§ 11.2. Устройство маслосистемы

Как правило все маслосистемы ГТУ циркуляционные, в них масло используют многократно.

После прокачки через двигатель и восстановления свойств (охлаждения, очистки) его вновь подводят к потребителям.

По харак­теру циркуляции масла относительно двигателя и маслобака эти системы подразделяют на замкнутые ( или нормально-замкнутые) и короткозамкнутые.

В замкнутых системах циркуляция масла происходит через бак, после прокачки через потребители оно поступает в бак с последующим возвратом в двигатель.

В короткозамкнутых системах основное количество масла циркулирует через двигатель, минуя бак, из которого происходит восполнение циркуляционного контура с помощью специального подкачивающего маслонасоса (насоса подпитки).

Благодаря более короткому циркуля­ционному контуру, в короткозамкнутых системах прогрев масла в начале работы ГТД происходит быстрее, чем в замкнутых, что особенно важно для маслосистем большой емкости. Однако по сравнению с замкнутыми системами короткозамкнутые сложнее и имеют больший вес.

В зависимости от избыточного давления в системе суфлиро­вания различают маслосистемы открытого и закрытого типов.

В открытых системах масляные полости двигателя и воздушную полость бака, объединенные системой суфлирования, сообщают с атмосферой, а в закрытых указанные полости наддувают, поддерживая в них постоянное избыточное над атмосферным давление небольшой величины с целью увеличения высотности системы, достигаемой снижением интенсивности кавитации масла на входе в нагнетающий и откачивающие насосы.

Структура циркуляционных маслосистем

Циркуляционные маслосистемы ГТД независимо от их разновидностей имеют три характерных магистрали:

• подпитки;

• нагнетания;

• откачки .

Эти магистрали образуют циркуляционную систему смазки двигателя, которая дополняется системой суфлирования.

Магистраль подпитки служит для подвода необходимого ко­личества масла из бака к нагнетающему насосу.

Для недопущения кавитации давле­ние масла на входе в нагнетающий насос при его работе не долж­но быть чрезмерно низким (ниже 0,04...0,06 МПа), когда из мас­ла происходит выделение пузырьков воздуха.

Для снижения гидравлического сопротив­ления магистрали подпитки трубопровод подвода масла выпол­няют коротким, с плавными поворотами и достаточно большого диаметра, величину которого подбирают из условия, чтобы ско­рость движения масла в нем не превышала 1,5...2,0 м/c.

Для создания необходимого статического давления перед нагнетаю­щим насосом бак располагают возможно выше по отношению к насосу, а в закрытых маслосистемах его воздушную полость наддувают.

В магистрали подпитки короткозамкнутых систем устанавливают подкачивающий насос, редукционный клапан которого поддерживает постоянное давление масла перед нагне­тающим насосом в пределах 0,06...0,08 МПа, что обеспечивает автоматическое восполнение циркуляционного контура системы.

Магистраль нагнетания обеспечивает подвод масла к потре­бителям под давлением 0,35...0,5 МПа. Такой диапазон давлений определен опытным путем и является оптимальным для маслосистем ГТД. При давлении масла меньше 0,35 МПа трубопро­воды магистрали нагнетания необходимо выполнять увеличен­ного диаметра, что приведет к возрастанию веса системы. При давлении больше 0,5 МПа возможно существенное увеличение гидродинамического нагрева потребителей от высокоскоростной струи масла, вытекающего из форсунок.

В состав магистрали нагнетания входят следующие элементы:

1. Нагнетающий насос с редукционным клапаном, автоматически поддерживающим заданное давление масла в магистрали.

Производительность этого насоса в расчетных условиях на земле принимают в 1,5...2,5 раза больше потребной прокачки масла через двигатель, чтобы с увеличением высоты полета не происходило снижение фактической прокачки масла из-за умень­шения производительности насоса. Избыточное количество масла, подаваемого насосом на малых высотах, редукционный клапан перепускает с выхода из насоса на его вход и за счет этого поддерживает постоянное давление в магистрали нагнета­ния на всех высотах полета.

2. Запорный (или обратный) клапан, препятствующий перете­канию масла из бака в систему при неработающем двигателе. Пружина запорного клапана удерживает его в закрытом поло­жении при давлении масла, не превышающем 0,02...0,05 МПа. В начале работы двигателя клапан открывается давлением, создаваемым нагнетающим насосом.

3. Основной маслофильтр тонкой очистки с перепускным кла­паном, который в случае засорения фильтра и возрастания, вследствие этого, перепада давления на нем перепускает масло в двигатель помимо фильтрующих элементов. Натяжение пру­жины перепускного клапана регулируют таким образом, чтобы перепуск масла происходил при повышении перепада давления на фильтре до 0,13...0,16 МПа.

4. Дополнительные фильтры грубой очистки, устанавливаемые перед масляными форсунками и предохраняющие их от засоре­ние крупными посторонними частицами в случае засорения или разрыва сеток основного фильтра.

5. Масляные форсунки потребителей, обеспечивающие струй­ную подачу масла на наиболее нагруженные поверхности трения.

6. Датчики систем измерения и сигнализации параметров масла на входе в двигатель.

7. Трубопроводы, соединяющие элементы магистрали между собой. Диаметр трубопроводов выбирают из условия, чтобы скорость движения масла в них не превышала 3 м/с.

Магистраль откачки необходима для отвода отработанного масла от потребителей и восстановления его свойств — отделения воздушно-масляной смеси, фильтрации и охлаждения. В зависимости от типа маслосистемы магистраль откачки обеспечивает подвод масла в бак или на вход в нагнетающий маслонасос.

Магистраль содержит следующие основные элементы:

1. Маслосборники, в которые стекает масло от потребителей.

Их размещают в нижних полостях корпусов опор, переходных корпусов ГТД, картеров, на нижних коробках приводов агрегатов. В маслосборниках часто устанавливают пеногасящие и фильтрующие сетки.

2. Откачивающие маслонасосы, выводящие масло из маслосборников.

Число откачивающих насосов и маслосборников принимают не меньше числа опор двигателя. Это необходимо для того, чтобы не допустить возможного в случае применения одного общего насоса скопления масла в отдельных подшипниках ротора из-за различной прокачки масла через них. Такое скопление может вызвать сильный перегрев подшипников и выброс масла через уплотнения опор. Суммарная производительность откачивающих насосов должна в 2...3 раза превышать производительность нагнетающего насоса, чтобы они могли поддерживать маслосборники сухими при увеличенном объеме отработанного масла в результате его нагрева, вспенивания и насыщения воздухом.

3. Воздухоотделитель, который выделяет из вспененного откачиваемого масла воздушно-масляную смесь (смесь воздуха и других газов с частицами распыленного и испаренного масла). Чистое масло поступает от воздухоотделителя к другим элемен­там магистрали откачки (фильтру, маслорадиатору), а воз­душно-масляная смесь отводится либо к центробежному суфлеру системы суфлирования, либо в бак для подогрева имеющегося в нем масла (последнее характерно, главным образом, для короткозамкнутых систем). Для короткозамкнутых систем наличие воздухоотделителя в магистрали откачки обязательно, так как в данных системах отсутствует возможность отстоя масла в баке, а подача к нагнетающему насосу вспененного масла недо­пустима из-за его склонности к кавитации. Основное примене­ние для них получили приводные центробежные воздухоотдели­тели, которые иногда используют и в замкнутых системах с целью уменьшения пенообразования в баке.

4. Фильтр, очищающий масло от продуктов износа деталей двигателя -и других механических примесей. На этом фильтре часто устанавливают перепускной клапан, обеспечивающий пере­пуск масла помимо фильтрующих элементов при их засорении, сигнализатор перепада давления или сигнализатор стружки.

5. Радиатор, необходимый для охлаждения масла. На радиаторах устанавливают перепускные клапаны, которые при увеличении давления масла перед ними до предельно допус­тимой величины (до 0,2...0,3 МПа) перепускают его по парал­лельному обводному каналу. Повышение давления масла перед радиатором возможно при запуске двигателя в условиях низких температур, когда радиатор имеет повышенное сопротивление из-за большой вязкости холодного масла. Применение перепуск­ных клапанов предохраняет радиаторы от разрушения повышенными давлениями и позволяет быстрее прогреть масло в двига­теле при запуске. В топливомасляных радиаторах некоторых ГТД применяют так называемые термостатические клапаны, которые предотвращают большой нагрев топлива путем его перепуска мимо ТМР при возрастании температуры топлива до 80...90 °С;

6. Датчики систем измерения и сигнализации параметров масла на выходе из двигателя;

7. Трубопроводы, соединяющие элементы магистрали между собой.