ТОП 10:

Конструкция и компоненты системы смазки



СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ

Функции системы смазки

В турбовентиляторном двигателе система смазки выполняет особые функции, важные для его безопасной и безотказной работы. Такими функциями являются:

- смазка подшипников ротора;

- смазка зубчатых колес и подшипников коробок приводов;

- охлаждение подшипников, особенно в зоне турбины;

- удаление загрязняющих примесей из смазки;

- поддержание герметизации углеродсодержащих графитовых уплотнений подшипниковых опор;

- создание масляной пленки под давлением между наружными кольцами подшипников и их корпусами с целью демпфирования колебаний роторов.

Масляное демпфирование снижает передачу динамической нагрузки от ротора к корпусу. Это позволяет уменьшить уровень вибрации и усталостную нагрузку корпуса.

Смазка уменьшает трение, заменяя сухое трение, трением гидродинамическим. Таким образом, необходимо обеспечить стабильную пленку между металлическими поверхностями, двигающимися относительно друг друга, с высокой скоростью под высокими нагрузками и при высокой температуре.

В основном, в турбореактивных двигателях используются синтетические масла с низкой вязкостью, поскольку, в отличие от минеральных масел, синтетическое масло сохраняет свои смазочные свойства и менее склонно к окислению при высоких температурах. Кроме того, эти масла обладают лучшими характеристиками, в отношении теплостойкости и вязкости.

Масла, используемые на турбореактивных двигателях, имеют широкий диапазон рабочих температур. Для подшипников допускается рабочая температура от -40˚С до более чем +250˚С.

На сегодняшний день доступно четвертое поколение синтетических масел. В соответствии с поколением выпуска масло обозначается как Тип 2, Тип 3 или Тип 4. Масла Тип 2 еще встречаются для эксплуатации.

Основными характеристиками моторного масла являются:

- вязкость;

- точка потери текучести (температура застывания);

- точка воспламенения;

- сопротивление давлению (баростойкость);

- сопротивление окислению;

- теплостойкость.

 

Зоны смазки

В турбовентиляторных двигателях используются шариковые и роликовые подшипники. Они находятся внутри уплотняемых полостей. Масло, подаваемое нагнетающим насосом, направляется по отдельным линиям подачи и распыляется на подшипник с помощью одной или нескольких масляных форсунок. На рисунке 29. показано расположение масляных форсунок в полости переднего шарикового подшипника двигателя CFM56-3.

 

Рис. 29. Вид сзади на переднюю половину передней полости подшипника CFM56-3 после снятия с двигателя. Видны масляные форсунки подшипника №1 [2]

 

Маслом смазываются только зоны внутри полости подшипника. Масло не вступает в контакт с компонентами ротора снаружи полости подшипника и с газовым трактом. Для обеспечения этого стенки полости подшипника герметизируются вплотную к вращающимся валам. Для этого используются два типа герметизации: графитовое и лабиринтное уплотнения. Для постоянной эффективной герметизации используется поток воздуха, проходящий через уплотнения в корпус подшипника, как показано на рисунке 30.

 

 

 

Рис. 30. Передняя полость подшипника CFM56-7В с 3 передними подшипниками. Показаны пути движения уплотняющего воздуха внутри полости

В коробке приводов шариковые и роликовые подшипники используются в качестве опор валов шестерен. На зубчатые колеса и подшипники коробок приводов масло подается, как и на подшипники ротора двигателя, с помощью масляных форсунок. Масло, распыляемое на подшипники и зубчатые колеса, собирается на дне корпуса подшипника и коробки приводов. Эти зоны называются картером (маслоотстойником). Через линии возврата откачивающий насос засасывает масло из картера с производительностью, превышающей его подачу нагнетающим насосом. Таким образом предотвращается скопление масла в картере. Из-за большей емкости откачивающего насоса, он возвращает масло с существенным количеством воздуха из каждого отстойника в бак. Линии возврата и откачивающие насосы должны быть спроектированы для прокачки масляно-воздушной смеси. Это требует индивидуального откачивающего насоса для каждого картера (отстойника) и приводит к необходимости организации дренажа маслобака.

Компоненты системы

Масляные баки

Масло для системы смазки хранится в баке. С помощью бака обеспечивается обслуживание, заправка и дренаж системы. Для проверки уровня масла применяется смотровое стекло или щуп. Для индикации уровня масла на расстоянии используется электрический датчик уровня масла, который находится в баке.

Система рециркуляции в основном обеспечивает два различных варианта подключения масляных радиаторов к системе смазки. Если масло направляется из отстойника в бак без охлаждения, это так называемая система с горячим баком. Если масло проходит масляный радиатор перед тем, как попадает в бак – это система с холодным баком.

Типичным местоположением для маслобаков на двигателе является корпус вентилятора или коробка приводов. Если маслобак находится на корпусе газогенератора, доступ к баку для обслуживания не такой хороший, как если бы он находился на корпусе вентилятора.

Типичный маслобак имеет три соединения с системой смазки. Это линия подачи масла к нагнетающему насосу, линия возврата от откачивающего насоса и линия дренажа. Откачивающий насос подает масляно-воздушную смесь в бак. Этот воздух удаляется через статический воздухоотделитель (маслоотделитель) внутри бака в приводной маслоотделитель или в одну из полостей подшипника. В некоторых маслобаках установлен клапан наддува в соединении с линией дренажа. Этот клапан поддерживает давление воздуха несколько выше атмосферного в баке после останова двигателя. Это облегчает подачу масла в нагнетающий насос во время запуска двигателя.

Для передачи информации о количестве масла в баке установлен датчик, соединенный с соответствующим компьютером в кабине. На рис. 31. – маслобак двигателя CFM56-7B.

 

 

 

Рис. 31. Маслобак двигателя CFM56-5B с левой стороны корпуса вентилятора (фотография выполнена автором дипломной работы)

 

Масляный бак можно заправлять непосредственно через заправочную горловину или через штуцера удаленной заправки. На маслобаке установлено смотровое окно для проверки уровня масла. Если используется заправка под давлением, масло заливается в бак до тех пор, пока оно не покажется в шланге перелива.

Вместимость маслобака, главным образом, зависит от размера двигателя. Ниже приведены три примера вместимости (объёмов) маслобаков:

CFM56-7B – 22 литра;

PW4000 (94 дюйма) – 35 литров;

GE90 – 30 литров.

Насосы и фильтры

Масляные насосы, используемые в системе смазки, шестеренные или лопастные. Шестеренные насосы классического типа с параллельными валами или героторного типа с коаксильными шестернями. Обычно используется один нагнетающий насос и по одному откачивающему насосу на каждый маслоотстойник. Это приводит к установке от 4 до 6 откачивающих насосов. Насосы либо являются отдельными агрегатами, т.е. отдельный нагнетающий и откачивающие насосы, либо все необходимые для системы насосы объединены в один агрегат. Они установлены на определенных площадках коробки приводов. У двигателей GE и CFM масляные насосы объединены вместе с фильтрами в один блок. Здесь такие блоки называются маслоагрегатами. На рис. 32. показана установка маслоагрегата на двигателе CFM56-5В.

 

 


Рис. 32. Маслоагрегат двигателя CFM56-5В, состоящий из одного нагнетающего и 4-х откачивающих насосов героторного типа (фотография выполнена автором дипломной работы): 1 – фильтр подачи

Во входных патрубках откачивающих насосов, либо в линии откачки выше по потоку относительно насосов, где обеспечивается хороший доступ, установлены магнитные стружкосигнализаторы для мониторинга частиц износа в масле.

Система фильтрации является очень важным элементом для обеспечения надежности рециркуляции масла в системе смазки. Т.к. масло должно проходить через маленькие отверстия и каналы, даже мельчайшие частицы загрязнения могут блокировать поток масла, что приведет к отказу в системе смазки. Обычно загрязняющие частицы – это абразивный материал, появляющийся в подшипниках и шестернях во время нормального износа. Маслом частицы вымываются из подшипников и шестерен и уносятся системой откачки из маслоотстойников. В фильтрах загрязнения почти полностью удаляются из масла. После этого масло можно снова подавать к подшипникам и шестерням. Если обнаруживается отказ подшипника или шестерни, в фильтрах и на магнитных сигнализаторах будет найдено бóльшее, чем обычно, количество частиц.

Классическим расположением фильтров в системе смазки является: один фильтр системы нагнетания расположен ниже по потоку от нагнетающего насоса и один фильтр системы откачки - ниже по потоку от откачивающих насосов. В этом случае фильтр системы откачки должен иметь более тонкий фильтрующий элемент. Применяются и системы только с одним фильтром в системе нагнетания (например, в маслосистемах двигателей PW4000; CFM56-5B, CFM56-5C). В таких системах устанавливается дублирующий фильтр для обеспечения фильтрации в случае засорения основного фильтра. Каждый масляный фильтр снабжен перепускным клапаном для обеспечения расхода масла при засорении фильтра. Фильтрующие элементы, используемые в масляных фильтрах, имеют размеры отверстий от 15 до 65 микрон (от 0,015 до 0,065 мм).

Состояние фильтра, имеющего наибольшую тонкость фильтрации, контролируется на засорение с помощью датчика перепада давлений. Предупреждение о засорении информирует экипаж об ограниченной фильтрующей способности маслосистемы.

В некоторых системах установлены дополнительные сетчатые фильтры в линии подачи выше по потоку от масляных форсунок. Эти фильтры называют «сетками последней надежды» (или «фильтрами последней надежды»). Они предотвращают засорение масляных форсунок твердыми частицами, которые могут там появиться при открытом перепускном клапане.

 

Охлаждение масла

Во время процесса смазки от компонентов двигателя маслу передается теплота, которая в дальнейшем должна быть удалена для поддержания температуры масла в заданных пределах. Это требует установки в системе масляного радиатора. Охлаждающим агентом может быть топливо, воздух, либо, как в некоторых системах, теплообменник с комбинацией топливного и воздушного радиаторов.

Теплообменник (радиатор) может быть установлен либо в линии подачи, либо - откачки масла в системе смазки в зависимости от типа системы: с горячим или холодным баком.

Типичным радиатором, применяемым в турбореактивных двигателях, является топливно-масляный теплообменник. Он имеет меньшие объемы по сравнению с воздушно-масляным теплообменником с той же охлаждающей способностью. Кроме того, использование топлива как охлаждающего агента обеспечивает подогрев холодного топлива, поступающего из баков воздушного судна. Топливно-масляный теплообменник также эффективен во время работы двигателя на земле и не нуждается в обдуве воздушным потоком. В системе смазки некоторых двигателей применяется дополнительный воздушно-масляный радиатор для обеспечения возможности регулирования контроля температуры масла и топлива во время работы с низким расходом топлива.

На некоторых топливно-масляных радиаторах установлен термостатный перепускной клапан. Он поддерживает правильную температуру масла, изменяя количество масла проходящего через масляный радиатор, и, соответственно, перепускаемого, минуя его. Этот клапан позволяет изменять охлаждающий эффект при изменении расхода топлива на разных режимах работы двигателя. В конструкцию всех остальных масляных радиаторов включен перепускной клапан, реагирующий на перепад давлений на радиаторе. Наибольший перепад давлений получается при наибольшем охлаждении масла. При слишком низкой температуре масла оно перепускается, минуя радиатор.

 

Датчики системы индикации

Датчики системы индикации установлены в специальных местах внутри системы смазки. Их выходные сигналы используются не только для индикации: выходные сигналы датчиков постоянно записываются для мониторинга системы. В дополнение к датчикам системы индикации, в системе откачки установлены сигнализаторы стружки для мониторинга твердых частиц в масле.

На всех двигателях в маслобаке установлен датчик количества масла. Датчик крепится в верхней части бака. Для измерения количества масла используется датчик емкостного типа и герконовый выключатель.

Датчик давления масла соединен с линией системы подачи и с давлением дренажа системы смазки. Если давление дренажа слишком отличается между полостями подшипников, используется давление дренажа той полости подшипника, где оно наибольшее. Из-за подобного способа соединения датчика давления с системой, отображаемое значение представляет перепад давлений между абсолютным давлением нагнетаемого масла и абсолютным давлением дренажа.

Датчик температуры масла может находиться либо в системе откачки, либо в системе подачи. Место установки датчика определяется разработчиком системы для поддержания максимальных отображаемых значений приблизительно на уровне +150°С.

Для приведения в действие сигнализации низкого давления масла датчик низкого давления масла установлен параллельно датчику давления, либо выделенный компьютер запускает сигнализацию, основываясь на давлении масла, замеряемом датчиком давления. В более поздних вариантах маслосистем пороговое значение для сигнализации низкого давления масла может увеличиваться с увеличением частоты вращения вала.

 

Мониторинг твердых частиц

Свежее масло, поступающее в систему смазки, содержит растворенные примеси и микроскопические включения в виде частиц и взвесей. Износ подшипников, уплотнений и зубчатых колес, эрозия и коррозия этих компонентов оставляют следы в масле. Таким образом, состояние масла, которое циркулировало в системе смазки в течение какого-то времени, очень точно отражает состояние системы. При нормальной работе системы масло содержит количество твердых частиц, типичное для данной системы. Размеры частиц характерны для абразивных включений.

Во время развития разрушения подшипника или шестерни размер и количество частиц увеличиваются. При обнаружении этих частиц в масле можно распознать повреждение подшипника или зубчатого колеса на ранней стадии. Эти частицы скапливаются в масляном фильтре, но интервалы проверок, как правило, слишком велики для раннего обнаружения повреждения. Для удобства проверки масляной системы на содержание твердых частиц в более короткие интервалы в системе откачки масла для каждого отстойника устанавливаются магнитные сигнализаторы стружки или единый сигнализатор стружки в общей линии откачки ниже по потоку от откачивающих насосов. Так как шестерни и подшипники сделаны из стали, магниты сигнализаторов способны притягивать частицы (или стружку) от этих компонентов. Стружкосигнализаторы улавливают частицы размером от 0,02 мм до 1 мм. Комплекс установки магнитных сигнализаторов стружки обычно называется системой мониторинга продуктов износа. В упрощенном виде магнитный сигнализатор представляет собой тонкий стержень магнита, выступающий в поток откачиваемого масла. На рис. 34. показан подобный сигнализатор стружки.

 

 

 

 

Рис. 34. Магнитный сигнализатор стружки, установленный в агрегате смазки. Кольцевые уплотнения меняются на новые перед каждой установкой сигнализатора [2]

 

Проверка сигнализаторов стружки на наличие твердых частиц производится через фиксированные интервалы и является частью программы периодического технического обслуживания. Для удобства проверки сигнализаторов их можно извлекать из корпуса без помощи инструментов. При обнаружении стружки на сигнализаторе, она исследуется в лаборатории для определения поврежденного компонента.

Усовершенствованным вариантом магнитного сигнализатора стружки является электрически контролируемый сигнализатор стружки, показанный на рис. 35. Такой сигнализатор включает в себя установку с двумя магнитами. Компьютер FADEC отслеживает сопротивление между магнитами. Проверки и снятия электрически контролируемого сигнализатора стружки не требуется, пока компьютер FADEC не выдаст соответствующее сообщение.

Для отслеживания твердых частиц в современных двигателях используются мониторы частиц износа в масле ODM (Oil Debris Monitors). Эти датчики основываются на технологии индуктивного измерения, которая позволяет системе обнаруживать, подсчитывать и классифицировать частицы износа металла по размеру и типу (ферромагнитные или неферромагнитные). Это позволяет системе определить тенденцию изменения количества частиц в масле. Мониторы ODM соединены с компьютером FADEC или другим компьютером, предназначенным для этой функции.

 

Рис. 35. Сигнализатор стружки CFM56-5В, контролируемый электрически. Он установлен в выходном отверстии линии откачки масла агрегата смазки (фотография выполнена автором дипломной работы)

 

Другим средством мониторинга частиц в масле является метод спектрального анализа масла SOAP (Spectrographic Oil Analysis Program). С помощью данного метода анализа можно определить концентрацию частиц размером от 0,001 мм до 0,02 мм и их специфические составляющие. Тип металла и его концентрация могут указывать аналитику или инженерам, какой агрегат двигателя поврежден, если возможна непосредственная интерпретация. Метод SOAP применяется, если эта программа используется как элемент периодического технического обслуживания двигателя. Она также применяется при наличии сомнений в техническом состоянии подшипников или зубчатых колес двигателя. Некоторые производители ТРД включают процедуры SOAP в определенные программы ТО двигателей.

Для мониторинга концентрации частиц в масле в лаборатории выполняется анализ проб масла, взятых из двигателя. Если количество частиц какого-нибудь металла (элемента) или комбинация элементов увеличивается, это свидетельствует об увеличении износа. Если тенденция изменения продолжается, можно предположить, что повреждение неизбежно развивается. В этой фазе увеличиваются размеры частиц, а их наличие может подтвердить магнитный сигнализатор стружки.

Если применяется метод SOAP, инженерный отдел авиакомпании имеет больше времени на наблюдение за развитием отказа. Это обеспечивает бóльший период планирования для снятия двигателя, необходимого в данном случае.

 

Обслуживание масляного бака

Масляный бак может обслуживаться в ручном режиме или с помощью специального модуля обслуживания. Необходимо использовать только разрешенные марки масел, перечисленные в Руководстве по эксплуатации (AMM - Aircraft Maintenance Manual). Например, для двигателя SаM-146 (рис. 36.): Mobil Jet II (MJ II) specification MIL – PRF – 23 699 type 2.

В зависимости от изменения объема масла, проверка уровня масла должна производиться через 5…30 минут после останова двигателя.

Возможны следующие способы заправки бака маслом:

- заправка под давлением,

- заливка через заливную горловину бака.

Заправка под давлением выполняется с помощью специального модуля обслуживания.

Для заправки через заливную горловину необходимо снять крышку и залить масло непосредственно через горловину из индивидуальной тары. Бак считается полностью заправленным, когда уровень масла достигнет затененной области на смотровом стекле указателя уровня масла в баке.

 

 

Рис. 36. Заправка маслом (двигатель SAM-146) [3]

 

Для предотвращения возможного ожога, крышку заливной горловины следует снимать не ранее, чем через 5 минут после остановки двигателя (за это время стравливается давление из масляной системы).

 

СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ

Функции системы смазки

В турбовентиляторном двигателе система смазки выполняет особые функции, важные для его безопасной и безотказной работы. Такими функциями являются:

- смазка подшипников ротора;

- смазка зубчатых колес и подшипников коробок приводов;

- охлаждение подшипников, особенно в зоне турбины;

- удаление загрязняющих примесей из смазки;

- поддержание герметизации углеродсодержащих графитовых уплотнений подшипниковых опор;

- создание масляной пленки под давлением между наружными кольцами подшипников и их корпусами с целью демпфирования колебаний роторов.

Масляное демпфирование снижает передачу динамической нагрузки от ротора к корпусу. Это позволяет уменьшить уровень вибрации и усталостную нагрузку корпуса.

Смазка уменьшает трение, заменяя сухое трение, трением гидродинамическим. Таким образом, необходимо обеспечить стабильную пленку между металлическими поверхностями, двигающимися относительно друг друга, с высокой скоростью под высокими нагрузками и при высокой температуре.

В основном, в турбореактивных двигателях используются синтетические масла с низкой вязкостью, поскольку, в отличие от минеральных масел, синтетическое масло сохраняет свои смазочные свойства и менее склонно к окислению при высоких температурах. Кроме того, эти масла обладают лучшими характеристиками, в отношении теплостойкости и вязкости.

Масла, используемые на турбореактивных двигателях, имеют широкий диапазон рабочих температур. Для подшипников допускается рабочая температура от -40˚С до более чем +250˚С.

На сегодняшний день доступно четвертое поколение синтетических масел. В соответствии с поколением выпуска масло обозначается как Тип 2, Тип 3 или Тип 4. Масла Тип 2 еще встречаются для эксплуатации.

Основными характеристиками моторного масла являются:

- вязкость;

- точка потери текучести (температура застывания);

- точка воспламенения;

- сопротивление давлению (баростойкость);

- сопротивление окислению;

- теплостойкость.

 

Конструкция и компоненты системы смазки

Системы смазки, используемые на коммерческих турбовентиляторных двигателях для выполнения вышеперечисленных задач, являются автономными рециркуляционными системами. В таких системах масло подается в зоны, где оно необходимо, и возвращается в бак при помощи насосов. Тремя необходимыми для рециркуляции масла подсистемами являются:

- система хранения и подачи;

- система откачки;

- система дренажа.

Функцией системы хранения и подачи является доставка необходимого количества масла, в состоянии, обеспечивающим полное выполнение его функций, к подшипникам и зубчатым колесам. Таким образом, масло должно быть отфильтровано и его температура должна быть в допустимом диапазоне. В баке хранится объем масла, необходимый для работы системы. Функцией системы откачки является возврат масла из маслосборников корпуса подшипника и коробок приводов в маслобак. В большинстве масляных систем отработавшее масло проходит фильтр перед попаданием в бак. Для работы уплотнения полости подшипника необходим поток воздуха, проходящий сквозь него. Система дренажа обеспечивает сброс этого воздуха в атмосферу. Она задерживает капельки масла в вентилируемом воздухе внутри системы смазки.

Основными компонентами типичной системы смазки являются (рис. 28.):

 

Рис. 28. Схема типичной системы смазки двигателя с тремя полостями подшипников [2]

 

- маслобак;

- нагнетающий насос и линии подачи;

- откачивающие насосы и линии возврата;

- фильтры и сетки;

- топливно-масляный радиатор;

- система дренажа;

- датчики для индикации в кабине пилотов и мониторинга состояния.

Дополнительно установлены средства обслуживания. Это заливная горловина заправки масла и соединительные шланги для заправки маслобака.

Т.к. каждая зона, нуждающаяся в смазке, имеет собственные требования по необходимому для правильной смазки количеству масла и охлаждению, расход масла в зоны смазки должен удовлетворять этим требованиям. Это достигается перекрестной секцией линии подачи и масляных форсунок.

Для регулировки давления масла, применяются два типа систем. Система с редукционным клапаном, также называемая системой постоянного давления, и система полного расхода. В системе с редукционным клапаном, давление масла на выходе из насоса сохраняется на определенном значении, находящемся в диапазоне рабочих давлений двигателя, а с помощью редукционного клапана избыточное количество масла перепускается в бак.

Система полного расхода работает без каких-либо приспособлений регулировки давления. Таким образом, количество масла, подаваемого в систему, является функцией величины расхода, подаваемого нагнетательным насосом, характеристик линии подачи, поперечного сечения масляных форсунок и вязкости масла. Это ведет к изменению давления масла с изменением частоты вращения вала двигателя.

Большинство систем разрабатываются как системы полного расхода. Такая система использует насосы, меньшие по размерам в сравнении с насосами системы постоянного давления. Такая система имеет меньший вес, упрощается ее регулировка, поскольку отсутствует клапан регулировки давления.

Независимо от метода регулировки давления подаваемого масла, подсистемы обоих типов систем практически идентичны. На рисунке 3.1 показаны основные компоненты типичной системы смазки. На этом примере показана система полного давления с топливно-масляным радиатором. Система дренажа (суфлирования) использует центральный маслоотделитель, установленный в коробке приводов.

Зоны смазки

В турбовентиляторных двигателях используются шариковые и роликовые подшипники. Они находятся внутри уплотняемых полостей. Масло, подаваемое нагнетающим насосом, направляется по отдельным линиям подачи и распыляется на подшипник с помощью одной или нескольких масляных форсунок. На рисунке 29. показано расположение масляных форсунок в полости переднего шарикового подшипника двигателя CFM56-3.

 

Рис. 29. Вид сзади на переднюю половину передней полости подшипника CFM56-3 после снятия с двигателя. Видны масляные форсунки подшипника №1 [2]

 

Маслом смазываются только зоны внутри полости подшипника. Масло не вступает в контакт с компонентами ротора снаружи полости подшипника и с газовым трактом. Для обеспечения этого стенки полости подшипника герметизируются вплотную к вращающимся валам. Для этого используются два типа герметизации: графитовое и лабиринтное уплотнения. Для постоянной эффективной герметизации используется поток воздуха, проходящий через уплотнения в корпус подшипника, как показано на рисунке 30.

 

 

 

Рис. 30. Передняя полость подшипника CFM56-7В с 3 передними подшипниками. Показаны пути движения уплотняющего воздуха внутри полости

В коробке приводов шариковые и роликовые подшипники используются в качестве опор валов шестерен. На зубчатые колеса и подшипники коробок приводов масло подается, как и на подшипники ротора двигателя, с помощью масляных форсунок. Масло, распыляемое на подшипники и зубчатые колеса, собирается на дне корпуса подшипника и коробки приводов. Эти зоны называются картером (маслоотстойником). Через линии возврата откачивающий насос засасывает масло из картера с производительностью, превышающей его подачу нагнетающим насосом. Таким образом предотвращается скопление масла в картере. Из-за большей емкости откачивающего насоса, он возвращает масло с существенным количеством воздуха из каждого отстойника в бак. Линии возврата и откачивающие насосы должны быть спроектированы для прокачки масляно-воздушной смеси. Это требует индивидуального откачивающего насоса для каждого картера (отстойника) и приводит к необходимости организации дренажа маслобака.

Компоненты системы

Масляные баки

Масло для системы смазки хранится в баке. С помощью бака обеспечивается обслуживание, заправка и дренаж системы. Для проверки уровня масла применяется смотровое стекло или щуп. Для индикации уровня масла на расстоянии используется электрический датчик уровня масла, который находится в баке.

Система рециркуляции в основном обеспечивает два различных варианта подключения масляных радиаторов к системе смазки. Если масло направляется из отстойника в бак без охлаждения, это так называемая система с горячим баком. Если масло проходит масляный радиатор перед тем, как попадает в бак – это система с холодным баком.

Типичным местоположением для маслобаков на двигателе является корпус вентилятора или коробка приводов. Если маслобак находится на корпусе газогенератора, доступ к баку для обслуживания не такой хороший, как если бы он находился на корпусе вентилятора.

Типичный маслобак имеет три соединения с системой смазки. Это линия подачи масла к нагнетающему насосу, линия возврата от откачивающего насоса и линия дренажа. Откачивающий насос подает масляно-воздушную смесь в бак. Этот воздух удаляется через статический воздухоотделитель (маслоотделитель) внутри бака в приводной маслоотделитель или в одну из полостей подшипника. В некоторых маслобаках установлен клапан наддува в соединении с линией дренажа. Этот клапан поддерживает давление воздуха несколько выше атмосферного в баке после останова двигателя. Это облегчает подачу масла в нагнетающий насос во время запуска двигателя.

Для передачи информации о количестве масла в баке установлен датчик, соединенный с соответствующим компьютером в кабине. На рис. 31. – маслобак двигателя CFM56-7B.

 

 

 

Рис. 31. Маслобак двигателя CFM56-5B с левой стороны корпуса вентилятора (фотография выполнена автором дипломной работы)

 

Масляный бак можно заправлять непосредственно через заправочную горловину или через штуцера удаленной заправки. На маслобаке установлено смотровое окно для проверки уровня масла. Если используется заправка под давлением, масло заливается в бак до тех пор, пока оно не покажется в шланге перелива.

Вместимость маслобака, главным образом, зависит от размера двигателя. Ниже приведены три примера вместимости (объёмов) маслобаков:

CFM56-7B – 22 литра;

PW4000 (94 дюйма) – 35 литров;

GE90 – 30 литров.

Насосы и фильтры

Масляные насосы, используемые в системе смазки, шестеренные или лопастные. Шестеренные насосы классического типа с параллельными валами или героторного типа с коаксильными шестернями. Обычно используется один нагнетающий насос и по одному откачивающему насосу на каждый маслоотстойник. Это приводит к установке от 4 до 6 откачивающих насосов. Насосы либо являются отдельными агрегатами, т.е. отдельный нагнетающий и откачивающие насосы, либо все необходимые для системы насосы объединены в один агрегат. Они установлены на определенных площадках коробки приводов. У двигателей GE и CFM масляные насосы объединены вместе с фильтрами в один блок. Здесь такие блоки называются маслоагрегатами. На рис. 32. показана установка маслоагрегата на двигателе CFM56-5В.

 

 


Рис. 32. Маслоагрегат двигателя CFM56-5В, состоящий из одного нагнетающего и 4-х откачивающих насосов героторного типа (фотография выполнена автором дипломной работы): 1 – фильтр подачи

Во входных патрубках откачивающих насосов, либо в линии откачки выше по потоку относительно насосов, где обеспечивается хороший доступ, установлены магнитные стружкосигнализаторы для мониторинга частиц износа в масле.

Система фильтрации является очень важным элементом для обеспечения надежности рециркуляции масла в системе смазки. Т.к. масло должно проходить через маленькие отверстия и каналы, даже мельчайшие частицы загрязнения могут блокировать поток масла, что приведет к отказу в системе смазки. Обычно загрязняющие частицы – это абразивный материал, появляющийся в подшипниках и шестернях во время нормального износа. Маслом частицы вымываются из подшипников и шестерен и уносятся системой откачки из маслоотстойников. В фильтрах загрязнения почти полностью удаляются из масла. После этого масло можно снова подавать к подшипникам и шестерням. Если обнаруживается отказ подшипника или шестерни, в фильтрах и на магнитных сигнализаторах будет найдено бóльшее, чем обычно, количество частиц.

Классическим расположением фильтров в системе смазки является: один фильтр системы нагнетания расположен ниже по потоку от нагнетающего насоса и один фильтр системы откачки - ниже по потоку от откачивающих насосов. В этом случае фильтр системы откачки должен иметь более тонкий фильтрующий элемент. Применяются и системы только с одним фильтром в системе нагнетания (например, в маслосистемах двигателей PW4000; CFM56-5B, CFM56-5C). В таких системах устанавливается дублирующий фильтр для обеспечения фильтрации в случае засорения основного фильтра. Каждый масляный фильтр снабжен перепускным клапаном для обеспечения расхода масла при засорении фильтра. Фильтрующие элементы, используемые в масляных фильтрах, имеют размеры отверстий от 15 до 65 микрон (от 0,015 до 0,065 мм).

Состояние фильтра, имеющего наибольшую тонкость фильтрации, контролируется на засорение с помощью датчика перепада давлений. Предупреждение о засорении информирует экипаж об ограниченной фильтрующей способности маслосистемы.

В некоторых системах установлены дополнительные сетчатые фильтры в линии подачи выше по потоку от масляных форсунок. Эти фильтры называют «сетками последней надежды» (или «фильтрами последней надежды»). Они предотвращают засорение масляных форсунок твердыми частицами, которые могут там появиться при открытом перепускном клапане.

 

Охлаждение масла

Во время процесса смазки от компонентов двигателя маслу передается теплота, которая в дальнейшем должна быть удалена для поддержания температуры масла в заданных пределах. Это требует установки в системе масляного радиатора. Охлаждающим агентом может быть топливо, воздух, либо, как в некоторых системах, теплообменник с комбинацией топливного и воздушного радиаторов.

Теплообменник (радиатор) может быть установлен либо в линии подачи, либо - откачки масла в системе смазки в зависимости от типа системы: с горячим или холодным баком.

Типичным радиатором, применяемым в турбореактивных двигателях, является топливно-масляный теплообменник. Он имеет меньшие объемы по сравнению с воздушно-масляным теплообменником с той же охлаждающей способностью. Кроме того, использование топлива как охлаждающего агента обеспечивает подогрев холодного топлива, поступающего из баков воздушного судна. Топливно-масляный теплообменник также эффективен во время работы двигателя на земле и не нуждается в обдуве воздушным потоком. В системе смазки некоторых двигателей применяется дополнительный воздушно-масляный радиатор для обеспечения возможности регулирования контроля температуры масла и топлива во время работы с низким расходом топлива.







Последнее изменение этой страницы: 2017-01-24; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.77.252 (0.027 с.)