Устройство системы смазки

Применяются две принципиальные схемы смазки ГТД:

— циркуляционная, в которой все масляные полости являются замкнутыми и масло используется многократно для смазывания и охлаждения деталей, вновь возвращаясь к ним после откачки, отделения воздуха, очистки и охлаждения;

— разомкнутая (нециркуляционная), в которой масло исполь­зуется однократно и после смазывания и охлаждения деталей выбрасывается в атмосферу через сопло двигателя.

Для малоресурсных ГТД разового применения, в подъемных двигателях СВВП с кратковременным циклом работы часто при­меняют разомкнутую схему смазки. Эта схема отличается от циркуляционной большей простотой (ряд агрегатов отсутствует), меньшей массой, но значительно большим расходом масла, кото­рое подается порционно.

В ГТД разового применения с разомкнутой системой смазки иногда вместо масла может подаваться керосин, являющийся одновременно основным топливом.

Системы смазки большинства ГТД выполняются по цирку­ляционной схеме, обеспечивающей существенно меньший расход масла и большую допустимую продолжительность непрерывной работы.

В зависимости от условий работы узлов трения и возможности под­вода масла к трущимся поверхностям различают следующие способы смазки:

— смазка под давлением. При этом масло под давлением, создавае­мым масляным насосом, поступает непосредственно на трущиеся поверх­ности по специальным каналам в корпусах и деталях. Таким способом смазываются, как правило, подшипники скольжения приводов и редук­торов;

— смазка струйной подачей. В этом случае масло под давлением через, специальные форсунки-жиклеры нагнетается направленной струей на тру­щиеся поверхности. При этом обеспечиваются интенсивная прокачка масла между трущимися деталями, хороший отвод тепла и вымывание продуктов износа. Таким способом смазываются подшипники качения опор роторов, зубья шестерен редукторов и шлицевые соединения. В зависимости от необходимой прокачки масла через опоры роторов ГТД применяют трех-, шести- и двенадцатиточечную подачу масла че­рез жиклеры, устанавливаемые равномерно по окружности подшип­ников;

— смазка разбрызгиванием (барботажем). Масло при таком способе разбрызгивается подвижными и вращающимися деталями двигателя, раздробляется на мельчайшие капельки, образующиеся в полостях опор, корпусах редукторов и приводов в масляный туман. Капельки масла проникают через зазоры между трущимися поверхностями или оседают на них. Так смазываются подшипники качения и шестерни приводов. Благодаря наличию масляного тумана в воздушно-масляных полостях ГТД масло, обладающее липкостью, покрывает детали пленкой, пред­отвращающей их от коррозии.

Циркуляционная система смазки любого двигателя состоит из трех подсистем: нагнетания, откачивания и суфлирования (рис.1).

Для нагнетания масла и подачи его в требуемые места масло из бака 1 поступает по всасывающей магистрали 2 к нагнетающему маслонасосу 3, далее проходит через фильтр тонкой очи­стки 5 и по трубопроводам поступает к масляным форсункам.

Давление и температура масла за маслонасосом постоянно контролируются посредством устанавливаемых датчиков 6.

Использованное масло самотеком стекает в маслоотстойники опор роторов и в поддоны коробки приводов агрегатов, откуда откачивающими маслонасосами 7 по трубопроводам 8 достав­ляется обратно в бак, проходя по пути воздухоотделитель 9, удаляющий воздух из вспененного масла, и радиатор 10, снижа­ющий температуру масла.

Для слива масла самотеком должны быть предусмотрены до­статочные сечения проходов масла и сливных трубопроводов. Каждая сливная емкость внутри двигателя должна иметь свой откачивающий насос.

Суфлирование масляных полостей производится для удаления воздуха и газа, прорывающихся через уплотнения масляных по­лостей из газовоздушных полостей с повышенным давлением.

Все масляные полости сообщаются между собой, и посредством центробежного суфлера 12 воздух выводится в атмосферу. Суфлер сепарирует частицы масла посредством вращения выбрасываемого воздуха и возвращает масло в маслосистему.

В ГТД с так называемой открытой системой суфлирования полости сообщаются непосредственно с атмосферой и давление в них близко к атмосферному. Это давление падает с высотой полета, поэтому снижается производительность маслонасосов, определяющая высотность масляной системы двигателя, т. е. ту высоту, до которой обеспечивается подача необходимого количе­ства масла к подшипникам.

В большинстве двигателей с целью повышения высотности масляной системы суфлирующие системы выполняют закрытыми, что означает поддерживание в масляных полостях, включая маслобак, некоторого избыточного давления. Это достигается установкой на суфлер баростатического клапана 13, который автоматически управляет выходной площадью суфлера.

Одним из важных свойств маслосистемы является рациональное размещение ее элементов на двигателе, включая маслоагрегаты. Размещение маслобака предпочтительно проводить выше продольной оси двигателя, а нагнетающий маслонасос— в самой нижней части двигателя. Это обеспечивает по­стоянный напор масла на входе в маслонасос и создает благоприят­ные условия работы в высотных условиях.

Во избежание перетекания масла из маслобака на стоянке устанавливают обратный клапан 14 со слабой пружиной, откры­вающийся в начале работы двигателя.

Для бесперебойного поступления масла из маслобака к на­сосу при любых эволюциях летательного аппарата заборник масла в баке часто выполняют в виде качающегося на оси маят­никового заборника масла 15, ориентированного своим тяжелым концом в сторону перемещающегося объема масла. Противополож­ный, более легкий конец этого патрубка используют для суфлиро­вания бака. Для освобождения откачиваемого из двигателя и поступающего в маслобак масла от содержащегося в нем воздуха в маслобаках устанавливают воздухоотделители 16 центробеж­ного типа.

Маслосборники масла, сливающегося из подшипников ротора двигателя, располагают по числу опор. Масло откачивают из них раздельными секциями откачивающего маслонасоса или несколькими маслонасосами, что обеспечивает надежную откачку масла при продолжительном наборе высоты или при пикирова­нии самолета.

Масляные трубопроводы нагнетающей магистрали обычно вы­полняют с небольшим проходным сечением. Скорость движения масла в них может лежать в пределах 1,5... 3 м/с. Сечения трубо­проводов, подводящих масло от бака к нагнетающему насосу, а также откачивающих и суфлирующих трубопроводов выпол­няются в 1,5... 2 раза большими. Этого требует вспененность масла, содержащего при стандартных атмосферных условиях до 7... 10 % по объему пузырьков воздуха.

В ГТД с высоким уровнем температур воздуха и газа прини­мают специальные меры по теплоизоляции масляных полостей и трубопроводов в горячих местах. Это необходимо для уменьшения дополнительного подогрева откачиваемого масла, особенно в за­стойных зонах, а также для устранения его коксования на горя­чих поверхностях.

Охлаждение масла в большинстве ГТД с замкнутой масляной схемой осуществляется в топливомасляных радиаторах (ТМР).

Топливомасляные радиаторы применяются двух типов: низкого и высокого давления. В первом случае топливо для охлаждения масла отбирается из топливной магистрали до топливного насоса, во втором — за ним. ТМР высокого давления допускают возмож­ность более высокого подогрева топлива и отличаются большей компактностью, но, находясь под высоким давлением топлива, они должны обладать высокой прочностью и надежностью.

Воздушно-масляные радиаторы применяют для ТВД. Послед­ние обладают высокой теплоотдачей в масло и недостаточным хладоресурсом топлива.

На турбовинтовых мощных двигателях масляную систему вы­полняют по типу короткозамкнутой циркуляционной схемы, отличающейся от приведенной на рис. 12.1 тем, что только не­большая часть масла — до 15 %, пройдя радиатор, поступает в маслобак. Это необходимо для прогрева находящегося в баке масла. Основная часть масла подается непосредственно на вход в нагнетающий насос. Для подачи резервного масла из маслобака служит дополнительный маслонасос. Уменьшение количества циркулирующего масла ускоряет про­цесс его прогрева в системе, облегчает запуск двигателя при низ­ких температурах, повышает высотность масляной системы, так как откачивающие маслонасосы и дополнительный маслонасос увеличивают давление масла на входе в нагнетающий насос. При этом упрощается система суфлирования, выполняемая от­крытой.

В целях строгой дозировки прокачки масла его подвод к ме­стам трения, включая смазывание подшипников качения, выпол­няют через калиброванные струйные форсунки.

В масляных системах большинства двигателей широко исполь­зуется принцип модульности конструкции. С этой целью в одном агрегате объединяются такие узлы, как маслобак и топливно-масляный радиатор низкого давления топлива, нагнетающий и откачивающий насосы с фильтром тонкой очистки. Это приводит к сосредоточению всей системы смазки в небольшом числе агре­гатов, сокращению числа и длины трубопроводов и наружных стыков.

Надежность работы масляной системы двигателя требует систематической проверки объема масла в баке и его пополнения, а также осмотра состояния маслофильтров тонкой очистки. Для удобства эксплуатации мерные и заправочные устройства, а также маслофильтры тонкой очистки располагают в хорошо доступных местах для подхода, легкого съема и промывки фильтрующих эле­ментов. Состояние маслофильтров позволяет по виду и количеству продуктов износа и кокса судить о работоспособности двигателя, а в отдельных случаях предупреждать возможную неисправность узлов двигателя. Смена масла производится в установленные регламентом сроки.

Техническое состояние системы смазки ГТД в условиях полета автоматически контролируется. Ряд факторов позволяет судить о ее исправности.

К таким факторам относятся:

¾ давление нагнетаемого масла,

¾ температура масла (чаще выходящего — более нагретого),

¾ количество масла в баке, особенно для летательных аппа­ратов с большой продолжительностью полета,

¾ отсутствие в масле металлической стружки, появляющейся в случаях недопустимого износа (начала разрушения) подшипни­ков, зубчатых колес, деталей уплотнения масляных полостей и др. Наличие стружки оценивается по наличию ферромагнитной стружки на магнитной пробке, устанавливаемой в магистрали слива из опор (Рис.2), а также фиксируется специальными датчиками сигнали­затора стружки в масле (Рис3).

Контроль осуществляется стандартными датчиками или спе­циальными сигнализаторами, срабатывающими при отклонении от установленных норм.