Описание конструкции основных узлов двигателя НК-14.
Введение | Генеральные конструкторы дальней авиации (самолетов и двигателей). | Двигатели для самолетов дальней авиации. | Принцип работы двигателя. |
Компрессор – осевой, 15 ступенчатый служит для повышения давления
воздуха, поступающего в камеру сгорания, и состоит из ротора и статера. В ступенях компрессора происходит преобразование кинетической энергии воздуха в потенциальную энергию давления, сжимаемого в сужающемся ГВТ воздуха.
Ротор компрессора - барабанно-дисковой конструкции, состоит из 15 (14) отдельных рабочих колес и заднего вала, жестко соединенных друг с другом. Ротор компрессора вращается на 2 подшипниках качения, роликовом переднем и шариковом заднем. Передний роликовый подшипник допускает осевое перемещение ротора компрессора для выполнения компенсации линейного изменения размеров ротора и статора под влиянием температуры и деформации осевых сил, возникающих при работе двигателя. Фиксирование осевого перемещения роликового подшипника производится задним радиально-упорным шариковым подшипником. Соединение переднего вала компрессора с валом центрального привода передней опоры и заднего вала компрессора с передним валом турбины - шлицевое со стяжным болтом.
Статор компрессора состоит их картера компрессора, отлитого из алюминиевого сплава, направляющих аппаратов и рабочих колес. Картер состоит из 2 половин с продольным горизонтальным разъемом. Передним фланцем картер компрессора жестко крепится к заднему фланцу передней
опоры, к заднему фланцу картера компрессора крепится фланец корпуса камеры сгорания – картера турбины. Половины статора соединяются болтовым резьбовым соединением с расположенными между половинами уплотнительными прокладками из алюминиевого сплава на герметике. Направляющие аппараты и рабочие кольца устанавливаются в пазы внутренних поверхностей половин картера компрессора и образуют сужающийся воздушный тракт статора компрессора. Для обеспечения устойчивой работы компрессора на нерабочих режимах он оборудован системой механизации: на картере компрессора снаружи монтируется 4 (5)
КПВ, которые обеспечивают перепуск воздуха из ступеней компрессора. Перед компрессором в конце входного канала в передней опоре устанавливается ВНА с поворотными лопатками. Возможность одновременного изменения угла установки всех лопаток позволяет на критических нерасчетных режимах улучшать работу компрессора, обеспечивая запас ГДУ. Изменение угла установки всех лопаток ВНА обеспечивает запуск двигателя. На расчетных режимах угол установки лопаток ВНАравен 16 градусам; на нерасчетных режимах угол автоматически устанавливается от 16 до 28 градусов, обеспечивая получение заданного расхода воздуха и углов атаки на лопатках первого рабочего колеса компрессора. Усилия от ротора компрессора через передний подшипник передаются на переднюю опору, а через задний подшипник - на картер турбины. Снаружи на картере компрессора размещены агрегаты: КП, ВС-12, дозатор газа ДГ-12, агрегат управления АУ-14 СТ воздушными клапанами. Клапаны перепуска воздуха установлены на ресиверах – воздухозаборниках картера компрессора на прокладки с герметиком и обеспечивают перепуск воздуха из 5, 6, 8, 9 ступеней.
Направляющие аппараты с неподвижными лопаточными венцами служат для преобразования соответствующей части кинетической энергии воздуха с рабочего колеса ротора компрессора в энергию давления и для обеспечения угла входа потока в следующий вращающийся венец рабочего колеса ротора компресса.
Наружные и внутренние кольца НА с лопатками между ними и рабочие кольца образуют сужающийся тракт компрессора. Рабочие кольца, расположенные между наружными кольцами НА, образуют тракт над лопатками рабочих колес и обеспечивают малые радиальные зазоры по концам лопаток нанесенным легкосрабатываемым покрытием из смеси асбеста, графита, талька, алюминиевого порошка на специальном клее. Этим обеспечивается КПД тракта.
Передняя опора является одним из силовых узлов двигателя, воспринимающим нагрузки от статора и ротора компрессора и передающим их через цапфы подвесок на раму ГПА станции. Корпус передней опоры состоит из наружной кольцевой коробки, связанной с внутренним конусом корпуса - 6 полыми обтекаемыми ребрами. Внутренняя поверхность корпуса между ребрами выполнена специальным профилем и образует вместе с ребрами 6 каналов, по которым в компрессор поступает воздух, и образует входное устройство в двигатель. Ребра – пустотелые, используются для размещения внутри них приводов к агрегатам двигателя различных систем, а также для размещения трубопроводов масляных и воздушных коммуникаций двигателя.
Внутри конуса корпуса передней опоры расположен центральный привод, передающий вращение с вала компрессора на привод коробки приводов, привод центробежного суфлера, к насосу агрегатов регулирования, к приводу от стартера. Центральный привод состоит из приводного вала, соединенного шлицами с передним валом компрессора, вала-шестерни и 3 конических шестерен. Вращение от компрессора через шлицы приводного вала передается на вал-шестерню, которая приводит во вращение три конические шестерни приводов агрегатов.
Корпус опоры отлит из алюминиевого сплава АЛ-4, и окрашен снаружи и по профилям каналов устойчивой эмалью ЭП-140, серая. На задней стенке корпуса передней опоры имеются фланцы для крепления агрегатов: привода центробежного суфлера, главного масляного фильтра двигателя и привода коробки приводов.
Спереди внутренняя полость корпуса опоры закрыта литой сферической крышкой, в центре которой расположен товарный знак предприятия изготовителя двигателя. На наружной поверхности корпуса опоры расположены фланцы крепления маслоагрегата, привода от стартера, маслонасоса агрегатов регулирования, гидроусилителя.
Картер турбины с камерой сгорания.
Узел расположен между компрессором и газовой турбиной ТК, является силовым узлом двигателя, воспринимающим нагрузки от компрессора, турбины, камеры сгорания при работе двигателя и передающий их через подшипники на корпус картера турбины, средние цапфы двигателя и через них на раму ГПА. В картере турбины размещены: камера сгорания кольцевого типа, опоры для вала компрессора и турбины. В передней части картера турбины располагается шариковый подшипник заднего вала компрессора. В задней части картера - роликовой подшипник передней опоры турбины. Передний фланец картера турбины крепится болтами к заднему фланцу картера компрессора, задним фланцем картер турбины крепится к статору турбины к первому СА болтовым соединением. Камера сгорания сварной конструкции из жаростойкого сплава имеет 12 головок, соединенных в блок, переходящий в кольцевую полость камеры. В каждой головке расположены завихрители, во втулки которых смонтированы топливные форсунки. Для воспламенения топлива в камере сгорания имеются два воспламенителя. Крепление камеры сгорания в картере обеспечивает возможность свободного расширения ее при нагреве. Назначение камеры сгорания в термодинамическом процессе двигателя состоит в том, чтобы
обеспечить подвод тепла к сжатому воздуху, поступающему из компрессора, путем сжигания топливного газа соответствующего каждому режиму двигателя.
Картер турбины - сварной узел из нержавеющей стали X18Н10Т с крепежными фланцами. Наружный корпус картера состоит из 2 частей переднего и заднего кожухов, соединенных между собой болтовым соединением с ферромагнитной уплотнительной прокладкой в стыке. Подшипники закрепляются в приваренных к внутреннему корпусу картера турбины корпусах подшипников.
Задний подшипник компрессора – шариковый радиально упорный с
сепаратором из бронзы со свинцовым покрытием. Подшипник крепится в корпус картера турбины вместе с форсуночным кольцом, лабиринтом гайкой с левой резьбой с двумя контровками, которые контрятся в пазы гайки и корпуса подшипников. Наружная обойма разъемная, с подводом масла к телам качения - шарикам по разъему.
Передний подшипник турбины - опорный роликовый подшипник из жаропрочной стали ЭЛ-347Ш, с сепаратором из бронзы. Наружная обойма крепится с форсуночным кольцом гайкой с чашечной контровкой в пазы гайки и корпуса. Подвод масла к подшипникам выполняется маслосливным переходником с фильтрами, который периодически разбирается и промывается при техническом обслуживании двигателя в эксплуатации.
Для предотвращения попадания масла из маслополости картера турбины в проточную часть ГВТ двигателя, масляная полость изолируется газодинамическими лабиринтными уплотнениями. Со стороны компрессора уплотнение обеспечивается системой двух лабиринтов: неподвижным кольцом и вращающимся лабиринтомзакрепленным на валу ротора компрессора, с кольцевыми гребешками; и вторым цилиндрическим лабиринтом неподвижные кольца которого покрыты алюмоастографитовым покрытием, слоем 0,5
мм., который позволяет работать с малыми зазорами (до «0») между вершинами гребешков, без касания гребешков о металл лабиринта, это лабиринтное уплотнение отделяет полость высокого давления воздуха, выходящего из компрессора от полости, в которой создается низкое давление, стравливанием из нее воздуха через систему суфлирования в атмосферу. Этим предотвращается попадание масла в проточную часть. Со стороны переднего подшипника турбины уплотнение маслополости обеспечивается трех-ступенчатым лабиринтным уплотнением, состоящим из лабиринта с тремя цилиндрическими поверхностями с покрытием алюмоасбографитовым слоем, который крепится к корпусу роликового подшипника турбины, в паре с ним вращаются лабиринты с
гребешками, закрепленные на валу ротора турбины. Давление газа перед лабиринтами снижается отводом газа через систему трубопроводов в суфлер, который выводит газ в тракт свободной турбины. Перепад давления в лабиринтах удерживает утечку масла из маслополости в проточную часть турбины.
Следующая ступень лабиринтов состоит из лабиринтного кольца, и двух рабочих поверхностей, которые составляют графитовые вставки взаимодействующие с гребешками двустороннего лабиринта на диске 1РК ротора турбины. Кольцо со вставками крепится к внутреннему направляющему кожуху картера турбины. Третью ступень лабиринта составляет корпус 1СА с графитировым покрытием и лабиринтные гребешки дефлектора 1РК. Тремя каскадами лабиринтов предотвращается прорыв газа из проточной части турбины в маслополость подшипника картера турбины.
Турбина двигателя
Газовая турбина двигателя состоит из двух турбин: ТК (Э) и свободной (СТ). Трехступенчатая (4) турбина ТК приводит во вращение ротор осевого компрессора, агрегаты двигателя, (редуктор двигателя), Двухступенчатая свободная турбина приводит во вращение центробежный нагнетатель ГПА (электрогазогенаратор-редуктор двигателя). Турбины двигателя НК -14СТ имеют между собой только газовую связь стыком проточной части ТК с проточной частью СТ. На обеих турбинах срабатывается весь тепловой перепад давления газа за камерой сгорания, таким образом, за опорой свободной турбины происходит расширение газа до атмосферного давления.
Ротор турбины ТК трехступенчатый, жестко связан с ротором компрессора и вместе образует ротор ТК. Ротор СТ связан ротором нагнетателем ГПА через торсионный вал.
Проточная часть турбины двигателя выполнена расширяющейся от входа к выходу.
Турбина ТК
, приводящая во вращение осевой компрессор, 3 (4) ступенчатая. Ротор турбины жестко соединен винтовым соединением с ротором компрессора с помощью стяжного болта, который контрится в пазы вала и болта чашечной контровкой.
В состав турбины ТК входит:
- ротор турбины ТК;
- статор турбины ТК;
- промежуточная (задняя) опора;
Ротор турбины ТК
Трех (четырех) ступенчатый ротор турбины ТК состоит из 3 (4) рабочих колес, переднего и заднего вала.
Центрирование составных частей ротора турбины между собой выполняется по цилиндрическим пояскам, для передачи крутящего момента и фиксации от угловых смещений в плоскостях стыков валов и колес между собой поставлены втулки на стяжные шпильки. Ротор вращается на роликовых подшипниках, передний установлен в картере турбины, задний – в промежуточной (задней) опоре.
Во фланце переднего вала ввернуто 12 стяжных шпилек, на которые через втулки установлены последовательно рабочие колеса 1, 2, 3, (4) ступеней. Узел заднего вала с упругой втулкой крепится с помощью стяжных шпилек, которые стягивают пакет колес и валов, на момент затяжки, контролируемый по удлинению резьбы шпилек на (0,45+0,15) 
0,02 мм. Гайки законтрены попарно пластинчатыми контровками с шайбами, гайки омедненные для исключения пригорания по резьбе, что обеспечивает их свободный демонтаж при разборке ротора.
На фланце переднего вала 12 болтами крепится лабиринтно-гребешковое кольцо, которое с лабиринтом картера турбины образует воздушно-масляный лабиринт, препятствующий перетеканию масла в полость воздуха для охлаждения турбины и попаданию в ГВТ.
Внутренняя обойма переднего подшипника ротора турбины напрессована на вал турбины и закреплена гайкой с пластинчатой контровкой. На задний вал ротора турбины установлена упругая втулка с посадкой по фланцу вала, она понижает вибрацию по заднему подшипнику ротора турбины на критических режимах. Для предотвращения утечки масла через лабиринтное кольцо установлен откачивающий насос промежуточной (задней) опоры, который создает в полости подшипника разряженное давление масла по сравнению с давлением ГВТ ТК. Наружная обойма заднего подшипника ротора турбины опирается на демпфирующий пакет промежуточной (задней) опоры для снижения вибрации опоры турбины.
Внутренняя обойма роликового подшипника закреплена на упругой втулке заднего вала пазовой гайкой, законтренной в шлицы гайки усиками контровки. На торце упругой втулки винтовым соединением закреплена шестерня привода масляного насоса откачки масла из полости заднего подшипника ротора турбины.
Между рабочими колесами ротора турбины установлены лабиринтные проставки, образующие дефлекторы охлаждения замковой части дисков и лопаток колес ротора турбины. Лопатки крепятся в диски колес на всех ступенях с помощью замка елочного типа. Лопатки ставятся в диски свободно, с качкой в холодном состоянии в перпендикулярном направлении к оси замка, по зазорам замка выполняется охлаждение воздухом. Лопатки литые из жаропрочного сплава, от осевых перемещений они контрятся пластичными контровками пятачком в диск и загибкой концов на торцы лопаток.
Ротор турбины после сборки подвергается динамической балансировке. Предварительно балансируется статически 2РК на строгое соответствие центра тяжести с центром оси колеса, дисбаланс не более 30 г.см. Балансировка колес первой и третьей ступени производится динамически в узле ротора турбины. Собранный и затянутый шпильками ротор турбины
устанавливается на балансировочный станок на внутренние обоймы переднего и заднего роликовых подшипников. При этом проверяется биение переднего вала турбины, регулировка которого выполняется путем
изменения вытяжки стяжных шпилек в пределах допуска (0,45 +0,15)±0,02 мм, т.е. в пределах от 0,13 до 0,17 мм. После установки биения не более 0,13 мм ротор динамически балансируется посредством постановки в пазы дисков первой и третьей ступени балансировочных шайб – грузиков весом, регулирующим остаточный дисбаланс по каждой опоре ротора турбины не более 30 г.см. Шайбы контрятся специальными контровками от выпадения из пазов. Место расположения и вес шайб-грузиков отмечается устройством балансировочного станка. При разборке ротора турбины после балансировки фиксируется относительное положение всех деталей ротора турбины между собой специальными рисками взаимного расположения и метками «0» вдоль оси «0» - шпильки ротора турбины с тем, чтобы все последующие сборки ротора в составе турбокомпрессора вести по этим меткам. Сохраняется также затяжка гаек, стягивающих колеса на валах по паспорту сборки ротора турбины, в котором отмечается фактическая вытяжка шпилек с учетом регулировки биения переднего вала. Этим мероприятием сохраняется балансировка ротора турбины в составе двигателя.
Статор турбины ТК состоит из СА 1, 2, 3 ступени.
Сопловой аппарат 1 ступени состоит из наружного кольца, внутреннего лабиринтного корпуса, вставок уплотнения и штифтов, закрепляющих вставки в наружном кольце. Материал корпуса 1СА жаропрочный сплав, лопатки выполнены из жаропрочного сплава, внутри лопаток охлаждающие дефлектора из листовой стали толщиной 0,3мм. Вставки выполнены из металлокерамики, они позволяют работать с минимальными радиальными зазорами по концам лопаток 1РК, что значительно повышает КПД турбины.
Сопловые аппараты 2, 3 ступеней аналогичны по конструкции и представляют собой сборочные единицы сварной конструкции из наружных
и внутренних колец с лопатками между ними, литых из сплава ЖС-6К. Внутренние кольца образуют тракт между лабиринтными проставками ротора турбины.
Промежуточная (задняя) опора турбины – является силовым узлом двигателя, воспринимающим нагрузки ротора турбины, в котором размещается задняя опора ротора турбины и газового тракта для подвода газодинамического потока к свободной турбине. Газовый тракт образуется двумя кожухами внутренним и наружным, из листовой жаропрочной стали сварной конструкции, соединенными между собой 6 пустотелыми ребрами. К наружному кожуху спереди и сзади приварены крепежные фланцы для крепления опоры к статору турбины ТК и к свободной турбине. Во внутреннем кожухе опоры размещен корпус демпфера, в котором монтируется демпфирующий пакет, роликовый подшипник задней опоры ротора турбины. Демпфирующий пакет снижает вибрационные перегрузки ротора турбины при проходе критических оборотов на нерасчетных режимах работы двигателя. Для предохранения полости подшипника от воздействия горячих газов турбины ТК помимо ГД уплотнения корпуса демпфера с лабиринтами заднего вала предусмотрена дополнительная теплоизоляция с помощью крышки. Во всех стыках маслосистемы опоры установлены уплотнительные кольца. Газовый тракт опоры выравнивает ГД поток по окружности для подвода без турбулентности к СТ. Подвод масла к промежуточной опоре выполняется от основной масломагистрали двигателя через переходник и трубопровод, проходящий внутри полости ребра опоры, отвод масла осуществляется с помощью маслонасоса, закачивая масло в трубопровод в нижнем ребре опоры из основной масломагистрали двигателя в маслоагрегат.
На наружной части корпуса опоры приварены шесть фланцев для крепления термопар, измеряющих температуру газов в тракте за турбиной и температуру маслополости подшипников для предупреждения возгорания двигателя.
Свободная турбина
Свободная турбина (СТ) – осевая двуступенчатая, предназначена для привода центробежного нагнетателя ГПА. Роторы турбины ТК и свободной турбины не имеют между собой механической связи.
Свободная турбина состоит из ротора, статора, опоры. Ротор СТ состоит из двух рабочих колес, вала, шлицевой втулки. Ротор СТ вращается на двух опорах: переднем роликовом подшипнике и заднем пакете, который состоит из шарикового и роликового подшипника. Подшипники установлены в силовом корпусе опоры СТ.
Рабочие колеса ротора СТ консольно закреплены на фланце вала СТ посредством двенадцати стяжных шпилек гайками, затянутыми на момент крутящий (Мкр), контролируемый по вытяжке резьбы шпилек на величину Мкр=(0,4…0,8)мм и законтренными двойными пластинчатыми контровками. Для передачи крутящего момента с вала на колеса на утолщенных шпильках установлены втулки в трех разъемах стыков вала и колес. Центровка колес и вала выполняется по пояскам. Рабочие колеса СТ представляют собой диски с лопатками с замком елочного типа, с зазорами для охлаждения. Лопатки законтрены пластинчатыми контровками, пятачками в диск и усиками на торцы лопаток.
Подшипники на валу закреплены пазовыми гайками, законтренными двумя контровками в вал. На валу установлена коническая шестерня привода КПСТ. Шлицевая втулка крепится к валу ротора СТ стяжным болтом, законтренным контровкой, соединенной со шлицами вала, и передает
крутящий момент через торсионный вал на ротор центробежного нагнетателя ГПА.
Сопловые аппараты статора турбины СТ выполнены сварной конструкции и состоят из наружных и внутренних колец и лопаток между ними, вставленных в профильные прорези наружного кольца и приваренных к нему. В наружном кольце над лопатками рабочих колец установлены
металлокерамические вставки, аналогично вставкам внутренних колец, образующих лабиринтное уплотнение с лабиринтами дисков колес. Опора СТ - основной силовой узел СТ, воспринимающий нагрузки от работы ротора СТ, и является опорой двух подшипниковых опор ротора СТ. Газовый тракт СТ образован трактовыми кожухами корпуса опоры, соединенных между собой пятью пустотелыми ребрами, приваренными к внутреннему корпусу и соединенных болтовым соединением к наружному трактовому кожуху. Во внутреннем корпусе опоры установлены: передний и задний подшипниковые узлы ротора СТ, маслонасосы и агрегаты систем смазки и агрегаты регулирования работы узла СТ. Пустотелые ребра используются для размещения масло- и воздушных каналов узла. С наружной стороны в нижней части корпуса опоры крепится КПСТ.
Ведущая шестерня КПСТ получает вращение от ротора СТ через пару конических шестерен и приводной вал. Внутренний литой корпус состоит из двух частей: корпуса турбины и подшипника, которые соединены на шпильках гайками с центровкой по шести штифтам. В стыках опоры установлены уплотнительные кольца и прокладки. ГВТ СТ от маслополости корпуса подшипников отделен газовым лабиринтом с металлокерамическими вставками, которые образуют газолабиринтное уплотнение с гребешками лабиринтов 2 РКСТ и вала СТ.
В корпусе подшипников опоры смонтированы две опоры ротора СТ, передняя опора ротора СТ - роликовый подшипник, наружной обоймой крепится к опоре через шпонку. Задняя опора ротора СТ является пакетом, состоящим из шарикового и роликового подшипников, установленных во втулки корпуса подшипников. Шариковый подшипник выполнен с разъемной внутренней обоймой для смазки.
К подшипникам встык установлены феромагнитные кольца для подачи и отвода масла системы смазки двигателя.
Задний маслоуплотнитель смонтирован в корпусе турбины и корпусе подшипников и дополнительно уплотняет маслополость подшипников от утечки масла в ГВТ двигателя.
Кожух турбины предохраняет детали и узлы двигателя от воздействия высокой температуры, служит для охлаждения атмосферным воздухом статора турбины ТК, промежуточной опоры, статора СТ и опоры СТ.
Он выполнен из верхней и нижней половин, сварной конструкции из жаропрочного сплава, которые скреплены между собой стяжными лентами. В каждой половине кожуха турбины приварен воздухозаборник с фланцем, в нижней половине для подачи атмосферного воздуха от инжектора ГПА. По двум коробкам на верхней половине выполнен отвод воздуха из под кожуха в атмосферу для создания постоянного обдува статора и опор турбины двигателя.
Приводы агрегатов
Для обеспечения работы и запуска двигателя на нем смонтированы привода агрегатов, обеспечивающие работу всех систем двигателя, поучающие вращение от ротора ТК: привод центробежного суфлера, КП ТК с агрегатами, привод от воздушного стартера ВС – 12, который передает вращение на
ротор ТК при запуске двигателя; от ротора СТ получает вращение КП СТ с агрегатами.
Привод от воздушного стартера служит для передачи крутящего момента на ротор ТК во время запуска двигателя. Привод расположен на левой внешней стороне передней опоры, если смотреть на двигатель со стороны выхлопа, под углом 30 градусов к горизонтальной оси двигателя и закреплен на фланце передней опоры на 10 шпильках гайками, законтренными пластинчатыми контровками. Вращение от привода к двигателю передается через рессору передней опоры, которая соединяет шестерни привода от стартера и центрального привода опоры. Передача вращения от привода от стартера выполняет шлицевая муфта, соединяющая шлицами корпус привода
от стартера, отлитого из магниевого сплава МЛ-4, с хвостовиком ВС-12, муфтой. На конце валика привода нарезана прямоугольная резьба, по которой совершает поступательное перемещение ведущий храповик. Ведущий храповик имеет на торце три зуба, которыми он входит в зацепление с ведомым храповиком. Осевое перемещение ведущего храповика ограничено гайкой, соединенной шлицами с валиком агрегата ВЦ-22Б. На шлицах ведомого храповика установлена ведущая коническая шестерня, она передает вращение на ведомую коническую шестерню, которая смонтирована во внутреннем корпусе привода стаканом корпуса передней опоры. Внутри ведомой шестерни нарезаны шлицы зацепления с рессорой центрального привода передней опоры, через нее и передается вращение на ротор компрессора двигателя. Как только двигатель набирает обороты запуска - ведущий храповик выходит из зацепления скосами зубьев из ведомого храповика и останавливается шестерня привода от стартера на ведомом храповике и на рессоре. Центральный привод продолжает вращаться без нагрузки. Сигнал на перемещение валика, на котором закреплен ведущий храповик поступает от центробежного выключателя ВЦ 22Б, на него этот сигнал приходит от измерителя оборотов ротора двигателя, через электропроводку.
Коробка приводов турбокомпрессора
КП ТК установлена в правой нижней части двигателя под углом 9 градусов к вертикальной оси, если смотреть на двигатель со стороны выхлопа. Коробка приводов имеет приводы к агрегатам:
- привод к регулятору частоты вращения ТК ОГ-12;
- привод измерителя датчика частоты вращения ДЧВ;
- привод к трем масляным насосам нагнетающей магистральной системы двигателя;
- привод к одному масляному насосу откачивающему.
Передача вращения на КП ТК идет от центрального привода на ведущую шестерню КП через приводной вал, закрытый защитным кожухом с уплотнительными кольцами для герметичности маслополости КП. Все детали КП смонтированы в литом корпусе из магниевого сплава МЛ-5. Все шестерни КП, передающие вращение от ведомой шестерни на привода агрегатов вращаются в подшипниках качения в соответствующих корпусах- стаканах, изготовленных из стали 12ХН3А, и 38ХА. Агрегаты закреплены резьбовыми соединениями. При установке КП на двигатель соосность ее ведомой шестерни относительно привода передней опоры определяется измерением свободного осевого перемещения вала и величиной его биения
не более 0,2 мм. КП КТ крепится на фланцах картера компрессора винтовым соединением за лапы корпуса КП.
Коробка приводов свободной турбины
Установлена в нижней части свободной турбины и крепится на шпильках корпуса опоры СТ гайками с пружинными контровками. КПСТ имеет приводы к следующим агрегатам, обслуживающим работу СТ:
- ограничитель частоты вращения СТ ОГ-8-4;
-датчик измерения частоты вращения ДЧВ;
-нагнетающий насос СТ;
-откачивающий насос СТ.
Все детали КПСТ смонтированы в корпусе, отлитом из алюминиевого сплава АЛ-4. Ведущая коническая шестерня КПСТ получает вращение от ротра СТ через пару конических шестерен и приводной вал. Шестерни зубчатых передач приводов агрегатов вращаются в подшипниках качения. Передача вращения на агрегаты выполняется через рессоры шлицевым соединением, фланцы герметично соединены резьбовым соединением на шпильках гайками и уплотняются прокладками и маслоуплотнительными кольцами.
Агрегаты механизации компрессора.
Механизация компрессора предназначена для регулирования газодинамических и прочностных характеристик компрессора путем перепуска части воздуха через специальные каналы перепуска воздуха в процессе работы двигателя на расчетных режимах. Для выполнения этих функций предусмотрены агрегаты управления АУ-14СТ, воздушный редуктор, клапаны перепуска воздуха с гидроприводами, гидроусилитель ВНА.
Агрегат управления выдает гидравлические команды на управление гидроприводами. КПВ и ГУ с помощью золотниковых механизмов и электромагнитов, которые переключают и перемещают золотники АУ на определенной частоте вращения ротора компрессора. Электромагниты – толкающего типа, с перемещающимся штоком в сторону золотников АУ. Золотники подают масло в гидроприводы.
Воздушный редуктор установлен на верхней половине картера компрессора и предназначен для понижения давления воздуха в агрегате АУ-14СТ на заданную величину для управления ВНА и КПВ. Это снижение необходимо при изменении режимов на двигателе – редукция давления необходима для перекладки углов лопаток ВНА с угла 28 градусов на расчетный угол 16 градусов.
Гидроусилитель ВНА установлен на передней опоре и предназначен для изменения угла установки лопаток ВНА по команде АУ и ВР.
Масло, подводимое к ГУ через его фильтр, поступает в поршневой механизм из ГУ при помощи командного давления из АУ0, а в АУ из ВР – поршень перемещается и устанавливает лопатки на угол, соответствующий данному режиму работы двигателя, крайнее положение поршня – это «открыт», и «закрыт» соответствует углам установки ВНА соответственно на 16 градусов и 28 градусов.
Рабочее масло к агрегатам механизации компрессора поступает от насоса САР под постоянным давлением 30ктс/см2, которое поддерживается клапаном дозатора газа ДГ-12. Масло поступает в клапаны агрегата АУ и другая часть идет в гидроприводы КПВ и ГУ ВНА. Воздух в АУ поступает через ВР из-за 14 ступени компрессора и редуцируется регулировочным элементом ВР – при превышении давления в ГВТ компрессора в тех местах, где стоят КПВ, золотники АУ под давлением воздуха перекрывают каналы подачи рабочего масла в гидравлические системы КПВ и ВНА. Уменьшение канала приводит к увеличению командного давления и гидропривод открывает заслонку КПВ. При повышении режима работы двигателя золотник АУ увеличивает каналы подачи масла, командное давление уменьшается, поршни гидропривода закрывают заслонки КПВ на 2-3 секунды.
Система запуска.
Обеспечивает автоматический запуск двигателя с помощью следующих агрегатов:
- воздушный стартер ВС-12
- Ц/Б выключатель ВЦ-22Б
- клапан пускового топливного газа МКПТ-12А
- агрегаты зажигания КНПС-22 -2шт.
- дозатор газа ДГ-12
- регулятор оборотов ОГ-12
- воспламенители
Воздушный стартер ВС-12 предназначен для раскрутки ротора турбокомпрессора двигателя. Рабочим телом стартера является природный газ, транспортируемый по газопроводу под давлением (4-5) кгс/см2, температуре газа от -55˚С до 50˚С, стартер развивает мощность
N =285кВт, частоту вращения вала ВС-12 (4500-5000) об/мин.
Основные узлы ВС-12:
- центростремительная турбина одноступенчатая с крыльчаткой открытого типа, планетарный редуктор, регулятор подачи газа и агрегат, обслуживающий стартер.
Рабочий процесс стартера протекает следующим образом:
- газ из магистрали поступает в регулятор подачи газа через подводимый
патрубок и попадает в усилитель газо-воздухораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное давление по окружности сопловым аппаратом. В СА происходит преобразование потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую, в РК – кинетической энергии в механическую работу на валу турбины. Рабочее тело после турбины через выхлопное устройство отводится в атмосферу.
Крутящий момент, получаемый на турбине увеличивается в 6 раз (передаточное отношение) планетарным редуктором ротора и передается через привод для раскрутки ротора турбокомпрессора двигателя. Редуктор снижает частоту вращения выводного вала привода относительно частоты вращения турбины ВС, и повышает крутящий момент.
Воздушный стартер крепится на двигателе тремя точками:
- первой точкой является узел крепления стартера к приводу, установленному на передней опоре;
- второй и третьей точками являются кронштейны, установленные на картере компрессора двигателя;
На всех трех узлах крепления имеются резиновые амортизаторы, предназначенные для устранения воздействия вибраций на воздушный стартер и двигатель.
Конструктивно узел крепления стартера к приводу выполнен следующим образом:
- на приводе стартера корпуса через переходник устанавливается узел уплотнения редуктора и закрепляется накидной гайкой на уплотнение, в стык устанавливается выходной корпус редуктора и закрепляется на нем второй накидной гайкой корпуса редуктора. Обе гайки законтрены проволокой.
Для крепления воздушного стартера к картеру компрессора используется узел траверсы стартера с двумя закрепленными на шпильках пальцами. Этими пальцами стартер устанавливается в 2 кронштейна демпферов, закрепленных на картере компрессора.
Монтаж стартера на двигатель производится следующим образом:
- стартер подводится к двигателю на подъемном приспособлении до начала стыковки захода пальцев траверсы в кронштейны демпферов. Одновременно с этим корпус редуктора сажается на узел уплотнителя, и накидная гайка уплотнителя навинчивается на резьбу корпуса редуктора. Пальцы траверсы входят в демпфера при навинчивании гайки уплотнителя на корпус редуктора стартера. Воздушный стартер при этом поступательно продвигается к приводу от стартера. Торцы траверсы и кронштейны демпферов не соприкасаются с зазором (4-8 мм) для обеспечения температурных удлинений стартера при работе двигателя при запуске.
Электромагнитный клапан пускового топлива МКПТ -12А предназначен для открытия и закрытия подачи топлива в пусковые форсунки камеры сгорания двигателя, установлен на картере компрессора болтовым соединением.
Система обогрева ВНА
Система обогрева ВНА служит для подачи горячего воздуха, отбираемого от ресивера картера турбины к входному направляющему аппарату двигателя с целью предотвращения обледенения лопаток в атмосферных условиях низких температур. К системе обогрева ВНА относятся:
- трубопроводы подачи горячего воздуха;
-клапан отбора воздуха.
Горячий воздух от ресивера картера турбины по трубопроводу подается к клапану отбора воздуха. Управление данным клапаном осуществляется его гидроприводом по следующей схеме: через полый болт масло от магистрали поступает в канал КОВ. При включении электромагнитного клапана масло поступает в полость в поршень агрегата. Поршень перемещается и поворачивает рычаг заслонки, перекрывающий воздуховод клапана отбора воздуха, заслонка открывается, производится проход горячего воздуха в проходное сечение клапана, на фланец которого закрепляется трубопровод, по которому воздух дальше подается в два разводящих трубопровода, подводящих горячий воздух к двум отверстиям на корпусе передней опоры, из которых воздух поступает в кольцевую полость над лопатками ВНА к цапфам лопаток внутрь каждой лопатки по каналу в ней и обогревающий изнутри входную кромку лопатки, предохраняя ее от обледенения. Воздух через отверстие в лопатках смешивается с потоком атмосферного воздуха и поступает в тракт компрессора.
Редуктор двигателя НК-14Э
Служит для передачи избыточной мощности турбины на торсионный приводной вал электрогазогенератра ГПА. Редуктор состоит:
-ходовой части;
-картера редуктора.
Ходовая часть редуктора выполнена виде планетарной зубчатой передачи с пятью двойными сателлитами. При работе редуктора, вследствие свободной посадки на шлицах центральной шестерни и центрального заднего колеса, зацепление с сателлитами самоустанавливается относительно сателлитов под действием сил, возникающих в этих зацеплениях. Все шестерни редуктора прямозубые с цементированной поверхностью и эвольвентными зубьями.
Каждый из пяти блоков сателлитов вращается на двух роликовых подшипниках закрепленных в сателитодержателях. Крутящий момент на вал редуктора передается от центральной внутренней шестерни через пять блоков сателлитов и сателитодержатель. Вал привода редуктора сателитодержателя опирается на шариковый подшипник в корпусе редуктора. Приводной вал опирается на блок шарикового и роликового подшипников. Ходовая часть редуктора помещается в корпус картера редуктора - силовой узел, воспринимающий нагрузки от работы ходовой части, литой из магниевого сплава МЛ-4, представляет собой конусно- кольцевую коробку. На валу редуктора установлена по шлицам с креплением гайкой муфта крепления торсионного вала привода генератора. Передаточное отношение планетарного однорядного редуктора, примерно равно 3,5. Крутящий момент усиливается в три с половиной раза, скорость вращения вала редуктора снижается в три с половиной раз для оптимального числа оборотов вращения вала. В результате, в редукторе отсутствуют шестерни и опора шестерен, связанные неподвижным соединением с корпусом редуктора, поэтому картер редуктора разгружен от передачи скручивающего момента, крутящие моменты, приложенные к ведущему и ведомому валам ходовой части редуктора взаимно уравновешиваются.
Благодаря эвольвентному профилю зубьев в зубчатых передачах КПД редуктора равно 0,992 - высокий для передачи крутящего момента. В конструкцию ходовой части редуктора входит измеритель крутящего момента гидравлической схемы.
Дата добавления: 2015-08-10; просмотров: 215 | Нарушение авторских прав
mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.04 сек.)
