Двигатель ГТД-1000Т. Техническое описание (1980 год) - часть 3

6.2. ОПОРЫ ТУРБИНЫ КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Передней опорой турбины высокого давления является передняя опора ротора турбокомпрессора высокого давления (третья опора роторов) (см. подраздел 4.4).

Задняя опора турбины компрессора высокого давления (четвертая опора, рис. 11) крепится к переднему фланцу корпуса четвертой и пятой опор и включает следующие основные детали: гнезда 15 и 18 подшипников, шарикоподшипник 17, форсунку 40, крышку 13 лабиринта, втулку 12 лабиринта и узел 14 графитового уплотнения.

Гнездо подшипника четвертой опоры отлито из жаропрочной стали.

Наружное кольцо шарикоподшипника монтируется в стакан подшипника, с торца поджато плоской пружиной 16, стопорится кольцом 19 и допускает осевое перемещение ротора. Внутреннее кольцо шарикоподшипника монтируется на цапфу турбины компрессора высокого давления и поджимается к упорному бурту цапфы ганкой через втулку 12 лабиринта и регулировочное кольцо 31.

Масляная полость о четвертой опоры, объединенная с масляной полостью пятой опоры, отделяется от воздушной полости и графитовым радиальным уплотнением, одинаковым по конструкции и размерам с уплотнением второй опоры. Графитовое уплотнение (узел 14) работает в паре со втулкой 12 лабиринта.

Корпус четвертой и. пятой опор передним наружным фланцем крепится к корпусу компрессора и представляет собой сложный узел, состоящий из наружного 20, среднего 21 и внутреннего 23 корпусов, сваренных друг с другом. Эти корпуса отлиты из жаропрочной стали.

В нижней части наружного корпуса под углом 40° выполнены три канала к, объединенных в коллектор 38 для дренажа топлива из полости, камеры сгорания.

Средний корпус 21 состоит из наружной и внутренней обечаек, соединенных шестью пустотелыми стойками, через которые проходят трубка 37 слива масла и трубка 39 подачи масла. Трубки слива масла и нагнетающей масляной магистрали теплоизолированы асбестовой лентой и закрыты предохранительными кожухами из фольги.

В полость р четвертой опоры через стойку среднего корпуса подводится вторичный воздух камеры сгорания, который изолирует графитовое уплотнение от газового тракта. Часть этого воздуха проходит через гребешковое уплотнение втулки 12 в полость и для поддува узла уплотнения.

Вторичный воздух из камеры сгорания поступает в воздушный фильтр и очищенный подводится к воздушному каналу внутри опоры и подается в коллектор воздуха, откуда по трубкам поступает к лопаткам соплового аппарата турбины высокого давления.

Гребешки втулки 12 лабиринта и лабиринта диска турбины работают по металлокерамическим кольцам, припаянным к крышке 13 лабиринта.

Масло для смазки, и охлаждения шарикоподшипника, а также для охлаждения втулки 12 лабиринта подается по трубке 39 в раздаточную полость г и далее к форсунке 40, жиклирующему отверстию г) в корпусе четвертой и пятой опор и гнезду шарикоподшипника 17.

На подшипник масло подается форсункой 40. Откачка масла из масляной полости о осуществляется по трубке 37, расположенной в нижней части корпуса четвертой и пятой опор.

Масляная полость четвертой и пятой опор суфлируется через пустотелые валы роторов двигателя. Воздух с эмульсией масла по валам поступает в полость центрального привода и затем в коробку приводов, где масло отделяется от воздуха в центробежном суфлере. Масло, отделенное из воздухомасляной эмульсии центробежным суфлером, сливается в полость редуктора, а воздух отводится в выпускной патрубок двигателя.

6.3. ОХЛАЖДЕНИЕ ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

— по отверстиям в деталях корпуса четвертой и пятой опор воздух поступает к задней стороне диска турбины высокого давления, охлаждает его и защищает придисковую полость от проникновения в нее газов из проточной части турбины; выходит этот воздух в газовый тракт и. частично в полость п

— по отверстиям в деталях корпуса четвертой и пятой опор и полости п часть воздуха поступает на охлаждение турбины низкого давления.

Четвертое направление. Через отверстия с воздух поступает в проточную часть перед сопловым аппаратом турбины высокого давления, создавая защитный поток, предотвращающий перегрев полок соплового аппарата. Из полости а воздух поступает в каналы е н по ним выходит в полость ж. Одна часть этого воздуха проходит через лабиринт на соединительной втулке и охлаждает покрывной диск. Выходя в проточную часть, этот воздух препятствует попаданию в придисковую полость горячих газов из проточной части турбины. Другая часть воздуха через отверстия в соединительной втулке поступает во внутреннюю полость ротора. Через зазор л между покрывающим диском и диском турбины воздух поступает к периферии, диска турбины высокого давления. Охлаждая переднюю сторону диска и ножки лопаток, воздух выходит в проточную часть через зазоры у нижних полок лопаток и щели м. Потоки охлаждающего воздуха, направляемые к горячим вращающимся деталям турбин, проходя через каналы и воздушные полости статора турбины, обтекают детали статора, поддерживая необходимый уровень температуры деталей.

Рис. 16. Схема охлаждения турбины высокого давления:

6.4. ТУРБИНА КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Турбина компрессора низкого давления состоит из цельнолитого соплового аппарата и ротора.

6.4.1. Сопловой аппарат турбины компрессора низкого давления

Сопловой аппарат 7 (рис. 17) турбины компрессора низкого давления цельнолитый, имеет 39 лопаток. Крепление фланца внутреннего обода соплового аппарата к корпусу четвертой и пятой опор осуществляется с помощью 12 сухарей 6 с отверстиями, через которые проходят винты 5; сухари, поджаты накладным кольцом 4.

В верхнем ободе соплового аппарата выполнена кольцевая проточка, в которую вставляется обойма 8. В обойму впаяна лента из металлокерамики, которая вместе с гребешками рабочих лопаток 9 образует лабиринтное уплотнение. Для предотвращения коробления обойма разрезана на три. сектора с суммарным температурным зазором около 0,9 мм.

Для предотвращения утечек газа с обеих сторон фланца соплового аппарата, со стороны крышки опоры и со стороны накладного кольца 4 в специальные проточки, а также в проточки у наружного обода заложены уплотнения из асбестовой нити 3, пропитанной специальным материалом. Для обеспечения надежной работы основные детали изготовлены из жаропрочных сплавов.

6.4.2. Ротор турбины компрессора низкого давления

Ротор турбины компрессора низкого давления (рис. 17) трехопорный, одной из опор является роликовый подшипник. Ротор турбины компрессора состоит из вала 1, диска 11 и 63 рабочих лопаток 9. Вал с диском соединен восьмью штифтами 2.

Рис. 17. Турбина и сопловой аппарат турбины компрессора низкого давления:

Крутящий момент ротора турбины передается компрессору с помощью шлицевого соединения. Рабочие лопатки удерживаются от осевого перемещения уступом в рабочей лопатке и разрезным кольцом 10 с вкладышем. Кольцо в свою очередь перекрывает пространство между ножками рабочей лопатки от перетекания газа.

Рабочие лопатки и диск выполнены из жаропрочного сплава, вал изготовлен из жаропрочной стали. Рабочие лопатки турбины компрессора низкого давления имеют бандажные полки. При наличии бандажных полок рабочие лопатки образуют по периферии разрезное бандажное кольцо с гребешками газового лабиринта. Бандажные полки повышают коэффициент полезного действия турбины благодаря уменьшению потерь в радиальном зазоре и повышают вибропрочность лопаток.

6.5. ОПОРЫ ТУРБИНЫ КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Передней опорой турбины компрессора низкого давления является вторая опора роторов.

Задняя опора турбины компрессора низкого давления (рис. 11) крепится к заднему внутреннему фланцу корпуса четвертой и пятой опор и включает детали: гнездо 25 подшипника с узлом 35 графитового уплотнения, роликоподшипник 27, стакан 33 подшипника, дефлектор 34, крышку 24, втулку 28 уплотнения и корпус 22 лабиринта.

Гнездо подшипника пятой опоры отлито из жаропрочной стали.

Наружное кольцо роликоподшипника монтируется в гнездо и ограничивается от перемещения стопорным кольцом 26.

Внутреннее кольцо роликоподшипника монтируется на цапфу диска турбины и поджимается к упорному бурту цапфы гайкой через втулку 28 уплотнения и регулировочное кольцо 29.

Масляная полость пятой опоры отделяется от воздушной полости е графитовым узлом 35 уплотнением, одинаковым по конструкции и размерам с уплотнением второй опоры. Графитовое уплотнение работает в паре со втулкой 28 уплотнения.

В полость м, образованную гребешковыми лабиринтами, через стойку корпуса четвертой и пятой опор подводится вторичный воздух камеры сгорания, который изолирует графитовое уплотнение от газового тракта.

Масло для смазки и охлаждения подшипника, а также для охлаждения втулки 28 уплотнения подводится к форсунке 40 и к отверстию с в корпусе четвертой и пятой опор.

Откачка масла осуществляется по трубке 37 слива, расположенной в корпусе четвертой и пятой опор.

6.6. ОХЛАЖДЕНИЕ ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

На двигателе применяется воздушная система охлаждения турбин компрессоров высокого и низкого давлений и служит для отвода тепла от деталей турбин.

Свободная турбина специального охлаждения не имеет.

6.7. СВОБОДНАЯ ТУРБИНА

Свободная турбина (рис. 19) состоит из регулируемого соплового аппарата и ротора турбины.

6.7.1. Регулируемый сопловой аппарат

Регулируемый сопловой аппарат (рис. 20) предназначен для осуществления тормозного режима.

При повороте сопловых лопаток из рабочего положения на 120° поток газа направляется против вращения ротора свободной турбины, создавая на турбине тормозную мощность. Величина тормозной мощности, при этом повороте сопловых лопаток составляет приблизительно 40—45% от мощности турбины при номинальном (рабочем) положении сопловых лопаток. С уменьшением поворота лопаток величина тормозной мощности уменьшается. При повороте лопаток на 70—80° мощность свободной турбины равна нулю. Кроме того, наличие регулируемого соплового аппарата позволяет осуществить оптимальную настройку двигателя при работе его на режиме номинальной мощности.

Рис. 19. Ротор свободной турбины и сопловой аппарат свободной турбины:
1 — диск; 2 — рабочая лопатка; 3 — разрезное кольцо; 4 — шарикоподшипник; а — опорный поясок; б — шлицевое соединение

Регулируемый сопловой аппарат состоит из 26 поворотных лопаток, шестеренчатого привода поворота лопаток, наружного корпуса 29 и внутреннего кольца 3. Наружный корпус и внутреннее кольцо имеют гнезда для заделки обеих цапф сопловых поворотных лопаток. Установка корпуса 29 и кольца 3 в одном и том же корпусе опоры обеспечивает надежность работы РСА. Для устра-нения утечек газа поворотный механизм вмонтирован в замкнутую полость и посредством сухаря 15 соединен с поворотным гидромеханизмом 16, установленным на наружном силовом корпусе двигателя.

Сопловая поворотная лопатка 4 имеет конический вид с вершиной, направленной к оси двигателя. Профильная часть лопатки ограничена двумя фланцами, на которых расположены цапфы (опоры лопаток). Наружная цапфа имеет трехгранник, а внутренняя — хвостовик, который служит осевым фиксатором лопатки. На торце трехгранника имеется резьбовое отверстие под винт 17 для крепления конической шестерни. На цилиндрический участок цапфы напрессована втулка 21, которая является внутренней обоймой роликоподшипника.

Решетка РСА состоит из 26 поворотных лопаток, одна лопатка (верхняя) с конической шестерней 14 является ведущей, 25 лопаток с коническими шестернями 24 являются ведомыми. Внешними опорами лопаток являются роликоподшипники 6, внутренними.— металлические втулки 22. Между наружными обоймами подшипников и стенками гнезд наружного кольца монтируются втулки 9.

С торцов подшипники закрыты двумя крышками 19 и 20 от попадания пыли и грязи в зону роликов. В проточках гнезд корпуса монтируется по пять плавающих лабиринтных колец 5 для устранения перетекания газа. Подшипники зажимаются гайками 10.

Металлические втулки 22 монтируются в гнезда внутреннего кольца 3, которое для монтажа и демонтажа лопаток имеет разъем по оси вращения лопаток.

Для обеспечения соосности опор лопаток и гидромеханизма служат регулировочные кольца 1, 7 и 8.

Внутренние и регулировочные кольца 1 и 3 крепятся к корпусу 2 винтами 23.

Конические шестерни 14 и 24 на зубчатом венце имеют по

12 зубьев на дуге 180° и центральное трехгранное отверстие для монтажа поворотных лопаток.

Ведущая шестерня 14 в отличие от ведомых имеет выступ для передачи крутящего момента от сухаря 15 и большую длину зуба. Большая коническая шестерня 13 имеет внутреннюю беговую дорожку под шарики и две фрезеровки для упоров 27 и 28. На внутренней поверхности со стороны зубьев имеется фрезеровка до диаметра беговой дорожки для монтажа шариков.

Внутренняя обойма 12 имеет наружный фланец, наружную беговую дорожку с фрезеровкой для монтажа шариков.

На внутреннем фланце имеется 26 пазов для монтажа сухарей 25. Большая коническая шестерня 13 и внутренняя обойма 12 в сборе с шариками 11 образуют бессепараторный подшипник. Этот подшипник через сухари 25, регулировочные кольца 7 и 8 винтами 26 крепится к корпусу 2, что обеспечивает независимое перемещение подшипника и корпуса при температурных расширениях, вызванных различием материалов и температур деталей. Боковой зазор в зацеплении шестерен 14, 13 и 24 обеспечивается наборами регулировочных колец 7 и 18. Поворот лопаток РСА из рабочего положения в тормозное осуществляется гидромеханизмом 16 через сухарь 15, ведущую шестерню 14, большую шестерню 13, которая, в свою очередь, вращает ведомые шестерни 24.

Угол поворота лопаток РСЛ из рабочего положения в тормозное составляет 120—135°. На корпусе имеются два регулируемых упора 27 и 28. Все детали РСЛ работают без смазки.

Корпус 2 представляет собой сложную отливку, состоящую из трех оболочек, связанных между собой четырьмя полыми стойками и образующих проточную часть перед свободной турбиной двигателя. Корпус отлит из жаростойкой стали.

Внутренняя полость корпуса с двух сторон закрыта крышками

13 и 14 (рис. 21).

Корпус РСЛ крепится передним фланцем наружной оболочки болтами к заднему фланцу корпуса четвертой и пятой опор. Внутри одной из стоек корпуса вварена трубка подвода воздуха. С передней стороны корпуса монтируются восемь термопар замера температуры газового тракта.

6.7.2. Ротор свободной турбины

Ротор турбины, диск которого выполнен заодно с валом и собран с 68 рабочими лопатками 2 (рис. 19), опирается на опорноупорный шарикоподшипник 4 и центрирующим опорным пояском а на внутреннюю поверхность ведущей шестерни редуктора. Крутящий момент ротора турбины посредством шлицевого соединения б передается шестерне редуктора.

Рабочие лопатки 2 от осевого перемещения удерживаются с помощью разрезного кольца 3, которое стопорится от проворота вкладышем. Пространство между ножками лопаток закрыто выступами диска. Рабочие лопатки турбины имеют бандажные полки, как и лопатки турбины компрессора низкого давления. Полки служат для повышения коэффициента полезного действия турбины и повышения вибропрочности лопаток.

Рабочие лопатки и диск выполнены из жаропрочных сплавов.

6.8. ОПОРЫ СВОБОДНОЙ ТУРБИНЫ

Ротор свободной турбины, состоящий из консольно расположенного диска турбины и вала, опирается на две опоры.

Одна из опор — передняя (седьмая опора)—имеет шариковый подшипник, воспринимающий полностью осевую нагрузку и часть радиальной нагрузки от свободной турбины.

Задней опорой вала свободной турбины являются опоры цилиндрической шестерни редуктора.

6.8.1. Передняя опора свободной турбины

Передняя опора свободной турбины (рис. 21) крепится к переднему внутреннему фланцу корпуса редуктора посредством шпилек и включает следующие основные детали: гнездо 5 подшипника, шарикоподшипник 10, корпус 4 уплотнения с узлом 6 графитового уплотнения, кольцо 12 с форсункой и корпус 3 воздушного лабиринта.

Гнездо подшипника отлито из жаропрочной литейной стали.

Наружное кольцо шарикоподшипника монтируется в гнездо подшипника с осевым зазором, который подбирается регулировочным кольцом 9. От осевого перемещения подшипник зафиксирован кольцом 12 с форсункой. Внутренние полукольца шарикоподшипника монтируются на задний хвостовик ротора турбины и прижимаются к упорному торцу диска гайкой через втулку 8 уплотнения и регулировочным кольцом 9.

Масляная полость опоры является общей с масляной полостью редуктора и с передней стороны отделяется от воздушной полости узлом графитового уплотнения, одинаковым по конструкции и размерам с уплотнением второй опоры.

Графитовое уплотнение запрессовано в корпус 4 уплотнения и работает в паре со втулкой 8 уплотнения.

Для изоляции графитового уплотнения от газового тракта в полость а подводится воздух от компрессора низкого давления; полость ограничена с передней стороны корпусом 3 воздушного лабиринта с припаянным металлокерамическим кольцом, по которому работают гребешки уплотнения.

Масло для смазки и охлаждения подшипника, а также для охлаждения втулки 8 подводится по сверлениям в корпусе редуктора к форсунке 7 и к форсунке в кольце 12. Масло из опоры сливается самотеком в масляную полость редуктора.

6.8.2. Задняя опора свободной турбины

Опорной поверхностью ротора свободной турбины в задней опоре ротора является опорный поясок а (рис. 19) на конце консольного вала турбины. На конце консольного вала турбины выполнены шлицы и центрирующий поясок. Вал своим концом входит внутрь ведущей шестерни редуктора и соединяется с ней шлицами, а поясок на валу располагается против специального пояска в расточке внутри хвостовика шестерни и точно центрируется в шестерне по пояскам.

При температурных удлинениях вал имеет возможность осевого смещения по шлицам и пояскам внутри шестерни.

На цапфах шестерни с обеих сторон установлены шариковые подшипники, которые вмонтированы в корпус и крышку редуктора (рис. 45).

7. СИСТЕМА ОЧИСТКИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ ОТ НАЛЕТА ПЫЛИ
7.1. АГРЕГАТЫ ПЫЛЕОЧИСТКИ

Для устранения пыли на внутренней поверхности покрывающих дисков крыльчаток компрессоров перед крыльчатками, компрессоров низкого и высокого давлений установлены агрегаты пы-леочнстки 1 и 20 (рис. 6).

Агрегат пылеочистки состоит из корпуса и поршня со штоком, имеющим отверстия, выходящие в проточную часть компрессора. При работе двигателя агрегат пылеочнстки находится в исходном (нерабочем) положении, при котором шток удерживается пружиной внутри корпуса агрегата и не выступает в проточную часть. После остановки двигателя автоматически включается подача воздуха высокого давления от штатных воздушных баллонов машины в агрегат пылеочистки, при этом шток перемещается в рабочее положение, выступая в проточную часть. Воздушные форсунки штока агрегата пылеочистки направлены во входные каналы крыльчатки таким образом, что струи воздуха медленно прокручивают роторы компрессоров, которые делают несколько оборотов, обеспечивая

обдув сжатым воздухом каждой лопатки крыльчаток. Силой струи воздуха удаляется пыль с лопастей.

Подвод воздуха высокого давления к агрегату пылеочистки компрессора высокого давления показан на сечении В—В.

7.2. ВИБРАЦИОННАЯ ПЫЛЕОЧИСТКА ЛОПАТОК

аппарата турбины высокого давления и приводит к стряхиванию налета пыли с лопаток соплового аппарата.

Для смазки и охлаждения подшипников от маслоагрегата двигателя к штуцеру 8 подводится масло, которое поступает к одному подшипнику через форсунку, выполненную в корпусе, а ко второму— через форсунку 10. Слив масла осуществляется через штуцер 18 в нижнюю коробку приводов. Расход масла для смазки регулируется жиклером, установленным на входе в штуцер 8. Уплотнение масляной полости выполнено уплотнительными кольцами 17.

7.3. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМЫ ПЫЛЕОЧИСТКИ
Для осуществления комплексной пылеочистки проточной части двигателя на двигателе установлена пневматическая система вы-сокого давления, получающая сжатый воздух высокого давления от внешнего (машинного) источника питания воздухом, а также автономная электрическая схема электроприводов, обеспечивающая включение и отключение агрегатов пылеочистки, питаемая электроэнергией от бортовой сети машины.

В пневматическую систему пылеочистки подключены агрегаты вдува воздуха в топливные форсунки при запуске двигателя и продувки форсунок при остановке двигателя.

Соответственно в электрическую схему, обеспечивающую работу агрегатов пылеочистки, включены электроагрегаты вдува воздуха и продувки форсунок.

7.4. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Для обеспечения функционирования некоторых систем на двигателе применена пневматическая система высокого давления (рис. 23) с использованием внешних источников питания.

7.4.1. Общее устройство пневматической системы высокого давления

Назначение системы:

для осуществления распыла топлива воздухом при запуске двигателя и продувки воздушных коммуникаций двухканальных топливных форсунок при остановке двигателя;

для осуществления сдува пыли с рабочих колес Компрессора низкого и высокого давлений при остановке двигателя;

для включения и выключения пневмовибратора сброса налета пыли с соплового аппарата турбины компрессора высокого давления.

В общую схему пневматической системы входят Система распыла топлива при запуске двигателя и система продувки форсунок,

содержание .. 1 2 3 4 ..