МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національнийаерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського
«Харківськийавіаційний інститут»
Кафедравищої математики
Пояснювальназаписка до курсового проекту
здисципліни «Основи системного аналізу»
Системнийаналіз масляної системи газотурбінного двигуна
ХАІ. 405.440м. 10О. 6. 040303. 0704553
Виконавець студент гр. 440-м
Д. І. Корниенко
Керівник канд. техн. наук, доцент
Г. К. Бахмет
2010
Реферат
маслосистемадвигатель газотурбинный
Курсовая работа состоитиз 3 разделов, 9 иллюстраций, 1 таблицу, 4 источника литературы, 3 приложения. Объемработы 40 листов. Использовалось 4 источника литературы.
Цель работы: –использование системного анализа при исследовании масляной системыгазотурбинного двигателя.
Объект исследования –масляная система газотурбинного двигателя.
В работе применены методысистемного анализа: Структурный анализ системы, функциональный анализ, инфологическийанализ системы.
Приведены расчетныеалгоритмы установки. Дополнены приложениями.
Анализ системы проведен наоснове современных достижений в технике, в работе описаны все имеющиеся схемы,используемые при проектировании двигателя.
При выборе схемымаслосистемы ГТД рекомендуется отдавать предпочтение замкнутой схеме снерегулируемым давлением масла на входе в двигатель. Полно поточная схемапозволяет спроектировать нагнетающий масляный насос с меньшим запасом попроизводительности. В целях строгой дозировки прокачки масла его подвод к узламтрения, включая смазку подшипников качения, выполняют через калиброванныеструйные форсунки. Насосы, откачивающие масло из опор и агрегатов ГТД, должны в2… 3 раза превосходить по производительности нагнетающие насосы.
Система применяется приработе ГТД
Откачка,Маслонасос, Теплоотдача, Трение, Смазка, Расчет теплоотдачи, Структурный анализ,Сетевая схема.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Объект исследования
1.1 Схемы маслосистем
1.1.1 Маслосистема с регулированнымдавлением масла
1.1.2 Маслосистема с регулированнымдавлением масла
1.2 Дерево проблем, дерево целей
2. Анализ системы
2.1 Составляющие системы
2.2 Структурный анализ системы
2.3 Функциональный анализ
2.4 Инфологическое описание
Заключение
Список использованной литературы
Список сокращений
Приложения
Введение
В основе ГТД (газотурбинныйдвигатель) имеются системы обеспечения работы. Так при работе двигателя, которыйимеет огромное количество движущихся элементов, трущихся пар, выделяется теплои снижается энергетический ресурс двигателя. Система подвода масла обеспечиваетснижение потерь энергетического ресурса двигателя.
Маслосистемы ГТДпредставляют собой совокупность устройств и агрегатов, обеспечивающих:
- смазку трущихсяповерхностей;
- отвод тепла, выделяющегосяпри трении и передаваемого в масло;
- защиту трущихсяповерхностей от наклепа и коррозии;
- удалениепродуктов износа из зоны трения трущихся пар.
На большинстве ГТД маслоиспользуется также для демпфирования опор роторов.
При необходимости, маслов ГТД может применяться и в качестве рабочего тела для различных механизмов, агрегатови т. п. Иногда масло используется для обогрева отдельных элементов двигателя.
При работе ГТД в разныхклиматических условиях, маслосистема является важной составляющей при запускедвигателя, так как при запуске двигателя в низких температурах элементыдвигателя деформируются и создают неплотности в полостях двигателя. Системаподачи масла обеспечивает подогрев двигателя и осуществляет регулировкудавления в полостях смазки двигателя, которую обеспечивает системы суфлированияи подачи масла.
Актуальностьиспользования системного анализа маслосистемы двигателя проявляется в том, чторезультаты такого анализа позволяют повысить надежность и экономичностьдвигателей, увеличить их ресурс.
Так как в современноевремя разработали высоко скоростные и энергетически потребляющие двигатели, главнойзадачей становится приоритетом сохранение надежности и долговременноеиспользование агрегатов система смазывания выделяется своей актуальностью ипроблематикой анализа и проектирования.
Целью представленногокурсового проекта и является использование системного анализа маслосистемыдвигателя для изучения возможности повышения эффективности двигателей.
В первом главе работыприводится обзор литературы и других информационныхисточников по заданной теме, делаются выводы автором по использованиюмаслосистем, представлены построенное дерево проблем, дерево целей, определяетсяцель исследования.
Во втором главе работы содержится анализ предмета исследования.Для этого в главе определен объект исследования, приводятся доказательства того,что объект исследования является объектом с точки зрения системного анализа, определенпредмет исследования, приводится структурный, функциональный анализ иинформационный анализ исследуемого объекта.
По окончаниюработы представлены полученные выводы по повышению точности измерения температуры.
1.Маслосистема как обьект анализа
Маслосистема ГТДпредставляет собой совокупность специальных устройств и агрегатов, обеспечивающихподачу масла в узлы трения двигателя для снижения потерь, мощности в них, уменьшенияизноса деталей, отвода тепловой энергии, выделяющейся при трении, защитытрущихся поверхностей от наклепа и коррозии, удаление твердых включений из зонытрения. Следовательно, основные задачи, стоящие перед маслосистемой ГТД это:
1. Уменьшение износатрущихся поверхностей
2. Уменьшение потерь натрение.
3. Охлаждение узловтрения.
Каждая из этих задачсвязана непосредственно с физическими (куда входят и тепловые) и химическимипроцессами работы ГТД.
Обзор схем маслосистемприводит к выводу, что такие системы могут быть:
— разомкнутые, когдамасло подается только в узел с трущимися элементами.
— циркуляционная – когдапроисходит подача масла в элемент и откачка из него масла.
/>
Рисунок 1Класификациятипов маслосистем
1.1 Схемы маслосистем
Разомкнутая схема-применяютсяна двигателях с непродолжительной работой(двигателя беспилотных аппаратов, подьемныедвигатели, турбокомпрессорные стартеры). В этом случае случае в качестве смазкиможно использовать топливо.
Вывод: разомкнутые схемымаслосистем не могут приминятся в авиационных двигателях, которые требуют болеетщательной смазки и защиты, для поддержания мощьности и продолжительности ивысотности полета.
Циркуляционная схема–обеспечивает низкие безвозвратные потери масла и длительную непрерывную работудвигателя. Циркуляционные системы подразделяются на одноконтурные в которыхциркуляция происходит по схеме «бак- двигатель-бак», и двуконтурные, в которыхбак в тои или иной степени исключается из циркуляции масла. Любая из систембудет считатся открытой, если маслобак сообщается с атмосферой либонепосредственно, либо через суфлер двигателя. Сообшение верхней, расположеннойнад маслом, полости бака с атмосферой через суфлер обуславливается желаниемснизить безвозвратные потери масла путем уменьшения его выброса в атмосферу вжидкой фазе. В открытых системах давление масла на входе в нагтетающий насосуменьшается с увеличением высоты полета, и поэтому их высотность относительномала. Закрытые системы обладают большей высотностью и обеспечивают ускоренныйпрогрев масла при запуске двигателя. В закрытых системах внутри маслобакасоздается избыточное по отношению к атмосферному давление. Величина избыточногодаввления поддерживается постоянной за счет установленного на маслобаке илитрубопроводах масляной системы клапана.
В зависимости от величиныдавления подаваемого в систему нагнетания масла маслосистемы класифицируются на2 варианта
· Регулированноедавление масла.
· Нерегулированноедавление масла.
1.1.1 Маслосистема срегулированным давлением масла
Преймушества: Подводит маслок узлам трения в полном обьеме также и в случае аварийных утечек из нее до техпор, пока суммарная велечина прокачки и аварийных утечек не привысит подачунагнетаюшего насоса. После этого начнется снижатся давление масла на входе, чтопривидет к срабатыванию сигнализатора мимального давления.
Недостаток:Производительность нагнетаюшего насоса на всех режима работы двигателя, превышаетпотребную, из-за чего значительную часть масла после выхода из насосаприходится возвращать обратно на вход в него, кроме номинального режима работыдвигателя. То есть на малых режимах работы двигателя к трущимся поверхностямподается излишнее количество масла, что ухудшает характеристики маслосистемы.
/>
Рисунок 2 Циркуляционнаямаслосистема с регулированым давлением масла.
Схема циркуляционноймаслосистемы, рисунок 2 (регулированное давление масла): 1. Маслобак; 2. магистральвсасывающая; 3. нагнетающий маслонасос; 4. Фильтр тонкой очистки; 5. клапанредукционный; 6. датчик замеров давления; 7. Откачивающие маслонасосы; 8. Откачивающаямагистраль; 9. Воздухоотделитель центробежный; 10. Теплообменник; 11. Полости(масляные) двигателя; 12. Суфлирующая магистраль. 13. суфлер центробежный; 14. клапанбаростатический; 15. Клапан обратный; 16. Заборник масла маятниковый; 17. Воздухоотделительстатический; 18. Клапан перепускной.
1.1.2 Маслосистема снерегулированным давлением масла
Преймушества: величинадавления масла зависит от частоты вращения ротора ГТД, она всегда удовлетворяетдействительную поребность узлов трения в нем, а запас нагнетаюшего насосанасоса по производительности при этом незначителен.
Недостатки: в случаезапуска двигателя при низких отрицательных температурах нагнетаемое маслообладает высокой вязкостью и в маслоситеме его давление может достигать величин,при которых в агрегатах и трубопроводах могут возникнуть чрезмерные напряжения.
Схема циркуляционной маслосистемы(нерегулированное давление масла):
/>
Рисунок 3 Схемациркуляционной маслосистемы с не регулированным давлением масла.
1. Забор масла измаслобака. 2. Блок маслонасосов. 3. клапан предохранительный. 4. фильтр. 5сигнализатормаксимального перепада давления на фильтре. 6. ТМТ (топливо масляныйтеплообменник). 7 Воздухомасляный теплообменник. 8. слив в маслобак. 9Воздухоотделитель. 10. суфлер центробежный. 11. Датчик перепада давления междуступенями нагнетания и откачивания. 12. фильтр последнего шанса.
Выводы:
Преимущества маслосистемыс неурегулированным давлением масла по сравнению со схемой с регулируемымдавлением масла:
1. Существенно меньший барботаж (перемешивания) масла и,соответственно, меньшее тепловыделение.
2. Более эффективная по сравнению с маслосистемой срегулируемым давлением откачка масла на всех режимах работы двигателя.
3. Лучшие условия смазки узлов трения принизкотемпературном запуске двигателя.
4. Отсутствие редукционного клапана упрощаетобслуживание маслосистемы
Заключение: длядальнейшего анализа выбираем маслосистему с нерегулированным давлением масла. Применение,которых используется шире по сравнению с другими схемами маслосистем длядвигателей последнего поколения.
При выборе схемымаслосистемы ГТД рекомендуется отдавать предпочтение замкнутой схеме снерегулируемым давлением масла на входе в двигатель. Полно поточная схемапозволяет спроектировать нагнетающий масляный насос с меньшим запасом попроизводительности. В целях строгой дозировки прокачки масла его подвод к узламтрения, включая смазку подшипников качения, выполняют через калиброванныеструйные форсунки. Насосы, откачивающие масло из опор и агрегатов ГТД, должны в2, 3 раза превосходить по производительности нагнетающие насосы.
1.2 Дерево проблем, деревоцелей
Обзор литературыопределил основные проблемы при проектировании маслоситемы.
Из рассмотреннойпроблематики представим дерево проблем:
/>
Рисунок 4 Дерево проблем
Схема дерева составлена сучетом дерева целей:
/>
Цель работы –использование системного анализа при исследовании масляной системыгазотурбинного двигателя.
Объект исследования –масляная система газотурбинного двигателя.
2.Анализ системы
2.1 Составляющиесистемы
1. Теплообменник
Используются дляохлаждения масла. Применяются 2 видов теплообменников (далее ТМТ)[1]низкого иливысокого давления, в первом случае топливо для охлаждения масла отбирается изтопливной магистрали до топливного насоса, во втором за ним. ТМТ высокогодавления отличаются компактностью, но, находясь под высоким давлением топлива, онидолжны обладать высокой прочностью и надежностью.
Когда хладоресурс топливанедостаточно, в маслосистеме дополнительно устанавливают ВМТ.
Выбор теплообменников дляохлаждения масла производится из условий обеспечения заданных температур маслана всех режимах работы ГТД.
В зависимости от местарасположения теплообменника маслосистемы различают на системы с «горячим» и«холодным» баком. В маслосистеме с «горячим» баком устанавливается в магистралиподвода масла в двигатель, с «холодным» баком в магистрали откачки.
В маслосистеме с«горячим» баком благодаря рациональному и конвективному теплообмену маслопередает окружающей среде ощутимую часть тепла, снижая тем самым нагрузку натеплообменник, что позволяет уменьшить его размеры.
Составляющие: 1. пучкитруб — через которые топливо поступает в теплообменник, а горячее маслопроходит по межтрубной полости. 2. Перегородка удлиняет путь масла, увеличиваетего скорость и эффективность охлаждения. 3 Перепускной клапан которыйоткрывается при увеличении перепада давления в масляной полости свыше допустимого(засорение), (при этом часть масла со входа сразу поступает на выход изтеплообменника, предохраняя ТМТ от поломки). 4. Датчики температуры –установлен на выходе масла из теплообменника.
2. Маслобак
Составляющие:1. Горизонтальнаяперегородка – отделяющий отсек отрицательных перегрузок от основного объема. Придействии отрицательных перегрузок масло удерживается под перегородкой. 2. Заборныйпатрубок — при действии отрицательных перегрузок остается в масле и смазкадвигателя не прекращается. 3. Заливная горловина — для подачи масла в маслобак.4. Предохранительный фильтр - для задержания посторонних предметов, такжеустановлен на выходе маслобака. 5. Щтуцер – для обеспечения закрытой заправкимаслобака авиационного двигателя. 6. Попловковый клапан – для автоматическогопрекращения закрытой заправки. 7. Предохранительный клапан защищает маслобак отразрушения при повышении давления суфлирования сверх допустимого. 8. Сливнойкран предназначен для полного удаления масла; поэтому крепится в нижней частимаслобака. 9. Датчик контроля уровня масла в маслобаке. 10. Минимальный уровеньмасла. 11. Мерная линейка 12. Фланец — для минимального пенообразования маслапри его возврате, направляется на стенки маслобака где оно стекает поднебольшим углом. 13. Патрубок суфлирования. 14 Фланец – слив масла.
Маслобак предназначен дляразмещения масла. Из маслобака подается в маслосистему и возвращается в негопосле откачки.
3. Блок маслонасосов
Составляющие: 1. шестернинагнетающей ступени переносит масло заполнившее впадины между зубьями во всасывающуюполость переносится в полость нагнетания и выдавливается там при входе зубьев взацепление. 2. Шестерни откачивающих ступеней — осуществляет обратное действиеэлемента (1). 3. Вал приводной – связан с (1) и (2) и приводит их в движение. 4.Клапан стравливания воздуха – находится на линии нагнетания и исключаетобразование воздушных пробок. 5. Клапан редукционный- поддерживает заданноедавление.
Предназначен для прокачкимасла через двигатель для создания необходимой вязкости масла, которое зависитот давления создаваемого блоком маслонасосов.
4. Клапанпредохранительный
Защищает систему отвысоких параметров давления(12, 6-15, 4кгс/см2 ) возвращает излишнеемасло обратно на вход в насос.
5. Фильтр
Для очистки масла, удалениечастиц работы трущихся пар. Фильтр устанавливаемый на выходе из откачивающей ступени,имеет повышенную тонкость фильтрации и называется фильтром тонкой очистки. Устанавливаемыйпосле нагнетающей ступени фильтр выбирают таким образом, что бы тонкость егофильтрации полнопоточную очистку масла при низкотемпературном запуске (исключаетперепуск масла мимо фильтра), поэтому его называют фильтром тонкой очистки.
Составляющие: 1. Полотнастекловолоконные. 2. Кусочки стеклянных волокон (зафиксированы между собой). 3.Сигнализатор флажковый – контролирует максимальный перепад давления в фильтре. 4.Датчик-сигнализатор перепада давления. 5 клапан отсечной. 6 клапан перепускной.7. крышка фильтра. 8. корпус фильтра. 9. фильтроэлемент. 10. пробка сливная.
6. Воздухомасляныйтеплообменник
Охлаждает масло, если нахватаетхладоресурса у ТМТ. Масло в межтрубное пространство (1), и охлаждается воздухомпродуваемый через трубки (2). ВМТ устанавливается на пути потока воздуха в газо-воздушномтракте ГТД.
7. Трубопровод
Предназначен для связи смаслобаком для следующей циркуляций, является связующим междувоздухоотделителем и маслобаком.
8. Воздухоотделитель:отделяет воздух от вспененного масла, которое образуется при смазывании ипередач ГТД (раздробление масла — смешивание с воздухом). Что приводитухудшению качества масла.
Составляющие:1. Корпус. 2.Ротор отбрасывает масло под действием центробежных сил. 3. Приводной валприводит в действие (2). 4. Кольцевая щель. 5. Промежуточный корпус. 6. Штуцер- связывает воздухоотделитель с маслобаком. 7. Шариковый клапан – под действиемдавления воздуха и паров масла, открывается и выводит через радиальныеотверстия во внутреннюю полость приводного вала и отводятся в полость коробкиприводов.
10. Суфлер центробежный
Применяют для уменьшениябез отвратных потерь масла (каплеобразное состояние) которое содержится вмасляных полостях при удалении паров масла и воздуха. А также стабилизируетдавление в масляных полостях двигателя.
Составляющие:1. Сегментиз пористого материала — для преобразования «разрыхленного» масла. 2. Отверстие– через них проходит масловоздушная смесь, которая поступает в ротор. 3. Ротор — разделяет масловоздушную смесь на воздух и масло. 4. Окна ротора — воздухпроходит во внутреннюю полость вала ротора и дальше – к выходу в атмосферу. 5. Выемки- для отброски масла по наружной стенке корпуса к внутреннему каналу в коробку(6). Приводов агрегатов.
11. Фильтр последнегошанса
Обеспечивает защитужиклерных соединений
Исключает засорениежиклерных отверстий, и защищают узлы трения от проникновения в них крупныхчастиц.
12. Датчик перепададавления между нагнетанием и откачкой масла
Поддерживает постоянныйперепад между магистралями нагнетания и откачки масла.
13. Магнитныйсигнализатор
Подают сигнал призагрязнении защитного фильтра
14. Фильтр защитный
Обеспечивают задержкукрупных частиц
2. 2. Структурноеописание
2. 2. 1Состав системы:
1. Забор масла измаслобака. 2. Блок маслонасосов. 3. клапан предохранительный. 4 фильтр. 5сигнализатормаксимального перепада давления на фильтре. 6 ТМТ (топливо масляныйтеплообменник). 7 Воздухомасляный теплообменник. 8. слив в маслобак. 9Воздухоотделитель. 10. суфлер центробежный. 11. Датчик перепада давления междуступенями нагнетания и откачивания. 12. фильтр последнего шанса. 13. Фильтр защитный.14. Сигнализатор магнитный.
/>
Рисунок 6 Структурасистемы
Эмерджентность
С помощью регулирования давлениямасла и воздуха суфлированием укрепляет и уплотняет полости двигателя тем самымповышая его мощность и уменьшает потери масла и топлива.
Целостность
Изменение фильтрующегоматериала в фильтре грубой очистки, изменяет его пропускную способность, чтоизменяет время запуска двигателя.
Изменение длинныперегородок в ТМТ влияет на скорость и охлаждение проходящего масла. Уменьшение:потеря скорости и теплоотводности агрегата изменяет качество масла,следовательно ухудшение работы двигателя. Увеличение: потеря в компактностиагрегата что изменяет общие объемы системы. Что является не допустимым в вконструкции самолета.
Изоморфизм
Сходство объектов построению или по форме просматривается в разновидностях фильтров, отличающимисятолько матерьялами которые используются в конструкции.
Изофункционализм
Просматривается в работенагнетающей и откачивающей ступени маслонасоса. Ведущая шестерня блока насосасвязана с приводным валом который приводит в движение шестерни откачивающей инагнетающей ступени маслонасоса.
Аддитивность
Сумму изменений в системепросматривается если просуммировать свойства подсистем фильтрования иохлаждения. Значение суммы является важной в повышении качества масла послециркулировании в узлах смазывания.
Также аддитивность вподсистеме охлаждения; суммы ТМТ и ВМТ. ТМТ и ВМТ обеспечивают охлаждение масла.Так как ТМТ не обеспечивает полностью охлаждение масла.
Прогрессирующаясистематизация:
В системе просматриваетсяпрогрессирующая систематизация. Это просматривается в работе блока маслонасосов,которые при увеличении давления регулируются датчиком перепада давления.
Элементный состав
Смешанный. Представленыгомогенные элементы в различных агрегатах обладающие не изоморфизмом, неизофунциональностью. Но также есть и гетерогенные элементы на примере фильтров ФПШ.
Тип элементов
Энергетический. Блокмаслонасосов преобразует энергию приводного вала в движение шестерней.
Тип связей
Вещественный. Переносмасла между элементам
Тип структуры
Смешанный: иерархичный, линейный.
Количество уровней: 4.
Ресурсы
Энергия приводного вала. Маслокак рабочее тело циркуляции.
В системе выявлено 3подсистемы: 1. Циркулирование масла 2. Фильтрация масла. 2. Охлаждение масла.
Подсистемы взаимосвязаныи подчинены выполнению прямых целей (циркулирование, фильтрация, охлаждение) иглавной (смазывание, защита трущихся пар, охлаждение двигателя).
2.3 Функциональноеописание
1. Маслосистема –Обеспечивает сохранение энергоресурса двигателя, обеспечить работу двигателя навсех режимах двигателя. Контроль летных способностей двигателя на разныхрежимах полета.
1.1. Система подводамасла — Обеспечивает подвод масла к трущимся парам, смазывая детали двигателя,при трении которых теряется общая мощность двигателя. Данная подсистемасохраняет энергоресурс двигателя.
1.1.1 Маслобак-Обеспечивает хранение масла. Определяет количество масла которое циркулирует вмаслосистеме. Определяет напор масла для блока маслонасоса.
1.1.2 Блок маслонасосов –Обеспечивает давление масла. Шестеренчатые насосы компактны, обеспечиваютвысокую производительность, обладают достаточной всасывающей способностью,просты в производстве и надежны в эксплуатации. Величина создаваемого насосомдавления зависит от вязкости масла, скорости вращения шестерен насоса,гидравлических сопротивлений системы.
1.1.3 Трубопровод сливамасла – Обеспечивает перемещение масла из подсистемы охлаждения и очисткиобратно в маслобак. Количество циркулируемого масла зависит от вязкости масла,диаметра трубопровода и давления откачки.
/>
Рисунок 7 Функциональнаясхема
1.2 Система очистки иохлаждения — Определяет ресурс работы двигателя т. к в процессе работы трущихсяпар идет выделения тепла которое влияет на расширение элементов двигателя аследовательно и износ трущихся пар. Подподсистема охлаждения отводит теплокоторое выделяется при работе двигателя подводя к элементам трения охлажденноемасло. Обеспечивает очистку масла после смазывания трущихся пар, определяяпоследующую защиту трущихся пар маслом. Зависит от вязкости масла, отпропускной способности трубопроводов, матерьялов фильтрования.
1.2.1 Подсистемафильтрации – Обеспечивает очистку масла после смазывания трущихся пар, определяяпоследующую защиту трущихся пар маслом. Зависит от вязкости масла, отпропускной способности трубопроводов, материалов фильтрования.
1.2.1.1 Грубый сетчатыйфильтр – Обеспечивает фильтрацию масла на выходе из маслобака. Фильтрация маслазависит от вязкости масла и напора масла и давления нагнетающего насоса. Определяетпропускную способность нагнетающей ступени насоса.
1.2.1.2. Фильтр грубойочистки – Устанавливается после нагнетающей ступени насоса, определяет качествомасла после нагнетающей ступени насоса, следовательно защиту трущихся пар присмазывании. Влияет вязкость масла, температура масла, напор масла нагнетающейступени масла насоса.
1.2.1.3. Фильтр защитный– Определяют ресурс работы узлов двигателя. Задерживают крупные частицы, размерыкоторых значительно больше зазоров в парах трения. Влияет вязкость масла, температурамасла.
1.2.1.4. ФПШ (фильтрпоследнего шанса) –определяют ресурс работы жиклерных отверстий и подшипников. Задерживаюткрупные частицы, размеры которых значительно больше зазоров в парах трения. Влияетвязкость масла, температура масла. Тонкость очистки 200…300мкм.
Фильтр тонкой очистки – Определяетчистоту масла после фильтрации. Устанавливается на выходе откачивающей ступенимаслонасоса. Влияет вязкость масла, температура масла(тонкость фильтрации, степеньочистки масла от включений, пропускная способность, создаваемое сопротивление) влияетна (прочность и срок службы трущихся пар (подшипник)).
Подсистема охлаждения–Определяет ресурс работы двигателя т. к в процессе работы трущихся пар идетвыделения тепла которое влияет на расширение элементов двигателя аследовательно и износ трущихся пар. Подподсистема охлаждения отводит теплокоторое выделяется при работе двигателя подводя к элементам трения охлажденноемасло.
ТМТ (топливомасляныйтеплообменник)-Определяет комфортное температурное состояние поверхностейтрения обеспечивают подачей к ним охлажденного в ТМТ масла. В ТМТ используетсяхладоресурс топлива. Влияет давление подаваемого в него топлива и расположениемаслобака (магистраль откачки «холодный бак»), качество масла после смазываниятрущихся пар. Передает более низкую температуру топлива маслу которое находитсяв полостях ТМТ.
ВМТ (воздухомасляныйтеплообменник) – Обеспечивает охлаждение температуры масла. Определяеттемпературное состояние масла, которое подается после охлаждения в ТМТ масла. Влияеттемпература, подаваемая в агрегат, количество воздуха которое проходит черезмежтрубное пространство.
Воздухоотделитель — Обеспечивает отделение воздуха от масла после цикла смазывания. Влияет назащиту трущихся пар т. к вспененное масло плохо смазывает. Ступень откачкимасла захватывает только малую часть масла, что влияет на эффективность работывсей системы. Зависит о вязкости масла и частоты работы ротора который влияетна создание центробежных сил в воздухоотделителе.
Система защиты –Обеспечивает надежность и предотвращение перепадов давления воздуха и маслакоторые возникают при теплоотдаче и движении трущихся пар, движения масла.
Предохранительный клапан- Возвращает излишки масла, обратно на вход в насос которое вытекает привоздействии давления, которое возникает при низкой температуре, засорениифильтра.
Сигнализатор перепададавления на фильтре – Подает сигнал при загрязнении фильтра. Давлениевозникающее в фильтре зависит от времени работы системы и интенсивности работыдвигателя что отражается на пропускной способности фильтра.
Магнитный сигнализатор –сигнализирует о засорении защитного фильтра.
Датчик перепада давлениямежду нагнетанием и откачкой – Обеспечивает регулировку ступени нагнетании иоткачки. Необходимое большая производительность откачивающей ступени из-зазахвата воздуха. Блок маслонасоса связана с приводным валом, и работа ступенейнагнетания и откачки имеют те же самые характеристики. Датчик перепада давлениякомпенсирует необходимый ресурс нагнетающей ступени.
Суфлер центробежный –Обеспечивает регулировку давления воздуха и отводит отделенный воздух за борт. Которыйскапливается в масляных полостях подшипников, узлов двигателя.
Системоразрушающиефакторы: Несоблюдение предписаний по использованию марки масел, интенсивнаяработа в длительные периоды (перегрев двигателя), несоблюдение режимов запускадвигателя, высокие температуры внешней среды.
Системообразующиефакторы: Замена фильтрующих элементов, профилактика агрегатов системы, следованиепоказателям датчиков и сигнализаторов. Обеспечение температурного диапазонаработы масла (например: подогрев, при низких температурах окружающей среды).
Многофункциональность:Система обеспечивает кроме зашиты и смазывании трущихся пар, еще и суфлированиедвигателя. Что повышает энергоресурс системы и двигателя и мощность двигателя.
Связи: энергетические (преобразованиеэнергии приводного вала блоком маслонасосом, преобразование центробежных силприводного вала воздухоотделителем), вещественные (циркулирование масла во всехэлементах системы).
Ранг системы:Маслосиcтема обслуживает более сложную систему самолета ГТД. Обслуживаниедругой системы.
Вывод надежности: вполненадежна, если следовать установленным ограничения ресурса системы и ееэлементов (например, фильтр, замена масла).
2.4 Инфологическоеописание
Принципработы: Из маслобака 1 через грубый сетчатый фильтр (не показан как элементконструкции маслобака), масло поступает в нагнетающую ступень маслонасоса 2. Принизкотемпературном запуске или при долговременной работе, что ведет к засорениифильтра, возникает высокое давление в трубопроводах, которые связывают маслобаки блок маслонасоса, из-за этого возникают излишки масла, которые возвращаютсяобратно в бак клапаном холодного запуска 3. Через фильтр 4 масло подается насмазывание трущихся пар, непосредственно перед жиклерами смазки установленыфильтры последнего шанса 12, при засорении фильтра 4 возникает давление масла,о котором сигнализирует датчик перепада давления 5, и далее ступенями откачкиблока маслонасоса. Давление ступени откачки и нагнетания регулирует датчик перепададавления 11, т. к при работе ступени откачки маслонасос захватывает некотороеколичество воздуха, в связи с этим давление откачки должно превышать наддавлением нагнетания. Далее масло подается в топливомасляный теплообменник 6 ивоздушно-масляный теплообменник 7 и по трубопроводу 8 слива масла черезвоздухоотделитель 9 возвращается в маслобак. Суфлер 10 отводит отделенныйвоздухоотделителем воздух в атмосферу.
Послеохлаждения и воздухоотдления масло проходит очистку защитным фильтром 13 (непоказан как элемент конструкции маслонасоса) и проверку на количествометаллических частиц трущихся пар магнитным сигнализатором 14 ( не показан какэлемент конструкции маслонасоса).
Элементысистемы:
· Маслобак
· Блокмаслонасоса
· Предохранительныйклапан
· Фильтргрубой очистки
· Сигнализатормаксимального перепада давления на фильтре
· Топливомасляныйтеплообменник
· Воздушно-маслянныйтеплообменник
· Суфлерцентробежный
· Датчикперепада давления между нагнетанием и откачкой
· Фильтрпоследнего шанса
· Фильтрзащитный
· Сигнализатормагнитный.
Свойстваэлементов
Таблица1 свойства элементов№ Обозначение Наименование количество свойств описание 1 а1 Маслобак 3 1(1) Сообщается с источником масла; 2(1)Хранит масло ;3(1) Обеспечивает подачу масла в блок маслонасосов. 2 а2 Блок маслонасов 2 1(2) Обеспечивает ступень нагнетания; 2(2) Обеспечивает ступень откачки 3 а3 Предохранительный клапан 1 1(3) Возвращает масло в масло бак 4 а4 фильтр грубой очистки 1 1(4) Очищает масло 5 а5 сигнализатор максимального перепада давления на фильтре 1 1(5) Обеспечивает передачу сигнала 6 а6 ТМТ 1 Обеспечивает охлаждение масла 7 а7 ВМТ 1 Обеспечивает охлаждение масла 8 а8 Слив масла 2 1(8) Обеспечивает транспортировку масла; 2(8) Соединяет агрегаты охлаждения с баком . 9 /> Воздухоотделитель 2 1(9) Обеспечивает отделение воздуха от масла; 2(9) Сообщается с атмосферой. № Обозначение Наименование Количество свойств описание 10 а10 Суфлер 3 1(10) Выводит излишки воздуха; 2(10) сообщается с атмосферой; 3(10) Возвращает масло содержавшееся в выводимом воздухе. 11 а11 Датчик перепада давления между откачкой и нагнетанием 1 1(11)Обеспечивает регулировку давления между откачкой и нагнетанием 12 а12 ФПШ 1 1(12) Обеспечивает защиту жиклерных соединений ; 13 а13 Фильтр защитный 1 1(13) Обеспечивают задержку крупных частиц 14 а14 Магнитный сигнализатор 1 1(14) Подают сигнал при загрязнении защитного фильтра
Среднегеометрическоечисло свойств на 1 элемент:
x/> 1, 037333599279076977616276154885
Рисунок7 Сетевая структура система
/>
Связиструктуры:
Соединительные
1Агрегаты заправки – маслобак
3Предохранительный клапан – блок маслонасоса
7Узлы трения – ТМТ
8 ТМТ– ВМТ
10Трубопровод слива масла — воздухоотделитель
19Блок маслонасоса – трубопровод к узлам трения
Организующие
2Предохранительный клапан — маслобак
4Блок маслонасоса — фильтр
9 ВМТ– трубопровод слива масла
11Воздухоотделитель – суфлер
12Маслобак – суфлер
13датчик перепада давления – Блок маслонасоса
14Фильтр защитный – блок маслонасосов
16Трубопровод нагнетания — ФПШ
17ФПШ — трубопровод откачки
20Полости двигателя — суфлер
21Суфлер — атмосфера
Преобразующие
5Датчик перепада давления – фильтр
15Магнитный сигнализатор – фильтр защитный
18Приводной вал – блок маслонасоса
Выводнадежности
Энтропиямаслосистемы выражается в надежности системы. Повышение давления в результатеповышения температуры и работы двигателя. Компенсаторами являются сигнализаторызагрязнения фильтров (сигнализатор максимального перепада давления на фильтрегрубой очистки, магнитный сигнализатор), о данных которых мы можем сделатьвывод о дальнейшей производительности системы и ее надежности при высокихнагрузках.
Постановка задачидипломной работы бакалавра: используя системный анализ построить имитационную модель маслосистемы. Представитьв виде математической модели работу проектируемой маслосистемы.
Заключение
Рекомендации
Использовать дерево целейпри проектировке маслоситемы, опираясь на построенное дерево проблем.
Изучить особенностипроектирования и требования при проектировке.
Рассмотреть расчетныйблок и построить имитационную модель системы
Перспективы развитиямаслосистем
Дальнейшеесовершенствование маслосистем ГТД возможно по несколько направлениям. Одно изосновных – улучшение смазывающих и охлаждающих свойств применяемых масел.
Важно для улучшенияработоспособности подшипников и пар трения продолжить работы по повышениятонкости фильтрации масла, а также уменьшению его безотвратных потерь.
Вывод: В работе выявлены разнообразие схемсистемы проведен анализ одной из используемых схемы маслосистем. Анализсистемы показал на много задачность системы ее сложность, поставлена задачарасчета и представления системы как математической модели.
Списокиспользованной литературы
1. Иноземцев А. А., Сандарский В. А.– Газотурбинные двигатели. (2006 г. )
2. Скубачевский Г. С. — Авиационныегазотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. (Изд. 3е) (1969 г.)
3. Вьюнов С. А., Гусев Ю. И., КарповА. В. –Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей (1989г.)
4. Перель Л. Я. Справочник — Подшипники качения (1983 г.)
/>/>/>/>/>Списоксокращений
А) ФПШ — фильтр последнего шанса.
Б) ТМТ – топливно-масляныйтеплообменник.
В) ВМТ — воздушно-масляныйтеплообменник.
Г) ГТД – газотурбинный двигатель.
Приложения
Приложение А
1.1 Особенностипроектирования
Рассмотрим особенностипроектирования маслосистемы на примере создания маслосистемы ГТД[1].
Проектирование ведется сучетом существующих конструкций отечественных и иностранных аналогов, особенностейработы двигателя, для которого предназначена маслосистема, технологическихвозможностей производства. Маслосистема должна удовлетворять заданнымтребованиям, обеспечивать эксплуатационную эффективность, легкость и простотутехнического обслуживания, достаточные ресурсы и сроки хранения, безопасностьработы, эргономические требования, патентную чистоту, минимальную стоимость.
В техническом задании наразработку ГТД, как правило, задается часть исходных данных для маслосистемы, напримервеличина безвозвратных потерь масла.
Условия эксплуатации ГТДтакже служат основанием для разработки технического задания на маслосистему. Оттемпературы окружающей среды при запуске двигателя зависит выбор марки масла. Принизких отрицательных температурах только отдельные сорта масла могут обеспечитьприемлемую вязкость.
К исходным данным дляпроектирования маслосистемы также относятся:
- величинатеплоотдачи в масло;
-температуры масла вполостях опор газогенератора и коробки приводов агрегатов;
-максимальные температурыповерхностей деталей, соприкасающихся с маслом;
- длительностьполетного цикла самолета;
- максимальнаявысота полета самолета;
- максимальныенагрузки в парах трения.
Иногда разработчикисамолета задают марку
применяемого масла
Для обеспечениявозможности заправки масла в любых аэропортах применяемые масла должны бытьвзаимозаменяемы с отечественными и зарубежными аналогами.
Современные синтетическиемасла, например ИПМ-10, допускают запуск ГТД без их подогрева от внешнихисточников при температуре минус 40оС. Если температура опускаетсяниже, то необходим подогрев от внешних источников (специальных подогревателей)элементов маслосистемы и самого ГТД. Для эксплуатации ГТД в жарких климатическихусловиях требуется эффективное охлаждение откачиваемого масла.
Температура масла, откачиваемогоиз опор и других узлов ГТД, не должна превышать допустимые пределы во всемдиапазоне режимов работы. Масло не должно терять смазочные свойства, окисляться,образовывать смолы и кокс. Применяемые синтетические масла обладают высокойтермостабильностью и не теряют ее при температуре до 200оС.
Расчет тепловых режимовтрущихся пар
Необходимые данные длярасчета.
Геометрические размерыподшипника (в м) — диаметры вала dB, окружности центров тяжести роликов йцл и ролика dv.
Число тел качения т. Еслиразмер роликов и их число неизвестны, то принимается т= 16, a dp рассчитывается по формуле
dp=l = 0, 1875dB м, (1)
где I — длина ролика в м.
Радиальный люфт /град(суммарный радиальный зазор) в мм.
Число оборотов подшипникап в минуту.
Радиальная нагрузка наподшипник Р в дан.
Максимальная температурамасла на входе в подшипник tт. вх в °С
Ожидаемая (необходимая)температура подшипника tuподш. в °С или прокачкамасла qM в кг/час.
Расчет включает в себяследующие пункты:
Определение окружнойскорости сепаратора подшипника
/> м/сек. (2)
Оценка по справочнымданным тепловых параметров масла
при tm. вых≈ tподш,где tm. вых — температура масла на выходе из подшипника:
а) коэффициентакинематической вязкости vв ж2/сек;
б) плотности (объемноймассы) q в кг/ж3;
в) критерия Прандтля Рг= />,
где а — коэффициенттемпературопроводности масла в м2/сек~,
г) удельной теплоемкостиср в дж/кг • град.
д) Расчет критерияРейнольдса
Re=/> (3)
е) Оценка центробежнойсилы ролика
Рцб = 1225 /> дан. (4)
ж) Определениеосредненной нагрузки на образующую ролика
Pср =/> (5)
з) Расчет критерия Эйлера
Eu =/> (6)
и) Оценка суммарногокоэффициента сопротивлений
С =4 Re-°, 5 Еu0, 5 + 46, 5 * 103Re-1 Pr-°, 8 (7)
и коэффициента p, учитывающего влияние радиального зазора на потернмощности:
3=1 + 1, 7(0, l-hрад ) (8)
к) Определение суммарноготеплового потока, эквивалентного затраченной мощности на привод подшипника:
∑Q=Cßmcl2u3bm (9)
л) Расчет потребнойоптимальной прокачки масла qM черезкорпус подшипника
qm = /> кг/час. (10)
м) Расчет рабочейтемпература подшипника (при заданной прокачке масла qm)
tподщ=tм. вх+ /> (11)
Пункт (м) предполагаетпроведение расчета методом последовательных приближений, когда необходимозадаться значением tподщ = tм. вых для расчета ∑Q. При получении существенногорасхождения в значении принятойtподщ и полученной расчетом в п. (м)необходимо найти следующее приближение.
Особую задачупредставляет выбор материала для подшипников качения и выбор масла для них привысоких скоростях полета самолета (Ms3), вызывающихвысокие температурные режимы работы двигателя. При температуре нагрева до 200°С для подшипников следует применять сталь ШХ15 со специальной термообработкой. Притемпературе нагрева, лежащей в пределах 250—450° С, следует применять стальЭИ347, а свыше 450° С — специальные теплостойкие сплавы.
Масло для. таких условийработы должно иметь надлежащую вязкость при рабочей температуре, хорошосмачивать поверхность нагретых деталей без разрыва масляной пленки.
При повышенныхтемпературах применяются масла на основе сложных эфиров со специальнымиприсадками.
Основные размерыподшипников приведены в каталогах, которыми и следует пользоваться припроектировании.
1.2 Расчет тепловогобаланса в подшипниках
Трение в подшипнике можетпривести к возникновению значительного перепада температур AT = Тп — Т0(где Тn и Т0—температура подшипника и окружающей среды соответственно), заклиниванию телкачения и выходу подшипника из строя. [4] При относительно небольшом трении вподшипнике перепад температур может и не достигнуть критической величиныблагодаря естественному охлаждению из-за отвода тепла через корпус и другиеэлементы механизма. Однако для целого ряда высокоскоростных или тяжелонагруженныхопор возникает необходимость в принудительном охлаждении подшипников с помощьюжидкой циркуляционной смазки. Возможность ограничился в данном конкретномслучае только средствами естественного охлаждения подшипника может бытьопределена по величине перепада температур. При необходимости принудительного охлаждения определяются потребноеколичество масла и диаметр отверстий, через которые смазка должна поступать кподшипнику.
Тепловой баланс вподшипнике может быть установлен как по моменту трения М (Н • мм), так и помощности трения N (Вт) или выделившейся при этом теплоты W (Дж).
Мощность трения приустановившемся режиме работы
N=/> (12)
Количество теплоты, образовавшейсяпри трении,
W= 3600N.
При естественных условияхохлаждения подшипника вследствие отвода тепла через корпус (без учетавозможности охлаждения подшипника смазкой) перепад температур АТ, образовавшийсяпри установившемся режиме работы, определяется с помощью коэффициентаохлаждения К, представляющего собой количество теплоты, выделившейся врезультате трения и переданной в окружающую среду при повышении температуры на1 °С.
Коэффициент охлаждения(Вт/°С)
К = (3 ÷ 7)10-5A (13)
Потребное количество охлаждающейжидкости (л/мин) при отводе теплоты с помощью циркуляционной системы смазки.
Q= 0. 98*10-5/> *10-4 />. (14)
Тепловой расчет топливно-масляноготеплообменника
Проводится дляопределения охлаждения и температуры масла
Переменные величинытеплообменника. Безразмерные и размерные. Для обычного теплообменника, черезкоторый проходят дна потока, существенны следующие параметры, характеризующиепроцесс теплопередачи;
к [ккал/м2*ч*град)| — общин коэффициент теплопередачи;
F [м2] поверхпость теплообмена, к которойотнося общий коэффиент теплопередачи
tr1—температурагорячем жидкости, °С;
tx2 —температура холодной жидкости, °С;
Wr = (Gcp)r[ккал/ч -град] — водяной эквивалент горячейжидкости;.
Wr = (Gcp)x[ккал/ч-град]— водяной эквивалент холоднойжидкости»
Характер движения потоков— противоток, прямоток, перекрестный ток, смешанный ток пли комбинация этихтипов относительного движения потоков.
Сочетание параметровявляется основой для расчета теплопередачи в аппарате.
Значение всехперечисленных параметров, за исключением общего- коэффициента теплопередачи к, очевидно.Смысл общего коэффициента теплопередачи, объединяющего перепое тепла конвекциейи теплопроводностью, вытекает из общего уравнения теплопередачи, которое аналогичнозакону Ома для 'постоянного тока:
/>= k(tr-tx) (15)
В этом уравнении
/>=[ккал/ч*м2] —тепловой поток па единицу поверхности теплообмена в сечениитеплообменника, где имеется температурная разность.
Из этой связи очевидно, чток является общей термической проводимостью, основанной па температурномпотенциале (tг—tХ) и единице поверхности теплообмена. Величина,обратная к, представляет собою полное термическое сопротивление, котороеслагается из следующих компонентов:
1) конвективная составляющаяпа стороне горячего потока, учитывающая фактическую эффективность развитойповерхности;
2)составляющая, связаннаяс теплопроводностью степкп;
3) конвективнаясоставляющая на стороне холодного потока, учитывающая фактическую эффективностьразвитой поверх, поста;
4) составляющая, связаннаяс наличием слоя загрязнений на обеих сторонах теплообмсииой поверхности.
Пренебрегая для простотывлиянием слоев загрязнений, уравнение, выражающее полное термическоесопротивление, можно записать в следующем виде:
/>=/>+/>+/> (16)
Где
kr-отнесено к единице полной поверхности теплообмена па стороне горячегопотока (включая ребра пли любую развитую поверхность);
kх — отнесенок единице полной поверхности теплообмена па стороне холодного потока;
Fст-соответствует средней величине основной (первичном) поверхности (например, поверхностиразграничивающих листов в пластинчатом теплообменнике.) ;
/>— эффективность (к. п. д.) полной поверхноститеплообмена Ft или Fx соответственно.
Коэффициенты теплоотдачиах и urявляются сложнойфункцией геометрии поверхности, свойств топ л опое и геля и условии движения. Заисключением некоторых геометрически простых случаев с ламинарным движением, коэффициентытеплоотдачи могут быть определены только экспериментальным путем.
Если на обеих сторонахтеплообменника отсутствует дополнительная развитая поверхность, />равны 1.
ПриложениеB
Методикарасчета теплового режима роликоподшипников турбинных опор ГТД и прокачки масла
Необходимые исходныеданные здесь те же, что и в приведенной выше методике теплового расчетакомпрессорных роликоподшипников. Особенностью расчета является заданиемаксимально допустимой температуры подшипника, замеренной по наружному кольцу иравной 120° С.
Расчет состоит изследующих пунктов:
Оценка температуры маслана выходе из подшипника
tм. вых= 101, 2+0, 15(tм. вх-60) °С (17)
Затем ведется расчетвнутреннего теплового потока ∑Q пометодике для компрессорных роликоподшипников, где тепловые параметры маслаоцениваются по рассчитанному значению tм. вых
Расчет минимальнодопустимой оптимальной прокачки масла
M min= /> кг/час. (18)
При проведенииповерочного теплового расчета, когда прокачка масла qM задана, определяется располагаемаятемпература масла на входе в подшипник
tм. вх. расп=1,175(92, 2-/> - />) °С (19)
Входящий в формулувнутренний тепловой поток />Q рассчитывается при tм. вых, найденной в п. 1 расчета[2].
Если tм. вх. распокажется при qм. зад существенно отличной (больше или меньше) от tм.вх. расп то в обоих случаях надо принять tм. вых —= 85÷90°С и при этом ее значении рассчитать qmin по приведенной вышеметодике. Полученное значение qmin будетобеспечивать темпера- туру подшипника tподщ ≤120° С.
Наконец, если читать, чтов отдельных случаях при работе на двигателях внешний тепловой поток будетбольше принятого в опытах, на основании которых была разработана предлагаемаяметодика, и, значит, tподщ > 120°С, то рассчитанное значение qmin остается неизменнымдля обеспечения практически наименьшей температуры подшипника при любом внешнемподогреве.
Приложение C
Методика расчетапотребной прокачки масла
Расчет потребной прокачкимасла
Важным параметроммаслосистемы является прокачка масла через двигатель, которая напрямую зависитот величины теплоотдачи в масло. Тепло в масло передается от соприкасающихся сним нагретых деталей и узлов трения ГТД. Часть тепла в масляную системупоступает с воздухом, которым надуваются лабиринтные уплотнения роторов и валовприводов агрегатов.
Потребная прокачка маслаопределяется, как:
Gm=Qm /(Ср ∆tm) (20)
гдеQ — теплоотдача в масло;
Ср — удельная теплоемкость масла;
∆tm — разность температуры масла на выходе из двигателя ина входе в него.
Исходя из требуемойпрокачки масла через двигатель, выполняется выбор, расчет и конструированиенагнетающего и откачивающих насосов.
Теплоотдача в маслоопределяется расчетным методом с учетом имеющихся экспериментальных данных иопыта проектирования. Выбор системы охлаждения масла авиационного двигателяосуществляется на основании проведенных расчетов теплового состояния масляной итопливной систем, так как охлаждение масла в большинстве авиационных двигателейосуществляется в топливомасляных теплообменниках.
Важно, чтобыбезвозвратные потери масла из маслосистемы ГТД не были высокими.
От их величины и заданнойпродолжительности полета зависит объем маслобака. Увеличение объема маслобака изаправляемого в него масла ведет к сокращению полезной нагрузки летательногоаппарата. У двигателей малой размерности маслобаки иногда отсутствуют и ихфункции выполняют маслосборники.
Безвозвратные потери это,в основном, масло, которое удаляется в атмосферу через суфлер. Они слагаются изудаляемого вместе с воздухом масла в жидкой, каплеобразной и парообразной фазах.
Масло в жидкой икаплеобразной фазах отделяется от воздуха с помощью суфлера, пары же масласвободно проходят через него. Снижение парообразной составляющей безвозвратныхпотерь масла достигается уменьшением его испарения и конденсацией паров вустанавливаемом на входе в суфлер конденсаторе. Конденсатор представляет собойобычный теплообменник. Применение конденсатора является нежелательным. Целесообразнопри проектировании ГТД предусмотреть мероприятия по обеспечению минимальногоиспарения масла.
В циркуляционныхмаслосистемах ГТД безвозвратные потери масла, как правило, незначительны иприблизительно равны 0, 1 л/ч на каждые 10 кН тяги
Количество масла, расходуемоеза полет в ГТД или за определенное время работы ГТД наземного применения, определяютопытным путем по изменению уровня масла в баке и приводят в соответствующихинструкциях. [1]
Общий объемныйциркуляционный расход масла у вновь проектируемых двигателей можно находить поформуле
W= (З÷10)*i л/мин, (21)
где i — число подшипников (опор) в двигателе.
Следует иметь в виду, чтоэта зависимость справедлива только при определении количества масла, необходимогодля двигателя в целом, т. е. для определения производительности масляного насоса.Для отдельных подшипников, находящихся в повышенных температурных условиях, количествомасла может быть больше приведенной средней величины.
Циркуляционный расходмасла в ТВД может быть определен таким же образом по числу опор, имеющихся вдвигателе, с учетом прокачки масла, необходимого для смазки редуктора.
Циркуляционный расходмасла, необходимого для смазки и охлаждения планетарного редуктора, можноопределить по следующим формулам:
Wред ≈(1,1÷1, 6)/> л/мин, (22)
для редуктора на два винта
Wред ≈(1,1÷2, 0)/> л/мин, (25)
где N — мощность, передаваемаяредуктором, в квт.
Полный циркуляционныйрасход масла в ТВД с числом опор i:
W =(З÷10)i + Wред л\мин. (26)
Потребную прокачку маслав системе двигателя можно также определить по удельной теплоотдаче в масло:вТРД
W=/>d (27)
для ТВД
W=/>d (28)
В этих формулах
Q — удельная теплоотдача в масло, равная80—200 кдж/мин на каждые 1000 дан стендовой тяги в ТРД и 680—850 кдж/мин накаждые 1000 квт стендовой мощности в ТВД; R и N — тяга и мощность соответственнов дан и квт;
/> — перепад температур масла на входе и выходе из двигателя;
/> =30÷50°С;
с м —теплоемкость масла;
d—относительная плотность масла.
Производительностьнагнетающего масляного насоса WH дляобеспечения равномерной подачи масла на всех режимах работы двигателя должнабыть больше величины W в 1, 5—2 раза. Постоянное давлениемасла в магистрали двигателя поддерживается с помощью редукционного клапана иопределяется силой затяжки пружины последнего. Этот же редукционный клапанслужит предохранительным клапаном и не допускает чрезмерного повышения давленияпри работе двигателя на холодном (непрогретом) масле.
Производительность насоса
Wнас=2*10-6