактивного сопла, где оно сгорает в среде вытекающего газа. Система дренажирования обеспечивает также надежное сообщение воздушных полостей ряда автоматов регулятора подачи топлива с атмосферой через специальный дренажный бачок. Введение этого бачка, дополнительно к сливному, исключает влияние сжатого воздуха, подводимого к сливному, бачку, на работу этих автоматов. Система дренажирования топливной системы турбореактивного двигателя работает следующим образом. По трубке 1(рис. 78). сливается топливо из стартера в сливной бачок 9, по трубке 2 — из топливных коллекторов, по трубке 3 — из-под хвостовиков роторов плунжерных насосов, по трубке 4— из-под золотников автоматов плунжерных насосов в дренажный бачок 5. Одновременно суфлируются по трубке 4 воздушные полости автоматов. По трубкам 6, 8 топливо попадает на срез реактивного сопла 7 соответственно из сливного 9 и дренажного 5 бачков. По трубке 10 подводится сжатый воздух через жиклер ж для выдувания топлива из сливного бачка. Топливо сливается на срез сопла из дренажного бачка только при его переполнении.
Насосы
Топливные насосы должны обеспечивать достаточную высотность, иметь производительность, соответствующую потребностям двигателя, подавать топливо под требуемым давлением, равномерно, без значительных пульсаций, быть надежными в работе в течение ресурса двигателя. Коловратные насосы, устанавливаемые на турбовинтовых двигателях, отличаются относительно простой конструкцией и малыми габаритами. Однако из-за больших утечек топлива они не создают высокого давления и поэтому используются в качестве подкачивающих насосов перед основными насосами высокого давления. Коловратный насос турбовинтового двигателя состоит из качающего узла и деталей его уплотнения, редукционного и перепускного клапанов и узла регулировки давления топлива. Качающий узел включает стакан 7 (рис. 79), ротор 10 с четырьмя пластинами 9 и плавающим пальцем 8, подшипники скольжения. Все детали, за исключением подшипников, изготовлены из легированной стали, а подшипники — из оловянисто-свинцовой бронзы. Ротор, пластины и внутреннюю поверхность стакана азотируют для большей износоустойчивости.
рис. 78. Система дренажирования.
Рис. 79. Коловратный насос: а, б —характеристики, в —схема работы; г—качающий узел
Стакан имеет внутреннюю цилиндрическую расточку, на которую опираются пластины ротора, и два боковых окна, соединенных с каналами входа и выхода топлива. Ротор имеет две цапфы, которыми он опирается на подшипники, четыре взаимно перпендикулярных паза под пластины, и внутренние шлицы для сочленения с хвостовиком привода. Внутри ротора помещается плавающий палец. Пластины при любом положении ротора с одной стороны опираются на внутреннюю поверхность стакана, а с другой — на поверхность плавающего пальца. Для уменьшения трения торцовые поверхности пластин имеют полусферическую форму. Так как ось ротора расположена по отношению к внутренней расточке стакана эксцентрично, то ротор с пластинами делит внутреннюю полость стакана на четыре объема А, Б, С, Д, постоянно меняющихся по мере его вращения. Такая конструкция качающего узла обеспечивает всасывание топлива со стороны увеличивающихся объемов А, Ь и нагнетание со стороны уменьшающихся объемов С, Д. Редукционный клапан, поддерживающий постоянное давление на выходе 2, 5 кГ/см Перепускной клапан 6, прижатый пружиной к тарельчатому клапану 5, обеспечивает перепуск топлива при заливке системы на неработающем двигателе. При вращении ротора против часовой стрелки объемы Л и Б со стороны входа увеличиваются и в них создается разрежение (подсос), а объемы С и Д со стороны нагнетания уменьшаются, благодаря чему давление на выходе возрастает. Производительность коловратного насоса зависит от числа оборотов ротора насоса, давления топлива на входе рвх, от рабочих объемов А, Б, С, Д и их заполнения и устанавливается большей, чем потребный расход топлива на взлетном режиме. Например, для одного из ТВД на взлетном режиме расход топливо составляет 1055 кГ/ч, а производительность насоса превышает 2 000 кГ/ч. Запас производительности насоса создает условия для устойчивой работы редукционного клапана, так как клапан может устойчиво работать только при перепуске через него значительного количества топлива, гарантируя при всех изменяющихся условиях надежное питание двигателя топливом. При этом усилие на тарелку от избыточного давления на выходе превышает натяжение пружины. Клапан открывается и перепускает топливо на линию входа в таком количестве, при котором избыточное давление станет равным 2, 5 кГ/см Давление топлива на входе в насос рвх зависит от атмосферного давления воздуха в баках Ро, от уровня топлива в баках рст, от давления, создаваемого подкачивающим самолетным насосом р и от потерь из-за гидравлических сопротивлений При работе двигателя в режиме набора высоты давление топлива на входе в насос уменьшается вследствие падения рй и ргт. Это могло бы привести к уменьшению избыточного давления на выходе из насоса. Рассмотрим действие сил на редукционный клапан. Он прижат к седлу силой натяжения пружины Рпр (рис. 79, в), силой давления топлива, действующей сверху на тарелку клапана со стороны входа:
Таким образом, сумма сил, закрывающих клапан: При работе насоса клапан стремится открыться силой абсолютного давления топлива, действующей под тарелку клапана (абсолютное давление равно сумме избыточного давления топлива на выходе и атмосферного давления Рабс= (ризб + р0)
Таким образом, сумма сил, открывающих клапан, Чтобы клапан находился в равновесии, должно быть обеспечено равенство сил, открывающих и закрывающих клапан:
Так как эффективная площадь мембраны примерно равна площади тарелки клапана, то Р0 = Сообщение полости над мембраной с атмосферой обеспечивает изменение абсолютного давления на выходе ра5с (рис. 79, а) по закону барометрического давления р0 и поддержание избыточного давления топлива на выходе постоянным независимо от высоты полета. Если жиклер 2 в крышке заглушить на земле (рис. 79, в), то с набором высоты избыточное давление топлива на выходе из насоса будет несколько увеличиваться, так как абсолютное давление будет оставаться постоянным. Центробежные насосы при малых габаритах и весе способны обеспечить достаточно высокую производительность (15 000 — 20 000 кГ/ч) и по сравнению с другими типами насосов менее чувствительны к качеству применяемого топлива. Недостатком этих насосов является относительно большая пульсация давления топлива на выходе. Последнее обусловливает их применение в качестве подкачивающих насосов. Центробежный насос состоит из двух основных узлов: качающего узла и дросселирующего клапана. Качающий узел включает корпус 8 (рис. 80), крышку 17, вал 2, вращающийся на шарикоподшипниках 3 и 9, крыльчатку 13 и резиновые манжеты 6 уплотнения вала. Дросселирующий клапан, поддерживающий примерно постоянное давление топлива (1, 8 — 3 кГ1смг) на выходе из насоса, включает двухтарельчатый клапан 28, поршень-демпфер 26, жестко соединенный с клапаном 28, резиновую мембрану 25, пружину 24 и регулировочную гайку 23. Крыльчатка 13 — с лопатками, загнутыми против вращения закрытого типа, т. е. топливо, движущееся в межлопаточных каналах от центра к периферии, не касается корпуса 8 и крышки 17. Благодаря этому гидравлические потери уменьшаются, а к. п. д. насоса увеличивается. Однако такие крыльчатки получаются более тяжелыми и они сложны в изготовлении. При работе двигателя топливо поступает через приемный патрубок насоса в межлопаточные каналы крыльчатки 13, которая увлекает поток топлива, увеличивая его скорость и давление. Рост скорости потока топлива обусловлен увеличением окружной скорости
Рис. 80. Центробежный насос: 1- муфта; 2- вал; 3, 9 – шарикоподшипкики; 4, 7 – распорные втулки; 5-втулка вала; 6- резиновая манжет; 8-корпус; 10 –винт; 11-фланец; 12 – оегулировачное кольцо; 13- крыльчатка; 14 – кольцо; 15-гайка; 16- разгрузочное отверсти; 17- крышка; 18 — стакан; 19 —втулка; 20 —дренажный штуцер; 21 — спиральная пружина; 22— стопорное кольцо; 23 — гайка; 24 — пружина; 25 — резиновая мембрана; 26 —поршень-демпфер: 27 —направляющая: 28—дро сселирующий клапан.
крыльчатки по мере увеличения радиуса, а рост давления топлива — действием центробежных сил. Далее топливо поступает в сборник-улитку, представляющую собой плавно расширяющийся канал, в котором кинетическая энергия топлива безударно преобразуется в энергию давления. Для уменьшения гидравлических потерь ось канала улитки выполнена по касательной к окружности рабочего колеса крыльчатки. Давление топлива ра, создаваемое качающим узлом при выбранных размерах (т. е. давление на выходе из улитки перед клапаном), зависит от давления топлива на входе рвх и скорости вращения крыльчатки. Давление топлива на входе зависит от давления воздуха в баках р0, уровня топлива в баках рст и давления рвк = р0 + рпо к + рст. Скорость вращения крыльчатки зависит от режима работы двигателя. При эксплуатации двигателя изменяется давление воздуха в баках (с высотой), происходит выработка топлива, изменяются режим работы подкачивающего насоса и режим работы двигателя. Это приводит к постоянному изменению давления топлива, создаваемого чающим узлом. Для устойчивой работы насосов высокого давления, обеспечения требуемой производительности и исключения вибрации трубопроводов давление топлива на выходе из насоса (за клапаном) должно быть примерно постоянным. Такое постоянное давление Пружина 24 клапана затягивается гайкой 23 с усилием, соответствующим давлению р Для уменьшения пульсации давления топлива и исключения вибрации трубопроводов центробежный насос имеет следующие конструктивные особенности. 1. В узел клапана 28 вмонтирован гидравлический демпфер, который состоит из поршня 26 со штоком и двух бронзовых уплотнительных колец, установленных в канавки поршня и прижатых к цилиндру направляющей 27. Поршень демпфера жестко соединен с резиновой мембраной 25. Поршневая полость В демпфера всегда заполнена топливом, проникающим по зазорам в стыке колец поршня и по зазор между бронзовой направляющей втулкой 27 и штоком поршня. При увеличении количества топлива, потребляемого двигателем давление топлива в полостях А к Б уменьшается. Под действием пружины 24 мембрана прогибается вправо и перемещает поршень 26 клапан 28 в сторону увеличения проходного сечения б до восстановления рдр. При этом скорость перемещения клапана 28 (т. е. его колебание) тормозится перетеканием топлива в демпфере, так как она определяется гидравлическими сопротивлениями, возникающими при выл нении топлива из полости В. При уменьшении расхода топлива давление рдр растет, мембрана прогибается влево, обжимая пружину, и перемещает поршень 26 клапан 28 влево, в сторону уменьшения проходного сечения восстановления рдр. При этом скорость закрытия клапана определяется скоростью засасывания топлива в полость В демпфера. 2. Клапан 28 выполнен двухтарельчатым, поэтому изменяющее давление топлива ри на выходе из качающего узла не нарушает его регулировки, так как оно передается на две тарелки клапана и действует в разные стороны. 3. Клапан 28 выполнен со стороны выхода топлива удобообтекаемой формы в виде конусного клапана и гайки со сферической подторцовкой. 4. Полость пружины через отверстие в гайке 23 сообщена с атмосферой, благодаря чему регулировка клапана 28 не нарушается с изменением высоты полета. С набором высоты за счет падения давления в баках при прочих равных условиях уменьшается давление топлива на мембрану справа (со стороны выхода топлива оно передается полость А). Одновременно в такой же степени уменьшается давление Чуха на мембрану слева, так как полость Г сообщена через отверстие в гайке 23 с атмосферой. Таким образом обеспечивается поддержание избыточного давления рдр на выходе постоянным независимо от высоты полета. При резком перемещении РУД на себя давление рдр могло бы резко возрасти, так как уменьшается расход топлива. В этом случае по каналу в стравливается давление топлива перепуском его линию входа. Плунжерные насосы по сравнению с коловратными, центробежными и шестеренчатыми обладают рядом преимуществ: возможностью получения высоких давлений топлива и регулирования расхода топлива при постоянной скорости вращения и более высоким коэффициентом подачи топлива. К недостаткам этих насосов относятся сложность изготовления, чувствительность к коррозии, паданию механических примесей и воды в топливо, к изменению температуры окружающей среды. Все эти факторы вызывают увеличение сил трения между плунжерами и ротором, могут привести к зависанию плунжеров и выходу насоса из строя. Качающий узел плунжерного насоса смонтирован в корпусе 10 ( рис.81), отлитом из алюминиевого сплава, и включает ротор 2 с приводной шлицевой рессорой 17, плунжеры 4, пружины 8 плунжеров, узел наклонной шайбы 14 и распределительный золотник 7. Р о т о р обычно изготовляют из бронзы. Благодаря этому улучается теплоотвод от ротора в топливо, а также уменьшается сила трения между плунжером и ротором. Равномерно по окружности ротора расположены наклонные к оси вращения отверстия для плунжеров, в которых выполнены кольцевые канавки. Канавки предназначены для отложения твердых частиц, проникающих в зазор между ротором и плунжером, а также для выравнивания давления топлива по окружности плунжера. В зазоре между ротором и плунжером имеется топливо, и если его давление не выравнено по окружности, то плунжер расположится в отверстии эксцентрично, прижмется к одной стороне и будет работать без смазки, что увеличит силы трения. Торец ротора прижат к распределительному золотнику 7, поэтому для лучшей приработки он покрыт тонким слоем индия с подслоем свинца. В промежутке между отверстиями под плунжеры в роторе сделаны наклонные отверстия а, соединяющие полость внутренней расточки ротора, сообщенную со всасывающей магистралью, с полостью корпуса насоса. Эти сверления выполняют роль центробежного и предназначены для повышения давления топлива в корпусе. Избыточное по сравнению с давлением во всасывающей магистрали давление в корпусе способствует прижатию ротора к распределительному золотнику.
Рис. 81. Плунжерный насос. золотнику. Благодаря этому уменьшается утечка топлива через торцовый зазор между ротором и распределительным золотником 7. Плунжеры 4 изготовлены из стали и представляют собой тонкостенные цилиндры, тщательно обработанные по наружной поверхности и попарно подбираемые по отверстиям в роторе с зазором 0, 015— 0, 022 мм. Своими сферическими головками они опираются на коническую поверхность наклонной шайбы. На плунжер действуют сила пружины Распределительный золотник 7 изготовлен из стали, крепится к корпусу на шпильках и имеет два полукольцевых выреза (окно), один из которых сообщается с линией всасывания, а второй – с нагнетающим каналом. Центральное отверстие золотника сообщено с полостью всасывания. Наклонная шайба 14 представляет собой кольцо комбинированного упорно-опорного шарикоподшипника. При работе насоса она силами трения плунжеров также увлекается во вращение. Со стороны плунжеров на шайбу действуют силы, которые относительно оси поворота шайбы создают момент Наклонная шайба при помощи сервопоршня 9 может устанавливаться под различными углами к плоскости распределительного золотника 7, поворачиваясь вокруг полуосей, запрессованных в корпусе. Рассмотрим работу плунжерного насоса. При вращении ротора 2 плунжеры 4, совершая возвратно-поступательное движение, в течение пол-оборота всасывают топливо, а в течение следующего пол-оборота нагнетают его через окно В высокого давления насоса. Всасывание топлива осуществляется вследствие того, что плунжеры, расположенные ниже горизонтальной оси ротора, движутся под действием пружин 8 и давления топлива от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), создавая за счет увеличивающегося объема перед окном А распределительного золотника разрежение. Плунжеры, расположенные при этом выше горизонтальной оси ротора, под действием наклона шайбы движутся от н.м.т. к в.м.т. и вследствие уменьшающегося объем перед окном В распределительного золотника вытесняют топливо под повышенным давлением в канал нагнетания. Производительность плунжерного насоса определяется по формуле
где К- количество плунжеров; n
С увеличением пн и давления топлива величина
|