Занятие – 2. Система защиты двигателя от эксплуатационных перегрузок

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ:

- Знать назначение, взаимодействие агрегатов.

ВРЕМЯ: 2 часа (90 минут).

ВИД ЗАНЯТИЯ: групповое занятие

МЕСТО: аудитория.

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

Мультимидийные средства обучения.

Литература:

3. Руководство по техническому обслуживанию двигателя Аи-24ВТ.

4. Авиационный турбовинтовой двигатель Аи-24 II серии. Техническое описание. ЗАО «АНТЦ Технолог» 2001г.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ И РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ

№ пп	Вопросы занятий	Время (мин)
I	Организация занятия
II	Учебные вопросы:
	1. Система защиты двигателя от эксплуатационных перегрузок. Регулирование подачи топлива на рабочих режимах.
III	Заключительная часть

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ.

Проверка подготовки студентов к занятию:

Принять доклад дежурного по взводу.

Проверить наличие студентов.

Проверить готовность взвода к занятию.бъявить тему и учебные цели занятия.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1-й учебный вопрос. Система защиты двигателя от эксплуатационных перегрузок. Регулирование подачи топлива на рабочих режимах.

Автомат дозировки топлива, управляя производительностью НД, обеспе­чивает подачу топлива в зависимости от режима работы двигателя, высоты и скорости полета самолета.

На вход НД топливо подается подкачивающим насосом БНК через входной сетчатый фильтр 29 (рис. 1).

Основной топливный насос-датчик представляет собой плунжерный насос пе­ременной производительности, которая зависит от угла наклона шайбы 1. Чем больше угол наклона шайбы, тем выше производительность насоса и наоборот.

Угол наклона шайбы устанавливается сервопоршнем 28, положение которого зависит от давления в полости а1, в которую топливо подводится под высо­ким давлением через жиклер Д1.

Величина давления в полости а1определяется давлением после насоса и соот­ношением количества топлива, поступающего в полость а1 и сливаемого из нее. Количество топлива, сливаемого из полости а1, зависит от проходного сечения клапана 77 дифференциального клапана, клапана 73 автомата запуска и отвер­стия К1, которое открывается проточкой рейки 12 при достижении максимальной частоты вращения. Эти элементы управляют производительностью насоса НД и вступают в работу независимо друг от друга.

После насоса топливо под высоким давлением по трубопроводу Н1 и внут­реннему каналу АДТ поступает к дозирующей игле 31.

Расход дозированного топлива определяется проходным сечением дози­рующей иглы и перепадом давлений на ней Р. Проходное сечение дозирую­щей иглы устанавливает баростат в зависимости от величины полного давле­ния воздуха на входе в двигатель Pi*, которое характеризует высоту и ско­рость полета.

Перепад давлений на дозирующей игле Р устанавливает дифференциаль­ный клапан АДТ в зависимости от положения РУД (а_в) путем изменения производительности НД.

Пройдя через сечение дозирующей иглы, топливо по каналу Ю поступает к распределительному клапану (РК) 106.

Распределительный клапан (РК) предназначен для обеспечения необходимой за­висимости расхода топлива двигателя от давления за дозирующей иглой. Чем больше давление за дозирующей иглой, тем ниже опускается РК и, увеличивая свое проходное сечение, обеспечивает более высокий расход топ­лива двигателем.

В агрегате предусмотрена возможность регулировки работы РК с помощью изменения затяжки пружины 104 винтом 103 (16).

При заворачивании винта 103 (16) расход топлива уменьшается, при вы­ворачивании - увеличивается при том же значении давления топлива за дози­рующей иглой.

Кроме того, РК ограничивает максимальное давление за дози­рующей иглой, а следовательно, и максимальное давление на входе в АДТ путем перепуска топлива на слив через отверстие Р.

Пройдя через сечение РК, топливо поступает в топливный коллектор двигателя и через рабочие форсунки подается в камеру сгорания.

Между РК и выходным штуцером агрегата установлен запорный клапан 105, который предотвращает просачивание топлива по зазорам агрегата в камеру сгорания на неработающем двигателе.

Для предотвращения гидроудара при резком закрытии дозирующей иглы в агрегате установлен предохранительный клапан 108.

При превышении максимального значения перепада давлений на дози­рующей игле на 3...4 кгс/см² клапан 108 опускается вниз и соединяет полость перед дозирующей иглой через отверстие С со сливом, предотвращая дальней­шее повышение давления перед дозирующей иглой.

Подача топлива в зависимости от высоты и скорости полета регулируется ба­ростатом с дозирующей иглой 31. Основными элементами этого узла являются анероид 35, рычаг 34, пружины 33, 37, 40, клапан 41, жиклер Е, дозирующая игла 31 с сервопоршнем и силовой пружиной 30, которая служит для переме­щения дозирующей иглы на уменьшение подачи топлива.

Поддерживая равновесие всех сил, действующих на рычаг 34, баростат каж­дому значению Pi* устанавливает соответствующее положение дозирующей иглы. То есть каждому значению высоты и скорости полета соответствует оп­ределенное проходное сечение дозирующей иглы 31, а следовательно, при не­изменном перепаде Р — определенный расход топлива.

Игла 31 удерживается в определенном положении давлением топлива в по­лости г. Это давление зависит от количества топлива, подводимого в полость г от клапана постоянного давления (КПД) 84 через жиклер Е, и количества сливаемого топлива, которое определяется проходным сечением клапана ба­ростата 41.

Проходное сечение клапана баростата 41 зависит от положения рычага 34, на который действуют сила давления анероида 35, изменяющаяся в зависимо­сти от давления Pi*, сила пружин 37 и 40, стремящаяся увеличить проходное сечение клапана 41 и сила пружины 33, стремящаяся прикрыть клапан 41.

При неизменной скорости и высоте полета все указанные силы находятся в равновесии.

При изменении высоты и скорости полета изменяется давление воздуха Pi* на входе в двигатель, которое от приемника полного давления подается в по­лость баростата, где размещен анероид.

При изменении давления Pi* изменяется сила давления анероида 35, равновесие рычага 34 нарушается, что и вызывает изменение проходного сечения клапана 41. При этом изменяется давление в полости под сервопорпшем и включается дополнительно пружина 40. Жесткость двух пружин 37 и 40 меньше, чем жесткость пружины 37, поэтому будет обеспечен более крутой на­клон характеристики, т. е. в зоне ограничения температуры баростат будет более круто изменять расход топлива в зависимости от изменения Pi*.

Дозирующая игла 31 предназначена также для прекращения подачи топли­ва в двигатель. В этом случае топливо из полости г под сервопорпшем слива­ется и игла под действием пружины 30 закрывается. Топливо из полости г слива­ется или через электромагнитный клапан 42 или через проточку поршня 45.

Если необходимо прекратить подачу топлива в двигатель, на обмотку элек­тромагнита клапана 43 подается напряжение, клапан открывается и полость г через открытый клапан сообщается со сливной полостью. Питание на обмотку электромагнита может даваться как от выключателя останова, так и от электро­автоматики флюгирования. Нарушается равновесие сил, действующих на иглу. Дозирующая игла начинает перемещаться, изменяя свое проходное сечение, а следовательно, и расход топлива двигателя. Игла 31 перемещается до тех пор, пока не наступит равновесие всех сил, действующих на рычаг 34 и иглу 31.

Например, при увеличении высоты полета или уменьшении скорости полета давление Pi * уменьшится, сила давления анероида 35 увеличится и, нарушив равновесие рычага, увеличит проходное сечение клапана 41. При этом увели­чится слив топлива через клапан 41, и давление в полости г упадет. Сила, дейст­вующая на сервопоршень снизу, уменьшится, что вызовет перемещение иг­лы вниз на уменьшение проходного сечения. Дозирующая игла будет переме­щаться до тех пор, пока не наступит равновесие рычага 34 и иглы 31.

При уменьшении высоты полета (или увеличении скорости) процесс проте­кает в обратном порядке.

Баростат начинает дозировать топливо с высоты, где полное давление на входе в двигатель достигает величины Pi* = 1,033 кгс/см².

При давлении выше этой величины баростат не работает и расход топлива остается постоянным, если при этом не вступают в работу ограничители мощно­сти и температуры газов.

Постоянство расхода топлива обеспечивается внутренними упорами ане­роида, которые предотвращают его сжатие при давлениях, больших Pi*=1,033 кгс/см².

На высотах, где расход топлива дозируется баростатом, зависимость расхода топлива от высоты (давления Pi*) выражается ломаной кривой.

Такой характер изменения расхода топлива определяется наличием двух зон: зоны ограничения мощности и зоны ограничения температуры газов. В зоне ограничения мощности расход топлива изменяется баростатом более плав­но, чем в зоне ограничения температуры газов.

Для обеспечения такой зависимости расхода топлива от Pi * и возможности сдвига точки перелома в баростате применены две пружины 37 и 40, тарелка 38 и винт 39 (4).

В зоне ограничения мощности тарелка 38 упирается в винт 39 (4) и наклон ха­рактеристики определяется жесткостью только одной пружины 37. При переходе в зону ограничения температуры тарелка 38 сходит с упора и в работу включается дополнительно пружина 40. Жесткость двух пружин 37 и 40 меньше, чем жест­кость пружины 37, поэтому будет обеспечен более крутой наклон характеристики, т.е. в зоне ограничения температуры баростат будет более круто изменять расход топлива в зависимости от изменения давления Pi*.

Дозирующая игла 31 предназначена также для прекращения подачи топлива вдвигатель. В этом случае топливо из полости г под сервопоршнем сливается и иг­ла под действием пружины 30 закрывается. Слив топлива из полости г может осуществляться или через электромагнитный клапан 42, или через проточку поршня 45.

Если необходимо прекратить подачу топлива в двигатель, на обмотку электро­магнита клапана 43 подается напряжение, клапан открывается и полость г через открытый клапан сообщается со сливной полостью. Питание на обмотку электро­магнита может подаваться как от выключателя останова, так и от электроавтома­тики флюгирования.

При аварийном прекращении подачи топлива от самолетной гидросистемы через специальный кран в полость над поршнем 45 подается гидросмесь под давлением. Поршень 45 перемещается вниз и через проточку соединяет по­лость г со сливом.

Подачу топлива в зависимости от положения РУД (а_в) регулирует диффе­ренциальный клапан, включающий в себя следующие основные элементы: сильфон 49, пружины 76 и 79, рычаг 78, клапан 77, жиклеры Л и Б, мембрану 46 с клапаном 47.

Принцип работы дифференциального клапана заключается в следующем. Ка­ждому положению РУД (а_в) на жиклере Б устанавливается соответствующий ему перепад давлений Рб. Дифференциальный клапан, воздействуя на произ­водительность насоса, автоматически поддерживает на дозирующей игле, не­зависимо от ее проходного сечения, перепад давлений Р, равный Рб- Иными словами, дифференциальный клапан моделирует заданное значение расхода то­плива и путем сравнения поддерживает строгое соответствие действительного расхода топлива модели этого расхода (условие Р= Р б).

Если перепад па дозирующей игле Р по какой-либо причине изменится, это приведет к нарушению равновесия мембраны 46, которая изменит проходное сечение клапана 4 7.

Изменение расхода, определяемое клапаном 47, приводит к изменению дав­ления перед жиклером А (а значит, и внутри сильфона 49), что вызывает изме­нение проходного сечения клапана 77 и, как следствие, изменение производи­тельности насоса в сторону восстановления первоначального перепада на дози­рующей игле.

Например, увеличилась высота полета и баростат уменьшил сечение дози­рующей иглы. Перепад Р на ней увеличится, что вызовет понижение давле­ния в левой мембранной полости. Мембрана 46 начнет перемещаться влево, увеличивая проходное сечение клапана 47, давление в сильфоне 49 повысит­ся. Через рычаг 78 сильфон увеличит проходное сечение клапана 77, давле­ние в полости а1 насоса понизится, и наклонная шайба установится на меньший угол, обеспечивая снижение производительности насоса. За счет уменьшения производительности насоса перепад на дозирующей игле уменьшится и станет равным первоначальному.

При заворачивании винта 82 (85) проходное сечение жиклера Б уменьша­ется,

Рб возрастает и расход топлива увеличивается.

При выворачивании винта 82 (85) расход топлива уменьшается.

Работа регулирующих элементов и сервомеханизмов АДТ и НД основана на протоке топлива через отверстия малого сечения (жиклеры, клапаны, дрос­сельные пакеты). Для предотвращения их засорения топливо, идущее к регу­лирующим элементам, дополнительно фильтруется фильтрами тонкой очист­ки 5 в НД и 85 - в АДТ. Внутри фильтров имеются предохранительные шари­ковые клапаны, которые при загрязнении сетки фильтра пропускают топливо помимо фильтрующих элементов.

Для получения стабильных характеристик сервомеханизмов НД и АДТ давлениетоплива, подводимого для их работы, на всех режимах с помощью специальных клапанов (6 в НД и 84 в АДТ) поддерживается постоянным.

Работа клапана постоянного давления (например, клапана 84 АДТ) основана на изменении величины дросселирования в зависимости от величины давления за клапаном.

Кромка Щ КПД обеспечивает такую степень дросселирования, что в полос­ти б за клапаном поддерживается постоянное давление. Если это давление начинает возрастать, клапан перемещается вниз, степень дросселирования возрастает и давление восстанавливается.

Аналогично действует клапан постоянного давления 6 в НД.

Кроме своего основного назначения, клапан постоянного давления 84 еще блокирует работу дифференциального клапана в процессе запуска. Блокиров­ка заключается в том, что на первом этапе запуска каналы Д и М АДТ ра­зобщены и к дифференциальному клапану не подводится топливо из канала Н1 перед дозирующей иглой. Блокировка необходима для исключения влияния дифференциального клапана АДТ на работу топливного насоса до момента от­крытия дозирующей иглы.

Полости Д и М сообщаются между собой проточкой Э клапана 84 на вто­ром этапе запуска, когда дозирующая игла уже открыта.

Примечание. Фильтр тонкой очистки 85 АДТ включен последовательно с жиклером Б дифференциального клапана.

При засорении фильтра увеличивается общий перепад давлений в системе фильтр-жиклер Б, что приводит к самопроизвольному увеличению расхода топ­лива двигателем. Такой же эффект наблюдается и при засорении фильтрующей сетки жиклера Б.

При засорении сетки жиклера А расход топлива самопроизвольно понижа­ется.

В связи с этим для нормальной работы системы топливорегулирования особо важен вопрос чистоты применяемого топлива, что необходимо иметь в виду при эксплуатации двигателя.

Рис.1.