Газотурбинный двигатель
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к узлам привода авиационных газотурбинных двигателей и газотурбинных установок. Технический результат заключается в повышении надежности двигателя за счет предотвращения износа шлицев в соединении ведущего зубчатого колеса и вала ротора компрессора высокого давления путем обеспечения их смазки в процессе работы. В газотурбинном двигателе, включающем вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, ведущее зубчатое колесо, передающее крутящий момент с вала компрессора высокого давления на центральный привод через шлицевое соединение, на валу компрессора низкого давления установлена втулка с лабиринтными гребешками, а на ведущем зубчатом колесе размещена втулка с уплотнительным покрытием, образующая с указанным зубчатым колесом кольцевые радиальные полости, которые сообщаются с входной полостью, расположенной между указанными втулками, и полостью центрального привода через отверстия, выполненные в стенках втулки с уплотнительным покрытием, ведущего зубчатого колеса и вала компрессора высокого давления. В процессе работы газотурбинного двигателя пары масла, поступающие из полости центрального привода в кольцевую входную полость, за счет центробежной силы от вращающихся роторов скапливаются на поверхности в виде масляной пленки. Накопившееся масло через радиальные отверстия перетекает в кольцевую полость и далее в полость. Под действием той же центробежной силы через радиальные отверстия масло дальше перетекает в полость, из которой равномерно распределяется по зазорам шлицевого соединения, смазывая шлицы, и далее вытекает в кольцевую полость. Далее через радиальные отверстия масло выбрасывается в полость. Таким образом, обеспечивается постоянная непрерывная смазка шлицев и предотвращается их износ. 2 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к узлам приводов авиационных газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.
Особенностью работы кинематической цепи центрального привода газотурбинного двигателя является то, что шлицевые соединения работают при знакопеременных нагрузках и переменных направлениях передачи крутящего момента. Работа обеих сторон профиля шлицев вызвана тем, что на современных самолетах используется вычислительная система управления тягой двигателя. Указанная система, управляя подачей топлива в течение всего полета, периодически поднимает или сбрасывает обороты двигателя. В связи с этим шлицевые соединения передач двигателя работают в сложных условиях. В настоящее время имеют место случаи полного истирания шлицев в соединении вала ротора и ведущего зубчатого колеса вплоть до потери кинематической связи.
Известна конструкция газотурбинного двигателя, в котором узел центрального привода включает цилиндрическую шестерню с узким участком шлицевого соединения на валу компрессора (Авиационные газотурбинные двигатели (конструкция и расчет на прочность). Ленинградская краснознаменная военно-воздушная инженерная академия имени А.Ф.Можайского, Ленинград, 1959, с.290, фиг.14.8).
Известная конструкция не предусматривает гарантированную смазку шлицевого соединения, что ведет к износу шлицев, потере кинематической связи и не обеспечивает надежность работы современных газотурбинных двигателей высокой мощности.
Наиболее близким к заявляемой конструкции по технической сущности является газотурбинный двигатель Д-30, в котором ведущее зубчатое колесо передает крутящий момент с вала компрессора высокого давления на центральный привод через шлицевое соединение (Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 II серии. «Машиностроение», 1973, с.33, рис.33, 34).
Недостатком известной конструкции является то, что в ней не предусмотрена активная смазка шлицев, что приводит к износу последних и потере кинематической связи.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности двигателя за счет предотвращения износа шлицев в соединении ведущего зубчатого колеса и вала ротора компрессора высокого давления путем обеспечения их смазки в процессе работы.
Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинном двигателе, включающем вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, ведущее зубчатое колесо, передающее крутящий момент с вала компрессора высокого давления на центральный привод через шлицевое соединение, согласно формуле изобретения на валу компрессора низкого давления установлена втулка с лабиринтными гребешками, а на ведущем зубчатом колесе размещена втулка с уплотнительным покрытием, образующая с указанным ведущим колесом кольцевые радиальные полости, которые сообщаются с входной полостью, расположенной между указанными втулками, и полостью центрального привода через отверстия, выполненные в стенках втулки с уплотнительным покрытием, ведущего зубчатого колеса и вала компрессора высокого давления.
Такое конструкторское выполнение обеспечивает постоянную смазку шлицевого соединения ротора компрессора высокого давления и ведущего зубчатого колеса за счет накопления масла в виде пленки на вращающихся деталях, перетекания его через отверстия и полости в зазоры шлицевого соединения и далее - в полость центрального привода.
На фиг.1 изображен разрез газотурбинного двигателя заявляемой конструкции в месте передачи крутящего момента от вала ротора компрессора высокого давления к центральному приводу. На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
Устройство включает вал 1 компрессора низкого давления, вал 2 компрессора высокого давления. На валу 1 установлена втулка 3, а на валу 2 компрессора высокого давления по шлицам 4 установлено ведущее зубчатое колесо 5, которое закреплено от осевого перемещения на валу 2 штифтами 6. Втулка 3 имеет лабиринтные гребешки 7 лабиринтного уплотнения 8. Лабиринтное уплотнение 8 образовано внутренним уплотнительным покрытием 9 на втулке 10, которая установлена внутри ведущего зубчатого колеса 5. Втулка 10 образует с втулкой 3 кольцевую входную полость 11, а с ведущим зубчатым колесом 5 - кольцевые полости 12 и 13.
Входная полость 11 сообщается с полостью 12 через радиальные отверстия 16, выполненные в стенке втулки 10. Полость 13 сообщается с полостью 14 через радиальные отверстия 17, выполненные в ведущем зубчатом колесе 5. Полость 14 сообщается с кольцевой полостью 15 через зазоры в шлицах 4. Кольцевая полость 15 связана с полостью центрального привода 18 через радиальные отверстия 19, выполненные в стенке вала 2.
Пары масла скапливаются в виде масляной пленки на поверхности 20 во входной полости 11.
Устройство работает следующим образом.
В процессе работы газотурбинного двигателя пары масла, поступающие из полости центрального привода 18 в кольцевую входную полость 11, за счет центробежной силы от вращающихся роторов скапливаются на поверхности в виде масляной пленки. Накопившееся масло через радиальные отверстия 16 перетекает в кольцевую полость 12 и далее в полость 13. Под действием той же центробежной силы через радиальные отверстия 16 масло дальше перетекает в полость 14, из которой равномерно распределяется по зазорам шлицевого соединения, смазывая шлицы 4, и далее вытекает в кольцевую полость 15. Далее через радиальные отверстия 19 масло выбрасывается в полость 18. Таким образом обеспечивается постоянная непрерывная смазка шлицев и предотвращается их износ.
Газотурбинный двигатель, включающий вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, ведущее зубчатое колесо, передающее крутящий момент с вала компрессора высокого давления на центральный привод через шлицевое соединение, отличающийся тем, что на валу компрессора низкого давления установлена втулка с лабиринтными гребешками, а на ведущем зубчатом колесе размещена втулка с уплотнительным покрытием, образующая с ведущим колесом кольцевые радиальные полости, которые сообщаются с входной полостью, расположенной между указанными втулками, и полостью центрального привода через отверстия, выполненные в стенках втулки с уплотнительным покрытием, ведущего зубчатого колеса и вала компрессора высокого давления.
