книги из ГПНТБ / Крученок И.Л. Авиационный двигатель М-14В26

Приборами контроля за работой системы топливопитания в по­ лете и при работе двигателя на земле являются:

топливомер ТПР1-6, в комплект которого входят три датчика, указатель ПТПР1-6 и указатель аварийного остатка топлива (таб­ ло с надписью «Осталось 50 л»);

манометр, замеряющий давление топлива перед карбюратором (по одному на каждый двигатель);

сигнализатор давления СД-29А, который с помощью табло на центральном пульте вертолета, сигнализирует о наличии давления топлива на входе в бензообогреватель.

Датчик ИД-0,8 манометра топлива подсоединен к штуцеру на карбюраторе АК-14В и входит в комплект трехстрелочного индика­ тора ЭМИ-ЗКИ.

Указатели ПТРТ1-6 и аварийного остатка топлива смонтирова­ ны на приборной доске вертолета. Датчики топливомера установле­ ны по одному в каждом бензобаке. От датчика, установленного в левом переднем бензобаке, поступает сигнал для включения табло «Осталось 50 л».

БЕНЗОНАСОС 702М Л

Бензонасос 702МЛ служит для подачи топлива под избыточным давлением из баков вертолета в карбюратор АК-14В, Насос — ко­ ловратного (пластинчатого) типа, снабжен редукционным клапа­ ном. Ротор насоса получает вращение от ведущего валика основ­ ного маслонасоса МН-14А.

Основными узлами и деталями бензонасоса 702МЛ являются (рис. 116): корпус 2 качающего узла, корпус 5 редукционной каме­ ры, крышка 7 редукционной камеры, качающий узел с уплотне­ нием и узел редукционного клапана с регулировочным устройством.

Части корпуса насоса отлиты из алюминиевого сплава и соеди­ няются между собой четырьмя винтами 8, которые законтрены пру­ жинными замками. Два винта 8 короче остальных и служат только

211

J

Рис. 116. Схема продольного разреза бензонасоса 702МЛ:

для соединения крышки и корпуса редукционной камеры. В местах соединения частей корпуса между собой для уплотнения установле­ на паронитовая прокладка.

Корпус 2 имеет центральную расточку для размещения качаю­ щего узла. В средней части корпуса качающего узла предусмотрены две бобышки, в которых просверлены отверстия с метрической резь­ бой 14X1,5 для установки штуцеров входа и выхода бензина. Выше штуцеров входа и выхода бензина в приливе 23 корпуса 2 имеется отверстие с резьбой, в которое вворачивается штуцер для подсоеди­ нения контрольной дренажной трубы уплотнения бензонасоса. В верхней части корпус качающего узла имеет фасонный фланец с

212

четырьмя отверстиями и посадочным буртом. Фланец предназначен для соединения бензонасоса с корпусом основного маслонасоса МН-14А. Благодаря равномерному расположению отверстий под шпильки крепления бензонасос может быть установлен на двигате­ ле в четырех положениях через каждые 90°, что облегчает выбор направления трубопроводов, подсоединяемых к бензонасосу.

Корпус 5 редукционной камеры имеет центральную расточку для установки редукционного клапана и два канала для перепуска топлива с линии нагнетания на линию всасывания бензонасоса. В крышке 7 редукционной камеры предусмотрено отверстие, закры­ ваемое пробкой 9, для соединения подмембранной полости редук­ ционного клапана с атмосферой. Наличие объемной редукционной камеры позволяет перестановкой ее на 180° без изменения положе­ ния качающего узла перестроить насос на работу с противополож­ ным направлением вращения ротора (правым).

Качающий узел бензонасоса включает в себя: стальной азо­ тированный стакан 22 с эксцентричной внутренней расточкой; сталь­ ной азотированный ротор 20, два бронзовых подпятника 3 и 18, являющихся подшипниками скольжения ротора; четыре стальные азотированные пластины, установленные в продольных пазах рото­ ра; стальной плавающий палец 21, который предотвращает выпа­ дание пластин внутрь ротора. От проворачивания в корпусе 2 ста­ кан 22 зафиксирован штифтом 19. Кроме того, штифт 19 обеспечива­ ет требуемое расположение стакана в корпусе.

Ротор качающего узла получает вращение через стальной азо­ тированный хвостовик 1, который уплотняется двумя резиновыми манжетами 25 и 26. К хвостовику каждая манжета прижата пружин­ ным кольцом. Нижняя манжета 25 запрессована в дюралюминие­ вой обойме 24 и предотвращает течь бензина из топливных поло­ стей качающего узла. Верхняя манжета 26 запрессована в гайку 27 и предотвращает попадание масла из привода в топливные по­ лости бензонасоса. Кроме манжет, для уплотнения качающего узла предусмотрены два резиновых уплотнительных кольца, одно

манжетами со штуцером для подсоединения дренажной трубки, слу­ жащей для контроля работы уплотнения. Если из выходного отвер­ стия трубки стекает бензин, это свидетельствует о потере уплотни­ тельных свойств нижней манжеты 25 или резинового уплотнитель­ ного кольца под обоймой 24. Если из выходного отверстия трубки вытекает масло, это свидетельствует о потере уплотнительного коль­ ца под гайкой 27.

Гайка 27 через обойму 24 фиксирует в продольном отношении детали качающего узла. Гайка контрится стальным стопорным кольцом, которое одним концом входит в пазы гайки, а другим — в пазы посадочного бурта корпуса качающего узла.

Хвостовик 1 имеет буртик, который, с одной стороны опираясь на подпятник 3, а с другой — на обойму 24, ограничивает величину осевого перемещения хвостовика.

213

жины 17. Полость над тарелкой редукционного клапана сообщает­ ся с линией нагнетания насоса, а полость под тарелкой — с линией всасывания.

При отказе качающего узла бензонасоса на работающем двига­ теле в линии нагнетания создается разряжение, поскольку топливо будет всасываться через карбюратор в двигатель. В этом случае под действием статического напора топлива со стороны линии вса­ сывания откроется перепускной клапан и обеспечит минимальную подачу топлива в двигатель.

Перепускной клапан может также открываться при неработаю­ щем двигателе под давлением статического напора со стороны линии всасывания, если трубопровод между бензонасосом и карбю­ ратором не будет заполнен топливом.

На рис. 117 показана схема работы качающего узла бензонасо­ са. Пластины 2 в роторе 4 расположены через 90° и разделяют каме­ ру стакана 1, в которой вращается ротор, на четыре полости А, Б, В

2 1 4

и Г. Во время работы насоса пластины вследствие эксцентричного расположения ротора по отношению к стакану перемещаются в пазах ротора в радиальном направлении. Перемещение пластин в пазах ротора, с одной стороны, ограничивается внутренней поверх^ ностью стакана 1, с другой — плавающим пальцем 3. При этом объемы полостей, образованных пластинами в камере стакана, бу­ дут изменяться. В течение одного полуоборота ротора объем каж­ дой полости увеличивается, в ней создается разрежение и происхо­ дит всасывание топлива. В течение другого полуоборота ротора эта же полость будет уменьшаться и из нее топливо вытесняется в линию нагнетания.

Производительность качающего узла при выбранных геометри­ ческих размерах зависит от оборотов ротора и величины утечек. В практических расчетах она может быть подсчитана по следую­ щей формуле:

стин ротора, дм; пк — обороты ротора в минуту (подсчитыва­ ются исходя из оборотов коленчатого вала и передаточного чис­ ла привода).

Производительность качающего узла бензонасоса (располагае­ мый расход топлива WK) выбрана с таким расчетом, чтобы она на всех режимах значительно превышала количество топлива, потреб­ ляемого двигателем (потребный расход топлива GT). Объясняется это следующим образом:

1. Изменение режимов или условий работы двигателя по разно­ му влияет на изменение величины WK и GT. Так, увеличение давле­ ния наддува при неизменном числе оборотов коленчатого вала при­ водит к увеличению потребного расхода топлива GT, в то время как производительность качающего узла не меняется. Кроме того, с уве­ личением высоты полета расход топлива двигателя может умень­ шаться или увеличиваться, производительность же качающего узла с набором высоты при неизменном числе оборотов ротора всегда уменьшается. Для устранения опасности превышения потребного расхода топлива GT по сравнению с располагаемым WK производи­ тельность качающего узла бензонасоса берется со значительным запасом на всех режимах работы двигателя.

2. Для поддержания на выходе из насоса допустимого давле­ ния топлива необходимо иметь автоматический регулятор давления. Этим регулятором является редукционный клапан, который может устойчиво работать только при перепуске через него значительного

количества топлива.

Разность располагаемого WKи потребного GT расходов топлива, т. е. избыток топлива Wm6, создаваемого качающим узлом бензона-

215

coca, перепускается редукционным клапаном с линии нагнетания на линию всасывания.

Абсолютное давление топлива на выходе из бензонасоса р Вых.абе зависит от гидравлических сопротивлений выходящему топливу (противодавления со стороны карбюратора АК-14В) и настройки редукционного клапана.

РАБОТА РЕДУКЦИОННОГО КЛАПАНА БЕНЗОНАСОСА

Редукционный клапан бензонасоса служит для поддержания допустимого давления топлива перед карбюратором при изменении оборотов коленчатого вала двигателя, уровня топлива в баках и высоты полета. Перепуская часть топлива из полости нагнетания на­ соса в полость всасывания, редукционный клапан обеспечивает тем самым согласование располагаемых и потребных расходов топлива на различных режимах работы двигателя и при различных высотах полета вертолета. Кроме того, с помощью редукционного клапана производится регулировка давления топлива перед карбюратором АК-14В.

Схема работы редукционного клапана показана на рис. 117. Полость между клапаном 5 и мембраной 6 сообщена с полостью всасывания, поэтому на тарелку редукционного клапана снизу, а на мембрану сверху действует абсолютное давление топлива на входе в насос Рвх.абс- Оно слагается из суммы атмосферного давления в воздушном пространстве бензобаков рн и статического напора столба топлива рст над бензонасосом за вычетом гидравлических сопротивлений (потерь) р г.с, возникающих при протекании топлива по линии бак — бензонасос:

Рвх.абс == Рн ~f- Рст — Рг.с.

Полость над мембраной сообщена с атмосферой, поэтому на мембрану снизу действует давление окружающего воздуха рн- Кроме того, снизу на мембрану и редукционный клапан давит сила упругости пружины клапана ЯПр-

Полость над тарелкой редукционного клапана сообщена с поло­ стью нагнетания, поэтому сверху на тарелку будет действовать аб­ солютное давление топлива на выходе из насоса Рвых.абс- Силой упругости пружины 9 перепускного клапана, стремящейся оторвать редукционный клапан от седла, ввиду ее малости можно пренебречь.

Таким образом исходя из схемы устройства, можно подсчитать -Рзакр, стремящуюся оторвать тарелку редукционного клапана к сед­ лу, и Роткр, стремящуюся оторвать тарелку редукционного клапана от седла:

где SKa — площадь тарелки редукционного клапана; 5 м.Эф — эффек­ тивная площадь мембраны, под которой понимается ее геомет­ рическая площадь с учетом влияния упругости материала

2 1 6

мембраны, степени ее деформации и заделки мембраны в кор­ пусе насоса и на головке редукционного клапана. Эффективная площадь мембраны примерно в 2 раза меньше ее геометриче­ ской площади.

При -Роткр= ^Рзакр редукционный клапан находится в равновесии, не изменяя своего положения и величины гидравлических сопротив­ лений при перепуске топлива из полости нагнетания в полость всасывания.

При этом редукционный клапан не влияет на величину абсолютного давления топлива на выходе из бензонасоса Рвых.абс- Если равенство Роткр = -Рзакр нарушается, клапан меняет свое поло­ жение, воздействуя при этом на величину гидравлических сопротив­ лений при перепуске топлива и тем самым на величину рВых.абс-

Изменение оборотов коленчатого вала двигателя (уровень бен­ зина в баках и высота полета не меняются). При изменении оборо­ тов коленчатого вала двигателя соответственно изменяются обороты ротора бензонасоса. Полная производительность качающе­ го узла бензонасоса изменяется прямо пропорционально числу оборотов, в то время как потребляемый двигателем расход топлива GT изменяется по другому закону (рис. 118), например по кубиче­ ской параболе при фиксированном шаге несущих винтов и постоян­ ном составе смеси.

По мере увеличения оборотов коленчатого вала двигателя не­ прерывно возрастает перепуск топлива через редукционный кла­ пан И^б. При неизменном положении клапана увеличение коли­ чества перепускаемого топлива означает увеличение скорости, а следовательно, и гидравлических сопротивлений при перепуске топ­ лива. Давление топлива рВых.абс при этом увеличилось бы пропор­ ционально квадрату скорости перепускаемого топлива. Однако при

21Т

цесс перемещения клапана и регулирования давления пре­ кращается.

Таким образом, при увеличении оборотов коленчатого вала дви­ гателя абсолютное давление топлива на выходе из бензонасоса будет возрастать. Соответственно при падении оборотов коленчато­ го вала двигателя давление Рвы х .абс будет уменьшаться. Так как на­

вается (при росте оборотов) или уменьшается (при падении оборо­ тов). Однако при изменении оборотов коленчатого вала двигателя при правильной регулировке редукционного клапана избыточное давление топлива на выходе из бензонасоса изменяется плавно, ос­ таваясь в допустимых пределах во всем диапазоне рабочих обо­ ротов.

По принципу работы при изменении оборотов коленчатого вала

в таких регуляторах заканчивается при новом положении регули­ рующего органа, которому соответствует новое значение регули­ руемого параметра. Отклонение величины регулируемого парамет­ ра в процессе регулирования от своего первоначального значения называется с т а т и ч е с к о й о ш и б к о й р е г у л и р о в а н и я .

Статический регулятор прямого действия обладает пониженной чувствительностью к изменению регулируемого параметра. Чувстви­ тельность редукционного клапана можно было бы повысить путем уменьшения жесткости пружины. Однако в этом случае неболь­ шие случайные отклонения давления рвы х .абс привели бы к очень большим перемещениям клапана и в конечном итоге к резким коле­ бательным процессам при работе клапана (произошло бы сниже­ ние устойчивости регулятора).

Изменение уровня бензина в баках (обороты коленчатого вала двигателя и высота полета не меняются). В процессе работы дви­ гателя вследствие выработки уровень бензина в баках уменьшается. При прочих неизменных условиях это приводит к уменьшению дав­ ления топлива Рвх.абс на входе в бензонасос за счет уменьшения статического напора рст. При уменьшении давления р вх.абс соответ­ ственно уменьшается усилие, действующее на мембрану клапана сверху вниз ( р Вх.абс 5 м.Эф ), и усилие, действующее на тарелку редук­ ционного клапана снизу вверх (Рвх .абс 5КЛ) . Чтобы в этом случае из­ менение давления топлива на входе в насос не влияло на величину давления топлива на выходе из насоса, необходимо взаимно урав­ новесить усилия, действующие на редукционный клапан сверхувниз .Роткр и снизу вверх РзаКр. Это возможно в том случае, если эффективная площадь мембраны 5 м .Эф будет равна площади тарел­ ки клапана 5КЛ.

Редукционный клапан сконструирован так, что эти площади примерно равны.

Следовательно, как бы ни изменялось давление топлива на вхо­ де в насос, абсолютное и избыточное (при неизменном давлении рн)

Ш

Рис. 119. Характер изменения рн, Рвых.абс и рвых.изб при изме­ нении высоты полета

давления топлива на выходе из насоса будут оставаться постоян­ ными.

Изменение высоты полета (обороты коленчатого вала двигателя и уровень бензина в баках не меняется). С изменением высоты по­ лета меняется барометрическое давление рн, а следовательно, дав­ ление топлива на входе в насос р вх.абс и давление воздуха в полости под мембраной. Как уже известно, изменение давления р вх.абс рав­ новесия редукционного клапана не нарушает. При изменении же давления воздуха в полости под мембраной изменяется усилие ря^м.эф и, следовательно, однозначно изменяется усилие Р 3акр, вслед­ ствие чего равновесие редукционного клапана нарушается.

нимается над своим седлом. При этом сопротивления проходу пере­

Рвы х.абс будет продолжаться до тех пор, пока Роткр не станет равной Рзакр и не наступит новое равновесие клапана. Соответственно при уменьшении высоты полета вследствие увеличения давления р н клапан будет опускаться на седло, а давление р Вых.абс будет возрас­ тать. Очевидно, при изменении высоты полета давление р Вых.абс бу­ дет изменяться пропорционально атмосферному давлению, поэтому

с атмосферой на земле, то при увеличении высоты полета давление в ней изменяться не будет. Следовательно, будет оставаться посто­ янной и величина абсолютного давления топлива на выходе из на­ соса. В этих условиях избыточное давление топлива рвы х.изб с набором высоты будет непрерывно возрастать, что и покажет топ-

219