Двигатель ГТД-1000Т. Техническое описание (1980 год) - часть 2

 

  Главная      Двигатели     Двигатель ГТД-1000Т. Техническое описание (1980 год)

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..      1      2      3      ..

 

 

 

Двигатель ГТД-1000Т. Техническое описание (1980 год) - часть 2

 

 

4.1 КОМПРЕССОР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

 

 

Компрессор низкого давления) состоит из корпуса, входного направляющего аппарата (ВНА), ротора компрессора низкого давления, лопаточного диффузора и спрямляющего аппарата.

Входной направляющий аппарат служит для предварительной закрутки потока воздуха, входящего в компрессор, обеспечивая безударный вход в рабочее центробежное колесо (крыльчатку компрессора); крыльчатка компрессора передает механическую энергию турбины воздушному потоку; лопаточный диффузор слу-жит для преобразования части кинетической энергии воздуха за рабочим колесом компрессора в давление, спрямляющий аппарат—для выравнивания воздушного потока.

Корпус компрессора низкого давления разъемный и состоит из переднего 2 (рис. 6) и заднего 4 корпусов. Корпуса литые, механически обработанные, выполнены из литейного алюминиевого сплава.

К переднему корпусу 2 компрессора крепится корпус 23 пер-иой опоры ротора двигателя, в котором устанавливается ВИА компрессора низкого давления и кольцо 22 лабиринта.

В заднем корпусе устанавливается вторая опора ротора компрессора низкого давления.

Входной направляющий аппарат компрессора низкого давления состоит из наружной и внутренней обойм и 19 профилированных лопаток. Все детали BИA соединяются в один общий узел. Лопатки ВНА выполнены из листовой стали.

Ротор компрессора низкого давления представляет собой центробежное рабочее колесо 25 закрытого типа. Ротор компрессора установлен на двух подшипниках, размещенных на передней и задней цапфах.

Для предотвращения утечки воздуха из тракта двигателя на передней стенке центробежного колеса предусмотрено переднее лабиринтное уплотнение, а на задней стенке центробежного колеса— заднее лабиринтное уплотнение. Материал центробежного колеса— жаропрочный сплав.

В расточку крыльчатки ротора компрессора низкого давления входит конец вала турбины низкого давления, который закрепляется гайкой. Передача крутящего момента от турбины к компрессору осуществляется шлицами, имеющимися на валу турбины и хвостовике крыльчатки.

Частота вращения ротора на расчетном 28 400 об/мин.

Лопаточный диффузор 5 компрессора низкого давления состоит из диска и 17 профилированных неподвижных лопаток, которые крепятся винтами к диску; лопатки выполнены из жаропрочной литейной стали. Поверхность лопаток азотирована.

Передний и задний корпуса компрессора низкого давления и лопаточный диффузор собираются в единый узел с помощью при-зонных болтов, проходящих через отверстия в диске и лопатках лопаточного диффузора. Для спрямления воздушного потока, выходящего из лопаточного диффузора, между корпусами 2 и 4 расположен спрямляющий аппарат 6, состоящий из 120 профилированных лопаток. Лопатки изготовляются из литейного сплава.

Между компрессорами низкого и высокого давлений расположен промежуточный корпус, состоящий из корпусов 7, 8 и 10, которые образуют кольцевой канал для подвода воздуха к компрессору высокого давления. Корпуса 7, 8 и 10 выполнены из литейного алюминиевого сплава.

 

 

Между двумя корпусами 7 и 10 радиально расположены девять прямых профилированных лопаток обратного направляющего аппарата 9, уменьшающего потерн, связанные с возможной закруткой потока.

Лопатки изготовляются из жаропрочной литейной стали. Через каждую лопатку проходят по два призонных болта, соединяющие корпуса 7 и 10. В корпусе 7 обратного направляющего аппарата устанавливается третья опора.

 

 

 

4.2. ОПОРЫ КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Ротор компрессора низкого давления (рис. 9) расположен на двух опорах. Передняя опора (первая опора) имеет роликовый подшипник, допускающий осевое перемещение ротора относительно статора, и воспринимает только радиальную нагрузку. Задняя опора (вторая опора) ротора компрессора имеет шариковый подшипник и воспринимает как радиальную, так и осевую нагрузку. Осевая нагрузка ротора равна разности осевых усилий, создаваемых роторами крыльчатки компрессора и турбины компрессора низкого давления.

 

 

4.2.1. Первая опора

 

 

 

Нажмите на картинку для увеличения

 

 

Полость а отделяется от проточной части компрессора гребеш-ковым уплотнением. Гребешки, расположенные на передней цапфе крыльчатки компрессора, работают по резине, которая на вулканизирована на внутренний диаметр корпуса 4. Регулирование давления перед графитовым уплотнением осуществляется посредством жиклера 15, смонтированного на штуцере поддува первой опоры.

Масло для смазки и охлаждения роликоподшипника, а также для охлаждения упорной втулки 21 подводится наружной трубкой к штуцеру и далее по сверлениям в корпусе 1 первой опоры к калиброванным отверстиям. Отработанное масло из внутренней полости корпуса первой опоры сливается через нижнюю стойку к приемнику 23 и внешней трубкой отводится в откачивающий насос.

 

 

4.2.2. Воздушный фильтр первой опоры

 

 

Внутренний корпус с крышками 2 является фильтром и включает в себя два фильтроэлемента /, установленных соосно, навстречу друг другу. Крышки 2 уплотняются алюминиевыми прокладками 7.

Наружный корпус служит для подвода и отвода воздуха, а также для крепления фильтра к корпусу компрессора.

Внутренний корпус 11 вставляется в наружный корпус 10 таким образом, что уплотнительные резиновые кольца 8 разделяют полости запыленного и чистого воздуха, а также дают возможность сообщаться подводящим и отводящим каналам обоих корпусов.

Корпуса фильтров отлиты из жаростойкой стали. Крышки 2 фильтра сварные из коррозионно-стойкой деформируемой стали.

Принцип действия фильтра следующий. Запыленный воздух через штуцер 9 и кольцевой канал б с отверстиями попадает в корпус 11 с наружной стороны фильтроэлементов 1. Фильтроэлементы через пружины 3 поджимаются крышками 2 к корпусу так, что обеспечивают разделение запыленной полости а от полости в чистого воздуха. Запыленный воздух проходит через сетку фильтроэлементов, очищается от пыли и через внутреннюю полость фильтроэлементов попадает в полость в чистого воздуха, откуда через кольцевой канал, соединяющийся со штуцером 5, попадает в магистраль, идущую к уплотнениям. Удержанная пыль собирается на поверхности гофрированных фильтроэлементов 1, в полостях а и при обслуживании фильтра удаляется.

Для очистки фильтра внутренний корпус 11 с фильтроэлементами извлекается из наружного корпуса 10. Затем отворачиваются крышки 2, фильтроэлементы 1 извлекаются и очищаются мягкой щеткой или продуваются. Пыль, скопившаяся в полости а, удаляется.

Промежуточные конусные втулки 4 между фильтроэлементами и корпусом исключают возможность заклинивания фильтроэлементов от пыли, попавшей в зазоры посаточных поверхностей, при извлечении их из корпуса.

 

 

4.2.3. Вторая опора

Вторая опора (задняя опора компрессора) крепится к заднему фланцу корпуса компрессора низкого давления и состоит из корпуса 5 (рис. 9) второй опоры, стакана 6 подшипника, шарикового подшипника 9, упорной втулки 10, гайки 7 и узла графитового уплотнения.

Корпус второй опоры отлит из жаропрочной литейной стали.

Наружное кольцо шарикового подшипника монтируется в стакан подшипника и фиксируется в осевом направлении ганкой 7. Внутреннее кольцо подшипника, состоящее из двух полуколец, монтируется на заднюю цапфу крыльчатки и поджимается к упорному бурту цапфы гайкой 7 через втулку 10 и регулировочное кольцо 16.

Масляная полость опоры отделяется от воздушной полости б узлом унифицированного графитового уплотнения, состоящего из

 

трех графитовых сегментов, стянутых браслетной пружиной 12 в замкнутое кольцо. Торцевая пластинчатая пружина 14 поджимает графитовое кольцо к бурту стакана 13 уплотнения. Все детали уплотнения смонтированы в стакан уплотнения и образуют неразъемный узел, запрессованный в корпус 5 второй опоры. По внутреннему диаметру графитовое кольцо 11 работает в паре со втулкой 10, имеющей хромированную рабочую поверхность. Уплотнение происходит по торцу и внутреннему диаметру графитового кольца.

Полость б отделяется от проточной части компрессора гребеш-ковым уплотнением. Гребешки крыльчатки компрессора работают по мастике, нанесенной на внутренний диаметр корпуса 5 опоры.

Масло для смазки и охлаждения шарикоподшипника, а также для охлаждения упорной втулки 10 подводится к форсунке корпуса опоры перепускной трубкой 8 от третьей опоры двигателя. Отработанное масло из внутренней полости корпуса второй опоры сливается самотеком в полость центрального привода турбокомпрессора низкого давления.

 

 

4.3. КОМПРЕССОР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Компрессор (рис. 6) высокого давления состоит из корпуса, входного направляющего аппарата 11 (BНA) компрессора высокого давления, центробежного рабочего колеса 17 компрессора (крыльчатки компрессора), лопаточного диффузора и спрямляющего аппарата 16.

Корпус компрессора разъемный; он состоит из переднего 12 и заднего 15 корпусов. Оба корпуса отлиты из жаростойкой литейной стали и механически обработаны. На заднем корпусе 15 имеется спрямляющий аппарат, состоящий из 120 профилированных лопаток. Эти лопатки служат для спрямления воздушного потока, выходящего из лопаточного диффузора компрессора высокого давления. К переднему корпусу крепится на болтах кольцо 13 лабиринта компрессора высокого давления, в которое устанавливается ВНА. В кольце лабиринта предусмотрены кольцевые проточки, образующие наружный контур переднего лабиринта.

Входной направляющий аппарат 11 компрессора высокого давления состоит из наружной н внутренней обойм и 19 профилированных лопаток. Лопатки выполнены из листовой жаропрочной стали. Детали ВНА соединены пайкой.

Ротор компрессора высокого давления состоит из центробежного рабочего колеса 17 закрытого типа с передней цапфой и прикрепленного к задней части колеса переходного кольца 19. Центробежное закрытое колесо с цапфой отливается из литейной жаропрочной стали. На передней стенке центробежного колеса предусмотрено переднее лабиринтное уплотнение, на заднем диске — заднее лабиринтное уплотнение. Соединение переходного кольца 19 с центробежным колесом 17 осуществляется с помощью штифтов. 

 

Передняя цапфа ротора опирается на шарикоподшипник третьей опоры двигателя.

Ротор компрессора соединяется с диском турбины компрессора высокого давления восемью болтами, которые ввернуты во фланец переходного кольца 19. Крутящий момент от турбины компрессора высокого давления передается ротору компрессора через переходное кольцо с помощью призонных втулок, а также сил трения.

Цапфа турбины компрессора высокого давления, опирающаяся на подшипник четвертой опоры, является задней опорой ротора компрессора высокого давления двигателя.

Лопаточный диффузор 14 компрессора высокого давления состоит из диска и 17 профилированных неподвижных лопаток, выполненных из жаропрочной стали. Поверхность лопаток азотирована. Лопатки крепятся к диску винтами.

Передний 12 и задний 15 корпуса компрессора высокого давления соединяются между собой с помощью болтов, проходящих через отверстие лопаток лопаточного диффузора.

Компрессоры низкого и высокого давлений соединяются в единый узел по наружным фланцам корпусов 2 и 8 с помощью шпилек. К корпусу 2 крепится кронштейн 3, являющийся одним из трех узлов крепления двигателя при установке его в машине.

В корпусах компрессора предусмотрены каналы для подвода масла к подшипникам, суфлирования опор, отбора воздуха из воздушного тракта и дренажа топлива из камеры сгорания.

Расположение внешних соединений к полостям компрессора указано на рис. 7 и 8.

 

 

4.4. ОПОРЫ КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Ротор компрессора высокого давления расположен на двух опорах (третья и четвертая опоры). Третья опора имеет шариковый подшипник и воспринимает как радиальную, так и осевую нагрузку. Осевая нагрузка равна разности осевых усилий, действующих на крыльчатку компрессора и турбину компрессора высокого давления. Четвертая опора имеет шариковый подшипник, воспринимающий только радиальную нагрузку, и допускает осевое перемещение ротора, возникающее от неравномерного удлинения деталей корпусов и ротора при нагреве.

Передняя опора компрессора высокого давления (третья опора) крепится к корпусу 7 (рис. 11, вкл. в конце книги) компрессора и включает в себя следующие основные детали: стакан 3 подшипника, гнездо 4 подшипника, консольный корпус 5 опоры, шарикоподшипник 2, коллектор 41 форсунки, втулку 10 лабиринта и узел 9 графитового уплотнения.

Гнездо шарикоподшипника отлито из коррозионно-стойкой стали, а корпус 5 опоры отлит из жаростойкой стали.

Наружное кольцо шарикоподшипника монтируется в гнездо подшипника с осевым зазором, который подбирается регулировочным кольцом 1. Внутренние полукольца подшипника монтируются на

 

 

 

 

5. КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

 

 

который прижат к секции кольцом и зафиксирован от проворота стопором.

Назначение отражателя — обеспечить поворот газового потока к сопловому аппарату турбины компрессора высокого давления.

Кольцевая секция имеет свободу перемещения относительно опорного фланца отражателя в радиальной плоскости, что позволяет компенсировать температурные расширения и снять термические напряжения с секции.

Охлаждение стенок отражателя осуществляется вторичным потоком воздуха, входящим через кольцевую щель, образованную гофрированной лентой 4. Этот воздух омывает стенку отражателя со стороны горячих газов.

Отражатель крепится опорным фланцем 6 к заднему корпусу компрессора. Фланец 3 отражателя центрируется с фланцем внутреннего входинка корпуса турбины компрессора высокого давления.

Внутренняя поверхность жаровой трубы и поверхность отражателя, соприкасающаяся с продуктами сгорания, покрыты жаростойкой эмалью. 

 

 

 

Рис. 12. Камера сгорания двигателя:

 

 

 

 

6. ТУРБИНЫ
На двигателе имеются три очноступенчатые осевые турбины (рис. 13). Первые две турбины предназначены для привода компрессоров высокого и низкого давления, третья турбина (свободная) служит для создания полезной мощности двигателя. Турбины развивают каждая приблизительно одинаковую мощность. Свободная турбина снабжена регулируемым сопловым аппаратом. 

 

6.1. ТУРБИНА КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Турбина компрессора высокого давления (турбина высокого давления газов) состоит из соплового аппарата и рабочего колеса. 

 

6.1.1. Сопловой аппарат турбины компрессора высокого давления

Сопловой аппарат турбины компрессора высокого давления (рис. 14) представляет собой паяно-сварную конструкцию, включающую в себя сопловую решетку и кольцевой канал подвода газа.

Сопловая решетка состоит из 29 литых сопловых лопаток 24, имеющих верхнюю и нижнюю полки. Внутри пера лопатки выполнен профильный канал, в который вставлен дефлектор 25, изготовленный из листовой жаропрочной стали. Между стенкой канала и дефлектором имеется зазор, по которому проходит охлаждающий воздух от компрессора высокого давления. Для улучшения охлаждения выходных кромок лопаток воздух выпускается в щели, расположенные рядом с выходной кромкой со стороны корытной части лопатки. 

 

 

 

 

 

 

 

20 крепится к корпусу четвертой и пятой опор двигателя. Между фланцем 18 и корпусом установлена регулировочная шайба 19, толщина которой подбирается при сборке турбин.

В корпусе четвертой и пятой опор двигателя вставляется обойма 23, в которую впаяна лента из металлокерамики. Эта обойма установлена над рабочими лопатками с минимальным радиальным зазором для ограничения перетекания газов из полости перед рабочими лопатками.

Для предотвращения коробления обоймы из-за температурных расширений она разрезана на шесть секторов с суммарным зазором 3 мм.

Для предотвращения попадания болтов 20 крепления в проточную часть в случае их случайной поломки на фланец корпуса четвертой и пятой опор установлен защитный экран 17.

 

 

6.1.2. Ротор турбины компрессора высокого давления



Рабочее колесо турбины передает крутящий момент к крыльчатке 2 (рис. 14) компрессора через восемь призонных втулок 33. Рабочее колесо имеет 47 рабочих лопаток 26, установленных в диске 32. От осевого перемещения в диске рабочие лопатки удерживаются, с одной стороны, выступом на замке лопатки, а с другой — покрывающим диском 38. Выступами покрывающего диска закрываются пространства между ножками лопаток.

Рабочее колесо турбины стянуто восьмью стяжными болтами 30 с переходным кольцом 41. Переходное кольцо штифтами соединяется с крыльчаткой компрессора высокого давления, образуя ротор турбокомпрессора, который опирается на два шарикоподшипника, один из которых выполняет роль опорно-упорного, другой — опорного шарикоподшипника 31.

Для снижения температуры диска рабочего колеса и улучшения охлаждения ножек рабочих лопаток установлен покрывающий диск 38. В полость между покрывающим диском и основным диском подается через системы каналов и отверстий охлаждающий воздух из-за компрессора высокого давления. Рабочие лопатки турбины компрессора высокого давления и диск выполнены из жаропрочного материала.

Особенностью конструкции рабочих лопаток всех турбин является наличие переходных ножек от пера к замку. Наличие переходных ножек от пера рабочей лопатки к ее замку выравнивает напряжение, снижает температуру замковой части, и тем самым повышая запас прочности, позволяет уменьшить массу турбины.

Рабочие лопатки турбины высокого давления в отличие от лопаток последующих двух турбин не имеют бандажных полок в целях избежания отложений пыли под полками. 

 

6.1.3. Воздушный фильтр соплового аппарата

Воздушный фильтр соплового аппарата (рис. 15) предназначен для очистки от пыли воздуха, идущего на охлаждение лопаток соплового аппарата турбины высокого давления. 

 

Рис. 15. Воздушный фильтр соплового аппарата (вид сзади и сверху): 

 

Фильтр — сетчатого типа. Сетка фильтроэлементов 11 никелевая, саржевого плетения (номинальная чистота фильтрации 40 мкм). Для увеличения поверхности сетка гофрирована.

Фильтр состоит из двух фильтроэлементов 11, установленных в корпусе 15 параллельно. Торцевая крышка 17 предназначена для обслуживания фильтроэлементов при эксплуатации.

Боковыми фланцами 14 корпус 15 фильтра через стойку 8 установлен на корпусе четвертой и пятой опор двигателя. Стойка предназначена для отбора воздуха на фильтр за компрессором II каскада, подвода очищенного воздуха от фильтра к внутреннему каналу корпуса опор, идущего к лопаткам соплового аппарата, а также для основного крепления фильтра к двигателю. Дополнительно фильтр через пластинчатые кронштейны 3 и 5 крепится к двигателю кронштейнами 2 и 6.

Корпус 15 фильтра, фильтроэлементы 11, стойка 8 — сварные, из коррозионно-стойкой стали. Пластинчатые кронштейны 3 и 5 выполнены из конструкционной листовой стали, оцинкованные и пассивированные. Кронштейны 2 и 6 отлиты из жаростойкой литейной стали.

Уплотнительные прокладки 9, 12 и 16 изготовлены из армированного паронита. При этом прокладки 9 и 12 с обеих сторон дополнительно армированы медной фольгой. Для уменьшения теплоотдачи в объект через поверхность фильтра корпус 15 фильтра и кронштейн 2 снаружи закрыты теплоизоляцией. Торцевая крышка 17 закрывается быстросъемным теплоизоляционным кожухом 4, который двумя пружинными фиксаторами 19 крепится к ней Стойка 8 закрывается боковой теплоизоляционной крышкой 13. Дополнительно трубы 7 и 1 стойки обмотаны асбестовой лентой и покрыты теплозащитным покрытием ТЗКН.

Теплоизоляция корпуса, крышек и кронштейна — базальтовое супертонкое волокно, закрытое фольгой из коррозионно-стойкой стали.

Действие фильтра заключается в том, что запыленный воздух через трубу 7 стойки 8 попадает в корпус 15 с наружной стороны фильтроэлементов 11. Фильтроэлементы через пружину 18 поджимаются крышкой 17 так, что конусом 10 обеспечивают разделение запыленной полости а от полости б коллектора чистого воздуха. Запыленный воздух, проходя через сетку фильтроэлементов, очищается от пыли и через внутреннюю полость фильтроэлементов попадает в полость б коллектора чистого воздуха, откуда через трубу 1 стойки попадает в полость соплового аппарата турбины. Отфильтрованная пыль собирается на поверхности гофрированных фильтроэлементов 11, полости а и при обслуживании фильтра удаляется. 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..      1      2      3      ..