Турбина двигателя НК-16-18

(1) Турбина предназначена для преобразования энергии газа в мощность на валу. Турбина - двухкаскадная, двухступенчатая, осевая, реактивная, охлаждаемая.

Первый каскад - турбина высокого давления (турбина ВД).

Второй каскад - турбина низкого давления (турбина НД).

(2) Турбина газогенератора ( рис.8.1) включает в себя следующие узлы:

- ротор турбины ВД;

- ротор турбины НД;

- статор;


- заднюю опору.

 

Опорами роторов турбин ВД и НД являются средняя и задняя опоры двигателя.

(а) Ротор турбины НД опирается на роликовый подшипник в задней опоре и через задний вал компрессора НД на шариковый подшипник, установленный в средней опоре двигателя. Осевые усилия, действующие на ротор НД двигателя, воспринимаются шариковым подшипником.

(б) Ротор турбины ВД, соединяясь с ротором компрессора ВД, одним концом опирается на шариковый подшипник, расположенный в средней опоре. Второй опорой ротора турбины ВД является межвальный роликовый подшипник, установленный в вале турбины НД. Осевые усилия, действующие на ротор ВД двигателя, воспринимаются шариковым подшипником.

(в) В турбине ВД сопловые лопатки - охлаждаемые, диск турбины и замки рабочих лопаток для охлаждения обдуваются воздухом из компрессора ВД. Рабочие лопатки - неохлаждаемые. Рабочие и сопловые лопатки турбины НД - неохлаждаемые.

(г) К валу турбины ВД крепятся колесо II ступени и диск III ступени без лопаток, имеющий на свободной части лабиринтные гребешки для уплотнения масляной полости и разгрузки ротора от осевых сил.

(д) Рабочие лопатки обеих ступеней на периферийной части имеют бандажные полки. Бандажные полки, стыкуясь между собой контактными поверхностями, образуют кольцевой бандаж.

(е) Статор турбины состоит из соплового аппарата I и II ступеней. Лопатки I ступени - одинарные, II ступени - блочные из двух лопаток, связанных общими верхней и нижней полками. Своим передним фланцем статор соединяется с камерой сгорания, задним фланцем - с задней опорой двигателя.

(ж) Задняя опора воспринимает нагрузки от газовых сил, веса двигателя, а также служит для организации газового тракта за турбиной. Своим передним фланцем задняя опора соединяется со статором турбины, а через сферические опорные кольца - со свободной турбиной.

(3) Турбина высокого давления приводит во вращение компрессор высокого давления. Турбина низкого давления приводит во вращение компрессор низкого давления.

 


(4) Охлаждение турбины ВД осуществляется следующим образом:

 

(а) Охлаждение сопловой лопатки I ступени - конвективное, осуществляется вторичным воздухом, отбираемым из камеры сгорания. Воздух через втулки на наружном кольце поступает во внутреннюю полость дефлектора, откуда через отверстия на передней кромке проходит в зазоры между дефлектором и внутренней полостью лопатки, обтекая изнутри входную кромку, спинку и корыто, охлаждает их и через щели на выходной кромке лопатки выходит в газовый тракт.

 

(б) Охлаждение деталей ротора турбины ВД осуществляется воздухом, поступающим из-за II ступени компрессора, который проходит в полость между валом ротора турбины ВД (рис. 8.2) и трубой подвода воздуха и далее в полость между дефлектором и диском, охлаждая переднюю сторону диска (путь воздуха указан стрелками). Затем воздух протекает через зазоры в елочных замках рабочих лопаток и диска, охлаждает их и выходит в полость за колесом I ступени. Далее воздух проходит в зазор между полками хвостовиков сопловых и рабочих лопаток, создавая охлаждающую пелену.

(5) Смазка и охлаждение подшипников турбины осуществляется маслом:

(а) Масло к форсункам от нагнетающего масляного насоса подается по трубопроводу, проходящему внутри одного из ребер-обтекателей задней опоры. К подшипнику ротора турбины ВД масло подается из носка задней опоры, откуда масло поступает в форсунку и через жиклерное отверстие - на подшипник ротора НД. К подшипнику ротора турбины ВД масло подается из полости, образованной маслоподводящей крышкой, установленной в заднем конце вала ротора турбины НД. Поступая из жиклера в носке задней опоры, оно центробежными силами отбрасывается на периферийную часть маслоподводящей крышки и через четыре отверстия поступает в вал ротора турбины НД. Затем из вала масло поступает к двум форсункам, установленным с обеих сторон подшипника. Через жиклеры в форсунках масло подается на подшипник. Отработанное масло через отверстия во втулках подшипников и вале поступает в полость внутреннего корпуса задней опоры, откуда откачивается маслооткачивающим насосом, который сблокирован в отдельный агрегат совместно с суфлером, установленным на коробке привода стартера.

 

(б) Охлаждение масляной полости подшипников - конвективное, осуществляется воздухом, отбираемым из-за VI ступени компрессора. Воздух, проходя между валом (4) (рис. 8.2) ротора турбины НД и трубой подвода воздуха (10) через отверстия в хвостовике диска I ступени и лабиринтной крышке (II), поступает в полость между ступицей диска II ступени и лабиринтной крышкой. Через отверстия в вале ротора турбины НД воздух выходит в полость между ступицей диска III ступени и конусной частью вала, затем через лабиринтное уплотнение в полость за диском III ступени, одновременно наддувая задний маслоуплотнительный лабиринт. Для уменьшения теплоотдачи масляная полость в вале ротора турбины НД имеет воздушные полости, образованные экранами на гайках (12) и (13). В задней опоре дополнительно поставлена теплоизоляция из материала АТМ-3.

(1) Ротор турбины ВД (рис. 8.3) включает в себя следующие основные элементы:

- колесо I ступени турбины;

- вал (1);

 

- лабиринтное кольцо (5).

(2) Колесо соединено с валом стяжными болтами (6). Центрирование осуществляется по буртику на диске и по лапкам на вале. Крутящий момент с колеса на вал передается втулками (7). Передним фланцем вал крепится призонными болтами к ротору компрессора ВД. Крутящий момент на вал компрессора ВД передается через призонные болты.

(3) Конструктивно ротор турбины ВД представляет собой следующее:

(а) Рабочие лопатки колеса I ступени - неохлаждаемые, литые, крепятся в диске замками типа "елочка" и фиксируются от осевого перемещения контровками.

Для уменьшения утечек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток

выполнены гребешки лабиринтного уплотнения.

(б) На периферийной части обода диска выполнены замки типа "елочка" для крепления рабочих лопаток. На хвостовике диска выполнены гребешки лабиринтного уплотнения и расположена внутренняя обойма подшипника ротора. От осевого перемещения внутренняя обойма фиксируется гайкой-лабиринтом (8).

(в) Лабиринтное кольцо (5) центрируется по буртику и крепится к фланцу диска стяжными болтами, соединяющими колесо с валом.

 

(г) С передней стороны диска крепится дефлектор (4) - тонкостенный, дисковой конструкции, центрирующийся по цилиндрическим выступам у ступицы диска. Дефлектор стягивается с диском шестью болтами. Выступы у обода диска обеспечивают торцевой натяг над замковой частью .диска и лопаток для обеспечения герметичности воздухоподводящей полости.

РОТОР ТУРБИНЫ НД

 

 (1) Ротор турбины НД ( рис. 8.4) включает в себя:

- вал (19);

- колесо II ступени;

- диск (3) III ступени;

 

- лабиринтное кольцо (4).

(2) Колесо II ступени и диск III ступени, вал (19) и лабиринтное кольцо (4) соединяются между собой стяжными болтами (5) и центрируются по буртикам. Крутящий момент с колеса II ступени на вал передается втулками (6).

(3) Осевая фиксация роторов компрессора и турбины НД выполнена специальным стяжным устройством, установленным в заднем вале ротора компрессора НД. Крутящий момент от ротора турбины НД на задний вал компрессора НД передается шлицами, выполненными на переднем конце вала турбины НД.

(а) Вал (19) представляет собой полый стержень, на заднем конце которого установлены лабиринтная крышка (11), форсунка (7), гайки (10) и (18) с экранами, втулка (13) с запрессованной наружной обоймой подшипника (8) ротора турбины НД. Под фланцем крепления колес турбины установлена наружная обойма подшипника ротора турбины ВД. Внутри вала расположена крышка (16) для подвода масла к подшипнику.

(б) Колесо II ступени представляет собой диск, на котором закреплены рабочие лопатки. Лопатки колеса - штампованные, имеют удлиненные ножки и бандажные полки и крепятся в диске замками типа "елочка". От осевого перемещения лопатки фиксируются контровками и боковыми пластинами. Для уменьшения утечек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток выполнены гребешки лабиринтного уплотнения, а удлиненные ножки лопаток закрыты пластинами. В полости между хвостовиками лопаток для уменьшения утечек газа и теплоотдачи в диске и для демпфирования лопаток поставлены уплотнители, выполненные из жаропрочной фольги в форме коробочек. Коробочки наполняются теплоизоляционным материалом. На периферийной части обода диска выполнены замки типа "елочка" для крепления рабочих лопаток.

(в) Диск III ступени на периферийной части обода имеет лабиринтные гребешки, которые создают разгрузочную полость для уменьшения осевой нагрузки на шариковый подшипник средней опоры.

(г) Лабиринтное кольцо (4) центрируется по буртику и крепится к диску III ступени стяжными болтами (5), соединяющими колесо II ступени и диск III ступени с валом.

СТАТОР ТУРБИНЫ

 

(1) Статор турбины (рис. 8.5) включает в себя:

- сопловой аппарат I ступени;

- сопловой аппарат II ступени;

- наружное кольцо (14).

(2) Сопловые аппараты I и II ступеней и наружное кольцо (14) центрируются между собой призонными болтами и соединяются стяжными болтами по фланцам.

(3) Сопловой аппарат I ступени крепится к камере сгорания двумя фланцами. Фланец наружного кольца центрируется с наружным корпусом камеры сгорания призонными болтами и крепится болтами. Фланец внутреннего корпуса соплового аппарата I ступени центрируется с внутренним корпусом камеры сгорания штифтом и также крепится болтами.

(4) Задним фланцем наружного кольца (14) статор турбины центрируется с задней опорой по призонным болтам и стягивается болтами.

(а) Сопловой аппарат I ступени конструктивно представляет собой следующее:

1) Лопатки (3) соплового аппарата - литые, пустотелые, охлаждаемые, имеют наружные и внутренние полки. Пазами на внутренней полке лопатки устанавливаются на шлицы внутреннего корпуса (1). От перемещения в осевом направлении лопатки фиксируются буртиками в наружном (6) и промежуточном (8) кольцах, от перемещения в окружном направлении - шлицами промежуточного кольца. Во внутреннюю полость лопаток I ступени установлен дефлектор (4). В наружную полку лопатки сверху вставляется крышка с отверстием. На боковых торцах наружных и внутренних полок лопаток имеются прорези, в которых монтируются пластины, устраняющие перетекание газа из тракта в щели между
полками лопаток.

 

 

2) На наружном кольце установлены втулки (5) для подвода воздуха на охлаждение сопловых лопаток.

 

3) В промежуточном кольце (8) установлены металлокерамические вставки (7), обеспечивающие радиальное уплотнение по гребешкам бандажных полок рабочих лопаток колеса I ступени турбины.

4) Внутренний корпус (1) соплового аппарата - сварной. Он состоит из внутреннего кольца, конуса, фланца и козырька. Козырек прикреплен к внутреннему кольцу (2).

(б) Сопловой аппарат II ступени конструктивно представляет собой следующее:

1) Лопатки (9) соплового аппарата -литые, пустотелые, неохлаждаемые и имеют наружную и внутреннюю полки, объединяющие по две лопатки в секцию, и цапфу. Передней частью верхней полки секции устанавливаются в паз наружного кольца (10), а задней - зажимаются замковым кольцом (12). Цапфами секции устанавливаются в прорези внутреннего корпуса, одновременно центрируя его. По боковым торцам наружных и внутренних полок секций имеются пазы, в которые устанавливаются пластины, устраняющие перетекание газа из тракта в щели между полками секций сопловых лопаток.

2) В наружном кольце установлены сотовые паяные вставки (13) и теплоизоляционный мат (16), служащий для устранения перетекания газа над наружными полками секций сопловых лопаток II ступени. Сотовые вставки обеспечивают радиальное уплотнение по гребешкам бандажных полок рабочих лопаток колеса II ступени.

3) Внутренний корпус соплового аппарата - сварной. Он включает в себя внутреннее кольцо (18), диафрагму (19) и лабиринтное кольцо (20) с тремя рядами сотовых паяных вставок (21). Сотовые вставки обеспечивают радиальное уплотнение по гребешкам лабиринтного кольца ротора ВД. Во внутреннем кольце располагается теплоизоляционный мат, устраняющий перетекание газа через щели между цапфами секций и прорезями внутреннего кольца.

4) На наружном кольце слева сзади (выше горизонтали) расположен смотровой лючок ЛТ1- 2. Лючок состоит из корпуса, приклепанного к наружному кольцу, и заглушки (11). Корпус лючка имеет отверстие и две шпильки. Заглушка устанавливается в отверстие корпуса и крепится двумя самоконтрящимися гайками. На заглушке выполнены внутренний квадрат и резьбовое отверстие.

 

(в) Наружное кольцо (14) слева сзади (выше горизонтали) имеет смотровой лючок ЛТ2, который по конструкции аналогичен лючку ЛТ1-2.

Авто реклама