Система охлаждения турбин

Система охлаждения горячих деталей и узлов турбин и третьей опоры роторов двигателя (рис.4.23) в основном состоит из двух воздухоподводящих трактов. По одному тракту воздуха из-за компрессора подается на охлаждение корпусов сопловых аппаратов турбин, стоек третьей опоры роторов двигателя, диска и замкового соединения I ступени турбины компрессора.

По второму тракту воздух из-за VIII ступени компрессора подается на охлаждение дисков и

замковых соединений остальных ступеней турбин, а также гнезда роликового подшипника третьей опоры роторов двигателя. Корпусы сопловых аппаратов турбин охлаждаются за компрессорным воздухом (вторичным воздухом камеры сгорания из-под корпуса камеры), пропускаемым по внутренним полостям корпусов сопловых аппаратов турбины компрессора. За турбиной компрессора часть этого воздуха поступает в корпусы сопловых аппаратов свободной турбины, охлаждает их и проходит в газовый тракт за свободной турбиной; другая часть воздуха охлаждает стойки корпуса третьей опоры роторов двигателя и через специальные отверстия 14 во внутренней обечайке обтекателя проходит в газовый тракт перед свободной турбиной.

Диск I ступени турбины также охлаждается воздухом из камеры сгорания. Воздух дросселируется в местах его отбора (15), а затем часть его поступает под покрывающий диск 16, охлаждая диск ротора спереди, частично продувается через зазоры замкового соединения, через дросселирующие щели 17 и затем через полости у комлей рабочих лопаток I ступени турбины.

Оба потока проходят в газовый тракт за I ступенью турбины компрессора, затрудняя поступление горячего газа в лабиринт 13 под корпусом соплового аппарата II ступени свободной турбины (IV ступени турбин).

Другая часть этого воздуха из камеры сгорания проходит через сдвоенный лабиринт 19 и поступает в проточную часть турбины за сопловым аппаратом I ступени, попутно охлаждая внутренний обод 20 соплового аппарата и комлевую часть рабочих лопаток I ступени.

Диск II ступени турбины компрессора и диски обеих ступеней свободной турбины охлаждаются воздухом, отбираемым за направляющим аппаратом VIII ступени компрессора. Охлаждающий воздух проходит через отверстия 1 в барабане ротора компрессора, радиальные дефлекторы 2, крестовину 3 и поступает в полость вала ротора турбины компрессора.

Из полости вала ротора турбины компрессора часть воздуха через специальные отверстия 4 и зазоры в торцовых шлицах 5 поступает на охлаждение диска I ступени сзади и диска II ступени турбины компрессора спереди, а затем через зазоры в замковых соединениях и полости у комлей рабочих лопаток поступает в проточную часть турбины за рабочим колесом II ступени.

Другая часть этого воздуха омывает диск II ступени сзади и через отверстия 6 в задней шейке ротора турбины компрессора и через четыре отверстия 7 (с жиклерами) в гнезде роликового подшипника третьей опоры роторов двигателя поступает на охлаждение ротора свободной турбины, попутно охлаждая гнездо роликового подшипника. Далее этот воздух через специальный конус 8 и отверстия в диске I ступени свободной турбины поступает на охлаждение свободной турбины.

Передняя часть диска I ступени свободной турбины охлаждается воздухом, проходящим в зазор между конусом и втулкой диска, а также воздухом, проходящим по лыскам и выточкам 9 в стяжных болтах под покрывающий диск 10. Этот воздух выходит у комлей рабочих лопаток в газовый тракт.

Задняя часть диска I ступени и передняя часть диска II ступени свободной турбины охлаждаются воздухом, проходящим через специальные отверстия 11 и зазоры в торцовых шлицах 12. Этот воздух поступает в газовый тракт двигателя частично через лабиринт 13 под корпусом соплового аппарата II ступени свободной турбины, препятствуя протеканию через лабиринт горячего газа, и частично через зазоры замковых соединений и полости у комлей рабочих лопаток II ступени свободной турбины.

Рис. 4.23. Система охлаждения:

1 — отверстие в барабане ротора компрессора; 2 — дефлектор радиальный; 3 — крестовина; 4 и 11 — отверстия в дисках рабочих колес; 5 и 12 — торцевые шлицы; 6 — отверстие в задней шейке ротора турбины; 7 — жиклерные отверстия в гнезде роликоподшипника; 8 —конус; 9 — лыски на стяжных болтах; 10 и 16 — диски покрывающие; 13, 18 и 19 — лабиринты; 14 — отверстие во внутренней обечайке обтекателя;

15 — места отбора воздуха на охлаждение диска рабочего колеса I ступени турбины; 17 — щели дросселирующие; 20 — внутренний обод соплового аппарата I ступени

ВЫХЛОПНОЕ УСТРОЙСТВО

Назначение выхлопного устройства — отводить газовый поток за борт вертолета.

Выхлопное устройство (рис. 4.24) состоит из выхлопного патрубка 5, кожуха патрубка, стяжной ленты 2, деталей соединения кожуха и крепления патрубка.

Выхлопной патрубок совместно с кожухом образуют двухстеночное выхлопное устройство,

уменьшающее теплоотдачу от выхлопного патрубка. Между патрубком и кожухом циркулирует воздух, охлаждающий стенки выхлопного патрубка.

Выхлопной патрубок 5 — сварной конструкции с переменным профилем проходного сечения по ходу газового потока. В передней части патрубка выполнен наружный торцовый фланец и внутренний обод, которыми патрубок соединяется с корпусом четвертой и пятой опор роторов двигателя. Фланец патрубка крепится 30 винтами 3 к фланцу корпуса IX опоры, а внутренним ободом 4 центрируется с внутренней обечайкой корпуса опор. Для увеличения жесткости к патрубку приварены два бандажа 7.Через полость патрубка проходит промежуточный корпус вала свободной турбины. У среза выхлопного патрубка снаружи приварен козырек 12 для предотвращения попадания топлива при ложных или неудавшихся запусках под кожухи.

Рис. 4.24. Выхлопное устройство:

1 — корпус четвертой опоры; 2 — лента стяжная; 3 — винт; 4 — обод внутренний; 5 — патрубок выхлопной; 6 — короткая часть кожуха; 7 — бандаж; 5 — длинная часть кожуха; 9 — болт стяжной; 10 — винт; 11 — петля шарнирная; 12 — козырек

Для плавного огибания потоком газа центральной части патрубка, внутри патрубка имеется

обтекатель. В конце обтекателя есть отверстия для эжектирования воздуха, охлаждающего корпус четвертой опоры роторов двигателя и стенки обтекателя.

Кожух патрубка состоит из двух половин — 6 и 8. Обе половины соединяются стяжными винтами 10, которые контрятся проволокой. В местах контакта кожуха с опорами патрубка на стенках кожуха приварены накладки.

Стяжная лента 2 стягивает обе части кожуха и соединяет кожух с передним фланцем корпуса 1 четвертой опоры роторов двигателя. Лента состоит из двух половин, соединяющихся шарнирной петлей 11 и стягиваемых стяжным болтом 9.

Выхлопной патрубок может быть повернут на фланце крепления его к корпусу опор роторов

двигателя в правую или левую сторону выхлопным отверстием.

ПЕРЕДАЧИ И ПРИВОДЫ

ГЛАВНЫЙ ПРИВОД

Главный привод двигателя (рис. 5.1) служит продолжением вала ротора свободной турбины и корпусов опор роторов двигателя. Через главный привод передается крутящий момент от ротора свободной турбины двигателя на ведущий вал муфты свободного хода главного редуктора вертолета, соединяется корпус опор роторов двигателя с корпусом редуктора, а также осуществляется привод к регулятору числа оборотов [к агрегату РО-40ВА (РО-40ВР)] ротора свободной турбины двигателя.

Рис. 5.1. Главный привод (разрез):

1 — втулка шлицевая; 2 — промежуточный корпус пятой опоры; 3 — стакан; 4 — ведущее

зубчатое колесо привода регулятора числа оборотов; 5 — корпус главного привода; 6 — рессора; 7 — штуцер суфлирования; 8 —шпилька для крепления штуцера подвода воздуха; 9 — крышка; 10 — втулка сферическая; 11 — корпус, главного редуктора; 12 — вал ведущий муфты свободного хода; 13 — кольцо уплотнительное; 14 — вставка; 15 — хомут крепления регулятора числа оборотов; 16 — переходник; 17 — валик привода регулятора числа оборотов; 18 — зубчатое колесо; 19 — штуцер откачки масла от пятой опоры и привода регулятора числа оборотов; 20 — штуцер откачки масла от четвертой опоры; 21 — коробка привода регулятора числа оборотов; 22 — палец; 23 — двойное зубчатое колесо; 24 — прокладка; 25 — форсунка для смазки шлицов рессоры

В узел главного привода входят корпус 5 привода, рессора 6 соединения ротора свободной турбины с ведущим валом 12 муфты свободного хода редуктора, детали соединения корпуса главного привода с корпусом редуктора и детали привода регулятора частоты вращения ротора свободной турбины двигателя.

Рессора 6, изготовленная из стали, расположена внутри корпуса 5 главного привода и имеет

шлицевое соединение с валом ротора свободной турбины двигателя и с ведущим валом муфты

свободного хода главного редуктора вертолета.

Корпус 5 главного привода отлит из алюминиевого сплава и соединяет корпус двигателя с корпусом главного редуктора. Передним фланцем корпус привода соединен с промежуточным корпусом 2 пятой опоры роторов двигателя, а задним фланцем через детали со сферическими поверхностями соединяется с корпусом 11 главного редуктора вертолета.

Сферическое соединение корпусов двигателя и редуктора обеспечивает работу главного привода при перекосе осей валов двигателя и главного редуктора вертолета. Деталями сферического соединения являются: вставка 14, запрессованная в расточке корпуса 5, втулка 10, закрепленная на корпусе 11 главного редуктора, и крышка 9, которая крепится к корпусу 5 главного привода и замыкает сферу, образованную вставкой и крышкой. Для уплотнения масляной полости корпуса привода в проточку сферической втулки 10 установлено резиновое уплотнительное кольцо 13.

Корпус 5 главного привода имеет ряд приливов с каналами. С правой стороны корпуса имеется прилив со шпильками 8 для крепления штуцера, к которому из компрессора подводится воздух, направляемый по каналу в приливе на подпор контактно-кольцевых уплотнений четвертой и пятой опор роторов двигатели (на рисунке 5.1 этот прилив условно показан вверху). С левой стороны корпуса имеется прилив с каналами и фланцем; к фланцу крепится штуцер подвода масла, от которого по двум каналам масло подается к подшипникам четвертой и пятой опор роторов двигателя. В нижней части корпуса имеются прилив с фланцем для крепления коробки 21 привода регулятора числа оборотов и каналы для слива масла из четвертой опоры роторов двигателя. На приливе в верхней части корпуса

установлен штуцер 7 суфлирования полости корпуса главного привода через суфлер коробки приводов.

Внутри корпуса привода имеется поперечная стенка с развитой втулкой в центральной части и приливом в нижней части. В отверстие втулки центральной части установлено на двух

шарикоподшипниках, расположенных в стальном стакане 3 ведущее зубчатое колесо 4 передачи к приводу регулятора числа оборотов, которое соединено с валом ротора свободной турбины посредством шлицевой втулки 1. В отверстии прилива нижней части внутри корпуса установлен стальной палец 22, на котором на двух шарикоподшипниках смонтировано двойное зубчатое колесо 23 привода. Через это колесо передается вращение от ведущего зубчатого колеса 4 на зубчатое колесо 18 (валика 17), смонтированное в коробке привода регулятора числа оборотов.

Коробку 21 привода регулятора числа оборотов, отлитую из магниевого сплава, крепят к корпусу 5 главного привода восемью шпильками. К коробке шестью шпильками крепят переходник 16; соединение уплотняют резиновым кольцом и прокладкой.

В полости, образованной коробкой привода и переходником, смонтирован на двух

шарикоподшипниках валик 17 привода регулятора числа оборотов с установленным на нем и

соединенном шлицами зубчатым колесом 18 привода.

На переходнике 16 установлен и закреплен хомутом 15 регулятор частоты вращения (агрегат РО-40ВА) ротора свободной турбины, хвостовик которого входит во внутренние шлицы валика 17 привода.

Уплотнение соединения агрегата с переходником осуществляется резиновым кольцом.

В нижней части коробки привода установлены два штуцера для присоединения труб откачки масла.

Через штуцер 20 откачивается масло от четвертой опоры роторов двигателя, а через штуцер 19 — от пятой опоры роторов двигателя и из привода регулятора частоты вращения ротора свободной турбины.

Внешний вид корпуса главного привода с установленным на нем агрегатом РО-40ВР показан на рис.5.2.

Рис.5.2. Корпус главного привода с установленным на нем агрегатом РО-40ВР

КОРОБКА ПРИВОДОВ

Коробка приводов двигателя (рис. 5.4) состоит из корпуса, который спереди закрыт крышкой, и системы зубчатых колес, обеспечивающих привод агрегатов, устанавливаемых на корпусе коробки.

Корпус и крышка коробки изготовлены из магниевого сплава и для увеличения жесткости имеют ребра.

Коробка приводов расположена в передней части двигателя и крепится десятью шпильками к верхнему фланцу корпуса первой опоры роторов двигателя. Все зубчатые колеса коробки приводов, изготовленные из стали, работают на подшипниках качения, смонтированных в стальных втулках, запрессованных в гнезда.

На коробке приводов установлены следующие агрегаты: стартер-генератор ГС-18МО, топливный насос-регулятор НР-40ВА (НР-40ВГ), командный агрегат КА-40, гидронасос ПН-40Р, датчик Д-2 частоты вращения ротора компрессора, верхний масляный агрегат с фильтром. Расположение фланцев на корпусе и крышке коробки для крепления агрегатов показано на рис. 5.5.

Рис. 5.4. Коробка приводов (вид спереди справа)

Рис. 5.5. Коробка приводов:

а — вид спереди; б — вид сзади; 1 — привод датчика Д-2 частоты вращения ротора компрессора; 2 — канал входа масла в нагнетающий насос; 3 — привод гидронасоса ПН-40Р; 4 — корпус коробки приводов; 5 — крышка коробки приводов; 6 — штуцер суфлирования полости трансмиссии свободной турбины; 7 — штуцер замера давления в коробке приводов; 8 — привод командного агрегата КА-40; 9 — штуцер суфлирования в атмосферу; 10 — крышка привода ручной прокрутки; 11 — привод стартера-генератора ГС-18МО; 12 — жиклер подачи масла в коробку приводов; 13 — привод верхнего масляного агрегата; 14 — пробка сливная; 15 — крышка свободного привода; 16 — канал подачи масла в центральный привод; 17 — привод топливного насоса-регулятора НР-40ВА (НР-40ВГ)

Датчик частоты вращения ротора компрессора и масляный агрегат крепятся непосредственно к орпусу коробки шпильками, а остальные агрегаты крепятся хомутами через переходники. В корпус оробки установлено три штуцера 6,7,9, жиклер 12 и сливная пробка 14.

Внутри коробки приводов выполнен суфлер центробежного типа для отделения воздуха от масла.

Суфлер состоит из стакана 6 (см. рис. 5.7) с маслосгонной резьбой прямоугольного профиля и рыльчатки 7, выполненной за одно целое с валиком 11, имеющим зубчатый венец.

Полости А и Б суфлера разделены перегородкой с уплотнением из чугунных уплотнительных колец месте входа валика суфлера в перегородку.

Полость А соединена с полостью коробки приводов, и через нее поступает на крыльчатку суфлера воздух с масляной эмульсией. При вращении крыльчатки масло сепарируется (отделяется) от воздуха, центробежными силами отбрасывается к стенке стакана и по маслосгонной резьбе между стаканом и крыльчаткой стекает в полость коробки. Очищенный воздух оступает по отверстиям в валике суфлера внутрь валика и выходит в полость Б, которая соединена с атмосферой.

Вращение к приводам коробки передается от конического зубчатого колеса 7 (рис. 5.6), которое через рессору приводится во вращение от центрального привода двигателя (см. пособие по теме 2).

От зубчатого колеса 7 через зубчатые колеса 6 и 5 и зубчатое колесо 12 (рис. 5.7) приводится во вращение валик 11 крыльчатки суфлера.

Рис. 5.6. Коробка приводов (разрезы в плоскостях, указанных на рис. 5.5):

а — привод ручной прокрутки; б — привод стартера- генератора; в — привод датчика Д-2

частоты вращения; г — свободный привод; д — привод агрегата НР-40ВА (НР-40ВГ);

е — привод агрегата КА-40 1 — втулка; 2 — фланец; 3 — зубчатое колесо ручной прокрутки; 4 — пружина; 5 — цилиндрическое зубчатое колесо; 6 и 7 — конические зубчатые колеса; 8 — зубчатое колесо валика запасного привода и привода датчика Д-2 частоты вращения;

9 — валик привода агрегата НР-40ВА (НР-40ВГ) и КА-40

С зубчатого венца валика 11 крыльчатки суфлера через зубчатое колесо 10, зубчатый венец валика 9 и промежуточное зубчатое колесо 8 вращение передается на зубчатый венец валика 9 (см. рис.5.6) приводов насоса-регулятора НР-40ВА (НР-40ВГ) и командного агрегата КА-40.

С зубчатого колеса 5 через зубчатое колесо 13 (см. рис. 5.7), малый зубчатый венец валика 3 и зубчатое колесо 2 приводится во вращение валик 1 приводов гидронасоса ПН-40Р и верхнего масляного агрегата.

С зубчатого венца валика 1 через зубчатое колесо 8 (см. рис. 5.6) приводится во вращение валик привода датчика Д-2 частоты вращения ротора компрессора. Второй конец этого валика является запасным приводом. С обоих концов валик уплотнен резиновыми сальниками.

С большого зубчатого венца валика 3 (рис. 5.7) вращение передается на зубчатый венец валика 4 привода стартера-генератора ГС-18МО. Валик привода стартера-генератора уплотнен торцовым уплотнением, смонтированным в переходнике 5.

При запуске двигателя крутящий момент стартера-генератора, работающего в стартерном режиме, через зубчатый венец валика 4, большой зубчатый венец валика 3, зубчатое колесо 13, конические зубчатые колеса 6 и 7 (см. рис. 5.6) и вертикальную рессору передается на центральный привод двигателя и далее на ротор компрессора.

В верхней части коробки приводов смонтирован привод ручной прокрутки. Зубчатое колесо 3 (см. рис. 5.6) ручной прокрутки, сцентрированное во фланце 2 и втулке 1, выведено из зацепления с зубчатым колесом 6 пружиной 4. При прокрутке двигателя в шлицы ступицы зубчатого колеса 3 вставляют валик ручной прокрутки и при нажиме сверху на торец валика зубчатые колеса 3 и 6 входят в зацепление.

Полость коробки приводов отделена от полости центрального привода чугунными уплотнительными кольцами. Места соединения всех переходников с коробкой приводов уплотнены прокладками и резиновыми кольцами.

Конические зубчатые колеса, зубчатые колеса привода генератора и подшипники коробки приводов смазываются маслом, поступающим под давлением через один общий жиклер. Остальные зубчатые колеса смазываются разбрызгивающимся маслом.

Масло из коробки приводов откачивается шестеренчатым маслонасосом, смонтированным в верхнем масляном агрегате. В корпусе коробки приводов имеется высверленный канал подачи масла от масляного агрегата на смазку подшипников и зубчатых колес центрального привода двигателя.

Рис. 5.7. Коробка приводов (разрез в горизонтальной плоскости):

1 — валик с зубчатым венцом; 2, 10 и 13 — зубчатые колеса; 3 — валик с зубчатыми венцами;

4 — валик привода стартера-генератора; 5 — переходник; 6 — стакан с маслосгонной резьбой; 7 — крыльчатка; 8 — зубчатое колесо промежуточное; 9 — валик промежуточный; 11 — валик крыльчатки; 12 — зубчатое колесо привода крыльчатки