Опоры и уплотнения-Новиков ДК

При подаче масла внутрь отведенного участка полости вала по высоте и форме канавки образуется слой масла, давление в котором можно создать в 3…5 раза выше, чем давление за насосом. Это позволяет транспортировать масло по сложной системе каналов и проточек к телам качения, к торцевым уплотнениям и др.

Следует отметить, что это лучший прием подвода масла к межвальному подшипнику и контактным уплотнениям.

При подаче масла через вал, то есть с использованием центробежных сил, в опорах перед турбиной ВД или за ней, удаленных от концов вала, применяется подвод с помощью вращающихся захватов с встречной подачей на них струи масла из охватывающего вал кольцевого коллектора.

1.3.2 Выбор рациональной формы элементов подвода смазки к подшипнику

При проектировании опоры зачастую приходится подводить масло через внутреннее кольцо подшипника (рис. 1.12). Масло через четыре форсунки непрерывно поступает на специальное кольцо с радиальными каналами, откуда попадает в канавки, выполненные в подшипнике и поступает внутрь подшипника по осевым каналам. Трёхмерная модель подшипника с форсунками и масляным кольцом представлена на рис. 1.13.

Необходимо сравнить количество масла, поступающего в подшипник при использовании колец с двумя и четырьмя каналами и постоянном расходе масла на форсунках.

Рассмотрим кольцо с четырьмя каналами, которое представлено на рис. 1.14. Форму канала можно видеть на рис. 1.15. Для газодинамического анализа необходимо создать расчетную область течения масла. Это делается в пакете моделирования NX 7.5. По-

лученную модель можно видеть на рис. 1.16.

Рисунок 1.12 – Конструкция системы подачи масла в подшипник

21

Рисунок 1.14 – Кольцо с четырьмя каналами

23

2. Конструкционная прочность опор

Конструкционная прочность опор, размещенных в разных температурных зонах двигателя, определяется условиями нагружения, температурным режимом, технологией изготовления и выбором материалов.

Однако разница в рабочих температурах опор такова, что по этому признаку их можно разделить условно на компрессорные опоры (холодная зона) и турбинные, с высоким уровнем температур зоны размещения. К первым отнесем переднюю и среднюю опоры, ко второй – опоры перед и за турбиной ВД и заднюю опору.

2.1. Выбор материалов

Главный акцент в выборе материалов элементов опор будет сделан на выборе материалов силовой системы: наружного и внутреннего кольца, стоек, диафрагмы и корпуса подшипников. Отдельно рассмотрим выбор материалов основных деталей ГДД и контактных уплотнений.

Оговорка о разделении опор на компрессорные и турбинные освобождает от анализа требований к материалам, т.к. эти требования аналогичны выдвинутым в разделах, посвященных конструкционной прочности компрессора и турбины.

В таблице 2.1 даются физико-механические характеристики рекомендуемых материалов опор.

Среднюю опору ТРДД малой двухконтурности и малых тяг обычно получают литьем, используя алюминиевые и магниевые сплавы. Литье этих сплавов используется и при формировании деталей передней опоры.

Алюминиевый сплав Ал-4 обладает хорошими литейными свойствами. Температура при литье в землю и кокиль линейная усадка 1%, сплав сваривается газовой и ар- гонно-дуговой сваркой.

Магниевый сплав Мл-9 тоже хорошо льется и обрабатывается резанием, удовлетворительно сваривается аргонно-дуговой сваркой.

Титановый литейный сплав ВТ-5Л используется для изготовления силовых корпусов современных ТРДД с большой степенью двухконтурности, работающих при температуре до 400°C. Температура плавления сплава 1640°C, а заливки – 1850...2000°C. Линейная усадка

1, 0...1, 2%.

Титановый сплав ВТ20 поставляется в виде прутков, хорошо сваривается и может быть использован для изготовления деталей передней и средней опоры, работающих до

500°C.

Титановый сплав ОТ-4 – листовой материал, хорошо штампуется и сваривается, может использоваться при изготовлении ребер, кожухов, колец. Сохраняет прочность до 350°C.

Сталь ЭИ-961 поставляется в прутках, сталь хорошо деформируется в горячее состоянии, удовлетворительно сваривается, используется для изготовления деталей, работающих при температурах до 6000С.

Сталь ВЖ-98 деформируется в горячем и холодном состоянии, хорошо сваривается всеми видами сварки. Рабочие температуры до 950...1000°C.

Литейный сплав ВЖЛ-14 выплавляется в вакуумных печах, температура при литье 1520...1560°C, линейная усадка 0,7%. Применяется для отливки корпуса подшипников опоры и других сложных деталей. Длительно работает при температурах до 600°C.

Сплав ЭП-693 хорошо деформируется и удовлетворительно сваривается, применяется для сварных конструкций опор и камер сгорания.

29

Таблица 2.1

Физико-механические характеристики материалов

2.2. Анализ нагружения опор

С точки зрения нагружения, опора представляет собой сложную пространственную конструкцию, состоящую из отдельных жестко-связанных оболочек. Действительно, наружное, внутреннее кольцо наружного контура, пустотелые ребра и корпус подшипников – это цилиндрические оболочки, а диафрагмы и наклонные стенки внутреннего контура – конические. Вертикальные стенки обычно рассматриваются как частный случай конической обо-

лочки при угле конуса αK = π .

2

Каждая из опор находится в неодинаковых условиях по составу действующих нагрузок и по температурному режиму.

Для анализа нагружения опор принимается условие, что будет рассматриваться наиболее распространенный случай, когда основной пояс подвески находится в плоскости сред-

30