4. КОМПРЕССОР двигателя НК-16-18СТ

 

4.1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

 

 

(1)    Компрессор (рис. 4.1) - осевой десятиступенчатый, двухкаскадный. На входе в компрессор предусмотрена стабилизация потока воздуха с помощью входного направляющего аппарата (ВНА).

(2) Компрессор оборудован механизацией, обеспечивающей устойчивую работу на нерасчетных режимах и при запуске двигателя, а также устройством для отбора воздуха.

(3) Замер оборотов роторов компрессора производится с помощью электрических датчиков.

(4) Компрессор двигателя включает в себя два самостоятельных узла, соединенных средней опорой:

-         компрессор низкого давления (КНД); - компрессор высокого давления (КВД).

(5) Передняя опора компрессора вмонтирована в ступицу, образованную полками лопаток входного направляющего аппарата.

(6) В корпусе средней опоры расположены задняя опора компрессора НД и передняя опора компрессора ВД.

(7) Ротор компрессора НД жестко соединен с ротором турбины НД. Ротор компрессора ВД имеет жесткую связь с ротором турбины ВД. Каждая связка компрессора с турбиной представляет собой отдельную каскадную систему.

(8) Роторы НД и ВД между собой механически не связаны, они имеют только газодинамическую связь.

 

4.2. КОМПРЕССОР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

 

(1) Компрессор низкого давления (КНД) - четырехступенчатый. Все рабочие и направляющие лопатки работают только на внутренний контур, поджимают и подают воздух в компрессор высокого давления (КВД) через каналы в средней опоре.

(2) КНД состоит из ротора и статора. Ротор опирается на роликовый подшипник в передней опоре и на шариковый подшипник в средней опоре. Осевые усилия, действующие на ротор компрессора НД, воспринимаются шариковым подшипником. Вал компрессора НД соединен с валом турбины низкого давления с помощью специального болтового устройства. Крутящий момент от турбины передается на ротор компрессора через шлицы, выполненные на валах.

А. В конструкцию ротора компрессора НД (рис. 4.2) входят:

 

- передний вал (1);

- четыре диска (3) и (8);

- лопатки (4), (6) и (7);

- три промежуточных кольца (5);

- задний вал (9);

 

- лабиринт (15).

Соединение узлов ротора компрессора НД и передача крутящего момента осуществляется центрирующими болтами (12).

(а) Передний вал (1) выполнен из титанового сплава и крепится к торцу диска I ступени. На вал напрессована втулка (2) для установки узла переднего роликового подшипника. Передний вал имеет шлицы для шестерни привода маслонасоса.

(б) Диски (3), изготовленные из титанового сплава, имеют ступицу, диафрагму и обод. В ободе выполнены пазы типа "ласточкин хвост". Диски (8) представляют собой ободы, переходящие во фланцы, которые служат для соединения с задним промежуточным кольцом. В ободах выполнены пазы типа "ласточкин хвост". В пазы дисков монтируются рабочие лопатки.

(в) Рабочие лопатки имеют перо, замок. Лопатки изготовлены из титанового сплава. Крепление лопаток в дисках осуществляется замком типа "ласточкин хвост". Спереди от перемещения лопатки I и II ступеней удерживаются контровочными кольцами (13), закрепленными на дисках радиальными штифтами, сзади -разрезными упорными кольцами (14). Упорные кольца установлены в кольцевые канавки дисков. Осевая фиксация лопаток (7) в дисках (8) осуществляется штифтами, запрессованными в отверстия.

(г) Промежуточные кольца (5) служат для соединения рабочих колес между собой. Кольца изготовлены из титанового сплава. Переднее и среднее промежуточные кольца выполнены в виде цилиндров, а заднее промежуточное кольцо - в виде усеченного конуса с фланцами. На переднем промежуточном кольце имеются гребешки лабиринтного уплотнения.

(д) Задний вал (9) выполнен из титанового сплава. Внутри вала размещен стяжной болт (II), соединяющий ротор компрессора НД с ротором турбины ВД. К заднему валу (9) крепятся болтами среднее и заднее промежуточные кольца (5). На вал напрессована втулка (10) для установки узла заднего шарикового подшипника. Для посадки шестерни привода агрегатов на валу имеются шлицы.

(е) Лабиринт (15) изготовлен из титанового сплава и выполнен в виде кольца с гребешками лабиринтного уплотнения.

 

Б. Статор компрессора НД крепится к средней опоре. Статор компрессора НД (рис. 4.3) состоит из рабочих колец I и II ступеней внутреннего контура и рабочих колец I и II ступеней наружного контура, рабочих колец III и IIIа ступеней, направляющих аппаратов I, II, IIа, III и IIIа ступеней. Направляющий аппарат (10) IIа ступени не участвует в газодинамической работе и служит для обеспечения силовой схемы двигателя.

(а) Направляющий аппарат (18) I ступени - сварной. Лопатки направляющего аппарата верхними полками вварены в просечки наружного кольца. К проушинам нижних полок лопаток приклепано лабиринтное кольцо, имеющее легкосрабатываемое покрытие А, а на болтах крепятся кольца перекрытия, устанавливаемые для уменьшения перетекания воздуха. По лопаткам направляющего аппарата установлено трактовое кольцо (7). Оно, как и трактовое кольцо входного направляющего аппарата, разрезано по количеству лопаток на сегменты просечками, которые выполнены по профилю лопаток в данном сечении. Трактовое кольцо крепится болтами с передней стороны к рабочему кольцу (5) I ступени и с задней стороны - к соединительному кольцу направляющего аппарата I ступени.

(б) Направляющий аппарат (10) IIа ступени состоит из наружного кольца, лопаток и внутреннего кольца. Лопатки зафиксированы на наружном кольце замком типа "ласточкин хвост", а нижними полками установлены в проточку внутреннего кольца.

(в) Направляющий аппарат (17) (рис. 4.3) II ступени состоит из лопаток, кольца перекрытия и лабиринтного кольца. Кольца крепятся к хвостовикам лопаток. На верхних полках лопаток имеются буртики, при помощи которых направляющий аппарат центрируется и крепится между внутренним кольцом направляющего аппарата IIа ступени и рабочим кольцом (11) III ступени.

(г) Направляющий аппарат (16) III ступени аналогичен по конструкции направляющему аппарату II ступени, только не имеет кольца перекрытия.

(д) Направляющий аппарат (15) IIIа ступени состоит из наружного кольца, лопаток и соединительного кольца. Лопатки аппарата зафиксированы в наружном кольце замком типа "ласточкин хвост", а хвостовиками приклепаны к соединительному кольцу. Аппарат имеет технологический разъем в диаметральной плоскости для обеспечения монтажа компрессора НД к средней опоре. На наружном кольце аппарата между лопатками имеются отверстия для отбора воздуха из-за IIIа ступени.

(е) Рабочие кольца (5), (рис. 4.3), (9) I и II ступеней (внутреннего контура), а также (II), (14) III и IIIа ступеней имеют на трактовой поверхности легкосрабатываемое покрытие А для обеспечения минимальных радиальных зазоров по торцам рабочих лопаток ротора. Рабочее кольцо (5) I ступени задним фланцем соединено болтами с фланцем наружного кольца (6) I ступени наружного контура. Рабочее кольцо (9) II ступени задним фланцем соединено болтами с направляющим аппаратом (10) IIа ступени.

(ж) Рабочие кольца (6), (8) I и II ступеней наружного контура входят в силовую схему статора компрессора НД. Они имеют по два фланца крепления и ребро жесткости.

(и) Рабочее кольцо (11) III ступени имеет фланец и две кольцевые проточки на наружных торцах для центровки направляющих аппаратов II и III ступеней.

Рабочее кольцо (14) IIIа ступени имеет два фланца и кольцевую проточку для центровки направляющего аппарата III ступени.

(к) Наружное кольцо (12) (рис. 4.3) имеет два кольцевых фланца, а также технологический разъем в диаметральной плоскости. Разъем обеспечивает монтаж компрессора НД к средней опоре. На наружном кольце приклепан фланец отбора воздуха из-за IIIа ступени для обогрева входного воздухоочистительного устройства газоперекачивающего агрегата.

 

4.3. КОМПРЕССОР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

 

 

 

(1)  Компрессор высокого давления (рис. 4.4) - шестиступенчатый, оборудован механизацией для обеспечения устойчивой работы и имеет систему отбора воздуха.

(а) Механизация компрессора ВД состоит из регулируемого направляющего аппарата (РHA), установленного на входе в компрессор ВД, и механизма перепуска воздуха из-за VII ступени.

(б) Система отбора воздуха включает в себя патрубки отбора воздуха на кольце IV ступени и ресивер отбора воздуха на направляющем аппарате II ступени.

(2) Компрессор ВД состоит из ротора и статора. Ротор компрессора ВД вместе с турбиной I ступени вращается на двух подшипниках: переднем шариковом, смонтированном в средней опоре двигателя, и заднем роликовом, смонтированном в задней опоре двигателя.

(3) Сжатый в компрессоре ВД воздух выводится на осевое направление в направляющем аппарате IX ступени и поступает в камеру сгорания. (4) Ротор компрессора ВД (рис. 4.5) выполняет работу по сжатию воздуха, поступившего из

компрессора ВД.

А. Конструкция ротора компрессора ВД включает в себя:

- шесть рабочих колес (IV, V, VI, VII, VIII и IX ступеней) с лопатками;

- шесть промежуточных колец (3);

- лабиринт (7);

- воздухоподводящую трубу (8).

(а) Рабочие колеса состоят из дисков и лопаток.

1) Диски рабочих колес выполнены из титанового сплава.

2) Диски (9) имеют диафрагму, ступицу и обод, в котором выполнены пазы типа "ласточкин хвост" для монтажа лопаток.

3) Ступица диска (1) является передним валом ротора компрессора ВД. На вал напрессована втулка (2) для посадки узла переднего подшипника. На валу имеются шлицы, на которые устанавливается шестерня привода агрегатов.

4) Диск (5) IX ступени имеет выступы со ступенчатыми лабиринтными гребешками.

5) Рабочие лопатки (4) изготовлены из титанового сплава. Они закреплены в дисках соединением типа "ласточкин хвост". Осевая фиксация лопаток в дисках осуществляется штифтами (штифты развальцованы).

(б) Промежуточные кольца V, VI, VII и VIII ступеней - тонкостенные цилиндрические, а промежуточное кольцо IV ступени и проставка IX ступени - конические с двумя фланцами для крепления. На наружной поверхности промежуточных колец, кроме кольца IX ступени, имеются гребешки воздушного лабиринтного уплотнения. Гребешки промежуточных колец работают по легкосрабатываемому слою направляющих аппаратов и обеспечивают уплотнения

между ступенями. Все промежуточные кольца выполнены из титанового сплава.

(в) Лабиринт (7) изготовлен из титанового сплава и выполнен в виде точеного кольца с пятью ступенями лабиринтных гребешков.

(г) Воздухоподводящая труба (8) изготовлена из титанового сплава. Она служит для подвода воздуха из компрессора на охлаждение диска II ступени турбины. Труба передним концом центрируется в диске IX ступени, а задним концом - в диске турбины I ступени.

 

Б. Статор компрессора ВД

является неподвижной частью компрессора.

В конструкцию статора входят:

- регулируемый направляющий аппарат (РНА);

- шесть направляющих аппаратов (IV...IX ступеней);

- шесть рабочих колец (IV...IХ ступеней) (7) (рис. 4.5), (9);

- механизм перепуска воздуха из-за VII ступени;

- система отбора воздуха из компрессора с ресивером.

 

Передним фланцем статор компрессора ВД крепится к корпусу средней опоры. К заднему фланцу статора компрессора ВД крепится камера сгорания.

Соединение узлов ротора компрессора ВД и передача крутящего момента осуществляются

 

центрирующими болтами (10).

(а) Регулируемый направляющий аппарат устанавливается на входе в компрессор ВД и крепится к корпусу средней опоры. РНА служит для обеспечения устойчивой работы двигателя на нерасчетных режимах. РНА состоит из внутреннего (2) (рис. 4.6.) и наружного (4) колец, поворотных лопаток (3), рычагов

(5) и ведущего кольца (6) РНА. На наружном кольце РНА имеются опоры для верхних цапф лопаток, выполненные в виде бобышек с отверстиями. Внутреннее кольцо - разъемное, состоит из переднего и заднего колец, стянутых болтами. На стыке колец имеются отверстия для нижних цапф лопаток. Между фланцами переднего и заднего колец установлены опоры нижних цапф лопаток. В опоры верхних и нижних цапф лопаток вставлены втулки из фторопласта. На верхние цапфы лопаток установлены рычаги, соединенные шарнирно с ведущим кольцом РНА. Ведущее кольцо (6) РНА вращается на роликах вокруг наружного кольца РНА,

обеспечивая одновременный поворот всех лопаток на один и тот же угол.

 

(б) Соединенные друг с другом болтами рабочие кольца (8) (рис. 4.6.), (9), (12) совместно с направляющими аппаратами (14), (18) образуют корпус статора компрессора. Все рабочие кольца аналогичны по конструкции, за исключением колец IV и VIII ступеней. Рабочее кольцо (7) IV ступени имеет сечение коробчатой формы. На наружной стенке кольца IV ступени смонтирована разъемная рессора с рычагом привода РНА и приклепаны восемь патрубков (3) (рис. 4.7), (4) отбора воздуха, через которые отбирается воздух на охлаждение свободной турбины и на наддув разгрузочной полости и полостей лабиринтных уплотнений турбины газогенератора. Рабочее кольцо (9) VIII ступени (рис. 4.6.) имеет увеличенные фланцы для крепления кольца перепуска воздуха (10) и восемнадцать овальных окон (рис. 4.7.) для перепуска воздуха. Все рабочие кольца имеют кольцевые проточки, в которые устанавливаются направляющие аппараты верхними полками лопаток и запрессовываются штифты для окружной фиксации аппаратов. На рабочих кольцах V, VI, VII и IX ступеней и на кольце перепуска воздуха имеются смотровые лючки для осмотра лопаток ротора и зачистки забоин на них. На внутренних (трактовых) поверхностях всех рабочих колец, кроме кольца IV ступени, нанесено легкосрабатываемое покрытие для обеспечения минимальных радиальных зазоров по торцам рабочих лопаток.

(в) Направляющие аппараты (18) (рис. 4.6.), (14) служат для обеспечения необходимого угла входа воздуха на рабочие лопатки компрессора. Направляющие аппараты (18) IV...VIII ступеней аналогичны по конструкции. Каждый аппарат состоит из лопаток и лабиринтного кольца. Верхние и нижние полки лопаток образуют тракт. Выступы на верхних полках лопаток образуют кольцевые буртики, которыми направляющие аппараты центрируются в рабочих кольцах. На буртиках имеются пазы под штифты рабочих колец от проворачивания аппаратов. На нижних полках лопаток имеются хвостовики, к которым приклепывается лабиринтное кольцо. Верхние полки направляющего аппарата VII ступени имеют окна (рис. 4.7) для перепуска воздуха. Направляющий аппарат (14) IX ступени (рис. 4.6.) является силовым узлом, связывающим компрессор с камерой сгорания. Аппарат состоит из наружного кольца (15), лопаток (16) и трех лабиринтных колец (17), закрепленных болтами на хвостовиках лопаток. Наружное кольцо имеет пазы типа "ласточкин хвост", в которые устанавливаются верхние полки лопаток. Между лопатками в наружном кольце имеются окна (рис. 4.7.) для отбора воздуха. На внутренние поверхности всех лабиринтных колец нанесено уплотняющее легкосрабатываемое покрытие, которое в сочетании с гребешками ротора компрессора ВД образует лабиринтное уплотнение.

(г) Механизм перепуска воздуха установлен на фланцы рабочего кольца (9) (рис. 4.6.) VIII ступени и состоит из кольца перепуска (10), ведущего кольца (23) и привода (24) клапанов перепуска. На кольце перепуска имеются 18 окон, закрываемых клапанами (21). Клапан представляет собой упругую пластинку, приклепанную изнутри одним концом к кольцу перепуска. На другом конце клапана приклепан кулачок (19), выходящий наружу через окно перепуска воздуха. В ведущем кольце установлены ведущая вилка (26) и 35 роликов, из которых 17 роликов (22) имеют буртики и являются направляющими. Остальные 18 роликов (20) служат для открытия клапанов (отжимают их от окон перепуска при набегании на кулачки). Для фиксации ведущего кольца в исходном положении (при закрытых клапанах перепуска) предусмотрена установка технологического фиксатора в специальное отверстие, выполненное совместно в ведущем кольце (сквозное) и в кольце перепуска (несквозное). Фиксация кольца необходима для правильной установки агрегата управления клапанами перепуска воздуха. Привод клапанов перепуска состоит из корпуса и рессоры с рычагом, входящим в зацепление с ведущей вилкой ведущего кольца. Привод крепится с помощью кронштейна (25) на фланцах рабочих колец. На кольце перепуска воздуха закреплен ресивер (11) для сбора и отвода воздуха от клапанов перепуска. Ресивер состоит из переднего, наружного и заднего колец и патрубка, скрепленных болтами.

 

(д) Ресивер отбора воздуха (13) (рис. 4.6.) из-за компрессора представляет собой сварной узел. Он установлен на фланцах наружного кольца направляющего аппарата IX ступени. На ресивере имеются три патрубка (1) (рис. 4.7.), из которых два нижних не используются (заглушены), а к верхнему крепится трубопровод отбора воздуха на обогрев входного направляющего аппарата, кока и для нужд газоперекачивающего агрегата.