9.4. Элементы масляной системы

Шестеренные насосы. Циркуляция масла в ПД и ГТД обеспечивается, как правило, шестеренными насосами, отличающимися простотой конст­рукции, надежностью в работе, малыми габаритными размерами и мас­сой. Каждая секция насоса состоит из пары сцепляющихся между собой шестерен, имеющих одинаковое число зубьев (рис. 128, а).

При вращении шестерен за счет освобождающегося объема при вы­ходе зубьев из зацепления масло всасывается в полость А, откуда увле­кается зубьями шестерен в полость нагнетания Б. При входе зубьев в зацепление масло выдавливается из впадин, вследствие чего происхо­дит повышение давления. При выдавливании масла значительно нагру­жаются подшипники насоса. Для устранения этого явления на корпусе и крышке насоса со стороны нагнетания выполняют разгрузочные ка­навки (рис. 128,6).

Давление зависит от вязкости масла, скорости вращения вала насоса, гидравлических сопротивлений системы и устанавливается таким, что­бы обеспечить необходимый циркуляционный расход масла на всех режимах работы двигателя и высотах полета. Для этого шестеренный насос имеет редукционный клапан, ограничивающий максимальное давление масла в линии нагнетания. Если оно станет больше заданно­го (что могло бы привести к переполнению двигателя маслом), то ре­дукционный клапан открывается и перепускает излишнее количество масла в линию всасывания. Редукционные клапаны выполняют обычно в виде золотника 2 (см. рис. 128, а) или тарелки 6 (рис. 128, г). Преиму­щество тарельчатых клапанов заключается в том, что из-за меньшей поверхности соприкосновения направляющих усов тарелки с седлом 5 такой клапан имеет меньшую вероятность зависания.

В условиях эксплуатации для регулирования давления масла в сис­теме необходимо расконтрить и отвернуть контргайку 3 и поворотом регулировочного винта 4 вправо (на увеличение) или влево (на уменьшение) изменять натяжение пружины 1, имея в виду, что при од­ном повороте давление масла изменяется примерно на (0,2...0,3) 10⁵ Па.

На отдельных масляных насосах турбореактивных двигателей редук­ционный клапан выполняется,двухступенчатым, благодаря чему он ог­раничивает рост давления масла не более (3,5...4,5) 10⁵ Па

Надежная работа масляной системы зависит также от подачи отка­чивающих секций, которая всегда больше подачи нагнетающих. Объяс­няется это тем, что из двигателя откачивается вспененное масло с большим содержанием воздуха и паров масла, т. е. смесь, имеющая большой удельный объем. Недостаточный запас подачи откачивающих секций может привести к уходу масла из бака в двигатель.

При чрезмерно большом запасе подачи откачивающие секции вмес­те с маслом откачивают значительное количество воздуха, что вызывает вспенивание масла и снижение его смазывающих свойств. Эти противо­речивые требования удовлетворяются тем, что откачка масла ведется раздельно из различных маслосборников, куда оно стекает после смаз­ки двигателя, несколькими откачивающими секциями, подача которых больше подачи нагнетающей секции в 2—3 раза.

Для обеспечения надежной работы откачивающих секций в началь­ный момент запуска, когда линия откачки еще не заполнена маслом (чтобы не было подсоса воздуха и шестерни не работали без смазки), на отдельных газотурбинных двигателях предусматривается перепуск части масла из нагнетающей секции в откачивающие через обратный клапан К

(см. рис. 1.26).

У высотных ГТД к шестерням откачивающих насосов крепятся крыльчатки, которые улучшают высотную характеристику маслона­соса.

Фильтры. Масляные фильтры служат для очистки масла от ме­ханических примесей и твердых частиц. Механическими примесями являются продукты коксования и разложения масла, износа деталей и их коррозии.

Различают масляные фильтры высокого давления, которые устанав­ливают в линии нагнетания масла после нагнетающей секции насоса, и масляные фильтры низкого давления, которые устанавливают, как правило, в линии откачки перед откачивающими секцдями на­соса.

Фильтры низкого давления перед входом в нагнетающую ступень устанавливать нецелесообразно, так как из-за гидравлических сопро­тивлений при проходе масла через фильтр снижаются подача и напор, развиваемый насосом. Установка таких фильтров перед откачивающи­ми секциями предотвращает загрязнение радиатора и бака, а также обеспечивает пеногашение масла. На эксплуатируемых ГТД наиболее широкое применение нашли наборные фильтры, составленные из сет­чатых фильтрующих элементов.

Наборные сетчатые фильтры удобны в эксплуатации и при одина­ковых габаритных размерах имеют полезную площадь, большую, чем цилиндрические сетчатые и пластинчатые щелевые фильтры, поэтому они допускают увеличение времени между их периодическим обслужи­ванием (осмотр и промывка).

В эксплуатации при обслуживании фильтров контролируют коли­чество и природу металлических частиц, осаждаемых на фильтрах. При обнаружении стальной стружки на поверхности фильтра двигатель в большинстве случаев подлежит замене.

Фильтр-сигнализатор устанавливается в линии откачки масла перед топливомасляным радиатором и предназначен для подачи сигнала эки­пажу самолета о появлении стружки в масле.

При попадании в фильтр-сигнализатор стружки (не менее 1,5 г) в кабине экипажа загорается сигнальное табло "Стружка в масле".

Работа фильтра сводится к следующему. Масло из линии откачки подводится к штуцеру 20. Пройдя сетчатый и щелевой участки фильтра, масло через отверстия в каркасе выходит через штуцер 1 в масляную систему двигателя. При наличии в масле металлической стружки послед­няя вместе с маслом попадает в зазоры (щели) между пластина­ми 4.

При попадании в фильтр более 1_;5 г стружки замыкается электри­ческая цепь, которая соединена с сигнальным табло "Стружка в масле", расположенным в кабине пилотов. По мере засорения фильтра возраста­ет перепад давлений масла, действующий на предохранительный кла­пан 16, и он, открываясь, перепускает масло в масляную систему двига­теля, минуя фильтрующий пакет 7.

Воздухоотделители. Их устанавливают в линии откачки масла из двигателя для очистки масла от газов. Это уменьшает вспенивание масла, улучшает охлаждение его в радиаторе, повышает надежность и высотность масляной системы.

Откачиваемое из двигателя масло поступает через заборную полость А (рис. 131) воздухоотделителя в межлопаточные каналы В быстровращающейся крыльчатки 4. Под действием центробежных сил масло отбрасывается к стенкам корпуса и очищенное от воздуха отводится через расширительную камеру-улитку Б крышки 2 и патрубок 9 в радиа­тор для охлаждения. Легкие частицы, т. е. пары масла и воздух, сосредотачиваются в центре и через отверстия а и штуцер / отводятся в бак. Этим обеспечивается прогрев масла в баке.

На отдельных ГТД центробежный воздухоотделитель имеет фильтр-сигнализатор, который выдает сигнал о появлении металлической струж­ки в двигателе. Магнитная пробка 1 (рис. 132) с клапаном 8 предназначена для улавливания ферромагнитной стружки, которая может появиться в мас­ле в результате разрушения деталей узлов трения опор, приводов. Они устанавливаются в специальных угольниках и переходниках в магист­ралях слива масла из опор компрессора и турбины.

Центробежный суфлер. Воздушно-масляные полости двигателя должны быть сообщены с атмосферой так, чтобы в них не повыша­лось давление воздуха и не выбрасывалось масло в атмосферу.

Возможность повышения давления обусловлена тем, что в этих полостях происходят испарение масла, подогрев воздуха разбрызги­ваемым горячим маслом и проникающими через уплотнения газами и сжатым воздухом. При повышении давления воздух с маслом начина­ет просачиваться в атмосферу по всем фланцам и разъемам, растет расход масла и ухудшается откачка масла из двигателя. При этом дви­гатель переполняется маслом. Оно перегревается и нарушается работа масляной системы и двигателя в целом. На двигателях обычно суфли­руются воздушно-масляные полости опор ротора, всех приводов, ре­дукторы ТВД, воздушная полость масляного бака, лабиринтные уплотне­ния опор ротора. Лабиринтные полости суфлируются с атмосферой для избежания их перенаддува и перегрева сжатым воздухом (газом).

В систему суфлирования ГТД включают центробежный суфлер, который обеспечивает отделение масла из воздушно-масляной эмуль­сии, причем масло сливается в двигатель, а воздух (газы) сбрасывается в атмосферу.