Лабораторная работа № 8. Турбонасосный агрегат двигателя рд – 214

ТНА представляет собой двухвальную конструкцию (листы 4–7 работы [3]), на одном валу которой расположены рабочие колеса турбины и насоса окислителя (АК – 27И), на другом – насоса горючего (ТМ – 185) и насоса продукта 030 (перекиси водорода). Диск турбины расположен на валу консольно. При таком размещении турбины выхлопной коллектор является не силовым элементом конструкции и имеет меньшую массу.

Каждый вал вращается на двух шарикоподшипниках, из них подшипники (40) и (36) являются радиально-упорными и обеспечивают осевую фиксацию ротора относительно корпуса. Смазка подшипников – консистентная.

Передача крутящего момента с одного вала на другой осуществляется рессорой (10), имеющей на концах эвольвентные шлицы. Рессора допускает относительное радиальное и осевое смещение осей валов без нарушения работы ТНА.

8.1. Турбина

Основные параметры

Тип турбины осевая, активная,

двухступенчатая

Частота вращения 8000 об/мин

Окружная скорость на среднем диаметре лопаток 188 м/с

Расход газа 5 кг/с

Давление: на входе 4,8 МПа

на выходе 0,15 МПа

Температура газа на входе в турбину

Мощность 1,88 МВт

Коэффициент полезного действия 0,545

Двухступенчатая активная турбина состоит из корпуса, выхлопного аппарата, рабочего колеса с валом и узла уплотнений.

Корпус турбины. Корпус турбины состоит из соплового аппарата с распределительным коллектором и диафрагмой. Силовой частью корпуса является сопловой аппарат (39), который через четыре кронштейна (22) крепится к корпусу насоса окислителя. Благодаря стальным призматическим шпонкам, боковые поверхности которых расположены радиально (вид В), обеспечивается соосность соединяемых корпусов при температурных деформациях, возникающих в процессе работы ТНА.

К сопловому аппарату приварен распределительный коллектор (23), который имеет два подводящих патрубка (листы 6, 7), к которым крепится газогенератор.

Тепловая изоляция распределительного коллектора (23) осуществляется кожухом (24).

В качестве теплоизолирующего материала в кожухе использована стеклянная вата, слой которой расположен между сеткой и наружной оболочкой (кожухом). Во избежание высыпания ваты по краям полости проложен асбестовый шнур. Теплоизолирующий кожух является съемным узлом и крепится винтами к кронштейнам корпуса турбины.

Для того чтобы отделить полость перед диском турбины (29) от окружающей среды, установлена диафрагма (30). Диафрагма выполнена из стали со штампованными ребрами жесткости и приварена к сопловому аппарату (39), а также к точеному фланцу, в который вмонтировано разрезное уплотнительное кольцо. Этот фланец входит в узел соединения корпуса турбины с корпусом насоса окислителя.

Выхлопной аппарат. Выхлопной аппарат состоит из выхлопного коллектора (28) и направляющего аппарата. Выхлопной аппарат – стальной, штампованный, приварен к фланцу, который посредством болтов крепится к фланцу соплового аппарата (25). Газ из коллектора отводится по двум патрубкам, расположенным взаимно перпендикулярно к оси ТНА. К сопловому аппарату на болтах крепится направляющий аппарат (26).

Направляющий аппарат турбины – разрезной, состоит из четырех сегментов с направляющими лопатками, изготовленными из алюминиевого сплава. Направляющие лопатки запрессованы в продольный паз сегмента и удерживаются в нем ножкой Т-образной формы.

Рабочее колесо с валом. Рабочее колесо состоит из двухвенечного диска (29) с расположенными на нем рабочими лопатками (27) первой и второй ступени.

Рабочие лопатки и диск изготовлены из высокопрочной стали. Крепление лопаток к диску осуществляется елочными замками. Для установки лопаток в ободе диска имеются вырезы трапециевидной формы. По окончании установки лопаток вырезы закрываются замками, которые фиксируются в осевом направлении штифтами (вид Г). В диске турбины имеются три отверстия, выравнивающие давление по обе его стороны для уменьшения осевого усилия на роторе.

Вал (20) – стальной, пустотелый. Крепление диска к валу осуществляется по фланцу (с центрирующим буртом). Крутящий момент передается запрессованными штифтами (31) , осевая фиксация диска обеспечивается винтами (32).

Уплотнения. Уплотнения полости турбины по валу обеспечиваются двумя чугунными разрезными сегментными кольцами, установленными в корпус (33), между которыми имеется дренажная полость (сеч. Д – Д). Разрезное кольцо состоит из трех притертых друг к другу сегментов. Сегменты прижаты друг к другу пружиной, схватывающей их по наружным канавкам, и зафиксированы от проворачивания штифтом.