Основные технические данные компрессора (на расчетном режиме)

НАО «КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.САТПАЕВА»

ВОЕННАЯ КАФЕДРА

 

Экземпляров___

Экземпляр №___

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

По дисциплине

«Конструкция авиационного двигателя»

 

 

ВУС-461000

 

ТЕМА 20.

Компрессор двигателя ТВ3-117ВМ

 

Обсуждена на заседании цикла Э и РТВ Протокол _____________ От «___» _________2014г. Уточнена: «___» ____________201_г.

«___» ____________201_г. «___» ____________201_г.

 

АЛМАТЫ

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Начальник военной кафедры

При НАО «КазНТУ им. К.И. Сатпаева»

Полковник юстиции Т.Сагымбеков

«___» ________20__ г.

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

по дисциплине«Конструкция авиационного двигателя»

 

 

ОБЩИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цели и задачи обучения

Авиационные двигатели играют большую роль в гражданской и военной авиации.

Важнейшим элементом любого летательного аппарата является двигатель данные и конструктивное исполнение которого в значительной степени определяют возможность достижения больших скоростей, дальности полета и высот полета.

Поэтому непременными условиями успешной эксплуатации авиационных двигателей является глубокое знание физических основ их устройства и работы, эксплуатационных характеристик и обусловленности их ограничения, а также знание правил эксплуатации авиационной техники и их точное выполнение.

В результате изучения дисциплины студенты должны

знать:

- основные сведения о развитии гражданской авиации как отрасли государственного хозяйства;

- основные части авиационных двигателей;

- основы аэродинамики;

Уметь:

- определять и отличать основные технические данные авиационных

двигателей;

- производить простейшие расчеты по определению параметров

двигателей;

- иметь представление об основных конструктивных узлах двигателя и

их работе.

Выработать навыки:

- по демонтажу и установке основных агрегатов двигателя, а также иметь практические навыки по регулировке основных узлов и агрегатов двигателей АИ-24 и ТВ3-117 ВМ

Методические указания

При изучении дисциплины «Конструкция авиационного двигателя АИ-24 и двигателя ТВ3-117ВМ» является важнейшим этапом в подготовке специалистов, умеющих выполнять работы по техническому обслуживанию двигателей и их систем.

Это обучение позволяет закрепить и углубить знания, наиболее сложных вопросов касающихся газотурбинных двигателей, а также взаимодействие всех систем двигателей.

На занятиях учебный материал излагать применительно к практическим навыкам встречающимся при технической эксплуатации АД.

Большое внимание уделять знаю конкретных агрегатов двигателя, а также знанию основных систем двигателя.

Основной формой проведения практических занятий считать осмотр агрегатов той или иной системы на стендах, на макете двигателя.

Эти занятия проводить в специально оборудованных аудиториях, в классе оборудованном компьютерами, а также на учебных сборах в ангарах, где производиться техническое обслуживание авиадвигателей.

В процессе обучения на лекциях и практических занятиях использовать учебные кинофильмы, специальные программы на ПЭВМ по соответствующей тематике авиационного двигателя АИ-24 и двигателя ТВ3-117ВМ.

Главное внимание уделять на практические навыки по замене агрегатов различных систем двигателя, регулировки агрегатов двигателя АИ-24 и двигателя ТВ3-117ВМ.

В ходе проведения занятий широко использовать программный опрос обучающихся, проекционную аппаратуру, средства интерактивного обучения, а также использовать оборудование специальных классов.

В ходе занятий студенты приобретают навыки по замене агрегатов турбовинтового двигателя АИ-24 и двигателя ТВ3-117ВМ, определение характерных неисправностей двигателя АИ-24 и двигателя ТВ3-117ВМ,

а также способы их устранения, либо заменой агрегата либо регулировкой, что производиться на стендах или на макете турбовинтового двигателя АИ-24 и двигателя ТВ3-117ВМ.

ЗАНЯТИЕ – 1. Назначение, основные элементы.

 

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ:

- знание физических основ, устройства, работы, эксплуатационных характеристик.

ВРЕМЯ: 2 часа (90 минут).

ВИД ЗАНЯТИЯ: групповое занятие

МЕСТО: специализированный класс.

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

Мультимидийные средства обучения.

 

Литература:

1. Руководство по технической эксплуатации турбовального двигателя ТВ3-117.

2. Авиационный турбовальный двигатель ТВ3-117, учебник Крейса.

3. Мурко П.Д. Авиационный турбовальный двигатель ТВ3-117.

 

 

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ И РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ

№ пп	Вопросы занятий	Время (мин)
I	Организация занятия
II	Учебные вопросы:
	1. Назначение, основные элементы и технические данные компрессора.
2. Конструктивное выполнение корпусов компрессора, направляющих аппаратов и механизмов поворота лопаток ВНА и НА 1-4 ступеней.
3. Обогрев переднего корпуса компрессора.
4. Конструктивное выполнение элементов ротора компрессора и рабочих лопаток.
III	Заключительная часть

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ.

Проверка подготовки студентов к занятию:

Принять доклад дежурного по взводу.

Проверить наличие студентов.

Проверить готовность взвода к занятию.бъявить тему и учебные цели занятия.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1-й учебный вопрос.Назначение, основные элементы и технические данные компрессора.

Компрессор двигателя осевой двенадцати ступенчатый с поворотными лопатками ВНА и НА первых четырех ступенях, с двумя клапанами перепуска воздуха из-за 7 ступени компрессора.

Компрессор служит для сжатия воздуха перед поступлением его в камеру сгорания. Сжатие воздуха и подогрев его при сжатии способствуют быстрому и полному сгоранию топлива в камере сгорания.

 

Компрессор представляет собой лопаточную машину, в которой происходит преобразование механической работы, подводимой от турбины, в энергию давления воздуха.

Ступень компрессора - направляющий аппарат (НА) и рабочее колесо (РК).

 

 

Основные технические данные компрессора (на расчетном режиме)

1.Расход воздуха через компрессор........................... ..8,85 кг/сек.

2.Степень повышения давления.............................. ...9,45.

3. Температура воздуха за компрессором...................... 335 °С.

4.Осевая скорость воздуха па входе в компрессор.......... 149 м/сек.

5.Осевая скорость воздуха на выходе из компрессора,,.. 112м/сек.

б.Окружная скорость воздуха на внешнем радиусе...... 335м/сек.

7.Коэфициент полезного действия.,............................0,855.

8.Относительная масса.......................................... ..0,17.

 

 

Рис.1.

 

 

Ротор компрессора - барабанно-дискового типа, имеет 12 дисков с закрепленными на них рабочими лопатками.

 

Передняя опора компрессора (первая опора двигателя) состоит из: роликового подшипника, корпуса с деталями фиксации подшипника, масляных форсунок и деталей уплотнения масляной полости.

 

Задняя опора компрессора (вторая опора двигателя) включает в себя: шариковый подшипник, корпус с деталями фиксации подшипника, форсуночное кольцо и детали уплотнения масляной полости.

 

 

Статор компрессора состоит из:

- корпуса первой опоры;

- переднего, среднего и заднего корпусов;

- входного направляющего аппарата (ВНА), а так же направляющих и спрямляющего аппарата.

 

Корпус первой опоры служит для размещения узла первой опоры, центрального привода и ВНА. Корпус отлит из алюминиевого сплава и образован двумя ободами, которые соединены четырьмя стойками.

Передний корпус состоит из четырех кольцевых обечаек с фланцами, соединенными между собой болтами. Во фланцах имеются радиальные отверстия под цапфы поворотных лопаток НА первых четырёх ступеней.

Средний корпус компрессора служит для размещения НА 5 −12ступеней . В
средней части корпуса приварен ресивер для отбора воздуха из-за 7 ступени.

Задний корпус компрессора является силовым узлом и предназначен для размещения НА 7 ступени и спрямляющего аппарата, а также крепления корпуса второй опоры.

Особенности конструкции компрессора: наличие поворотных лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) и направляющих аппаратов (НА) I, II, III и IV ступеней. Изменением углов установки лопаток при изменении режимов работы двигателя или полетных условий обеспечивается плавное, бессрывное обтекание рабочих лопаток и лопаток НА в довольно широком диапазоне частот вращения. Это не только повышает запас устойчивости компрессора по помпажу, но и его к. п. д.

Поворот лопаток ВНА и НА осуществляется при помощи пяти поворотных
колец , соединенных с цапфами лопаток рычагами.

 

 

Рис. 2.

2-й учебный вопрос. Конструктивное выполнение корпусов компрессора, направляющих аппаратов и механизмов поворота лопаток ВНА и НА 1-4 ступеней.

 

Корпус компрессора состоит из четырех кольцевых корпусов (1) (см. рис. 3), (2), (3) и (4). Корпуса (1), (2), (3) и (4) представляют собой кольцевые обечайки с фланцами с обеих сторон. Корпуса соединяются между собой фланцами и скрепляются болтами и самоконтрящимися гайками. Центрирование корпусов между собой осуществляется призонными болтами.

 

 

Рис. 3. Статор компрессора.

1. Корпус №1 2. Корпус № 2 3. Корпус № 3 4. Корпус № 4 5. Кольцо рабочего колеса 6. Koжyx 7. Наружный корпус спрямляющего аппарата 8. Кольцо спрямляющего аппарата 9. Лопатка направляющего аппарата 10. Лопатка спрямляющего аппарата 11. Кольцо спрямляющего аппарата 12. Кольцо лабиринта 13. Внутренняя обойма.

 

Во фланцах корпусов имеются радиальные отверстия, которые расположены в промежутках между отверстиями под болты крепления корпусов и служат гнездами для установки цапф поворотных лопаток направляющих аппаратов.

Обечайка корпуса (4) и кожух (6) образуют кольцевую полость, которая через отверстия в стенке обечайки и наружной обойме направляющего аппарата седьмой ступени соединяется с проточной частью компрессора.

На наружной поверхности кожуха (6) имеются: фланец (4) (см. рис. 4) для отбора воздуха на охлаждение свободной турбины и наддува третьей опоры, фланец (5) для отбора воздуха на нужды вертолета, фланец (2) (см. рис. 5) и (3) (см. рис. 4) для установки клапанов перепуска воздуха, фланец (I) для осмотра рабочих лопаток седьмой и восьмой ступеней компрессора, а также резервные фланцы (2) (рис. 4) и (4) (рис. 5).

На наружной поверхности обечайки корпуса приварены два угловых штуцера, обеспечивающие через отверстия в обойме направляющего аппарата И 5 отбор воздуха для наддува уплотнений первой опоры через штуцер (I) (см. рис. 4) и четвертой опоры через штуцер (3). Направляющие аппараты № I, 2, 3 и 4 (первой, второй, третьей и четвертой ступеней компрессора) состоят каждый из поворотных лопаток, установленных специальными цапфами в радиальные отверстия фланцев корпусов компрессора. Для управления лопатками на их верхних цапфах установлены рычаги, которые через сферические подшипники входят в зацепление с осями поворотных колец.

 

 

Рис. 4.

1.Фланец для осмотра работах лопаток седьмой и восьмой ступеней ротора компрессора 2. Резервный фланец 3. Фланец для установки клапана перепуска 4. Фланец для отбора воздуха на охлаждение свободной турбины и наддува третьей опоры 5. Фланец для отбора воздуха на нужда вертолета 6. Кронштейн крепления воздушного стартера 7. Кронштейн крепления насоса-регулятор.

 

Рис. 5.

1. Штуцер отбора воздуха на наддув первой опоры 2. Фланец для установки клапана перепуска 3. Штуцер отбора воздуха на наддув четвертой опоры. 4. Резервный фланец отбора воздуха.

 

Лопатки направляющих аппаратов № I и 2, кроме того, имеют нижние цапфы, которые входят в цилиндрические гнезда разъемных внутренних обойм (13) (см. pиc.3). Спрямляющий аппарат компрессора является силовым элементом конструкции двигателя и состоит из наружного корпуса (7) (см. рис. 3) и кольца (II), обойм (8), лопаток (9) направляющего аппарата двенадцатой ступени и лопаток (10) спрямляющего аппарата, соединенных в один узел.

Наружный корпус спрямляющего аппарата представляет собой кольцевую обечайку с двумя фланцами. Кольцо (II) спрямляющего аппарата выполнено в виде кольцевой обечайки с фланцем. Передним фланцем корпус спрямляющего аппарата крепится болтами к корпусу компрессора, а задним фланцем к корпусу камеры сгорания.

К фланцу кольца (II) крепится болтами корпус второй опоры, внутренний корпус диффузора камеры сгорания и кольцо лабиринта.

Входной направляющий аппарат (см. рис. 1) состоит из отдельных поворотных лопаток, установленных верхними и нижними цапфами в соответствующие гнезда корпуса первой опоры.

 

3-й учебный вопрос. Обогрев переднего корпуса компрессора.

 

Рис. 6.

 

Компрессор имеет противооблединительную систему, предназначенную для защиты входной части компрессора, воздухозаборника (а также кока или ПЗУ) при эксплуатации двигателя в условиях, способствующих образованию льда.

В системе используется вторичный воздух, отбираемый из камеры сгорания.

Горячим воздухом обогреваются передние кромки горизонтальных стоек корпуса первой опоры, лопатки ВНА и детали ПЗУ. При отсутствии ПЗУ
обогревается кок и передняя кромка воздухозаборника двигателя.

В систему противооблединения входит также датчик обледенения РИО-ЗМ, установленный на вертолете. Включение противооблединительной системы производится либо автоматически по сигналу от РИО- ЗМ, либо вручную.

Расход воздуха, подаваемого в систему, автоматически ограничивается терморегулятором для снижения потерь мощности.

 

4-й учебный вопрос. Конструктивное выполнение элементов ротора компрессора и рабочих лопаток.

Ротор компрессора дискобарабанного типа изготовлен из двенадцати дисков, соединенных между собой сваркой, кроме диска первой ступени, который крепится болтами (10) (см. рис. 7) к проставке, приваренной к диску второй ступени.

Передняя цапфа (9) ротора изготовлена как одно целое с диском второй ступени. Задняя цапфа (6) крепится болтами (3) к диску девятой ступени. С передней и задней сторон ротор имеет лабиринтные уплотнения (1) и (4). Уплотнение (I) выполнено как одно целое с диском первой ступени. Уплотнение (4) крепится к диску двенадцатой ступени винтами (12).

Внутри барабана установлены две заглушки - заглушка (7) отделяет масляную полость первой опоры от внутренней полости барабана. Заглушка (8) отделяет внутреннюю полость барабана от попадания вторичного воздуха камеры сгорания. Заглушки (7) и (8) фиксируются от перемещения штифтами (11). Для дренажа возможного попадания масла из внутренней полости барабана выполнено отверстие "а". Для предотвращения попадания масла в полость ротора установлен экран (5), который крепится болтами (3) к диску девятой ступени.

Лопатки рабочих колес (РК) первой, второй и третьей ступени установлены в отдельные пазы типа "ласточкин хвост". Лопатки остальных ступеней установлены в кольцевые проточки с профилем типа "ласточкин хвост", в которые лопатки заводятся через специальное окно.

 

Рис. 7.

1. Лабиринтное уплотнение 2. Лопатки 3. Болт 4. Лабиринтное уплотнение 5. Экран 6. Задняя цапфа 7. Заглушка 8. Заглушка 9. Передняя цапфа 10. Болт 11. Штифт 12. Винт. а - дренажное отверстие.

 

Крутящий момент от вала турбины передается к ротору компрессора через эвольвентные шлицы, выполненные внутри шейки задней цапфы.

 

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

1. Подвести итоги занятия, сделать вывод по достижению цели занятия.

2. Ответить на вопросы студентов.

3.Дать задание на самоподготовку.

 

ЗАДАНИЕ НА САМОПОДГОТОВКУ:

1. Руководство по технической эксплуатации турбовального двигателя ТВ3-117. Книга 1. Раздел Двигатель.

2. Авиационный турбовальный двигатель ТВ3-117, учебник Крейса.