Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

190

ãðóçîïîäúåìíîñòü ïîäøèïíèêà, Í;

- ýêâèâàëåíòíàÿ äèíàìè÷åñêàÿ

íàãðóçêà íà ïîäøèïíèê, Í;

αα

=3 - äëÿ øàðèêîïîäøèïíèêîâ,

αα

=3,33 - äëÿ ðîëèêîïîäøèïíèêîâ.

Äèíàìè÷åñêàÿ ðàäèàëüíàÿ ãðóçîïîäúåìíîñòü

ïîäøèïíèêîâ îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:

=Ñ

rÊÀÒ

ÊÀ×

µ µ

(4.4.6.4-2)

ãäå Ñ

rÊÀÒ

- áàçîâàÿ äèíàìè÷åñêàÿ ðàäèàëüíàÿ

ãðóçîïîäúåìíîñòü ïîäøèïíèêà ïî

êàòàëîãó [4.7.6], Í;

ÊÀ×

- êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ êà÷åñòâà,

çàâèñèò îò òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ, ìà-

òåðèàëà äåòàëåé è êîíñòðóêöèè ïîä-

øèïíèêà (Ê

ÊÀ×

=1,0…1,8);

- êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ òîíêîñòè

ôèëüòðàöèè ìàñëà, (Ê

=0,9…1,3);

êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ îêðóæíîé ñêîðî-

ñòè ïîâåðõíîñòåé òåë êà÷åíèÿ, çàâèñèò

îò âåëè÷èíû d

N (d

- äèàìåòð îê-

ðóæíîñòè öåíòðîâ òåë êà÷åíèÿ, N - ÷à-

ñòîòà âðàùåíèÿ ïîäøèïíèêà, îá/ìèí)

(Ê

=1…1,2);

µµ

- êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ âÿçêîñòè ìàñëà,

(Ê

µµ

=0,8…1,2)

Ýêâèâàëåíòíàÿ äèíàìè÷åñêàÿ ðàäèàëüíàÿ íà-

ãðóçêà Ð

âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:

- äëÿ øàðèêîâîãî ïîäøèïíèêà

=(VÕF

+ YF

)Ê

µ µ

, (4.4.6.4-3)

- äëÿ ðîëèêîâîãî ïîäøèïíèêà

=VF

µ µ

, (4.4.6.4-4)

ãäå F

- ñîîòâåòñòâåííî ðàäèàëüíàÿ è îñåâàÿ

íàãðóçêè íà ïîäøèïíèê, ïîñòîÿííûå ïî

âåëè÷èíå è íàïðàâëåíèþ, íàãðóçêà íà

ïîäøèïíèêè îïðåäåëÿåòñÿ êàê ðåàêöèÿ

â îïîðàõ îò óñèëèé íà ðîòîðå.

Ðàñ÷åòíàÿ

äîëãîâå÷íîñòü ïîäøèïíèêîâ

îïðåäåëÿ-

åòñÿ äëÿ ñðåäíåé çà ïîëåòíûé (èëè ðà-

áî÷èé) öèêë íàãðóçêè;

Õ è Y - êîýôôèöèåíòû ðàäèàëüíîé è îñåâîé

íàãðóçêè ñîîòâåòñòâåííî, îïðåäåëÿòñÿ

ïî ñïðàâî÷íèêó [4.7.6] â çàâèñèìîñòè

îò êîíñòðóêöèè ïîäøèïíèêà;

V=1 - ïðè âðàùåíèè âíóòðåííåãî êîëüöà

ïîäøèïíèêà îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ

íàãðóçêè;

V=1,2 - ïðè âðàùåíèè íàðóæíîãî êîëüöà

ïîäøèïíèêà;

- êîýôôèöèåíò áåçîïàñíîñòè,

ó÷èòûâàþùèé âèáðàöèîííûå ïåðåãðóç-

êè â çàâèñèìîñòè îò ìåñòà óñòàíîâêè

ïîäøèïíèêà (Ê

= 1…1,3);

µµ

- òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò,

ó÷èòûâàþùèé òåïëîñòîéêèå ñâîéñòâà

ìàòåðèàëà ïîäøèïíèêà, Ê

µµ

= 1,0 äëÿ

ïîäøèïíèêîâ ñ òâåðäîñòüþ ïîâåðõíî-

ñòåé êà÷åíèÿ êîëåö è òåë êà÷åíèÿ

HRC ≥ 59 è òåìïåðàòóðîé îòïóñêà êî-

ëåö è òåë êà÷åíèÿ t

ÎÒÏ

≤ 225 °C ïðè ðà-

áî÷åé òåìïåðàòóðå t

ÐÀ Á

≤ 180 °C.

Ïðîåêòèðîâàíèå ïîäøèïíèêîâ ìîæåò âûïîë-

íÿòüñÿ èëè ñïåöèàëèçèðîâàííûìè ôèðìàìè, èëè

íåïîñðåäñòâåííî ñàìèì ðàçðàáîò÷èêîì ÃÒÄ. Ïîä-

áîð ãîòîâûõ ïîäøèïíèêîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ðàçðà-

áîò÷èêîì ÃÒÄ ïî ñîãëàñîâàíèþ ñ ðàçðàáîò÷èêîì

èëè ïîñòàâùèêîì óïîìÿíóòûõ ïîäøèïíèêîâ. Ðå-

çóëüòàòîì ïðîåêòèðîâàíèÿ èëè ïîäáîðà ïîäøèïíè-

êîâ ÿâëÿþòñÿ ïîäðîáíûå äàííûå î êîíôèãóðàöèè,

ðàçìåðàõ, à òàêæå ìàòåðèàëàõ èõ îñíîâíûõ êîìïî-

íåíòîâ (êîëåö, òåë êà÷åíèÿ, ñåïàðàòîðîâ), íåîáõî-

äèìûå äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòîâ òåïëîâîãî è íàï-

ðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð.

4.4.6.5 – Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ

îïîð

Â ïðîöåññå ðàáîòû äâèãàòåëÿ äåòàëè îïîð,

â òîì ÷èñëå è ïîäøèïíèêè,

ïîäâåðãàþòñÿ íàãðå-

âó. Ïðè÷èíàìè íàãðåâà ÿâëÿþòñÿ âíóòðåííåå òåï-

ëîâûäåëåíèå â ïîäøèïíèêå, îáóñëîâëåííîå ïðî-

öåññàìè òðåíèÿ, à òàêæå âîçäåéñòâèå âíåøíèõ

òåïëîâûõ ïîòîêîâ îò ðàñïîëîæåííûõ â íåïîñðåä-

ñòâåííîé áëèçîñòè îò îïîð íàãðåòûõ äåòàëåé ðî-

òîðà è ñòàòîðà. Èñòî÷íèêîì âíåøíèõ òåïëîâûõ

ïîòîêîâ ìîæåò ÿâëÿòüñÿ òàêæå ãîðÿ÷èé âîçäóõ, íà-

õîäÿùèéñÿ â ïîëîñòÿõ, íåïîñðåäñòâåííî ïðèìûêà-

þùèõ ê îïîðå.

Òåïëî îò ïîäøèïíèêîâ îòáèðàåòñÿ ìàñëîì,

êîòîðîå ïîäàåòñÿ íà ñìàçêó ïîäøèïíèêîâ. Ò

àêèì æå

îáðàçîì îñóùåñòâëÿåòñÿ îòâîä òåïëà è îò äðóãèõ

îìûâàåìûõ ìàñëîì ýëåìåíòîâ îïîðû, òàêèõ êàê ñè-

ëîâûõ

ýëåìåíòîâ, âíóòðåííèõ ïîâåðõíîñòåé îáî-

ëî÷åê ìàñëÿíûõ ïîëîñòåé, ýëåìåíòîâ âàëîâ, êîí-

òàêòíûõ óïëîòíåíèé è ò.ä.

Â ðåçóëüòàòå ïðîèñõîäÿùèõ ñëîæíûõ ïðîöåñ-

ñîâ òåïëîîáìåíà ìåæäó äåòàëÿìè îïîð, äðóãèìè

äåòàëÿìè ÃÒÄ, à òàêæå ïîòîêàìè âîçäóõà è ìàñëà,

óñòàíàâëèâàåòñÿ îïðåäåëåííûé óðîâåíü òåìïåðà-

òóðû êàæäîãî èç ïåðå÷èñëåííûõ êîìïîíåíòîâ, ó÷à-

ñòâóþùèõ â ïðîöåññàõ òåïëîîáìåíà. Òåìïåðàòóðà

êîìïîíåíòîâ ïðè ýòîì, î÷åâèäíî, áóäåò çàâèñåòü

êàê îò ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ, òàê è îò âíåøíèõ óñ-

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

191

ëîâèé (íàïðèìåð, îò òåìïåðàòóðû àòìîñôåðíîãî

âîçäóõà, òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âõîäå â äâèãàòåëü

è ò.ä.). Ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîäøèïíèêîâ â òå÷åíèå

çàäàííîãî ðåñóðñà ìîæåò áûòü îáåñïå÷åíà ïðè óñ-

ëîâèè, åñëè óðîâåíü òåìïåðàòóðû èõ äåòàëåé, à òàê-

æå ìàñëà â çîíå êîíòàêòà ïîâåðõíîñòåé êà÷åíèÿ íå

áóäåò ïðåâûøàòü ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé,

êîòîðûå, â îñíîâíîì, îïðåäåëÿþòñÿ:

- ìàòåðèàëàìè äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;

- òèïîì è ìàðêàìè ïðèìåíÿåìûõ ìàñåë.

Ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûå çíà÷åíèÿ òåìïåðàòó-

ðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ è ìàñåë ïðèíèìàþòñÿ âî

âíèìàíèå ðàçðàáîò÷èêîì ÃÒÄ ïðè íàçíà÷åíèè ìàê-

ñèìàëüíûõ ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð óïîìÿíóòûõ êîì-

ïîíåíòîâ. Ìàêñèìàëüíûå ðàáî÷èå òåìïåðàòóðû,

êàê óêàçàíî âûøå, çàòåì âíîñÿòñÿ â òåõíè÷åñêîå

çàäàíèå íà ïðîåêòèðîâàíèå ïîäøèïíèêîâ è ó÷èòû-

âàþòñÿ ïðè âûáîðå êîíôèãóðàöèè, ðàçìåðîâ, à òàê-

æå ìàòåðèàëîâ èõ îñíîâíûõ äåòàëåé.

Äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîäøèïíèêà, íàèáîëåå

ïîäõîäÿùåãî äëÿ äàííîé êîíêðåòíîé îïîðû, ÷àñòî

îêàçûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íûì çíàíèå òîëüêî ìàêñè-

ìàëüíîé ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû åãî äåòàëåé. Â ðÿäå

ñëó÷àåâ òðåáóåòñÿ ïðîâåäåíèå ïîäðîáíîãî àíàëèçà

âëèÿíèÿ èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèï-

íèêà íà åãî ðàáîòó ïî âñåìó äèàïàçîíó ðåæèìîâ

ïîëåòíîãî öèêëà. Äëÿ âûñîêîíàãðóæåííûõ ñêîðîñ-

òíûõ ïîäøèïíèêîâ, êðîìå ýòîãî, èíîãäà áûâàåò íå-

îáõîäèìûì âûïîëíèòü îöåíêó èçìåíåíèÿ òåìïåðà-

òóðû äåòàëåé è íà íåóñòàíîâèâøèõñÿ ðåæèìàõ

ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ýòè òåìïåðàòóðû íåîáõîäèìû

äëÿ îöåíêè èçìåíåíèÿ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ è óãëîâ

êîíòàêòà â ïîäøèïíèêàõ, êîòîðûìè, â ñâîþ î÷åðåäü,

îïðåäåëÿþòñÿ âîçíèêàþùèå â ïîäøèïíèêàõ âíóò-

ðåííèå íàãðóçêè.

È, íàêîíåö, ðàäèàëüíûå çàçîðû

è óãëû êîíòàêòà â ïîäøèïíèêàõ, îñîáåííî «ãîðÿ÷èõ»

îïîð, ìîãóò îïðåäåëÿòüñÿ íå òîëüêî òåìïåðàòóðîé

ñàìèõ êîëåö ïîäøèïíèêîâ, íî è òåìïåðàòóðíûìè äå-

ôîðìàöèÿìè íåïîñðåäñòâåííî ñîïðÿæåííûõ ñ êîëü-

öàìè ïîäøèïíèêîâ äåòàëåé äâèãàòåëÿ (ñèëîâûõ ýëå-

ìåíòîâ ñòàòîðà, âàëîâ è ò.ä.).

Ñêàçàííûì âûøå, â îñíîâíîì, è îáóñëîâëåíà

íåîáõîäèìîñòü âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñî-

ñòîÿíèÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè îïîð ÃÒÄ.

Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð âûïîëíÿåò-

ñÿ ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ:

- òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;

- òåìïåðàòóðû íåïîñðåäñòâåííî ñîïðÿæåííûõ

ñ êîëüöàìè ïîäøèïíèêîâ äåòàëåé äâèãàòåëÿ (ñèëî-

âûõ ýëåìåíòîâ ñòàòîðà, âàëîâ è ò.ä.);

- òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âûõîäå èç îïîð.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð

â äàëüíåéøåì èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îöåíêè ñîîòâåò-

ñòâèÿ âûáðàííûõ êîíñòðóêöèè è ïàðàìåòðîâ êàê

ñîáñòâåííî îïîð, òàê è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñ-

ïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ (ìàñëîñèñòåìû è âîçäóø-

íîé ñèñòåìû íàääóâà óïëîòíåíèé è îõëàæäåíèÿ)

òðåáîâàíèÿì ïî ïîääåðæàíèþ ðàáî÷åé òåìïåðàòó-

ðû ïîäøèïíèêîâ, ìàñëà, äåòàëåé, êîíòàêòèðóþùèõ

ñ ìàñëîì è ò.ä. â çàäàííûõ ïðåäåëàõ. Êðîìå ýòîãî,

ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ èñïîëüçó-

þòñÿ äëÿ àíàëèçà íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî

ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé îïîð.

Ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð íà ñòàäèè

ïðîåêòèðîâàíèÿ ïðîâîäèòñÿ, êàê ïðàâèëî, êàê ïðî-

âåðî÷íûé â ñëåäóþùåì ïîðÿäêå:

1) ðàçðàáîòêà èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ ðàñ÷åòà;

2) ðàñ÷åò ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû ïîäøèïíèêîâ,

ìàñëà, äåòàëåé, êîíòàêòèðóþùèõ ñ ìàñëîì, ñèëî-

âûõ ýëåìåíòîâ è ò.ä. íà âñåõ èíòåðåñóþùèõ ðåæè-

ìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ;

3) àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà è ðàçðàáîòêà

(ïðè íåîáõîäèìîñòè) ðåêîìåíäàöèé ïî êîððåêòè-

ðîâêå êîíñòðóêöèè è ïàðàìåòðîâ îïîð è ñèñòåì

îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ.

Â êà÷åñòâå èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ ðàñ÷åòà ïðè-

íèìàþòñÿ:

- äàííûå ïî êîíôèãóðàöèè è ðàçìåðàì êîíñò-

ðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ îïîðû, ïîëó÷åííûå ïî ðå-

çóëüòàòàì ýñêèçíîé èëè ðàáî÷åé êîìïîíîâêè;

äàííûå ïî òåìïåðàòóðå ðàñïîëîæåííûõ â íå-

ïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò îïîð äåòàëåé ðîòîðà

è ñòàòîðà, à òàêæå ïî òåìïåðàòóðå âîçäóõà â ïîëîñ-

òÿõ, íåïîñðåäñòâåííî ïðèìûêàþùèõ ê îïîðå, ïîëó-

÷åííûå íà îñíîâàíèè àíàëèçà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ

óçëîâ äâèãàòåëÿ;

- äàííûå ïî ïàðàìåòðàì âîçäóõà â ñèñòåìå

íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð, ïîëó÷åííûå ïî ðåçóëü-

òàòàì ãèäðàâëè÷åñêîãî ðàñ÷åòà ýòîé ñèñòåìû (ïîä-

ðîáíåå î ñèñòåìå íàääóâà è îõëàæäåíèÿ îïîð ñì.

ðàçäåë 12.5);

- äàííûå ïî ïàðàìåòðàì ìàñëîñèñòåìû (òèï

è ìàðêà ìàñëà, òåìïåðàòóðà ìàñëà íà âõîäå â îïî-

ðó, ïðîêà÷êà ìàñëà ÷åðåç îïîðó), ïîëó÷åííûå ïî

ðåçóëüòàòàì àíàëèçà ïðîòîòèïà èëè ïî ðåçóëüòàòàì

ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé íà äâèãàòåëÿõ

èëè ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ;

- äàííûå ïî ðàáî÷èì è ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûì

çíà÷åíèÿì òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ;

- äàííûå ïî ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûì çíà÷åíè-

ÿì òåìïåðàòóðû íåïîñðåäñòâåííî ñîïðÿæåííûõ

ñ êîëüöàìè ïîäøèïíèêîâ äåòàëåé äâèãàòåëÿ (ñèëî-

âûõ ýëåìåíòîâ ñòàòîðà, âàëîâ è ò.ä.);

- äàííûå ïî ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûì çíà÷åíè-

ÿì òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âûõîäå èç îïîð.

Ïåðå÷èñëåííûå èñõîäíûå äàííûå èñïîëüçóþò-

ñÿ äëÿ çàäàíèÿ ãðàíè÷íûõ óñëîâèé, íåîáõîäèìûõ

äëÿ ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðû ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

192

òåïëîîáìåíà êîìïîíåíòîâ îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷å-

íèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ,

â ïåðâóþ

î÷åðåäü òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ è òåì-

ïåðàòóðû ìàñëà íà âûõîäå èç îïîð.

Â îñíîâó ðàñ-

÷åòà ïîëîæåí ïðèíöèï îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû

êîìïîíåíòîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå òåïëîîá-

ìåíà, êàê ðåçóëüòàòà ñîâìåñòíîãî âîçäåéñòâèÿ íà

íèõ âíåøíèõ òåïëîâûõ ïîòîêîâ è âíóòðåííåãî

òåïëîâûäåëåíèÿ â ïîäøèïíèêàõ.

Äëÿ ðàñ÷åòà âíå-

øíèõ òåïëîâûõ ïîòîêîâ èñïîëüçóþòñÿ ìåòîäèêè,

àíàëîãè÷íûå ìåòîäèêàì, ïðèìåíÿåìûì ïðè ðàñ÷å-

òå ñèñòåì îõëàæäåíèÿ òóðáèí (ñì. ðàçäåë 8.3).

Ðàñ-

÷åò âíóòðåííåãî òåïëîâûäåëåíèÿ â ïîäøèïíèêàõ

ïðîèçâîäèòñÿ íà îñíîâå ìåòîäèê àíàëèçà òåïëîâî-

ãî ðåæèìà ïîäøèïíèêîâ, ïðèâåäåííûõ, íàïðèìåð,

â [4.7.9]. Ïðè ðàñ÷åòå òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð

ïðèìåíÿþò ïàêåòû ïðèêëàäíûõ ïðîãðàìì äëÿ òåï-

ëîâûõ ðàñ÷åòîâ, íàïðèìåð ANSYS.

Ðåçóëüòàòû

òåïëîâîãî ðàñ÷åòà îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÊÂÄ

àâèàöèîííîãî ÒÐÄÄ íà îäíîì èç ðåæèìîâ ïîëåò-

íîãî öèêëà, âûïîëíåííûå ñ ïðèìåíåíèåì ïàêåòà

ANSYS, ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñ. 4.4.6.5_1.

Äëÿ óäîáñòâà ðàáîòû ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ïðåä-

ñòàâëåíû â âèäå ãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ îïî-

ðû ñ öâåòîâîé èíäèêàöèåé. Øêàëà äëÿ ðàñøèôðîâ-

êè öâåòîâîé ãàììû, ïðèâÿçêè åå ê çíà÷åíèÿì

òåìïåðàòóðû ïðèâåäåíà ðÿäîì ñ èçîáðàæåíèåì.

Çîíà ìàêñèìàëüíîãî íàãðåâà ïîäøèïíèêà ðàñïîëî-

æåíà íà êîíòàêòíîé ïîâåðõíîñòè ðîëèêîâ ñ áåãî-

âîé äîðîæêîé âíóòðåííåãî êîëüöà ïîäøèïíèêà. Íå-

îáõîäèìî îáðàòèòü âíèìàíèå íà äîâîëüíî áîëüøóþ

íåðàâíîìåðíîñòü òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ ïîä-

øèïíèêà (îòíîñèòåëüíî õîëîäíàÿ íàðóæíàÿ îáîé-

ìà, íåðàâíîìåðíûé ïðîãðåâ âíóòðåííåãî êîëüöà).

Âñå ýòî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè ïîäáîðå èëè

ïðîåêòèðîâàíèè ïîäøèïíèêîâ, àíàëèçå èçìåíåíèÿ

ðàáî÷èõ çàçîðîâ ïðè ðàáîòå.

Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ òåïëîâîãî ðàñ÷åòà îïîð

ñâîäèòñÿ, ïðåæäå âñåãî, ê ñðàâíåíèþ ïîëó÷åííûõ

çíà÷åíèé òåìïåðàòóðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ

ñ òåì-

ïåðàòóðàìè ýòèõ äåòàëåé, óêàçàííûìè â òåõíè÷åñ-

êîì çàäàíèè íà ïðîåêòèðîâàíèå. Êðîìå ýòîãî ñðàâ-

íèâàþòñÿ ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ìàñëà

íà âûõîäå èç îïîðû, à òàêæå òåìïåðàòóðû ïîâåðõ-

íîñòåé äåòàëåé, êîíòàêòèðóþùèõ ñ ìàñëîì, ñ ïðå-

äåëüíî-äîïóñòèìûìè çíà÷åíèÿìè ýòèõ ïàðàìåò-

ðîâ.

Â ñëó÷àå ðàñõîæäåíèÿ çàäàííûõ è ïîëó÷åííûõ

â ðàñ÷åòå çíà÷åíèé òåìïåðàòóðû ïðîèçâîäèòñÿ êîð-

ðåêòèðîâêà êîíôèãóðàöèè è ïàðàìåòðîâ ýëåìåíòîâ

îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè

ïîäøèïíèêîâ, êîòîðàÿ âêëþ÷àåò:

- èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âõîäå â îïîðó;

- èçìåíåíèå âåëè÷èíû ïðîêà÷êè ìàñëà ÷åðåç

îïîðó;

- èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû è ðàñõîäà âîçäóõà,

îõëàæäàþùåãî îïîðó;

- èçìåíåíèå êîíñòðóêöèè ñîáñòâåííî îïîðû

(ýëåìåíòîâ òåïëîèçîëÿöèè, ýëåìåíòîâ ïîäâîäà ìàñ-

ëà ê ïîäøèïíèêàì è ò.ä.).

Ïîñëå ñîîòâåòñòâóþùåé êîððåêòèðîâêè èñ-

õîäíûõ äàííûõ ïðîâîäèòñÿ ïîâòîðíûé ðàñ÷åò òåï-

ëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîðû è ïîâòîðíûé àíàëèç ðå-

Ðèñóíîê 4.4.6.5_1 – Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÊÂÄ àâèàöèîííîãî

ÒÐÄÄ

1 - êîðïóñ îïîðû; 2 – íàðóæíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà; 3 – âíóòðåííåå êîëüöî ïîäøèïíèêà;

4 – ðîëèêè; 5 – âàë; 6 – óïðóãî-äåìïôåðíàÿ îïîðà

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

193

çóëüòàòîâ ðàñ÷åòà. Ïîäîáíûå öèêëû ïîâòîðÿþòñÿ

äî òåõ ïîð, ïîêà íå áóäåò ïîëó÷åíà óäîâëåòâîðè-

òåëüíàÿ ñõîäèìîñòü ðàñ÷åòíûõ è çàäàííûõ âåëè÷èí

òåìïåðàòóðû êîìïîíåíòîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåñ-

ñå òåïëîîáìåíà. Íà îñíîâàíèè ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷å-

òà òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ îïîð ïðîèçâîäèòñÿ ñîîò-

âåòñòâóþùàÿ êîððåêòèðîâêà èñõîäíûõ òðåáîâàíèé

ê ìàñëîñèñòåìå (íàïðèìåð, ïî âåëè÷èíàì òåïëîñúå-

ìà â òîïëèâíî-ìàñëÿíûõ è âîçäóøíî-ìàñëÿíûõ

òåïëîîáìåííèêàõ, ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ìàñëÿíûõ

íàñîñîâ è ò.ä., (ïîäðîáíåå î ìàñëîñèñòåìå ñì. ðàç-

äåë 12.6.), à òàêæå èñõîäíûõ òðåáîâàíèé ê âîçäóø-

íîé ñèñòåìå îõëàæäåíèÿ îïîð (òåìïåðàòóðå, ðàñ-

õîäó îõëàæäàþùåãî âîçäóõà, êîíôèãóðàöèè ñõåìû

îõëàæäåíèÿ è ò.ä.). Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåïëîâîãî

ñîñòîÿíèÿ îïîð èñïîëüçóþòñÿ òàêæå â êà÷åñòâå

èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ ðàñ÷åòà ÍÄÑ îïîð.

4.4.6.6 – Ðàñ÷åò íàïðÿæåííî-äåôîð-

ìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ýëåìåíòîâ

îïîð

Ðàñ÷åò íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòî-

ÿíèÿ (ÍÄÑ) ýëåìåíòîâ îïîð â îáùåì ñëó÷àå ñâî-

äèòñÿ ê ðåøåíèþ äâóõ çàäà÷:

1. Îïðåäåëåíèå ÍÄÑ ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ îïîð;

2. Îïðåäåëåíèå âíóòðåííèõ çàçîðîâ â ïîäøèï-

íèêàõ.

Ïðè ðàñ÷åòå ÍÄÑ ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ îïîð äëÿ

ðàçëè÷íûõ ðåæèìîâ ïîëåòíîãî öèêëà ïðîèçâîäèò-

ñÿ îöåíêà çàïàñîâ ïðî÷íîñòè ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ

Ðèñóíîê 4.4.6.6_1 – Èñõîäíûå äàííûå. Äàâëåíèå â ïîëîñòÿõ è òåìïåðàòóðà äåòàëåé îïîðû ðîëèêîïîäøèï-

íèêà ÒÍÄ íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå

ïî âíåøíèì íàãðóçêàì, ñîõðàíåíèÿ ïîñàäîê êîëåö

ïîäøèïíèêîâ â êîðïóñàõ è íà âàëàõ, îñåâîé çàòÿæ-

êè «ïàêåòîâ» äåòàëåé îïîð ñ íàðóæíûìè è âíóò-

ðåííèìè êîëüöàìè ïîäøèïíèêîâ.

Ðàñ÷åò âíóòðåííèõ çàçîðîâ â ïîäøèïíèêàõ

ïðîèçâîäèòñÿ íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà ÍÄÑ

ýëåìåíòîâ îïîð. Ïî ðåçóëüòàòàì ýòîãî ðàñ÷åòà îï-

ðåäåëÿþòñÿ:

- äëÿ øàðèêîïîäøèïíèêîâ – äèàïàçîí èçìå-

íåíèÿ óãëîâ êîíòàêòà;

- äëÿ ðîëèêîïîäøèïíèêîâ - äèàïàçîí èçìåíå-

íèÿ ðàäèàëüíûõ çàçîðîâ.

Íà ïðèìåðå ðàñ÷åòà ÍÄÑ îïîðû ðîëèêîïîä-

øèïíèêà ÒÍÄ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, âûïîëíåííûõ

ñ ïðèìåíåíèåì ïàêåòà ANSYS, ðàññìîòðèì ïîñëå-

äîâàòåëüíîñòü âûïîëíåíèÿ îòäåëüíûõ ýòàïîâ ýòîé

ðàáîòû.

Ñíà÷àëà áûëè ñôîðìèðîâàíû èñõîäíûå äàí-

íûå, ïðåäñòàâëÿþùèå îïèñàíèå óñëîâèé ðàáîòû

äåòàëåé îïîðû äëÿ ðàçíûõ ðåæèìîâ ðàáîòû äâèãà-

òåëÿ. Ýòè èñõîäíûå äàííûå áàçèðóþòñÿ íà ðåçóëü-

òàòàõ ïðåäâàðèòåëüíûõ òåïëîâûõ ðàñ÷åòîâ ìîäó-

ëåé äâèãàòåëÿ, îïûòà ýêñïëóàòàöèè àíàëîãîâ è ò.ä.

Â íàøåì ñëó÷àå ïðåäâàðèòåëüíàÿ ðàñ÷åòíàÿ ìîäåëü

òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ äåòàëåé îïîðû è äàâëå-

íèé â åå ïîëîñòÿõ äëÿ ìàêñèìàëüíîãî ðåæèìà ïðåä-

ñòàâëåíà íà Ðèñ. 4.4.6.6_1.

Äëÿ ðàñ÷åòà ÍÄÑ â ïàêåòå ANSYS ñîçäàíà

êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü óçëà îïîðû, ïðåäñòàâ-

ëåííàÿ íà Ðèñ. 4.4.6.6_2 (ïîäðîáíî î ñîçäàíèè êî-

íå÷íî-ýëåìåíòíûõ ìîäåëåé ñì. â ðàçäåëå 14.1).

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

194

Ðèñóíîê 4.4.6.6_2 – Îïîðà ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ. Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü

1 – êîðïóñ; 2 – îïîðà; 3 – îáîéìà äåìïôèðóþùàÿ; 4 – êîëüöî íàðóæíîå; 5 – êðûøêà;

6 – ôëàíåö ëàáèðèíòà; 7 – ãàéêà; 8 – ëàáèðèíò

Ðèñóíîê 4.4.6.6_3 – ÍÄÑ äåòàëåé îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ ïðè ìîíòàæå

Ðàñ÷åò ÍÄÑ âûïîëíåí â îñåñèììåòðè÷íîé

ïîñòàíîâêå ñ ó÷åòîì âçàèìîäåéñòâèÿ äåòàëåé îïî-

ðû ìåæäó ñîáîé. Òåìïåðàòóðà äåòàëåé ïðèíèìà-

ëàñü ïî îêðóæíîñòè ðàâíîìåðíîé. Ïðîâåäåííûé

àíàëèç ÍÄÑ äëÿ óñëîâèé ìîíòàæà (ò.å. äëÿ «õîëîä-

íîé» îïîðû) ïîêàçàë, ÷òî íàïðÿæåííûì ìåñòîì

ÿâëÿåòñÿ îáëàñòü ïåðåäíåãî ïàçà ïîä óïëîòíåíèå

îáîéìû äåìïôåðà (Ðèñ. 4.4.6.6_3).

Íà ñëåäóþùåì ýòàïå ïðîâåäåíà îöåíêà òåìïå-

ðàòóðíîé äåôîðìàöèè äåòàëåé îïîðû íà ìàêñèìàëü-

íîì ðåæèìå ðàáîòû äâèãàòåëÿ (ñì. Ðèñ. 4.4.6.6_4).

Îíà ïîêàçàëà, ÷òî èç-çà ðàçëè÷íîãî ðàñøèðåíèÿ

äåòàëåé ïåðåõîäíàÿ ïîñàäêà êîëüöà ðîëèêîïîäøèï-

íèêà òðàíñôîðìèðóåòñÿ â íàòÿã. Âñå ýòè äàííûå

íåîáõîäèìû äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàñ÷åòà ÍÄÑ â ðàáî-

÷èõ óñëîâèÿõ.

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

195

ÍÄÑ óçëà îïîðû íà ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå

ïðåäñòàâëåíî íà Ðèñ. 4.4.6.6_5. Íà ðèñóíêå õîðîøî

âèäíû ìåñòà êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé, îïðåäåëå-

íà èõ âåëè÷èíà. Íà áàçå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ

ïðîèçâîäèòñÿ ðàñ÷åòíàÿ îöåíêà äîëãîâå÷íîñòè äëÿ

íàèáîëåå íàãðóæåííûõ ìåñò êîíñòðóêöèè. Ðàñ÷åò-

íàÿ äîëãîâå÷íîñòü ñðàâíèâàåòñÿ ñ çàäàííîé â òåõ-

íè÷åñêîì çàäàíèè.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îöåíêè

âíóòðåííèõ óñèëèé â ïîäøèïíèêàõ, à òàêæå äëÿ

Ðèñóíîê 4.4.6.6_4 – Ðàäèàëüíûå òåìïåðàòóðíûå

ïåðåìåùåíèÿ äåòàëåé îïîðû

ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ íà

ìàêñèìàëüíîì ðåæèìå

óòî÷íåíèÿ èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû êîëåö îò âíóò-

ðåííåãî òåïëîâûäåëåíèÿ â ïîäøèïíèêàõ. Ïî ðå-

çóëüòàòàì ðàñ÷åòà ÍÄÑ îïîð ìîãóò âíîñèòüñÿ ñî-

îòâåòñòâóþùèå êîððåêòèðîâêè êàê â êîíñòðóêöèþ

ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ îïîð, òàê è â êîíôèãóðàöèþ

è ðàçìåðû äåòàëåé ïîäøèïíèêîâ.

4.4.6.7 – Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëå-

äîâàíèÿ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ îïîð

Îñíîâíûìè öåëÿìè ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåí-

òàëüíûõ èññëåäîâàíèé îïîð, ïðîâîäèìûõ íà ýòàïå

ïðîåêòèðîâàíèÿ ÃÒÄ ÿâëÿþòñÿ:

- óòî÷íåíèå èñõîäíûõ äàííûõ íà ïðîåêòèðî-

âàíèå îïîð è ñèñòåì îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíî-

ñòè ïîäøèïíèêîâ;

- óòî÷íåíèå ìåòîäèê òåïëîâîãî ðàñ÷åòà îïîð.

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîâî-

äÿòñÿ èëè íà ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ, èëè íà

äâèãàòåëÿõ-ïðîòîòèïàõ. Â ïðîöåññå èññëåäîâà-

íèé íà ôèçè÷åñêîé ïîëíîðàçìåðíîé ìîäåëè ïðî-

åêòèðóåìîé îïîðû îïðåäåëÿåòñÿ çàâèñèìîñòü

ðàçëè÷íûõ ïàðàìåòðîâ (íàïðèìåð, òåìïåðàòóðû

êîëåö ïîäøèïíèêîâ, òåìïåðàòóðû ìàñëà íà âû-

õîäå èç îïîðû) îò ÷àñòîòû âðàùåíèÿ, íàãðóçêè,

ïðîêà÷êè ìàñëà, âíåøíåãî ïîäîãðåâà è ò.ä. Ïîä-

ðîáíåå ñ âîïðîñàìè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëå-

äîâàíèé îïîð íà óñòàíîâêàõ ìîæíî îçíàêîìèòü-

ñÿ, íàïðèìåð â [4.7.9].

Ðèñóíîê 4.4.6.6_5 – ÍÄÑ äåòàëåé îïîðû ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÍÄ

1, 2, 3 - ìåñòà êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé.

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

196

4.4.7 – Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå

îïîð ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ

Âûáîð ñèëîâîé ñõåìû ÃÒÄ, íåñìîòðÿ íà íå-

îáõîäèìîñòü âûïîëíåíèÿ îáùèõ òðåáîâàíèé èçëî-

æåííûõ âûøå, âî ìíîãîì îïðåäåëÿåòñÿ òðàäèöèÿ-

ìè è ïðàêòèêîé ðàáîòû ðàçðàáîò÷èêà äâèãàòåëÿ.

Íàèáîëåå óäà÷íûå êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ, ðåà-

ëèçîâàííûå â ðàííèõ êîíñòðóêöèÿõ ÃÒÄ è ïðîâå-

ðåííûå âðåìåíåì, òèðàæèðóþòñÿ è ðàçâèâàþòñÿ

â ïîñëåäóþùèõ ðàçðàáîòêàõ. Êàê ïðàâèëî, íàêàï-

ëèâàåòñÿ áåñöåííûé îïûò, ñóùåñòâóþùèé â âèäå

êîíêðåòíûõ ðåêîìåíäàöèé:

- îñåâàÿ íàãðóçêà ÷åðåç ðàäèàëüíî-óïîðíûå

ïîäøèïíèêè äîëæíà ïåðåäàâàòüñÿ, ïðåäïî÷òè-

òåëüíî, ÷åðåç áóðòû, âûïîëíåííûå çà îäíî öåëîå

ñ âàëîì è êîðïóñîì (ïðèìåð òàêîãî èñïîëíåíèÿ

êîðïóñ

íîé äåòàëè ìîæíî óâèäåòü íà îïîðå øàðè-

êîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À – ñì.

Ðèñ. 4.4.7.1_5). Ïðè íåâîçìîæíîñòè âûïîëíèòü äàí-

íîå òðåáîâàíèå íåîáõîäèìî, ÷òîáû ýëåìåíòû êîí-

ñòðóêöèè, ÷åðåç êîòîðûå ïåðåäàåòñÿ îñåâîå óñèëèå,

îáåñïå÷èâàëè ñòàáèëüíîñòü áèåíèÿ îïîðíûõ òîðöåâ

â çàäàííûõ ïðåäåëàõ äîïóñêà â òå÷åíèå âñåãî âðå-

ìåíè ðàáîòû äâèãàòåëÿ;

- ïðè çíà÷èòåëüíîì âëèÿíèè äîïóñêîâ íà äî-

ëåâûå è óãëîâûå ðàçìåðû (ïàêåòû äåòàëåé, áîëüøèå

ãàáàðèòíûå ðàçìåðû è ò.ä.) íåîáõîäèìî ïðåäóñìîò-

ðåòü èíäèâèäóàëüíóþ ðåãóëèðîâêó ñîîñíîñòè îïîð

ñ ïðèìåíåíèåì êëèíîâûõ è ýêñöåíòðèêîâûõ ðåãó-

ëèðîâî÷íûõ êîëåö

(ðåãóëèðîâàíèå ñîîñíîñòè îïîð

ñ ïîìîùüþ ýêñöåíòðèêîâîãî êîëüöà ïðèìåíÿåò-

ñÿ íà îïîðå ðîëèêîïîäøèïíèêà ÒÂÄ äâèãàòåëÿ

ÏÑ-90À – ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_6);

- äîïóñê ñîîñíîñòè îïîð, îãîâîðåííûé â êîí-

ñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè, äîëæåí áûòü îáåñïå-

÷åí â òå÷åíèå âñåãî âðåìåíè ýêñïëóàòàöèè;

- â ñëó÷àå, êîãäà ïîäøèïíèê ñîáèðàåòñÿ ñ ïðåä-

âàðèòåëüíûì íàòÿãîì, ïîñàäêà âûáèðàåòñÿ òàêèì

îáðàçîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü îïòèìàëüíûå çàçîðû ïî

òåëàì êà÷åíèÿ ñ ó÷åòîì òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ äåòà-

ëåé îïîðû. Ïîäðîáíåå îá óñëîâèÿõ âûïîëíåíèÿ ýòî-

ãî òðåáîâàíèÿ ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â ðàçäåëå 4.4.4.3;

- êîíñòðóêöèè øàðèêîâûõ ïîäøèïíèêîâ è èõ

îïîð äîëæíû îáåñïå÷èâàòü äåìîíòàæ ïîäøèïíè-

êîâ áåç ïåðåäà÷è óñèëèÿ ÷åðåç òåëà êà÷åíèÿ;

äèàìåòð ïîñàäî÷íîãî ìåñòà ïîä ïîäøèïíèê

äîëæåí áûòü îïðåäåëåí èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ

ïàðàìåòðà d

∗

N, ãäå d - ïîñàäî÷íûé äèàìåòð âàëà

ïîä ïîäøèïíèê èëè âíóòðåííèé ïîñàäî÷íûé äè-

àìåòð ïîäøèïíèêà (ìì), N - ÷àñòîòà âðàùåíèÿ

âàëà (îá/ìèí). Äëÿ ïîäøèïíèêîâ èç îòå÷åñòâåí-

íîé òåïëîïðî÷íîé ñòàëè 8Õ4Â9Ô2-Ø (ÝÈ347-Ø)

d∗N ≤ 2,0∗10

(ìì∗îá/ìèí), äëÿ ïîäøèïíèêîâ èç çà-

ðóáåæíîé òåïëîïðî÷íîé ñòàëè Ì50Nil VIM VAR

∗

≤ 2,4∗10

(ìì∗îá/ìèí);

- ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà îïîðû äîëæíà

áûòü íå ìåíåå, ÷åì íà 50

Ñ íèæå òåìïåðàòóðû îò-

ïóñêà ìàòåðèàëà ïîäøèïíèêîâ. Ïðè ýòîì ñëåäóåò

ó÷èòûâàòü, ÷òî ìàêñèìàëüíóþ òåìïåðàòóðó îïîðà

ìîæåò èìåòü óæå ïîñëå îñòàíîâà äâèãàòåëÿ (èç-çà

ïîñòóïàþùåãî òåïëà îò äèñêîâ òóðáèíû è ò.ï. ïðè

îòñóòñòâèè îõëàæäåíèÿ).

Ïðè òåìïåðàòóðå ñâûøå 250

Ñ ïðîèñõîäèò

àêòèâíîå ðàçëîæåíèå äàæå ñèíòåòè÷åñêèõ ìàñåë,

îñòàâøèõñÿ â ìàñëÿíîé ïîëîñòè, à çíà÷èò íåîáõî-

äèìî ïðåäóñìîòðåòü êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ ïî

ïðåäîòâðàùåíèþ ïåðåãðåâà îïîð ïîñëå îñòàíîâà

äâèãàòåëÿ (òåïëîçàùèòíûå ïîêðûòèÿ, ýêðàíû, ïðî-

äóâêà õîëîäíûì âîçäóõîì). Ïðèìåðû ðåàëèçàöèè

òàêèõ ðåøåíèé ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñ. 4.4.7.1_5

è 8.1.2.4_2.

4.4.7.1 – Êîíñòðóêöèÿ îïîð àâèàöè-

îííûõ ÃÒÄ

Êàê ïîêàçûâàåò àíàëèç ñóùåñòâóþùèõ êîíñò-

ðóêöèé àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, ïðè ïðîåêòèðî-

âàíèè ÃÒÄ ðàçðàáîò÷èêè øèðîêî èñïîëüçóþò ñâîé

îïûò, ïðîâåðåííûå âðåìåíåì êîíñòðóêòèâíûå ðå-

øåíèÿ, ïðè îáÿçàòåëüíîì âûïîëíåíèè òåõ îáùèõ

òðåáîâàíèé ê êîíñòðóêöèè îïîð, î êîòîðûõ ãîâî-

ðèëîñü âûøå. Ýòî íàãëÿäíî ìîæíî óâèäåòü íà ïðè-

ìåðàõ ðîññèéñêîãî äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À è àìåðèêàí-

ñêîãî äâèãàòåëÿ PW 2037.

Äâèãàòåëü ÏÑ-90À (ñì. Ðèñ. 4.4.7_1) èìååò

òðåõîïîðíóþ êîíñòðóêöèþ ðîòîðîâ ÂÄ è ÍÄ. Íà

Ðèñ. 4.4.7.1_1 ïîêàçàíà ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ îïîð

íà äâèãàòåëå ÏÑ-90À Ñèëîâûå ñõåìû ðîòîðîâ

è êîðïóñîâ ýòîãî äâèãàòåëÿ ïðåäñòàâëåíû â ðàçäå-

ëàõ 4.2 è 4.3 (ñì. Ðèñ. 4.2_1 è 4.3_2).

Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÍÄ (ñì.

Ðèñ. 4.4.7.1_2) ðàñïîëîæåíà â «õîëîäíîé» çîíå è íå

òðåáóåò ñïåöèàëüíûõ ìåðîïðèÿòèé ïî îáåñïå÷åíèþ

òåïëîâîãî ðåæèìà. Íà ýòîé îïîðå ïðîèñõîäèò ïåðå-

äà÷à îñåâîãî óñèëèÿ ñ ðîòîðà ÍÄ íà êîðïóñ. Â íåé

óñòàíîâëåí ðàäèàëüíî-óïîðíûé ïîäøèïíèê 1. Íà

âíóòðåííåì êîëüöå ïîäøèïíèêà âûïîëíåí òåõíîëî-

ãè÷åñêèé áóðò äëÿ ñúåìà ïîäøèïíèêà ïðè ðàçáîðêå.

Íàðóæíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà óñòàíîâëåíî â êîð-

ïóñ 2. Âíóòðåííåå ðàçúåìíîå êîëüöî ïîäøèïíèêà

óñòàíîâëåíî íà âàëó 3 ðîòîðà. Ïîäà÷à ìàñëà íà øà-

ðèêîïîäøèïíèê îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ôîðñóíêó 4

âî âíóòðåííþþ êîíè÷åñêóþ ïîëîñòü ðåçüáîâîé âòóë-

êè 5. Ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíûõ ñèë âî âíóòðåí-

íåé êîíè÷åñêîé ïîëîñòè âòóëêè ñîçäàåòñÿ ìàñëÿíàÿ

âàííà, îòêóäà ìàñëî ïî ïàçàì â âàëå ðîòîðà ïîñòó-

ïàåò ïîä âíóòðåí

íåå êîëüöî ïîäøèïíèêà è ÷åðåç

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

197

îòâåðñòèÿ â êîëüöå – íà òåëà êà÷åíèÿ. Óïëîòíå-

íèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè îñóùåñòâëÿåòñÿ ëàáèðèí-

òàìè 6 è 7, ïðè÷åì íà ëàáèðèíòå âûïîëíåí ìàñ-

ëîîòáîéíûé áóðòèê. Äëÿ íàääóâà ëàáèðèíòîâ

èñïîëüçóåòñÿ âîçäóõ èç ïðîòèâîîáëåäåíèòåëüíîé

ñèñòåìû äâèãàòåëÿ.

Íà Ðèñ. 4.4.7.1_3 ïîêàçàíà ïðîìåæóòî÷íàÿ

îïîðà ðîòîðà ÍÄ. Ðîëèêîïîäøèïíèê 1 óñòàíîâëåí

â ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå 2 íà óïðóãî-äåìïôåðíîé

îïîðå 3 òèïà «áåëè÷üå êîëåñî» (ðàçäåë 14.5.7).

Ïîäà÷à ìàñëà íà ïîäøèïíèê îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷å-

ðåç ôîðñóíêó 4.

Ïåðåäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ (ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_4)

òàêæå ðàñïîëîæåíà â ðàçäåëèòåëüíîì êîðïóñå. Ðî-

ëèêîïîäøèïíèê 1 óñòàíîâëåí íà óïðóãî-äåìïôåð-

íîé îïîðå 2.

Óïëîòíåíèå ìàñëÿíîé ïîëîñòè îñóùå-

ñòâëÿåòñÿ ëàáèðèíòàìè 3 è 4, ïðè ýòîì ïðîèçâîäèòñÿ

íàääóâ ìåæëàáèðèíòíîé ïîëîñòè âîçäóõîì èç-çà

êîìïðåññîðà ÍÄ.

Âñå âûøåóêàçàííûå îïîðû ðàñïîëîæåíû â åäè-

íîé ìàñëÿíîé ïîëîñòè ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà

ñ îáúåäèíåííîé îòêà÷êîé ìàñëà â íèæíåé ÷àñòè.

Äëÿ ñíèæåíèÿ äàâëåíèÿ â ìàñëÿíîé ïîëîñòè

è îáåñïå÷åíèÿ ðàáî÷åãî ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ëà-

Ðèñóíîê 4.4.7.1_1 Äâèãàòåëü ÏÑ-90À. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ îïîð äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

áèðèíòíûõ óïëîòíåíèÿõ ïîëîñòü ñîåäèíåíà ñ îê-

ðóæàþùåé àòìîñôåðîé ÷åðåç ñèñòåìó ñóôëèðîâà-

íèÿ. Ïîäñîåäèíåíèå ñèñòåìû ñóôëèðîâàíèÿ ïðî-

èçâîäèòñÿ â âåðõíåé ÷àñòè ìàñëÿíîé ïîëîñòè

ðàçäåëèòåëüíîãî êîðïóñà.

Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÂÄ (ñì.

Ðèñ. 4.4.7.1_5) ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ïåðåäà÷è îñåâîãî

óñèëèÿ ñ ðîòîðà ÂÄ íà êîðïóñíûå äåòàëè äâèãàòåëÿ.

Â ñîñòàâ îïîðû âõîäèò ðàäèàëüíî-óïîðíûé øàðèêî-

ïîäøèïíèê 1, èìåþùèé ðàçúåìíîå âíóòðåííåå êîëü-

öî 2. Íàðóæíîå êîëüöî 3 óñòàíîâëåíî â îáîéìó 4,

çàïðåññîâàííóþ â êîðïóñ 5 êîæóõà âíóòðåííåãî êà-

ìåðû ñãîðàíèÿ. Ïîäà÷à ìàñëà îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç

ôîðñóíêè 6 â çàçîð ìåæäó ñåïàðàòîðîì 7 è âíóòðåí-

íèì êîëüöîì ïîäøèïíèêà. Óïëîòíåíèå ìàñëÿíîé

ïîëîñòè ïðîèçâîäèòñÿ ëàáèðèíòàìè 8 è 9, èìåþùè-

ìè ìàñëîîòáîéíûé áóðòèê.

Îïîðà ðàñïîëîæåíà â çîíå âûñîêèõ òåìïåðàòóð,

ïîýòîìó äëÿ íåå ïðåäóñìîòðåíû îñîáûå ìåðû ïî

óñòðàíåíèþ ïåðåãðåâà – óñòàíîâêà òåïëîçàùèòíîãî

ýêðàíà 10 íà íàðóæíûõ äåòàëÿõ ìàñëÿíîé ïîëîñòè,

à òàêæå ââåäåíèå ïðîäóâêè êîðïóñíûõ äåòàëåé îò-

íîñèòåëüíî «õîëîäíûì» âîçäóõîì. Íà ïåðâûõ äâè-

ãàòåëÿõ âîçäóõ äëÿ îõëàæäåíèÿ îïîðû áðàëñÿ èç-çà

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

198

Ðèñóíîê 4.4.7.1_2 - Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà ðîòîðà ÍÄ

1 - ðàäèàëüíî-óïîðíûé ïîäøèïíèê; 2 - êîðïóñ; 3 – âàë ðîòîðà; 4 – ôîðñóíêà; 5 – âòóëêà;

6 è 7 – ëàáèðèíòû

Ðèñóíîê 4.4.7.1_3 – Ïðîìåæóòî÷íàÿ îïîðà ðîòîðà

ÍÄ ñ ðîëèêîïîäøèïíèêîì

1 – ðîëèêîïîäøèïíèê; 2 - êîðïóñ;

3 - óïðóãî-äåìïôåðíàÿ îïîðà;

4 - ôîðñóíêà

Ðèñóíîê 4.4.7.1_4 - Ïåðåäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ ñ

ðîëèêîïîäøèïíèêîì

1 – ðîëèêîïîäøèïíèê; 2 - óïðóãî-

äåìïôåðíàÿ îïîðà; 3 è 4 - ëàáè-

ðèíòû

ÊÍÄ, íî êàê ïîêàçàë îïûò ýêñïëóàòàöèè, èç-çà íèç-

êîãî äàâëåíèÿ îõëàæäàþùåãî âîçäóõà íå óäàâàëîñü

ðåàëèçîâàòü íàäåæíûé ðåæèì îõëàæäåíèÿ îïîðû.

Â ñâÿçè ñ ýòèì îòáîð âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ îïîðû

ñòàë ïðîèçâîäèòüñÿ èç-çà ñåäüìîé ñòóïåíè ÊÂÄ, íî

ñ îáÿçàòåëüíûì îõëàæäåíèåì â âîçäóøíîì òåïëîîá-

ìåííèêå, ðàñïîëîæåííîì â íàðóæíîì êîíòóðå äâè-

ãàòåëÿ. Òàêèì îáðàçîì, âîêðóã îïîðû øàðèêîïîä-

øèïíèêà êîíñòðóêòèâíî ñôîðìèðîâàíà ïîëîñòü 11,

÷åðåç êîòîðóþ ïðîïóñêàåòñÿ îõëàæäàþùèé âîçäóõ.

Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ (ñì.Ðèñ. 4.4.7.1_6)

äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ïîäðîáíî îïèñàíà â ðàçäåëå

8.1.2.4 íà ïðèìåðå êîíñòðóêòèâíî àíàëîãè÷íîé

îïîðû ÒÂÄ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À2 (ñì.Ðèñ. 8.1.2.4_2).

Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà è çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà

ÂÄ, ìåæâàëüíûé ïîäøèïíèê äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À óñ-

òàíîâëåíû â îäíîé ìàñëÿíîé ïîëîñòè, îðãàíèçî-

âàííîé êîæóõîì âàëà êàìåðû ñãîðàíèÿ.

Ãëàâà 4 - Ñèëîâûå ñõåìû ÃÒÄ

199

Â ìàñëÿíîé ïîëîñòè â íèæíåé ÷àñòè íàõîäÿò-

ñÿ äâà òðóáîïðîâîäà îòâîäà ìàñëà (îòäåëüíî – äëÿ

øàðèêîïîäøèïíèêà ÊÂÄ è äëÿ ðîëèêîïîäøèïíè-

êà ÒÂÄ), ïðè÷åì â êàæäîé ëèíèè îòêà÷êè óñòàíîâ-

ëåíû ýëåìåíòû ñèñòåìû äèàãíîñòèêè ñîñòîÿíèÿ

ïîäøèïíèêà – ìàãíèòíûé ñèãíàëèçàòîð ñòðóæêè

è äàò÷èê òåìïåðàòóðû ìàñëà. Âåðõíÿÿ ÷àñòü ìàñ-

ëÿíîé ïîëîñòè ñîåäèíåíà ñ îêðóæàþùåé àòìîñôå-

ðîé ÷åðåç ñèñòåìó ñóôëèðîâàíèÿ.

Â çàäíåé îïîðå ðîòîðà ÍÄ (ñì. Ðèñ. 4.4.7.1_7)

ðàñïîëîæåí ðîëèêîïîäøèïíèê 1. Ïîäøèïíèê óñòà-

íîâëåí íà «æåñòêîì» ôëàíöå 2, èìåþùåì óïðóãî-

äåìïôåðíóþ îïîðó 3. Ôëàíåö íàõîäèòñÿ íà çàäíåé

îïîðå 4 äâèãàòåëÿ.

Ïîäâîä ìàñëà íà ðîëèêîïîäøèï-

íèê – ïðèíóäèòåëüíûé ÷åðåç ôîðñóíêè. Óïëîòíå-

íèÿ ìàñëÿíîé ïîëîñòè îñóùåñòâëÿåòñÿ ëàáèðèíòà-

ìè 5 è 6. Ðîëèêîïîäøèïíèê ðàñïîëîæåí â ìàñëÿíîé

ïîëîñòè çàäíåé îïîðû, â êîòîðîé îðãàíèçîâàíû

îòêà÷êà ìàñëà - â íèæíåé ÷àñòè, è ñóôëèðîâàíèå

ñ íàðóæíîé àòìîñôåðîé – â âåðõíåé ÷àñòè. Â ñèñ-

òåìå îòêà÷êè ìàñëà óñòàíîâëåíû ýëåìåíòû äèàã-

íîñòèêè ïîäøèïíèêà – ìàãíèòíàÿ ïðîáêà è äàò÷èê

òåìïåðàòóðû.

Äâèãàòåëü PW2037 èìååò äâóõîïîðíóþ êîí-

ñòðóêöèþ ðîòîðà ÂÄ è òðåõîïîðíóþ êîíñòðóêöèþ

ðîòîðà ÍÄ. Íà Ðèñ. 4.4.7.1_8 ïîêàçàíà ñõåìà ðàñ-

Ðèñóíîê 4.4.7.1_5 - Îïîðà øàðèêîïîäøèïíèêà

ðîòîðà ÂÄ

1 – øàðèêîïîäøèïíèê; 2 - âíóò-

ðåííåå êîëüöî; 3 - íàðóæíîå êîëü-

öî; 4 - îáîéìà; 5 - êîðïóñ êîæóõà

âíóòðåííèé êàìåðû ñãîðàíèÿ;

6 - ôîðñóíêà; 7 - ñåïàðàòîð;

8 è 9 - ëàáèðèíòû; 10 - òåïëîçà-

ùèòíûé ýêðàí; 11 - âîçäóøíàÿ

ïîëîñòü

Ðèñóíîê 4.4.7.1_6 - Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÂÄ ñ

ðîëèêîïîäøèïíèêîì

Ðèñóíîê 4.4.7.1_7 - Çàäíÿÿ îïîðà ðîòîðà ÍÄ ñ

ðîëèêîïîäøèïíèêîì

1 - ðîëèêîïîäøèïíèê; 2 - ôëà-

íåö; 3 - óïðóãî-äåìïôåðíàÿ îïî-

ðà; 4 - îïîðà çàäíÿÿ äâèãàòåëÿ; 5

è 6 - ëàáèðèíòíûå óïëîòíåíèÿ

ïîëîæåíèÿ îïîð íà äâèãàòåëå PW2037.

Ñèëîâàÿ ñõåìà ðîòîðîâ ïðåäñòàâëåíà â ðàçäå-

ëå 4.2 (ñì. Ðèñ. 4.2_1).

Ðàññìàòðèâàåìûå äâèãàòåëè – ðîññèéñêèé

ÏÑ-90À è

àìåðèêàíñêèé PW2037 – ÿâëÿþòñÿ äâèãà-

òåëÿìè îäíîãî êëàññà è èìåþò ìíîãî îáùèõ êîíñò-

ðóêòèâíûõ ðåøåíèé â èñïîëíåíèè îïîð,

íî

îñòàíî-

âèìñÿ íà îòëè÷èÿõ. Â ïåðâóþ î÷åðåäü ó äâèãàòåëÿ

PW2037 íåîáõîäèìî îòìåòèòü ñëåäóþùåå: