книги из ГПНТБ / Конструкция и эксплуатация турбореактивных двигателей типа М-701 учеб. пособие

водило передачи сателлитов. От водила сателлитов через рессору •и муфту вращение передается на ротор двигателя. Водило сателлитной передачи установлено в шариковом подшипнике и образу­ ет ведущую часть муфты свободного хода. Во внутренних канав­ ках ведомой части муфты установлена рессора. Муфта выключает сцепление стартера с двигателем в случае, когда обороты стартера выше оборотов ротора двигателя. В этом случае муфта вращается вхолостую.

Схема работы муфты свободного хода показана на рис. 84:

А — муфта включена, сепаратор при помощи пружины прижи­ мает ролик к обойме;

Б — ведущая часть муфты начинает проворачиваться, преодо­ левает силу пружины сепаратора муфты, и ролик выталкивается из гнезда;

В— ролик вышел из лунки и происходит заклинивание; ведо­ мая часть муфты приводится во вращение.

Коробка вспомогательных приводов осуществляет распределение передачи на установленные на ней агрегаты.

Впередней части коробки на общем валу размещены кониче­ ская и цилиндрическая шестерни. Внутренние шлицы вала служат для привода во вращение генератора и для запасного привода.

и коническая шестерни. Шлицы промежуточного вала служат для привода во вращение топливного насоса. Коническая шестерня приводит во вращение гидронасос.

При работе двигателя вращение передается через верхнюю рес­ сору и конические шестерни на передний вал коробки приводов. Через цилиндрическую шестерню запасного привода / и паразит­ ную шестерню приводится во вращение задний вал коробки и че­ рез рессору в заднем валу — редуктор датчика тахометра.

Валики шестерен коробки вспомогательных приводов вращают­ ся на шарикоподшипниках и одном роликовом подшипнике, а пара­ зитная шестерня — на двойном игольчатом подшипнике.

ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧ, ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ

Детали системы передач имеют высокую надежность. Это обу­ словлено высокими запасами прочности шестерен и валов и высо­ кой долговечностью подшипников.

Возможные неисправности деталей передач (износ и разруше­ ние подшипников приводов, износ и разрушение цилиндрических и конических шестерен приводов и шлицевых соединений валикоз и

122

шестерен, нарушение герметичности в соединениях деталей) могут быть своевременно обнаружены по следующим внешним призна­ кам:

— появление постороннего шума в приводах и передачах при

— уменьшение количества масла в маслосистеме и течь масла в сочленениях наружных деталей.

По своему характеру разрушение подшипников приводов раз­ деляется на три вида:

—усталостное разрушение;

—разрушение из-за недостаточной смазки;

—износ сепараторов.

Усталостное разрушение подшипников происходит вследствие пороков материала тел качения (шариков или роликов) или бего­ вых дорожек •колец, либо в результате действия повышенных дина­ мических напряжений из-за неправильной сборки привода.

Разрушение подшипников из-за недостаточной смазки сопро­ вождается оплавлением и уменьшением диаметрател качения, а также наплавлением их материала на беговых дорожках колец.

Разрушение шестерен приводов как цилиндрических, так и ко­ нических происходит по следующим причинам:

—заклинение зубьев из-за попадания посторонних предметов;

—заклинение зубьев из-за недостаточных зазоров между ними, установленных при сборке, которое происходит обычно в первые часы работы;

—некачественное изготовление шестерен (подрезка ножки зу­ ба, отклонение профиля зуба от заданного в чертеже, грубые рис­ ки, надиры и следы режущего инструмента на поверхности ше­ стерен, неправильная термообработка их).

Разрушение валиков приводов происходит в результате скручи­ вания, когда крутящий момент, передаваемый валиком, превосхо­ дит предел его прочности, либо в результате усталости материала при работе .валика с' перекосом. Износ и разрушение шлицевых сое­ динений валов и шестерен, как правило, происходит из-за недоста­ точности смазки.

Разрушение деталей привода стартера может происходить как из-за их некачественного изготовления или неправильной сборки, так и вследствие нарушений .нормальных условий запуска двига­ теля. К таким нарушениям относятся:

—включение двигателя стоп-краном при работающей пуско­ вой панели;

123

— повторный запуск двигателя при неостановившемся роторе.

Выключение двигателя стоп-краном при работающей пусковой панели приводит к возникновению ударных нагрузок в приводе и к его поломке, если в процессе запуска ротор двигателя не раскру­ тится до оборотов, при которых происходит отключение стартера от двигателя.

Для того чтобы при выключении двигателя стоп-краном в про­ цессе запуска в приводе не могли возникнуть ударные нагрузки, необходимо перед закрытием стоп-крана выключить питание пус­ ковой панели, перекрыть стоп-кран и через 2—3 сек выключить питание пусковой панели для доработки цикла.

Перерывы, особенно кратковременные, в подаче питания элек­ трической системы при работающей пусковой панели в процессе запуска также приводят к ударным нагрузкам в приводе, дефор­ мации и последующему разрушению его деталей.

Перерывы в подаче питания электрической системы обычно про­ исходят вследствие нарушения контактов в местах разъемов це­ пей подключения бортовых или аэродромных источников питания,, перегорания предохранителей цепи агрегатов аэродромного запу­ ска, а также подключения аэродромного питания в процессе за­ пуска двигателя от бортовых аккумуляторных батарей.

При всех этих нарушениях в электрической системе запуска двигателя происходит кратковременный перерыв питания старте­ ра или за счет разрыва цепи подключения источника, от которого производится запуск, или вследствие перехода на другой источник питания (с аэродромного на бортовой или наоборот).

Для предупреждения случаев разрушения привода стартера по причине кратковременного перерыва питания электрической си­ стемы запуска необходимо:

— систематически контролировать чистоту и исправность ро­ зеток аэродромных источников питания электроэнергией и надеж­ ность их подключения перед запуском двигателя;

—систематически контролировать контакты разъемов подсое­ динения бортовых аккумуляторных батарей;

—при запуске двигателя от бортовых батарей не подключать

при работающей пусковой панели аэродромный источник питания.

Глубокое колебание напряжения, подводимого к стартеру от аэродромного источника питания (АПА), которое приводит к воз­ никновению ударных нагрузок в приводе, может происходить вслед­ ствие .неисправности электромоторов агрегатов или электросети без параллельно подсоединенных аккумуляторных батарей. Для пре­ дупреждения поломки деталей привода стартера запуск двигателя от агрегатов АПА необходимо производить только с параллельно подключенными аккумуляторными батареями. В этом случае ко­ лебания напряжения генератора агрегатов АПА не вызывают колебаний напряжения в электрической системе запуска дви­ гателей.

124

На двигателях М-701 установлена муфта свободного хода ро­ ликового типа, обеспечивающая выключение сцепления стартера с ротором двигателя в случае, когда обороты стартера выше оборо­ тов ротора двигателя (в этих случаях муфта свободного хода про­ кручивается вхолостую). Такая конструкция привода делает этот узел мало чувствительным к ударным нагрузкам, но не исключает возможности деформации и разрушения деталей привода, особен­ но при повторении ударных нагрузок, то есть при воздействии пов­ торно-статических нагрузок. Кроме того, в случае запоздалого включения муфты происходит раскрутка стартера без нагрузки до •максимальных оборотов, что приводит в момент включения к удар­ ным нагрузкам на зубья шестерен и рессору.

На работу муфты существенное влияние оказывает вязкость •смазки. Запаздывание включения стартера, например, может про­ исходить в случае, если масло, применяемое для смазки муфты, •имеет высокую вязкость.

При включении стартера для ввода роликов в заклинение при­ лагаются большие усилия на выкатывание роликов из лунок, на •преодоление сил трения между деталями и т. п. При низких отри­ цательных температурах на преодоление этих условий требуются большие инерционные силы сепаратора муфты (из-за увеличения вязкости смазки, осаждения инея и т. п.), а следовательно и боль­ шее время на включение роликов. Этим и объясняется запаздыва­ ние включения муфты, приводящее к ударным нагрузкам, дефор­ мации и разрушению деталей привода.

Г л а в а V. СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ

§ 1, Общие сведения о системе смазки

Система смазки предназначена для постоянной подачи масла во время работы двигателя к его трущимся поверхностям. Этим обеспечивается отвод тепла, возникающего между трущимися по­ верхностями, и уменьшение их износа. Кроме того, масло, циркули­ руя в двигателе, вымывает мельчайшие частицы металла, отде­ лившиеся от трущихся поверхностей.

Надежная работа масляной системы в значительной мере опре­ деляет долговечность работы двигателя.

Система смазки двигателя выполнена таким образом, что обес­ печивает надежную смазку трущихся поверхностей деталей при любых положениях самолета в пространстве, в том числе в пере­ вернутом полете. При этом не происходит нарушений герметично­ сти системы, в результате чего расход масла не превышает 0,5 л/ч.

Двигатели М-701 не имеют высоко нагруженных зубчатых ко­ лес (редуктора). Это позволяет применять для смазки двигателей

125

масла с пониженной вязкостью (МК-8П или трансформаторное). Применение вязких масел уменьшает их подачу к подшипникам при запуске двигателя и увеличивает потери на трение, что за­

трудняет запуск.

На двигателях М-701 применена одноконтурная замкнутая си­ стема смазки. Она проста по конструкции и обеспечивает неболь­ шой расход масла. Такая система применяется для умеренных вы­ сот и скоростей полета.

Маслосистема выполнена таким образом, что масло не скапли­ вается в корпусах, а откачивается непосредственно от узлов тре­ ния откачивающими насосами, что позволяет уменьшать насыще­ ние масла газами, а также избегать разложения масла из-за его подогрева.

На двигателе применена циркуляционная система смазки, в ко­ торой отработанное масло после очистки и отделения от него воз­ духа возвращается в двигатель. Благодаря этому обеспечивается многократное использование масла, в отличие от нециркуляционкых систем, где отработанное масло удаляется в атмосферу.

Система смазки двигателей М-701 обеспечивает охлаждение масла без воздушных и топливно-масляных радиаторов. Функции

ми под давлением, которое создается нагнетающей ступенью маслонасоса. При такой струйной подаче масла достигается интенсив­ ность его прокачки через подшипники, отвод тепла и вымываниетвердых частиц. Поверхности трения, не имеющие принудительной смазки, смазываются разбрызгиванием масла (барботаж), попа­ дающего на вращающиеся детали. Для контроля работы системы

Масляная система (рис. 85) состоит из коробки маслофильтров, трехступенчатого маслонасоса, редукционного клапана, масляных форсунок, внешней и внутренней магистралей.

Коробка маслофильтров используется в качестве емкости для масла и выполняет функции маслорадиатора; в ней установлены маслофильтры и маслонасос.

Коробка отлита из электрона и имеет прямоугольную фоому. Верхний фланец коробки служит для крепления ее к корпусу входного устройства. Между фланцами закреплена алюминиевая перегородка, выполняющая роль пеногасителя и ие допускающая выливания масла из коробки в перевернутом полете.

В коробке имеются колодец для маслонасоса и три колодца под

126

передней части коробка снабжена фланцами для крепления тру­ бок подвода масла из коробки вспомогательных приводов при пе­ ревернутом полете и крепления трубки противообледенительной системы. Слева расположены штуцер замера давления масла, шту­ цер для трубки подачи масла к заднему подшипнику ротора дви-

Рис. 85. Схема смазки двигателя:

1 — крышки; 2 — клапаны отрицательных перегрузок; 3 — форсунки д л я смазки шестерен вспомогательных приводов; 4 — слив масла из коробки вспомогательных приводов; 5 — фор ­

гателя, редукционный клапан и штуцер для датчика температуры, масла.

Масляный насос служит для нагнетания и откачки масла. На­ сос — шестеренчатый, трехступенчатый: одна ступень •— нагнетаю­ щая и две —• откачивающие. Каждая ступень имеет свой корпус. Корпуса стянуты болтами.

Нижний корпус насоса имеет по окружности фланец, при по­ мощи которого насос крепится к фланцу в нижней части коробки маслофильтров. Нагнетающая ступень насоса находится в нижней части коробки. Этим обеспечивается повышение давления масла

127

на входе в насос и исключается возможность образования «воз­ душных пробок» в системе при замене масла.

Для обеспечения высотностисистемы смазки производитель- •ность нагнетающей ступени насоса выбрана больше потребной про­ качки масла через двигатель. Производительность откачивающих

.ступеней больше, чем нагнетающей ступени. Это обусловлено тем, что к откачивающим насосам подходит вспененное масло.

Ведущий валик насоса, выполненный заодно с ведущей шестер­ ней нагнетающей ступени, получает вращение через шестерню внутреннего зацепления.

В корпусе насоса имеется клапан отрицательных перегрузок, ко­ торый служит для обеспечения нормальной работы системы смаз­ ки при отрицательных перегрузках.

Принцип работы шестеренчатого насоса заключается в следу­ ющем:

—масло, поступившее в полость всасывания корпуса насоса, захватывается зубьями шестерен, вращающихся в противополож­ ные стороны;

—пападая в промежутки между зубьями шестерен, масло пе­ реносится из полости всасывания в полость нагнетания;

—в полости нагнетания, соединенной с выходным каналом на­

соса, зубья шестерен входят в зацепление, и зубья одной шестер­ ни выдавливают масло из впадин между зубьями другой шестер­ ни;

— из нагнетающего насоса масло подается на смазку трущих­ ся деталей через масляные форсунки.

Масляные фильтры установлены как в нагнетающей, так и в откачивающей магистралях. В нагнетающей магистрали фильтры установлены до насоса (фильтр низкого давления) и после насоса "(фильтр высокого давления). В магистрали, откачивающей масло из заднего подшипника ротора двигателя, фильтр установлен до насоса, чтобы продукты коксования масла не загрязняли насос.

Маслофильтры — наборные из составных сетчатых элементов. Полезная площадь наборного фланца примерно в 7 раз больше площади цилиндрического фильтра таких же габаритов.

Фильтрующие элементы наборных сетчатых фильтров изготовле­ ны из латунной проволоки с большим числом клеток на квадрат­ ный сантиметр. Поддерживающая сетка имеет крупные ячейки и изготовлена из проволоки большего диаметра. Внутри сеток нахо­ дится каркас.

Фильтры низкого давления имеют по 11 элементов, а фильтр высокого давления состоит из 9 элементов, которые взаимозаменя­ емы между собой. Уплотнение между элементами осуществляется резиновыми кольцами. Собранный из элементов фильтр надевает­ ся на стяжной болт.

Прижатие торцового диска фильтра к седлу производится крышкой через тарелку. Неочищенное масло подходит к наружной

128

части фильтра, проходит через сетки, где очищается, и через внут­ реннюю полость поступает в магистраль.

Чем больше число оборотов двигателя, а следовательно, и мас­ ляного насоса, тем больше производительность насоса и тем боль­ шее давление будет создаваться в масляной магистрали.

Для поддержания постоянного давления масла в нагнетающей магистрали, равного 2,5 кг/см2, служит редукционный клапан. При достижении давления масла 2,5 кг/см2 часть масла перепускается на всасывание — сливается в коробку маслофильтров. Редукци­ онный клапан устанавливается за фильтром высокого давления.

§ 2. Циркуляция масла в системе смазки

Из коробки маслофильтров масло, пройдя через фильтр низкого давления, подается нагнетающей ступенью к фильтру высокого давления и далее в полость редукционного клапана. Здесь давле­ ние масла редуцируется до 2,5 кг/см2. В этой же полости находится датчик давления масла. В полости редукционного клапана поток масла разделяется на два пути.

Первым путем масло по внутренним каналаіМ входного каркаса поступает в форсунку струйного типа с диаметром выходного от­ верстия, равным 0,8 мм, и через него подается на смазку подшип­ ника муфты свободного хода и сателлитов планетарной передачи; через форсунку с выходным отверстием диаметром 1,6 мм масло подается на смазку конических шестерен внутри коробки приводов и через форсунку с выходным отверстием диаметром 0,8 мм — на смазку переднего подшипника ротора двигателя.

Далее поток масла поднимается вверх по каналу в верхней стойке входного корпуса в крышку коробки вспомогательных при­ водов и попадает в две форсунки, имеющие по два сопла. Передняя форсунка с выходным отверстием сопла диаметром 0,5 мм направ­ ляет масло на цилиндрические шестерни вала генератора и про­ межуточной шестерни. Другим соплом этой же форсунки с выход­ ным отверстием диаметром 0,7 мм масло подается на смазку кони­ ческих шестерен вала генератора и его привода.

Вторая форсунка двумя соплами с выходными отверстиями каждое по 0,5 мм направляет масло к подшипникам конической шестерни гидронасоса и подшипникам коробки привода тахометра.

Кроме этих форсунок, масло поступает в полый валик проме­ жуточной шестерни и смазывает игольчатые подшипники.

Жасло из коробки вспомогательных приводов по верхней полой стойке входного корпуса сливается в коробку приводов, куда по­ ступает также масло после смазки подшипников и шестерен короб­ ки приводов. Из коробки приводов масло через нижнюю стойку, пройдя сетку и открытый клапан, попадает в верхнюю откачива­ ющую ступень маслонасоса. Из маслонасоса по трубке масло вы­

ливается на перегородку маслофильтров.

Вторым путем масло по трубе подается к трем форсункам зад­ него подшипника ротора двигателя, после чего собирается в ниж­ ней части корпуса уплотнений и откачивается нижней ступенью на­ соса через кожух топливного фильтра. При прокачке масла через кожух топливного фильтра происходит его охлаждение топливом, поступающим в двигатель. Необходимость охлаждения заднего подшипника ротора двигателя обусловлена тем, что этот подшип­ ник нагревается теплом, воспринимаемым от диска турбины. Ко­ личество этого тепла в 5—10 раз превышает количество тепла, вы­ деляющегося за счет трения в самом подшипнике.

Из откачивающей ступени масляного насоса масло выливается на перегородку коробки, выполняющую роль пеногасителя. С пе­ регородки масло, минуя клапан, стекает по трубке в коробку мас­ лофильтров.

Р А Б О Т А С И С Т Е М Ы С М А З К И П Р И Д Е Й С Т В И И О Т Р И Ц А Т Е Л Ь Н Ы Х П Е Р Е Г Р У З О К

При возникновении в полете отрицательных или околонулевых перегрузок в системе смазки авиационных двигателей возможно временное прекращение подачи масла для смазки трущихся дета­ лей двигателя — подшипников и шестерен. Это может привести к перегреву трущихся деталей, разупрочнению их материала и, как следствие, к разрушению деталей. Временное прекращение пода­ чи масла или недостаточная его подача («масляное голодание») особенно опасны для подшипников ротора двигателя, воспринима­ ющих высокие нагрузки и работающих на больших числах оборо­ тов.

Для исключения возможности нарушения нормальной работы системы смазки авиационные двигатели оборудуются специальны­ ми устройствами. Эти устройства обеспечивают непрерывную пода­ чу масла нагнетающими маслонасосами к трущимся деталям дви­ гателей при любых эволюциях самолета, предусмотренных инст­ рукцией по технике пилотирования (рис. 86).

Для обеспечения нормальной работы системы смазки на двига­ телях М-701 имеются:

— две самоопрокидывающиеся поворотные трубки, забираю­ щие масло из коробки в нагнетающую ступень насоса. Одна из трубок расположена в направлении полета, а другая перпендику­ лярно к ней. Изменение положения трубок для обеспечения забора масла при эволюциях самолета производится за счет грузов, ук­ репленных на концах трубок.

Первая трубка обеспечивает бесперебойное получение масла нагнетающим насосом при пикировании, кабрировании и перевер­ нутом полете самолета, вторая — при перевернутом полете в эзолюциях относительно продольной оси самолета;

— трубка откачки масла из верхней части коробки вспомога-

130