Газотурбинные двигатели ТВ2-117А (АГ), установленные на вертолете МИ-8, оборудованы электрической системой запуска, в состав которой входят:

Стартер-генераторы ГС-18МО;

Пусковая панель ПСГ-15 (ПСГ-15М);

Система зажигания;

Топливная аппаратура системы запуска.

Запуск двигателей осуществляется от аэродромного источника питания постоянного тока или от бортовых аккумуляторных батарей. После запуска двигателя генератор ГС-18МО автоматически переходит с режима стартера в режим генератора.

Пусковая панель ПСГ-15 (ПСГ-15М) предназначена для автоматического управления запуском двигателей. Панель обеспечивает запуск двигателей на земле и в полете, холодную прокрутку и прекращение процесса запуска.

Панель установлена на стенке шпангоута № 5Н за сиденьем левого пилота.

На основании панели размещены: программный механизм ПМЖ-2-60 (у ПСГ-15)или 2ПМ8060А(у ПСГ-15М) (моторное реле с электродвигателем Д-2РТ, редуктор, блок кулачков, блок рычагов и переключателей); регулятор тока РУТ-600Д-2 (или РУТ-600ТВ) (электромагнитный регулятор реостатного типа); сопротивления; коммутационная аппаратура; два штепсельных разъема.

Рис.28. Установка пусковой панели ПСГ-15

Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смесь при запуске двигателя на земле и в условиях полета. Система зажигания каждого двигателя включает в себя агрегат зажигания СКНА-22-2Т (СКНА-22-2А) и две полупроводниковые свечи СП18У (СП-18УА).

Агрегат зажигания представляет собой низковольтную конденсаторную систему являющуюся источником электрической энергии, необходимой для образования электрического разряда между электродами запальной свечи. Установлен в отсеке двигателя.

Запальная свеча представляет собой полупроводниковую, экранированную свечу (угольник с керамической изоляцией и фланцевым креплением). Рабочий зазор свечи равен (1,4±0,4) мм, пробивное напряжение - не более 2000В.

Свечи монтируются в пусковых воспламенителях двигателя, установленных на корпусе диффузора камеры сгорания двигателя.

Параметры работы стартер-генератораГС-18МО

Номинальное напряжение................................................................................. 24В

Количество временных циклов.............................................................................. 3

Продолжительность циклов (программ):

-запуск двигателя на земле........................................................................ (42 ±2)с

-запуск двигателя в полете....................................................................... (42 ±2с

-холодная прокрутка............................................................................... (30 ± 1,5)с

Режим работы......................................................... повторно-кратковременный

Число включений..................................................................................................... б

Продолжительность включений........................................................ не более 44с

Перерыв между включениями............................................. 3 мин (после шестого

включения - полное охлаждение)

Панели ПСГ-15 и ПСГ-15М по схеме внешних соединений и посадочным местам взаимозаменяемы.

Рис.29. Внешний вид двигателя ТВ2-117А

В топливную аппаратуру системы запуска входит блок электромагнитных клапанов, предназначенный для открытия и закрытия канала подвода пускового топлива к пусковым форсункам и для включения продувки пусковых топливных магистралей после прекращения подачи к ним топлива. Работа блока электромагнитных клапанов происходит по сигналам пусковой панели ПСГ-15 (ПСГ-15М). Блоки клапанов установлены на корпусах компрессоров двигателей.

Импульсатор питания И-2 предназначен для увеличения высотности запуска двигателей и улучшения наземного запуска в зимних условиях. Импульсатор выдает электрические сигналы частотой 60 импульсов в минуту, которые управляют включением клапана пускового топлива двигателей. В цепь питания электросхемы импульсатора введен выключатель ВГ-15К «ИМПУЛЬСАТОР ВКЛ-ВЫКЛ», установленный на щитке предохранителей, справа у шпангоута № 4Н. Рядом установлена лампа СЛЦ-51 с зеленым светофильтром, мигающая при работе импульсатора. Выключатель импульсатора законтрен нитками во включенном положении и опломбирован.

Пусковая система двигателей с установленным импульсатором питания И-2 отлажена под импульсную подачу топлива. Допускается эксплуатация этих двигателей без импульсатора. В этом случае при запуске «горячего» двигателя запуск может быть нестабильным. Для обеспечения надежности запуска необходимо предварительно произвести холодную прокрутку двигателя. Импульсатор И-2 установлен в кабине пилотов, на стенке правого аккумуляторного отсека.

ПРИМЕЧАНИЕ: В серийном производстве импульсатор устанавливается на вертолетах выпуска с июля 1972г.График работы микровыключателей программного механизма ПСГ-15 (ПСГ-15М)

Рис.30. График работы ПСГ-15

Процесс запуска двигателя происходит в следующей последовательности:

1.При нажатии на кнопку "Запуск" (1-я секунда) питание через автомат защиты сети "Зажигание" и контакты кнопки "Запуск" подается на поляризованное реле включения программного механизма и загорается табло «Автомат, включен» на щитке запуска. В цепи питания реле установлена кнопка, которая исключает возможность запуска двигателя при включенном тормозе несущего винта.

Программный механизм пусковой панели обеспечивает включение агрегатов и элементов системы запуска: стартера-генератор ГС-18МО, агрегат зажигания СКНА-22-2А, генератор импульсов в И-2 и электромагнитный клапан пускового топлива. При этом напряжение на зажимах стартера равно 2...3В, а пусковой ток 200...250А. Начинается медленная раскрутка двигателя (выборка люфтов в передачах).

Через 2с с момента нажатия кнопки "Запуск" кулачок программного механизма блокирует кнопку от повторного случайного нажатия.

2. На 3-й секунде на якорь стартера подается питание 24В (при параллельном соединении групп аккумуляторных батарей). В результате ток, потребляемый стартером, увеличивается до 1100-1200А и начинается энергичная раскрутка двигателя.

3. При достижении давления топлива после насоса высокого давления НР-40ВА
Рт-3...4 кгс/см 2 открывается клапан постоянного давления. Топливо поступает в пусковые
воспламенители и поджигается.

При достижении Nтк=17...21 % открывается запорный клапан насоса-регулятора
и в камеру сгорания поступает рабочее топливо. Воспламенение рабочего топлива
сопровождается появлением и резким ростом температуры газов, частота вращения
турбокомпрессора начинает возрастать интенсивнее.

Рис.31. Электрощиток запуска двигателей

4. На 9-й секунде кулачок программного механизма подает питание на контакторы,
которые переключают группы аккумуляторных батарей на последовательную работу. Это
приводит к увеличению напряжения на клеммах стартера с 24 на 48В, увеличению силы
тока источников питания до 110А и интенсивному увеличению Nтк.

5. При достижении Nтк=34...36% (но не ранее 12с) по сигналам агрегата КА-40
включается регулятор тока РУТ-600-Д2, отключается подача пускового топлива, зажигание и импульсатор И-2, включается продувка пусковых форсунок и магистралей пусковой топливной системы. В случае, если подача пускового топлива производится импульсами, при включенном импульсаторе, а также, если вышеуказанные переходы на реализуются по достижении Nтк=34...36%, то будут выполнены на 30-й секунде. Также на 30-й секунде программный механизм выключает систему зажигания.

7. На частоте вращения турбокомпрессора Nтк=40...50% возможен
кратковременный заброс температуры газа (до 600° С). Объясняется это тем, что автомат
запуска резко уменьшает перепуск топлива на слив, а регулятор оборотов турбокомпрессора еще не вступил в работу. Точка заброса температуры газа может быть перемещена по линии Nтк в зависимости от регулировки автомата запуска.

8. При достижении Nтк=50...56% гидравлическая система двигателя закрывает
клапаны перепуска воздуха из компрессора в атмосферу.

9. При Nтк=57...63% агрегат КА-40 выдает команду на отключение пусковой панели
и переключение стартера в генераторный режим. Если это не произойдет (из-за неисправности), то на 40-й секунде кулачок программного механизма включает ускоренную доработку цикла и отключает все элементы запуска. Программный механизм устанавливается в исходное положение (табло «Автоматика включена» гаснет), а обмотки возбуждения стартера подключаются к регулятору напряжения, и стартер переходит на генераторный режим работы. Для включения генератора в бортовую сеть необходимо включить переключатель на панели постоянного тока.

10. При достижении Nтк близких к 56...58% открывается распределительный
клапан второго контура рабочих форсунок и рабочее топливо поступает во второй контур.

11. Двигатель выходит на режим малого газа.

При холодной прокрутке (переключатель в положении «Прокрутка») процесс включения и выключения агрегатов системы аналогичны, но:

Не происходит переключения источников питания с 24В на 48В;

Не работает система зажигания и не подается топливо в камеру сгорания;

Не включается регулятор тока РУТ-600Д-2.

11 12 16 ..

ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ТВ2-117А (АГ)

8.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Топливная система предназначена для обеспечения питания двигателя и регулирования режимов работы двигателя путем изменения подачи топлива в камеру сгорания. Топливную систему двигателя можно разделить на три системы:

1) система высокого давления обеспечивает регулирование подачи топлива в камеру сгорания топлива и включает в себя следующие агрегаты: насос-регулятор НР-40ВА; регулятор частоты вращения Р0-40М; синхронизатор мощности С0-40; исполнительный механизм ограничителя температуры газов ИМ-40; рабочие топливные форсунки;

2) пусковая система служит для подачи пускового топлива при запуске и имеет блок электромагнитных клапанов с клапаном постоянною давления системы запуска, импульсатор И-2 и две пусковые форсунки пусковых воспламенителей;

3) дренажная система предназначена для слива несгоревшего топлива из нижней части внутренних полостей двигателя после неудавшегося запуска, слива топлива из коллекторов рабочих форсунок после выключения, капельного слива топлива из уплотнений агрегатов топливной системы и состоит из блока дренажных клапанов и дренажного бачка вертолета.

8.2 ПРИНЦИП РАБОТЫ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ ТВ2-117А (АГ)

При работе двигателей топливо из расходного бака вертолета двумя подкачивающими насосами ЭЦН-40 (или ПЦР-1Ш) подается к насосам-регуляторам НР-40ВА двигателей (1). Из насоса высокого давления НР-40ВА топливо поступает в пусковую топливную систему в процессе запуска двигателя, а также в систему регулирования подачи топлива и к рабочим форсункам (13) камеры сгорания. Подачей топлива к пусковым форсункам управляет блок электромагнитных клапанов (5). Давление топлива перед пусковыми форсунками редуцируется клапаном постоянного давления блока электромагнитных клапанов. К рабочим форсункам топливо поступает от насоса-регулятора в количестве, определенном системой регулирования. Рабочим органом, изменяющим подачу топлива к форсункам, является дозирующая игла НР-40ВА. Изменением подачи топлива в камеру сгорания регулируется частота вращения турбокомпрессора и несущего винта (свободной турбины). Поэтому от насоса-регулятора часть дозированного топлива подводится через синхронизатор мощности С0-40 (2) к регулятору оборотов свободной турбины Р0-40М (4). Сервомеханизм иглы настраивается на такую подачу топлива, при которой частота вращения винта остается постоянной. Применение синхронизатора мощности позволяет устанавливать одинаковые режимы параллельно работающих двигателей.

Так же часть дозированного топлива из насоса-регулятора поступает к исполнительному механизму ИМ-40 (3) системы ограничения температуры газа перед турбиной компрессора. При температуре газа выше максимально допустимой исполнительный механизм по сигналам системы, контролирующей температуру, перенастраивает дозирующую иглу НР-40ВА на уменьшение подачи топлива. Подача топлива к рабочим форсункам в процессе запуска двигателя регулируется с помощью пневматического автомата запуска НР-40ВА, к которому подводится атмосферный воздух и воздух из корпуса диффузора камеры сгорания (от компрессора).

1 - насос-регулятор HP-40BA

2 - синхронизатор мощности С0-40

3 - исполнительный механизм ИМ-10

4 - регулятор оборотов РО-40М

5 - блок электромагнитных клапанов

6 - блок дренажных клапанов

7 - корпус камеры сгорания

8 - фильтр

9 - корпус турбины

10 - датчик давления топлива

11 - топливный коллектор первого контрура

12 - топливный коллектор второго контрура

13 - рабочие форсунки

14 - пусковые воспламенители

Тонкий распыл топлива, подводимого от системы высокого давления в камеру сгорания, обеспечивается восемью топливными форсунками (13). "Гак как расход топлива в камеру сгорания изменяется в широки к пределах, то для обеспечения тонкого распыла топливные форсунки выполняются двухканальными. Первый канал (контур) форсунок обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания, начиная с момента запуска и на всех режимах. Второй канал включается в работу при выводе двигателя на режимы выше малого газа. Подачей топлива в первый и второй каналы топливных форсунок управляют автоматические устройства насоса-регулятора.

Дренажные клапаны (6) закрываются в момент запуска двигателя под действием давления топлива, поступающего к торцам золотников клапанов, когда его величина достигает 2,5-3 кгс/кв.см. Количество топлива, поступающего в дренажный бачок на работающем двигателе, определяется состоянием уплотнений агрегатов топливной системы, установленных на двигателе.

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика.

Кафедра: «Эксплуатация летательных аппаратов».

Система запуска двигателя ТВ2-117.

Учебное пособие.

(Компьютерный вариант)

Составил:

Компьютерная обработка: студенты и

Пособие предназначено для студентов 2-го курса специальности 130300, изучающих конструкцию двигателя ТВ2-117 по дисциплине «Авиационная техника».

Размер файла: 768 кб.

Файл помещен в компьютере «Server» ауд. 113-5

Имя файла: E:\ ПОСОБИЯ \ ТВ2-117 \ ТЕМА9 \ тема9.doc

Допущено для использования

в учебном процессе.

Протокол заседания кафедры «ЭЛАиД»

№ ______ от «___» ___________ 2005 г.

Самара 2005 г.

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАПУСКЕ ТВаД.

Запуском называется процесс вывода двигателя из нерабочего состояния на режим самостоятельной устойчивой работы - режим малого газа. Для запуска газотурбинного двигателя необходимо:

а) раскрутить ротор турбокомпрессора до оборотов, при которых компрессор в состоянии всасывать, сжимать и подавать сжатый воздух в камеру сгорания, а турбина компрессора развивать мощность, достаточную для привода компрессора при допустимой температуре газа перед турбиной;

б) образовать топливовоздушную смесь в камере сгорания двигателя и обеспечить ее воспламенение и устойчивое сгорание.

Агрегат, который обеспечивает раскрутку ротора турбокомпрессора при запуске двигателя, называется пусковым устройством или стартером. На двигателе ТВ2-117 пусковым устройством является стартер-генератор ГС-18МО, который при запуске работает стартерном режиме (режиме электродвигателя). Для образования и воспламенения топливовоздушной смеси на камере сгорания двигателя установлены два пусковых воспламенителя с пусковыми форсунками и запальными свечами СП-18УА.

Наличие на двигателе свободной турбины, обеспечивающей привод несущего и рулевого винтов, накладывает определенный отпечаток на его запуск. Так, в начальный момент запуска, когда повышение давления в компрессоре незначительно, полное расширение газа происходит только в турбине компрессора. При этом ротор свободной турбины практически не вращается.

Увеличение оборотов турбокомпрессора сопровождается ростом степени повышения давления в компрессоре. Это приводит к увеличению перепада давления на свободной турбине, плавной раскрутке свободной турбины, а значит и несущего и рулевого винтов. Наличие свободной турбины исключает необходимость постановки муфты включения трансмиссии вертолета - устройства достаточно громоздкого, сложного и неотъемлемого для вертолетных поршневых и одновальных газотурбинных двигателей.

Минимальное число оборотов установившейся самостоятельной работы двигателя зависит от его пусковых характеристик. Под пусковыми характеристиками ТВаД обычно понимают зависимость мощности пускового устройства (Nст), потребной для вращения ротора турбокомпрессора, и мощности, развиваемой турбиной компрессора (Nт. к.), от числа оборотов турбокомпрессора (nт. к) при заданном законе изменения температуры газа перед турбиной.

Примерный вид пусковой характеристики двигателя показан на рис.9.1. Из рисунка следует, что самостоятельная работа двигателя невозможна при числе оборотов турбокомпрессора, меньше равновесных (nр), что запуск двигателя возможен только с помощью мощного и действующего в течение относительно длительного промежутка времени источника энергии - стартера.

Рис.9.1. Примерная пусковая характеристика газотурбинного двигателя:

N ст- мощность, развиваемая стартером; N т. к.- мощность, развиваемая турбиной компрессора; N к - потребная мощность для вращения ротора компрессора;

1- момент воспламенения рабочего топлива; 2-момент отключения стартера; 3- режим малого газа

Однако отключать стартер-генератор ГС-18МО из стартерного режима, при достижении ротором турбокомпрессора равновесных оборотов нельзя, так как при этих оборотах турбина не создает избытка мощности, необходимого для перехода на более высокие режимы. Незначительное же ухудшение условий работы двигателя, а также наличие ветра со стороны выходного устройства может привести к тому, что мощность, развиваемая турбиной, окажется меньше потребной и двигатель остановится.

Обороты отключения стартера должны быть такими, при которых мощность, развиваемая турбиной, становится достаточной для уверенного выхода двигателя на режим малого газа. Для обеспечения возможности перехода двигателя на рабочие режимы температура газа перед турбиной компрессора на режиме малого газа должна быть меньше максимально допустимой. Турбина компрессора начинает развивать положительный крутящий момент с начала подачи в двигатель рабочего топлива.

В соответствии с изложенным весь процесс запуска можно разделить на три основных этапа.

Первый этап продолжается с момента включения стартера-генератора ГС-18МО в стартерный режим работы (nтк=0) до момента подачи в камеру сгорания и воспламенения в ней рабочего топлива (nтк = 17¸19%).

Раскрутка ротора турбокомпрессора на этом этапе осуществляется только стартером-генератором ГС-18МО.

Второй этап длится с момента, когда турбина компрессора начинает развивать положительный крутящий момент (n1) до момента отключения стартера-генератора ГС-18МО (n2). Раскрутка ротора турбокомпрессора на этом этапе осуществляется как стартером-генератором ГС-18МО, так и турбиной компрессора. Стартер-генератор ГС-18ГС на этом этапе работает в режиме сопровождения. Отключение ГС-18МО происходит при nтк=57¸63%.

Третий этап продолжается с момента отключения стартера-генератора ГС-19МО (n2) до момента выхода двигателя на режим малого газа (nмг). Раскрутка ротора турбокомпрессора на этом этапе осуществляется только его турбиной. При работе двигателя на малом газе обороты турбокомпрессора должны быть равны 65+2-1%.

Как видно из вышесказанного, в запуске двигателя ТВ2-117 должны принимать участие несколько систем:

Электрическая система;

Система зажигания;

Пусковая топливная система.

Кроме запуска двигателя система запуска может осуществлять холодную прокрутку и ложный запуск.

Холодная прокрутка предназначена для удаления из проточной части двигателя остатков топлива после неудавшегося запуска, охлаждения деталей проточной части двигателя. При холодной прокрутке осуществляется раскрутка ротора турбокомпрессора без подачи топлива в камеру сгорания. При холодной прокрутке работает только электрическая система, система зажигания и топливная система не задействованы.

Ложный запуск, т. е. запуск без воспламенения топливовоздушной смеси, производится с целью проверки работы систем, участвующих в запуске, а также при проведении консервации и расконсервации двигателя. При ложном запуске работают электрическая и топливная системы, система зажигания не задействована.

9.2. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАПУСКА ТВаД

При использовании для раскрутки ротора турбокомпрессора ТВаД электрической системы в качестве пускового устройства (стартера) применяется стартер-генератор ГС-18МО, работающий в режиме электродвигателя. Источниками напряжения могут быть бортовые аккумуляторные батареи или наземные средства обеспечения электроэнергией.

Для сокращения продолжительности запуска двигателя стартер должен обеспечивать раскрутку ротора турбокомпрессора на первом этапе с большими угловыми ускорениями (400¸600 с- 2). Кроме того, стартер должен сопровождать раскрутку ротора турбокомпрессора до частоты вращения nтк=57¸63% и при этом иметь своем валу достаточно большой момент для увеличения частоты вращения ротора.

Стартер-генератор ГС-18МО представляет собой шестиполюсную электрическую машину постоянного тока с шунтовым возбуждением (рис.9.2,а). Такие электрические машины при работе в режиме электродвигателя имеют характеристики, представленные на рисунке 9.2,б.

Рис. 9.2. Характеристики электродвигателя постоянного тока с шунтовым возбуждением:

а) схема подключения якоря (Я) и обмотки возбуждения (ОВ);

б) скоростная 1, токовая 2 и моментная 3характеристики пуска электродвигателя при постоянном значении напряжения источника питания (U= const);

Iя - ток, проходящий через якорь электродвигателя; n - частота вращения ротора электродвигателя;

М - момент на валу электродвигателя; t - время

На графиках (рис.9.2,б) можно выделить два участка: I участок неустановившегося переходного процесса и II участок установившихся параметров частоты вращения n и величины тока Iя. Из анализа графиков можно сделать выводы:

Сразу после подачи напряжения на электродвигатель (t » 0) происходит интенсивная раскрутка его ротора с большими угловыми ускорениями, электроток, проходящий через якорь максимален. В этот момент времени на валу электродвигателя максимальный крутящий момент и, следовательно, детали кинематически связанные с ротором электродвигателя, нагружены максимальными нагрузками. Большая величина тока якоря приводит к значительному тепловыделению в обмотках стартера;

В процессе раскрутки ротора электродвигателя нагрузки, тепловыделение снижаются, но (в пределах I участка) снижается также интенсивность раскрутки ротора;

На II участке величины Iя и n стабилизируются, их дальнейшее увеличение при U=const невозможно. На этом участке М=Мсопр. т. е. вся энергия, подводимая к стартеру, расходуется на нагрев обмоток, преодоление сил трения в подшипниках и др.

Из сказанного можно сделать выводы:

Первоначально к стартеру необходимо подавать пониженное напряжение, это снизит нагрузки на его детали, нагрев обмоток;

По мере раскрутки ротора необходимо увеличивать подаваемое к стартеру напряжение или не допускать падения величины тока, проходящего через якорь стартера.

Пониженное напряжение к стартеру можно подавать, включив последовательно с ним добавочное сопротивление (Rд ) (рис.9.3,а). На этом сопротивлении происходит падение напряжения и, следовательно, к стартеру будет подаваться пониженное напряжение. Затем в соответствии с программой запуска это сопротивление выключается из работы (шунтируется) при подаче напряжения на контактор К6.

Маслосистема двигателя включает в себя верхний масляный агрегат, нижний масляный агрегат, магистральные трубопроводы, воздушно-масляный радиатор, масляный бак и расширительный бачек.

Маслосистема обеспечивает постоянную подачу масла к подшипникам и к трущимся поверхностям деталей при работе двигателя для уменьшения трения и для отвода тепла. Для смазки применяется синтетическое масло Б-ЗВ, которое обладает хорошими смазывающими свойствами, высокой термохимической стабильностью, позволяющей работать при температурах масла выше 200° С, и обеспечивает запуск двигателя без подогрева масла при температуре окружающей среды до - 40° С.

Рис. 2. Схема масляной системы двигателя: 1 -- масляный бак; 2 -- масляный насос нагнетающий; 3 -- масляный фильтр; 4 и 11--запорные клапаны; 5 -- редукционный клапан; 6 -- манометр; 7 -- радиатор; 8, 9, 10, 13, 14 и 15 -- масляные насосы откачивающие; 12 -- термометр; 16 -- центробежный суфлер; 17 -- расширительный бачок

При работе двигателя масло из масляного бака 1 (рис. 2) вертолета по внешнему трубопроводу подводится к штуцеру в передней части корпуса коробки приводов. От штуцера по сверлению внутри корпуса коробки приводов масло подводится в заднюю часть коробки к фланцу крепления верхнего масляного агрегата и поступает на вход в нагнетающий масляный насос 2.

Нагнетаемое масляным насосом 2 масло проходит масляный фильтр 3, запорный клапан 4 по наружным трубопроводам, каналам в корпусах опор роторов двигателя и форсункам поступает к точкам смазки.

В нагнетающей магистрали системы смазки требуемое давление масла поддерживается редукционным клапаном 5. Давление измеряется манометром 6 в трубопроводе подачи масла к корпусам опор роторов двигателя.

Масло от точек смазки откачивается нижним масляным агрегатом, который включает в себя пять откачивающих насосов 8, 9, 10, 13 и 14. Из полости коробки приводов масло откачивается шестым откачивающим насосом 15, расположенным в верхнем масляном агрегате.

*Воздушно-масляный радиатор, масляный бак и расширительный бачек входят в состав внешней маслосистемы.

Из откачивающих насосов масло через запорный клапан 11 направляется в радиатор 7 и из него возвращается в масляный бак 1. Для предотвращения перетекания масла из бака в двигатель на стоянке в схеме предусмотрены два запорных клапана 4 и 11 в нагнетающей и откачивающей магистралях.

Температура выходящего из двигателя масла измеряется термометром 12 в магистрали отвода масла из нижнего масляного агрегата в радиатор.

В систему суфлирования двигателя входят центробежный суфлер 16, расположенный в коробке приводов, и расширительный бачок 17, установленный на вертолете.

Верхний масляный агрегат (рис. 3) расположен задней стенке корпуса коробки приводов с правой стороны и включает в себя блок масляных насосов 8, сетчатый фильтр 7, запорный клапан 6, редукционный клапан 19 и узел крышки фильтра. Все эти элементы заключены в общий магниевый корпус 4, имеющий два наружных штуцера: штуцер 1 для выхода масла, откачиваемого из коробки приводов, и штуцер 2 для отвода масла, нагнетаемого к точкам смазки двигателя.

Рис. 3. Верхний масляный агрегат: 1 -- штуцер отвода масла, откачиваемого из коробки приводов; 2 -- штуцер подачи масла к масляным полостям двигателя; 3 -- траверса; 4 -- корпус фильтра; 5 -- диск разделительный; 6 и 24 -- клапаны; 7 -- фильтр; 8 -- блок масляных насосов; 9, 14, 15 и 17 -- кольца уплотнительные; 10 -- насос откачивающий; 11-- насос нагнетающий; 12 -- фильтроэлементы; 13 -- каркас; 16 и 23 -- пружины; 18 и 26 -- крышки; 19 -- клапан редукционный; 20 -- кольцо стопорное; 21 -- трубки переходные; 22 -- кольцо регулировочное; 25 -- корпус клапана; 27 -- фильтр; 28-- пружина

Канал А для подачи масла в нагнетающий насос и канал Б для подачи масла в откачивающий насос соединены через переходные трубки 21 с соответствующими каналами в корпусе коробки приводов.

Блок 8 масляных насосов состоит из двух насосов -- нагнетающего 11 и откачивающего 10; оба насоса заключены в корпусы из магниевого сплава. Подшипниками ведущего валика насосов служат бронзовые втулки, запрессованные в корпус.

Масляный фильтр 7 состоит из 15 сетчатых дисковых фильтроэлементов 12, собранных на стальном каркасе 13, разделительного диска 5, запорного клапана 6 с пружиной 16, установленных в верхней части каркаса в зоне фильтрованного масла, и крышки 18 с траверсой 3. Крышка фильтра, разделительный диск и посадочный поясок корпуса фильтра снабжены уплотнительными резиновыми кольцами 17, 15, 14 и 9.

Нагнетаемое насосом масло подводится в полость Д корпуса агрегата, проходит внутрь фильтроэлементов и каркаса, отжимает запорный клапан и поступает в полость Г, откуда направляется к масляным полостям двигателя.

По каналу В масло направляется в коробку приводов и к первой опоре роторов двигателя, затем через штуцер 2 по наружной трубке -- к остальным опорам роторов двигателя.

Редукционный клапан 19 нагнетающего насоса состоит из стального корпуса 25 с цементированным седлом, тарельчатого клапана 24, имеющего четыре направляющих пера, пружины 23, регулировочных колец 22, стопорного кольца 20, сетчатого фильтра 27 и пружины 28. Редукционный клапан регулируют изменением поджатая пружины при помощи регулировочных колец 22. Редукционный клапан установлен в корпусе масляного агрегата и закрыт крышкой 26, которую пломбируют после регулировки клапана.

Внешний вид верхнего маслоагрегата и компоновка его основных узлов показаны на рисунке 4.

Схема работы верхнего маслоагрегата показана на рисунке 4.

Рис. 4. Верхний масляный агрегат: 1-- штуцер отвода масла, откачиваемого из коробки приводов; 2-- корпус; 3-- крышка фильтра; 4-- траверса; 5--вороток; 6-- крышка редукционного клапана; 7-- штуцер подачи масла к масляным полостям двигателя

Рис. 5. Схема работы верхнего масляного агрегата: 1-- канал подвода масла в откачивающий насос;2-- канал подвода масла в нагнетающий насос; 3-- откачивающий насос; 4-- нагнетающий насос; 5 -- сетчатый фильтр; 6-- редукционный клапан; 7-- штуцер подачи масла в нагнетающую магистраль; 8-- запорный клапан; 9-- канал откачивающей магистрали; А -- полость всасывания; Б -- полость нагнетания

Нижний масляный агрегат (рис. 6) расположен в нижней части двигателя и закреплен на шпильках к корпусу первой опоры ротора двигателя. Назначение агрегата -- откачивать отработанное (нагретое) масло от пяти точек двигателя, от всех пяти опор роторов двигателя и возвращать его по масляной магистрали через воздушно-масляный радиатор в масляный бак вертолета. Нижний масляный агрегат включает в себя пять откачивающих насосов, расположенных в два ряда: три насоса в верхнем ряду и два насоса в нижнем. На схеме масляной системы (см. рис. 6) насосы для наглядности расположены раздельно и в один ряд.

Рис. 6

Рис. 7 Нижний масляный агрегат: а и б -- разрезы; в -- схема циркуляции масла; г -- вид сверху;1 и 4 -- зубчатые колеса I ступени редуктора; 2 и 5 -- зубчатые колеса II ступени редуктора; 3 -- редуктор; 6 -- корпус насоса верхний; 7 --клапан запорный; 8 -- корпус насоса нижний; 9 -- крышка; 10 -- ось зубчатых колес; 11 -- нижний ряд насосов; 12 --верхний ряд насосов; 13 -- кран сливной; 14, 15, 17, 18 и 19 -- штуцеры подвода масла в агрегат; 16 -- штуцер отвода масла из агрегата

Нижний масляный агрегат состоит из следующих узлов (рис. 7): двух магниевых корпусов -- верхнего 6 и нижнего 8, крышки 9, двух рядов шестеренчатых насосов -- верхнего 12 и нижнего 11, трех бронзовых осей 10, на которых вращаются зубчатые колеса насосов, двухступенчатого редуктора 3, понижающего число оборотов привода насосов, запорного клапана 7, сливного крана 13, пяти приемных штуцеров 14, 15, 17, 18, 19 и выходного штуцера 16,

Верхний корпус, нижний корпус и крышка соединены между собой шпильками.

В агрегате верхний ряд насосов состоит из четырех зубчатых колес (для трех насосов), а нижний ряд насосов -- из трех зубчатых колес (для двух насосов). Каждое зубчатое колесо, кроме двух крайних, является рабочим элементом одновременно для двух насосов. Зубчатые колеса насосов верхнего и нижнего рядов по конструкции одинаковы, но колеса насосов верхнего ряда имеют большую высоту.

Следовательно, насосы верхнего ряда имеют большую производительность, чем насосы нижнего ряда.

Принцип работы одного ряда насосов показан на схеме (см. рис. 7). Зубчатые колеса нижнего масляного агрегата приводятся во вращение от центрального привода двигателя через нижнюю вертикальную рессору и понижающий редуктор.

Редуктор агрегата -- двухступенчатый, I ступень редуктора составляют зубчатые колеса 1 и 4, II ступень -- зубчатые колеса 2 и 5. Запорный клапан 7 агрегата смонтирован в приливе верхнего корпуса под штуцером 16 отвода масла в радиатор.

В нижнем корпусе агрегата установлены два штуцера -- 15 и 18 для трубопроводов магистрали откачки масла. Через штуцер 15 откачивается масло от третьей, а через штуцер 18 -- от пятой опор роторов двигателя.

В верхнем корпусе агрегата установлены четыре штуцера, из которых три штуцера 14, 17 и 19 служат для трубопроводов магистрали откачки масла, а штуцер 16 -- для трубопровода отвода масла из агрегата в радиатор. Через штуцер 14 откачивается масло из коробки приводов, через штуцер 17 -- от второй, а через штуцер 19 -- от четвертой опор роторов двигателя. От первой опоры роторов двигателя масло сливается в полость корпусов нижнего масляного агрегата.

Выходной штуцер 16, установленный на верхнем корпусе, соединен с полостью Л, объединяющей выходные стороны обоих рядов насосов. В нижней части этой полости установлен сливной кран 13. Для обеспечения герметичности полостей агрегата в соединения корпусов и крышки, а также в соединения всех штуцеров с корпусами установлены уплотнительные резиновые кольца.

Система суфлирования двигателя

Система суфлирования двигателя предназначена для сообщения масляных полостей двигателя с атмосферой, обеспечения работы масляных уплотнений и воздушно-масляных лабиринтов и для устранения возможности перетекания масла через уплотнения в проточную часть двигателя при повышении давления в масляных полостях опор роторов двигателя. Система суфлирования (рис. 8) состоит из системы суфлирующих каналов, трубопроводов и центробежного суфлера.

Суфлирование полостей опор роторов двигателя осуществляется двумя способами: суфлированием предмасляных полостей непосредственно в атмосферу и суфлированием масляных полостей через центробежный суфлер коробки приводов.

Предмасляные полости задней опоры ротора компрессора (полость Б) и задней опоры ротора турбины компрессора (полость Г), в которые может прорываться воздух под повышенным давлением из проточной части двигателя, суфлируются непосредственно в атмосферу через каналы в корпусах и наружные трубки 6 и 5. Концы трубок выведены к срезу выхлопного сопла.

Рис. 8. Схема системы суфлирования полостей опор роторов двигателя: I -- V -- опоры двигателя; 1 -- центробежный суфлер; 2 -- трубка суфлирования масляной полости II опоры; 3 -- трубка суфлирования масляной полости III опоры; 4 -- трубка суфлирования полости V опоры; 5-- трубка суфлирования предмасляной полости III опоры; 6--трубка суфлирования предмасляной полости II опоры

Масляные полости задней опоры ротора компрессора (полость В), задней опоры ротора турбины компрессора (полость Д) и опоры ротора свободной турбины (полости Е и Ж) через каналы в корпусах и наружные трубки 2, 3 и 4 суфлируются через приводной центробежный суфлер 1, расположенный в коробке приводов.

Воздух, отделенный в суфлере от масла, выводится за борт вертолета. Суфлирование коробки приводов также осуществляется через центробежный суфлер. Полость передней опоры ротора компрессора (полость А) не суфлируется.

Суфлирование масляного бака осуществлено независимо от системы суфлирования двигателя.

Масляный бак суфлируется через расширительный бачок 17 (см. рис.2), в котором масло отделяется от воздуха, путем конденсации. Масляный конденсат собирается в нижней части расширительного бачка, сообщающегося с маслобаком.

Схема объединенных масляной и суфлирующей систем двигателя приведена на рис. 9.

Рис. 9. Объединенная схема масляной и суфлирующей систем двигателя

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика.

Кафедра: «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей».

Турбины двигателя ТВ2-117.

Выхлопное устройство двигателя ТВ2-117.

Учебное пособие.

(Компьютерный вариант)

Составил:

Компьютерная обработка: студенты и

Пособие предназначено для студентов 2-го курса специальности 130300, изучающих конструкцию двигателя ТВ2-117 по дисциплине «Авиационная техника».

Размер файла: 1306 кб.

Файл помещен в компьютере «Server» ауд. 113-5

Имя файла: E:\ ПОСОБИЯ \ ТВ2-117 \ ТЕМА4 \ тема4.doc

Допущено для использования

в учебном процессе.

Протокол заседания кафедры «ЭЛАиД»

№ ______ от «___» ___________ 2004 г.

Самара 2004 г.

Двигатель ТВ2-177 имеет две турбины, кинематически не связанные между собой - турбину компрессора и свободную турбину.

Турбина компрессора и свободная турбина расположены соосно, между собой связаны только газовым потоком.

4.1. ТУРБИНА КОМПРЕССОРА

Турбина компрессора (рис. 4.1) - двухступенчатая, осевая, служит для вращения ротора компрессора и приводов агрегатов двигателя. Она состоит из ротора турбины, сопловых аппаратов и опоры ротора.

Рис. 4.1. Турбина компрессора (внешний вид)

Ротор турбины компрессора состоит из вала 1 (рис. 4.2) ротора, двух рабочих колес, задней шейки 8 ротора, лабиринта 12 и покрывающего диска 13. Рабочее колесо I ступени составляют диск 2 и 71 рабочая лопатка 5, а рабочее колесо II ступени - диск 5 и 61 рабочая лопатка 4.

Вал ротора, диски рабочих колес, лабиринт и шейка сцентрированы между собой и стянуты двенадцатью стяжными болтами 14. Через торцовые шлицы передается крутящий момент от рабочих колес на вал ротора.

На стяжных болтах для уменьшения изгибных напряжений от центробежных сил выполнены цилиндрические буртики, опирающиеся на соответствующие пояски дисков турбины. Гайки 7 стяжных болтов затягивают с контролем вытяжки болтов и контрят пластинчатыми замками 6.

Крепление лопаток в дисках осуществляется с замком елочного типа. На I ступени замок имеет три пары зубьев, на II ступени - четыре пары. На концах рабочих лопаток 3 и 4 выполнены полки, которые образуют кольцевой бандаж на периферии рабочего колеса; такая конструкция рабочих лопаток повышает их вибропрочность. Полин между собой стыкуются зигзагообразным вырезом с зазором по окружности и с некоторым натягом в осевом направлении. Такое соединение полок (см. рис. 4.2, а) демпфирует вибрации лопаток.

На наружной поверхности полок выполнены гребешки, которые по периферии рабочего колеса образуют кольцевой газовый лабиринт. Наличие концевых полок и газового лабиринта на рабочих лопатках турбины уменьшает перетекание газа через радиальный зазор и повышает к. п. д. турбины.

Установка рабочих лопаток в диск осуществляется сразу полным комплектом с последовательным соединением каждой лопатки с диском.

Лопатки турбины выполнены с опущенным замком. Опущенный замок улучшает распределение напряжений в замковой части лопаток и снижает температуру дисков, что позволяет уменьшить их толщину. Контровка лопаток в дисках от перемещения в осевом направлении производится следующим образом: на рабочем колесе I ступени лопатки сдвигаются в сторону рабочего колеса II ступени до упора усика лопатки в диск ротора, после чего лопатки поджимаются к диску ротора покрывающим диском 13; на рабочем колесе II ступени лопатки законтрены в диске разрезным стопорным кольцом 11, которое устанавливается в канавку выступов диска и в замковую часть лопаток.

Для улучшения условий работы детали турбин охлаждаются воздухом, поступающим из компрессора. Воздух из-за VIII ступени компрессора поступает внутрь вала ротора компрессора, проходит в вал турбины компрессора и по сверлениям в дисках и шейке вала выходит для охлаждения деталей турбин и подпора воздушных лабиринтов. Диск I ступени турбины компрессора дополнительно охлаждается спереди воздухом, поступающим из-за X ступени компрессора по воздушной полости над валом ротора турбины. В вале турбины компрессора, дисках и шейке ротора имеется центральное отверстие для прохода специального ключа-штанги, который запирает и отпирает пружинный замок, фиксирующий взаимное положение роторов ком­прессора и турбины компрессора и не допускающий угловых смещений их в сочленении.

Вал турбины при помощи сферы (Ø А) с вырезами связан с задней шейкой ротора компрессора, соединение с ней фиксируется шлицевым замком (шлицевой втулкой с пружиной).

Соединение ротора турбины компрессора с ротором компрессора осуществляется путем ввода выступов наружной сферы вала турбины через прорези во внутреннюю сферу задней шейки ротора компрессора и поворота ротора турбины компрессора в сочленении на 60°. В таком положении выступы сферы вала турбины располагаются против выступов сферы шейки ротора компрессора, чем обеспечивается шарнирное соединение роторов турбины и компрессора. В этом положении шлицевой замок посредством шлицевой втулки 11 (см. рис. 2.4) и пружины 9 фиксирует взаимное положение роторов турбины и компрессора.

Рис. 4.2. Турбина компрессора:

1 - вал ротора; 2 - диск рабочего колеса I ступени; 3 - рабочая лопатка I ступени; 4 - рабочая лопатка II ступени; 5 -диск рабочего колеса II ступени; 6 - замок; 7-гайка; 8 - шейка ротора задняя; 9 - шайбы эксцентриковые; 10 - роликовый подшипник; 11 - кольцо стопорное; 12 - лабиринт; 13 - диск покрывающий; 14 - болт стяжной; 15 - пружина; 16 - кольцо уплотнительное; М - балансировочный грузик

Осевое усилие ротора турбины компрессора воспринимается ротором компрессора через сферу. Крутящий момент турбины передается на вал компрессора через шлицевые соединения замка.

Чтобы исключить действие силы противодавления на шлицевую втулку, на валу турбины компрессора имеется уплотнение. В канавку на валу турбины вставляется разрезное уплотнительное кольцо 16 (см. рис. 4.2), состоящее из трех секторов, стянутых между собой пружиной 15. При вращении ротора турбины секторы кольца под воздействием центробежной силы прижимаются к расточке заднего лабиринта второй опоры роторов двигателя и тем самым осуществляют уплотнение полостей.

Специальные грузики М на валу ротора турбины и балансировочные эксцентриковые шайбы 9, смонтированные в шейке 8 ротора, предназначены для устранения дисбаланса ротора.

На шейке 8 задней части ротора смонтированы кольцедержатель с лабиринтными гребешками и роликоподшипник 10, который является задней опорой турбины компрессора. Передней опорой ротора турбины служит хвостовик задней части диска X ступени ротора компрессора.

Вал турбины компрессора и шейка ротора изготовлены из нержавеющей деформируемой стали, диск турбины, покрывающий диск и лабиринты - из хромоникельтитановой стали; рабочие лопатки обеих ступеней - из жаропрочной деформируемой стали.

Сопловой аппарат I ступени турбины компрессора (рис. 4.3) состоит из корпуса 3, наружной обоймы 16, внутреннего обода 14, 51 лопатки 6, кольца 13 и обоймы 4 с металло-керамическими вставками.

Корпус соплового аппарата изготовлен из титанового сплава, сопловые лопатки - из жаропрочного литейного сплава, остальные детали соплового аппарата - из окалиностойкой деформируемой стали.

7. Из каких основных частей состоит выхлопное устройство?

8. Какие мероприятия реализованы в конструкции выхлопного устройства для снижения нагрева его деталей?

4.6. ЛИТЕРАТУРА

1. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117А и редуктор ВР-8А. Техническое описание. М. Машиностроение 1977г.

2. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117А (ТВ2-117) и редуктор ВР-8А (ВР-8). Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию. М. Машиностроение 1976г.

3. Богданов турбовинтовой двигатель ТВ2-117. Москва. Транспорт 1979г.