Вопрос № 3. Масляная система двигателя.

Система смазкипредназначена для подвода масла к трущимся поверхностям с целью уменьшения износа деталей, отвода от них тепла, предохранения от коррозии и наклепа, а также для выноса твердых частиц, попадающих в пространство между трущимися поверхностями.

Система смазки должна обеспечивать беспрерывный подвод достаточного количества масла с определенной температурой к трущимся поверхностям (подшипникам и шестерням) при любых положениях двигателя в пространстве и при различных условиях его работы.

Система смазки должна быть герметичной, удобной в эксплуатации и обладать малым гидравлическим сопротивлением.

Для смазки ТРД применяют в основном нефтяные масла, отличающиеся пониженной вязкостью (МК-6, МК-8, трансформаторное). Применение масел с малой вязкостью уменьшает коэффициент трения в подшипниках качения и облегчает запуск двигателя при низких температурах. Одновременно уменьшаются затраты мощности на прокачку масла.

Следует отметить, что масляная пленка, покрывающая детали, способствует более равномерному распределению сосредоточенных нагрузок, а значит увеличению долговечности деталей.

Системы смазки ГТД разделяются на циркуляционные и нециркуляционные. В современных ГТД применяются циркуляционные системы, в которых отработанное масло после его очистки, отделения газа и охлаждения воздухом или топливом снова возвращается в двигатель.

Наиболее простой является нециркуляционная система смазки. В ней отсутствуют откачивающие насосы, воздухоотделитель, радиатор, длина маслопроводов меньше.

В нециркуляционных системах смазки отработанное масло не возвращается в бак, а удаляется в атмосферу и расход масла увеличивается. В этом недостаток таких систем. Поэтому они применяются в двигателях кратковременного действия. В качестве смазки и охладителя может применяться горючее.

Масляные системы разделяются на замкнутые и незамкнутые. В замкнутых системах почти все масло, вышедшее из двигателя, подается после охлаждения непосредственно на вход к нагнетающему насосу, минуя бак. В этом случае масло циркулирует по замкнутому контуру: двигатель — радиатор — двигатель. 5—10% отработанного масла поступает в бак для прогрева масла. Масляный бак из основной системы циркуляции выключен и служит только для пополнения масла, убывшего в основной системе. В незамкнутых системах все отработанное масло после охлаждения направляется в бак, из бака к нагнетающему насосу, а последний направляет масло снова в двигатель. Здесь масло с помощью насосов непрерывно циркулирует по замкнутому контуру: маслобак — двигатель — радиатор — маслобак.

В зависимости от давления в воздушной полости масляного бака системы можно разделить на открытые и закрытые. В открытых системах поддерживается атмосферное давление в воздушной полости бака, а в закрытых поддерживается избыточное давление над атмосферным (примерно 0,1—0,3 кГ/см²). Замкнутые и незамкнутые циркуляционные системы могут быть как открытого, так и закрытого типа. Основным недостатком открытой системы по сравнению с закрытой является меньшая высотность этой системы.

Циркуляционная система смазки ГТД (рис. 8) состоит из маслобака 8, нагнетающего маслонасоса 7, фильтра 5, маслосборников 11, откачивающих маслона- сосов 12, 13 и 15, воздухоотделителя 14, радиатора 10, суфлера 1 и приборов контроля 3, 4 и 17.

Рис. 8. Принципиальная схема системы смазки: 1 - центробежный суфлер; 2 - распределительная колонка; 3 и 17- термометры; 4 - манометр; 5 - масляный фильтр; 6 и 9 - редукционные клапаны; 7 - нагнетающий масляный насос; 8 - масляный бак; 10 - радиатор; 11 - маслосборники; 12, 13 и 15 - откачивающие масляные насосы; 14 - воздухоотделитель; 16 - корпус нижнего привода

Из масляного бака (или другой емкости) масло поступает к нагнетающему масляному насосу и дальше в двигатель. Редукционный клапан 6 ограничивает давление масла за насосом, перепуская излишек масла обратно на вход в насос. Из нагнетающего насоса масло поступает в маслофильтр, где оно очищается от механических примесей, и дальше по трубопроводам — к распределительной колонке 2. К подшипникам и другим трущимся элементам масло подается через форсунки или дозирующие отверстия под давлением, обычно равным 1—6 кГ/см² на основных режимах работы двигателя. Датчики для замера давления масла — манометра 4 и температуры масла — термометра 3 на входе в двигатель устанавливаются после нагнетающего насоса, а датчик для замера температуры масла — термометра 17 на выходе из двигателя устанавливается перед радиатором. Температуру масла на входе в двигатель устанавливают 50—80° С, а на выходе из двигателя — не выше 110—120°С.

После смазки потребителей масло стекает в маслосборники (отстойники) 11, откуда откачивающими мас- лонасосами подается в центробежный воздухоотделитель. В воздухоотделителе происходит отделение от масла воздуха и паров. Из корпуса 16 нижнего привода откачивающим масляным насосом 15 масло через радиатор 10 подается обратно в бак.

Масляный бакслужит для хранения запаса масла. Имеет заливную горловину, в которую вставляется латунный сетчатый фильтр, используемый для очистки масла, поступающего из маслорадиатора, и выделения из него воздуха. В каркасе фильтра установлены трубки с сопловыми наконечниками, из которых масло выходит по касательной к стенке каркаса. При ударе струи масла о каркас фильтра происходит выделение из масла пузырьков воздуха, после чего оно сливается в бак.

Для бесперебойного забора масла при любых положениях самолета используется вращающийся заборник. Для этого на заборчике закреплен свинцовый груз. Во избежание появления на стенках бака перепада давления, опасного для их прочности, воздушная полость бака связывается с атмосферой (суфлируется).

На некоторых двигателях (М-701, ВК-1А) в качестве масляного бака используется внутренний объем коробки масляных агрегатов двигателя.

Для контроля количества заправляемого масла служат масломерные линейки, закрепляемые, как правило, в пробках заливных горловин.

Масляные насосыслужат для подачи масла под давлением к трущимся поверхностям и для откачки масла от них. В ТРД применяются в основном шестеренчатые маслонасосы, отличающиеся простотой конструкции, малыми габаритами и весом, надежностью и долговечностью.

Производительность откачивающего насоса больше, чем у нагнетающего, так как откачиваемое масло поступает вспененное, с большим содержанием газа и паров масла. Число откачивающих насосов, устанавливаемых на двигателе, зависит от типа двигателя, количества и конструкции маслосборников. В многоопорных ТРД с осевым компрессором, имеющих большую длину ротора, предусмотрено несколько маслосборников, а значит и несколько маслооткачивающих насосов. В таких двигателях общая производительность откачивающих насосов в 2—4 раза больше производительности нагнетающего насоса.

Масляные фильтрыслужат для очистки масла от механических примесей, являющихся продуктами коксования масла, износа деталей и их коррозии, а также твердых частиц, попадающих в маслосистему из атмосферы при эксплуатации двигателя. Наиболее распространены наборные фильтры, составленные из сетчатых фильтрующих элементов — дисков, закрепленных на каркасе и размещенных в корпусе.

Для предотвращения уменьшения прокачки масла при засорении сетки фильтры снабжаются предохранительными клапанами, осуществляющими перепуск масла, минуя фильтр.

Маслофильтры тонкой очистки отфильтровывают частицы размером более 50—60 микрон.

Редукционный клапанслужит для поддержания заданного давления масла в нагнетающей магистрали. Клапан поддерживает заданное давление (3,5—5,5 кГ/см²) за счет перепуска избыточного количества масла из линии нагнетания на линию всасывания насоса. Тарелка клапана пружиной прижимается к седлу. Сила начальной затяжки пружины регулируется винтом. Количество масла, проходящего через редукционный клапан, определяется разностью между производительностью нагнетающего насоса и потребной прокачкой масла через двигатель на данном режиме.

Обратный (запорный) клапанслужит для предотвращения перетекания масла из маслобака в масляные полости при неработающем двигателе. Пружина клапана регулируется на давление 0,2—0,5 кГ/см². При работе двигателя клапан под давлением масла, создаваемого насосом, открывается. Клапан устанавливается после насоса или фильтра высокого давления.

Масляные форсункислужат для подачи масла к трущимся поверхностям двигателя. Применяются центробежные и струйные форсунки. В центробежных форсунках маслу перед выходом из форсунки сообщается вращательное движение, благодаря чему оно, выходя из форсунки под действием центробежных сил, образует большой конус распыла. Однако при таком способе подачи масла ухудшается теплоотвод от подшипников и увеличивается насыщение масла газами. По этой причине более распространены струйные форсунки.

Воздухоотделительслужит для очистки отработанного масла от воздуха. Чем меньше масло насыщено воздухом, там меньше его вспенивание, тем эффективнее охлаждение масла в радиаторе, надежнее смазка и больше высотность системы.

Топливо-масляный радиатор служит для охлаждения масла, циркулирующего в масляной системе, путем отвода тепла топливом, проходящим по трубкам радиатора. Одновременно с охлаждением масла в радиаторе подогревается топливо, поступающее в двигатель, что положительно сказывается на процессе смесеобразования в камерах сгорания. Масло циркулирует в пространстве между топливными трубками радиатора.

При работе двигателя масло из маслобака через заборник и трубопроводы подается нагнетающим насосом к фильтру высокого давления и через обратный клапан поступает в магистраль высокого давления. По внутренним каналам в стенках коробки агрегатов и внутренним трубопроводам масло поступает на смазку подшипников роторов низкого и высокого давления компрессора, к подшипникам и зубчатым зацеплениям коробки агрегатов.

Количество масла, поступающего на смазку, определяется диаметрами жиклеров, установленных в нагнетающей магистрали. Масло, идущее ксредней и задней опоре двигателя, дополнительно фильтруется.

Отработанное масло, насыщенное воздухом, сливается в маслосборник, откуда оно откачивается шестеренчатыми насосами. От передней опоры отработанное масло подается в коробку агрегатов. От других опор масло подается общим потоком в воздухоотделитель, из которого после выделения воздуха поступает в топливо-масляный радиатор, а затем в масляный бак. Выделенный из масла воздух через центробежный клапан воздухоотделителя уходит в коробку агрегатов.

Для предотвращения чрезмерного повышения давления в полостях корпусов подшипников, коробки агрегатов и маслобака эти полости соединены магистралью суфлирования через центробежный суфлер с атмосферой. В центробежном суфлере от воздуха отделяется масло, которое сливается в коробку агрегатов.

Масляные полости подшипников уплотнены с помощью лабиринтов и маслоуплотнительных колец.

Вывод: система смазкипредназначена для подвода масла к трущимся поверхностям с целью уменьшения износа деталей, отвода от них тепла, предохранения от коррозии и наклепа, а также для выноса твердых частиц, попадающих в пространство между трущимися поверхностями.

Система смазки должна обеспечивать беспрерывный подвод достаточного количества масла с определенной температурой к трущимся поверхностям (подшипникам и шестерням) при любых положениях двигателя в пространстве и при различных условиях его работы.

Система смазки должна быть герметичной, удобной в эксплуатации и обладать малым гидравлическим сопротивлением.