4.3. Основные узлы компрессора. Действующие на них нагрузки

В компрессор двигателей Д-ЗОКУ и Д-ЗОКП входят следующие узлы и системы: входное уст­ройство; статор и ротор КНД; узлы передней и задней опор ротора КНД; статор КВД с меха­низмом поворота лопаток НА; ротор КВД; узлы передней и задней опор ротора КВД; системы перепуска и отбора воздуха из компрессора.

Между КНД и КВД расположен разделительный корпус, предназначенный для разделения воз­духа, идущего после КНД, на два потока, размещения деталей центрального привода и крепления коробок приводов агрегатов, а также для размещения подшипников роторов КНД и КВД.

Статор КНД, разделительный корпус и статор КВД являются основными элементами силовой схемы двигателя, воспринимающими следующие нагрузки:

избыточное давление воздуха в проточной части компрессора, вследствие которого корпус рабо­тает на разрыв:

Рнзб = рк — р_и,

где рк—давление в компрессоре; р_н—атмосферное давление;

аэродинамические силы, возникающие на лопатках спрямляющих и направляющих аппаратов при обтекании их воздушным потоком. Эти силы раскладываются на осевые и окружные состав­ляющие. Осевые составляющие передаются на корпус, нагружая его растягивающими (сжимающими) усилиями. Под действием окружных составляющих корпус компрессора нагружается крутящим мо­ментом;

осевые силы, передаваемые от роторов компрессора через опорно-упорные подшипники на раз­делительный корпус и корпус статора КВД;

изгибающие моменты от силы тяжести собственных частей корпуса и присоединенных к нему узлов и агрегатов (роторы компрессора, входное устройство, агрегаты и т. п.);

изгибающие моменты от инерционных нагрузок и гироскопических моментов, возникающих при эволюциях самолета;

тяга двигателя, передаваемая через узлы крепления двигателя, расположенные на силовых эле­ментах корпуса компрессора;

тепловые нагрузки, возникающие вследствие неравномерного нагрева и различия коэффициентов линейного расширения соединяемых элементов корпуса.

На корпус компрессора, входящий в силовую схему двигателя, передаются осевые газодинами­ческие силы от камеры сгорания, турбины и выходного устройства, а также крутящие моменты сопловых аппаратов турбин и выходного устройства.

На элементы ротора действуют следующие основные нагрузки:

центробежные силы собственных масс и масс рабочих лопаток, причем эти силы стремятся разорвать барабан по образующей, вызывая в нем напряжения растяжения в окружном направлении, и, кроме того, растянуть полотна дисков и лопатки в радиальном направлении;

силы тяжести, силы инерции и гироскопические моменты, возникающие при эволюции самолета и действующие в плоскости, проходящей через ось двигателя. Перечисленные нагрузки вызывают изгиб роторов. Способность ротора компрессора сопротивляться деформациям изгиба (изгибная жест­кость ротора) зависит от его диаметра, толщины стенки и материала, из которого изготовлены элементы ротора;

крутящие моменты, передаваемые от турбины к роторам КВД и КНД. В роторе КНД крутящий момент к рабочим колесам передается через торцевые шлицы. К дискам ротора КВД крутящий момент от вала турбины передается через продольные шлицы вала. На каждой ступени часть передаваемого момента затрачивается на преодоление сопротивления воздуха, поэтому эти моменты уменьшаются от последних ступеней КВД и КНД к первым;

осевые силы, возникающие от разности давления воздуха на передние и задние торцевые стенки роторов компрессора и от осевых составляющих аэродинамических сил, приложенных к рабочим лопаткам. Направление результирующей этих сил совпадает с направлением полета. Результирующая осе­вых сил роторов турбины направлена в противоположную сторону. В узлах соединения роторов компрессора и турбины осевые силы взаимодействуют. Поскольку осевая сила, приложенная к ротору компрессора, больше силы, приложенной к ротору турбины, то результирующая осевая сила будет совпадать с направлением полета.

Результирующие осевые силы роторов КВД и КНД воспринимаются шарикоподшипниками ком­прессора и далее через силовые конструктивные элементы двигателя передаются на узлы его креп­ления к самолету;

тепловые нагрузки, возникающие вследствие неравномерного нагрева ротора.