Дерево проблем, дерево целей

 

Обзор литературы определил основные проблемы при проектировании маслоситемы.

Из рассмотренной проблематики представим дерево проблем:

 

 

Рисунок 4 Дерево проблем

 

Схема дерева составлена с учетом дерева целей:

 

 

 

Цель работы – использование системного анализа при исследовании масляной системы газотурбинного двигателя.

Объект исследования – масляная система газотурбинного двигателя.

Анализ системы

Составляющие системы

1. Теплообменник

Используются для охлаждения масла. Применяются 2 видов теплообменников (далее ТМТ)[1]низкого или высокого давления, в первом случае топливо для охлаждения масла отбирается из топливной магистрали до топливного насоса, во втором за ним. ТМТ высокого давления отличаются компактностью, но, находясь под высоким давлением топлива, они должны обладать высокой прочностью и надежностью.

Когда хладоресурс топлива недостаточно, в маслосистеме дополнительно устанавливают ВМТ.

Выбор теплообменников для охлаждения масла производится из условий обеспечения заданных температур масла на всех режимах работы ГТД.

В зависимости от места расположения теплообменника маслосистемы различают на системы с «горячим» и «холодным» баком. В маслосистеме с «горячим» баком устанавливается в магистрали подвода масла в двигатель, с «холодным» баком в магистрали откачки.

В маслосистеме с «горячим» баком благодаря рациональному и конвективному теплообмену масло передает окружающей среде ощутимую часть тепла, снижая тем самым нагрузку на теплообменник, что позволяет уменьшить его размеры.

Составляющие: 1. пучки труб - через которые топливо поступает в теплообменник, а горячее масло проходит по межтрубной полости. 2. Перегородка удлиняет путь масла, увеличивает его скорость и эффективность охлаждения. 3 Перепускной клапан который открывается при увеличении перепада давления в масляной полости свыше допустимого (засорение), (при этом часть масла со входа сразу поступает на выход из теплообменника, предохраняя ТМТ от поломки). 4. Датчики температуры – установлен на выходе масла из теплообменника.

2. Маслобак

Составляющие:1. Горизонтальная перегородка – отделяющий отсек отрицательных перегрузок от основного объема. При действии отрицательных перегрузок масло удерживается под перегородкой. 2. Заборный патрубок - при действии отрицательных перегрузок остается в масле и смазка двигателя не прекращается. 3. Заливная горловина - для подачи масла в маслобак. 4. Предохранительный фильтр - для задержания посторонних предметов, также установлен на выходе маслобака. 5. Щтуцер – для обеспечения закрытой заправки маслобака авиационного двигателя. 6. Попловковый клапан – для автоматического прекращения закрытой заправки. 7. Предохранительный клапан защищает маслобак от разрушения при повышении давления суфлирования сверх допустимого. 8. Сливной кран предназначен для полного удаления масла; поэтому крепится в нижней части маслобака. 9. Датчик контроля уровня масла в маслобаке. 10. Минимальный уровень масла. 11. Мерная линейка 12. Фланец - для минимального пенообразования масла при его возврате, направляется на стенки маслобака где оно стекает под небольшим углом. 13. Патрубок суфлирования. 14 Фланец – слив масла.

Маслобак предназначен для размещения масла. Из маслобака подается в маслосистему и возвращается в него после откачки.

3. Блок маслонасосов

Составляющие: 1. шестерни нагнетающей ступени переносит масло заполнившее впадины между зубьями во всасывающую полость переносится в полость нагнетания и выдавливается там при входе зубьев в зацепление. 2. Шестерни откачивающих ступеней - осуществляет обратное действие элемента (1). 3. Вал приводной – связан с (1) и (2) и приводит их в движение. 4. Клапан стравливания воздуха – находится на линии нагнетания и исключает образование воздушных пробок. 5. Клапан редукционный- поддерживает заданное давление.

Предназначен для прокачки масла через двигатель для создания необходимой вязкости масла, которое зависит от давления создаваемого блоком маслонасосов.

4. Клапан предохранительный

Защищает систему от высоких параметров давления(12, 6-15, 4кгс/см² ) возвращает излишнее масло обратно на вход в насос.

5. Фильтр

Для очистки масла, удаление частиц работы трущихся пар. Фильтр устанавливаемый на выходе из откачивающей ступени, имеет повышенную тонкость фильтрации и называется фильтром тонкой очистки. Устанавливаемый после нагнетающей ступени фильтр выбирают таким образом, что бы тонкость его фильтрации полнопоточную очистку масла при низкотемпературном запуске (исключает перепуск масла мимо фильтра), поэтому его называют фильтром тонкой очистки.

Составляющие: 1. Полотна стекловолоконные. 2. Кусочки стеклянных волокон (зафиксированы между собой). 3. Сигнализатор флажковый – контролирует максимальный перепад давления в фильтре. 4. Датчик-сигнализатор перепада давления. 5 клапан отсечной. 6 клапан перепускной. 7. крышка фильтра. 8. корпус фильтра. 9. фильтроэлемент. 10. пробка сливная.

6. Воздухомасляный теплообменник

Охлаждает масло, если нахватает хладоресурса у ТМТ. Масло в межтрубное пространство (1), и охлаждается воздухом продуваемый через трубки (2). ВМТ устанавливается на пути потока воздуха в газо-воздушном тракте ГТД.

7. Трубопровод

Предназначен для связи с маслобаком для следующей циркуляций, является связующим между воздухоотделителем и маслобаком.

8. Воздухоотделитель: отделяет воздух от вспененного масла, которое образуется при смазывании и передач ГТД (раздробление масла - смешивание с воздухом). Что приводит ухудшению качества масла.

Составляющие:1. Корпус. 2. Ротор отбрасывает масло под действием центробежных сил. 3. Приводной вал приводит в действие (2). 4. Кольцевая щель. 5. Промежуточный корпус. 6. Штуцер - связывает воздухоотделитель с маслобаком. 7. Шариковый клапан – под действием давления воздуха и паров масла, открывается и выводит через радиальные отверстия во внутреннюю полость приводного вала и отводятся в полость коробки приводов.

10. Суфлер центробежный

Применяют для уменьшения без отвратных потерь масла (каплеобразное состояние) которое содержится в масляных полостях при удалении паров масла и воздуха. А также стабилизирует давление в масляных полостях двигателя.

Составляющие:1. Сегмент из пористого материала - для преобразования «разрыхленного» масла. 2. Отверстие – через них проходит масловоздушная смесь, которая поступает в ротор. 3. Ротор - разделяет масловоздушную смесь на воздух и масло. 4. Окна ротора - воздух проходит во внутреннюю полость вала ротора и дальше – к выходу в атмосферу. 5. Выемки - для отброски масла по наружной стенке корпуса к внутреннему каналу в коробку (6). Приводов агрегатов.

11. Фильтр последнего шанса

Обеспечивает защиту жиклерных соединений

Исключает засорение жиклерных отверстий, и защищают узлы трения от проникновения в них крупных частиц.

12. Датчик перепада давления между нагнетанием и откачкой масла

Поддерживает постоянный перепад между магистралями нагнетания и откачки масла.

13. Магнитный сигнализатор

Подают сигнал при загрязнении защитного фильтра

14. Фильтр защитный

Обеспечивают задержку крупных частиц

2. 2. Структурное описание

2. 2. 1Состав системы:

1. Забор масла из маслобака. 2. Блок маслонасосов. 3. клапан предохранительный. 4 фильтр. 5сигнализатор максимального перепада давления на фильтре. 6 ТМТ (топливо масляный теплообменник). 7 Воздухомасляный теплообменник. 8. слив в маслобак. 9 Воздухоотделитель. 10. суфлер центробежный. 11. Датчик перепада давления между ступенями нагнетания и откачивания. 12. фильтр последнего шанса. 13. Фильтр защитный. 14. Сигнализатор магнитный.

 

Рисунок 6 Структура системы

 

Эмерджентность

С помощью регулирования давления масла и воздуха суфлированием укрепляет и уплотняет полости двигателя тем самым повышая его мощность и уменьшает потери масла и топлива.

Целостность

Изменение фильтрующего материала в фильтре грубой очистки, изменяет его пропускную способность, что изменяет время запуска двигателя.

Изменение длинны перегородок в ТМТ влияет на скорость и охлаждение проходящего масла. Уменьшение: потеря скорости и теплоотводности агрегата изменяет качество масла, следовательно ухудшение работы двигателя. Увеличение: потеря в компактности агрегата что изменяет общие объемы системы. Что является не допустимым в в конструкции самолета.

Изоморфизм

Сходство объектов по строению или по форме просматривается в разновидностях фильтров, отличающимися только матерьялами которые используются в конструкции.

Изофункционализм

Просматривается в работе нагнетающей и откачивающей ступени маслонасоса. Ведущая шестерня блока насоса связана с приводным валом который приводит в движение шестерни откачивающей и нагнетающей ступени маслонасоса.

Аддитивность

Сумму изменений в системе просматривается если просуммировать свойства подсистем фильтрования и охлаждения. Значение суммы является важной в повышении качества масла после циркулировании в узлах смазывания.

Также аддитивность в подсистеме охлаждения; суммы ТМТ и ВМТ. ТМТ и ВМТ обеспечивают охлаждение масла. Так как ТМТ не обеспечивает полностью охлаждение масла.

Прогрессирующая систематизация:

В системе просматривается прогрессирующая систематизация. Это просматривается в работе блока маслонасосов, которые при увеличении давления регулируются датчиком перепада давления.

Элементный состав

Смешанный. Представлены гомогенные элементы в различных агрегатах обладающие не изоморфизмом, не изофунциональностью. Но также есть и гетерогенные элементы на примере фильтров ФПШ.

Тип элементов

Энергетический. Блок маслонасосов преобразует энергию приводного вала в движение шестерней.

Тип связей

Вещественный. Перенос масла между элементам

Тип структуры

Смешанный: иерархичный, линейный.

Количество уровней: 4.

Ресурсы

Энергия приводного вала. Масло как рабочее тело циркуляции.

В системе выявлено 3 подсистемы: 1. Циркулирование масла 2. Фильтрация масла. 2. Охлаждение масла.

Подсистемы взаимосвязаны и подчинены выполнению прямых целей (циркулирование, фильтрация, охлаждение) и главной (смазывание, защита трущихся пар, охлаждение двигателя).