Анализ конструктивно-силовых схем отечественных двухроторных ТРДД(Ф) | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Сапожников А. Ю., Кривошеев И. А. Анализ конструктивно-силовых схем отечественных двухроторных ТРДД(Ф) // Молодой ученый. — 2009. — №10. — С. 76-77. — URL https://moluch.ru/archive/10/755/ (дата обращения: 23.10.2018).

Двухконтурные двигатели нашли широкое применение в гражданской и военной авиации. Ретроспективный анализ конструкции этих двигателей позволяет проследить эволюцию развития ТРДД(Ф), выделить основные конструктивные признаки, применить на практике наиболее успешные решения при создании новых двигателей. Среди отечественных ТРДД(Ф) имеются двигатели выполненные по трехроторной схеме (Д-18Т, Д-36, Д-436, НК-25, НК-44, НК-56, НК-64, НК-110), однороторной схеме (Р-125-300),  но наибольшее распространение в двигателях данного типа получила двухроторная схема.

При создании отечественных двухроторных ТРДД(Ф) были использованы 8 конструктивных схем турбокомпрессора, отличающихся типом замыкания силового корпуса, числом и расположением опор роторов.

По способу соединения корпуса компрессора с корпусом турбины использованы три силовые схемы из четырех существующих [1], при этом ротор ВД имеет две или три опоры, одна из которых расположена в турбине (табл. 1). Ротор вентилятора выполнен по одной из пяти схем и имеет от двух до четырех опор (табл. 2).

Таблица 1 -  Конструктивные схемы турбокомпрессоров газогенератора отечественных двухроторных ТРДД(Ф)

Схема турбокомпрессора газогенератора

 

3

8

 

11

Пример реализации

 

Д-20П, Д-30, ПС-90,  Д-100

АИ-25, Р130-300, Р79В-300

 

АЛ-31Ф, АИ-22,    НК-8, НК-86

 

Во всех схемах ротор компрессора каскада высокого давления имеет фиксирующую опору, а ротор турбины этого каскада – радиальную. Компрессор имеет один или два силовых пояса.

Ротор вентилятора имеет в подавляющем большинстве двигателей две опоры, ротор турбины вентилятора имеет одну заднюю опору. Фиксирующая и радиальная опоры расположены аналогично ротору высокого давления.

Таблица 2 -  Конструктивные схемы турбокомпрессора вентилятора отечественных двухроторных ТРДД(Ф)

Схема турбокомпрессора вентилятора

5

13

14

 

15

 

gg18

Пример реализации

Д-30,       АЛ-31Ф, НК-6, НК-86  и др.

Р130-300

 

РД-1700,  Р79В-300,      ПС-90А,       АИ-25 и др.

ТРДД-50М

НК-6

 

Отличительной особенностью конструкции опор турбины отечественных двухроторных ТРДД(Ф) является наличие межвального подшипника (за исключением  двигателей Р79В-300, ТРДД-50М). Возможные конструктивные варианты размещения опоры в турбине представлены в таблице 3 и характеризуют опыт фирмы-разработчика ГТД.

Таблица 3 -  Варианты выполнения опоры турбины отечественных двухроторных ТРДД(Ф)

Варианты выполнения опоры турбины

2x22

 

x23

 

x24

 

x25

Пример реализации

ТРДД-50М

 (ТНД)

АЛ-31Ф (ТВД),

НК-86 (ТВД),

Р79В-300 (ТНД)

РД-1700

(ТВД)

НК-6 (ТНД),

НК-22 (ТНД),

НК-144 (ТНД)

 

Множество конструктивных вариантов расположения опор, силовых поясов, а также типов силового замыкания наглядно представлено на рисунке 1 в виде обобщенной силовой схемы для двухроторных ТРДД(Ф).

trdd2

Рисунок 1 – Обобщенная конструктивно-силовая схема отечественных двухроторных ТРДД(Ф)

Рисунок 1 иллюстрирует наличие схем с дополнительной промежуточной опорой между валами вентилятора и турбины, ограничивающей амплитуду прогиба вала вентилятора (ПС-90А), а также перспективную схему ТРДД с редуктором. Количество силовых поясов у двигателей данного типа меняется от трех до пяти.

Изменение конструктивных схем ТРДД(Ф) за все время существования двигателей этого типа позволяет сделать следующие выводы:

1. Изменение конструктивных схем происходит в сторону уменьшения количества опор роторов, в том числе за счет объединения опор в единый силовой пояс.

2. Появление новых конструктивных схем связано с изменениями в требованиях к двигателям данного типа:

- реализации схем с противоположным вращением роторов.

- реализации одной из перспективных схем – с редуктором.

Результаты анализа конструктивных схем удобно использовать при решении задачи проектирования опор, которая имеет место на этапе эскизного проектирования и состоит из нескольких подзадач. Например, при выборе схемы и числа каскадов турбокомпрессора, количества и положения опор. Обоснование той или иной конструктивно-силовой схемы требует рассмотрения газогенератора в целом, особенно важно это в случае установления промежуточной опоры между валами вентилятора и турбины, ограничивающей амплитуду прогиба вала вентилятора.

Поскольку выбор конструктивно-силовой схемы производится после проведения термогазодинамического расчета, становится возможным в первом приближении определить расстояние между опорами, исходя из размеров газодинамического тракта, камеры сгорания, выбрав диаметр цапф или вала под подшипник (по аналогу). После чего можно определить критическую частоту вращения вала, например по приведенной ниже формуле [2, 3], и принять решение о возможности использования выбранной схемы и расположения опор:

где d – внешний диаметр вала;

      d1 – внутренний диаметр вала;

       Е – модуль упругости материала;

       – расстояние между опорами;

       r - плотность материала.

Выявленные закономерности в конструкции ТРДД(Ф) перспективно использовать в виде базе знаний информационной системе поддержки принятия решений. Дополненные требованиями к проектированию конкретного двигателя, подобного рода системы позволят оперативно перейти от газодинамической модели двигателя к его конструктивному облику, что позволит оценить большее количество вариантов конструкции ТРДД(Ф), сократив при этом время проектирования.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект   07-08-00349).

Литература

1.             Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 550 с., ил.

2.             Конструкция и проектирование авиационных и газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки»/ С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов и др.; Под общ. ред. Д.В. Хронина. – М.: Машиностроение, 1989. – 368 с.: ил.

3.             Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. – М.: Машиностроение, 1993.

Основные термины (генерируются автоматически): двигатель, схема, высокое давление, конструктивно-силовая схема, амплитуда прогиба вала вентилятора, вал вентилятора, вариант выполнения опоры турбины, ротор вентилятора, тип, опор.


Похожие статьи

Анализ нагрузок, действующих на элементы конструкции ГТД

На вал компрессора (и на элементы соединения секций ротора) действуют суммарные осевые силы (от лопаток и дисков), крутящие

На рис. 9 приведены результаты расчёта совмещённого теплообмена элемента рабочей лопатки турбины высокого давления в ANSYS 13.0 CFX.

Усовершенствование конструкции привода вентилятора...

Для предупреждения перегрева логично применять жидкости с высокой температурой кипения, однако проще держать всю систему под некоторым избыточным давлением (около 1

Система управления обеспечивает работу вентилятора в зависимости от температуры двигателя.

Вентиляционные системы, применяемые на судах | Молодой ученый

Но их эксплуатация требует высоких затрат энергии на работу вентиляторов и может вызвать значительные уровни шума.

Рис. 3. Схема автономной приточно-вытяжной системы вентиляции грузового насосного отделения: 1 — дефлектор; 2 — грибовидная...

Перспективы и проблемы развития авиационных газотурбинных...

Анализируются, рассматриваются преимущества применения такой конструктивно-силовой схемы

Основные термины (генерируются автоматически): противоположное вращение роторов, высокое давление, ступень, двигатель, кинематический параметр, сопловый...

Расчет энергетических параметров пуска асинхронного двигателя...

В качестве приводного двигателя используется асинхронный двигатель с к. з. ротором типа 4А355М6У3 [1]. Выбор способа пуска асинхронного двигателя (АД) дутьевых вентиляторов является актуальной задачей...

Оптимизация процесса проектирования центробежной ступени для...

Кроме того, большая нагруженность компрессора (высокие давления, температуры

При газодинамическом проектировании обоих типов ступеней, двухмерные методы

Красным на схеме выделены блоки работ, относящиеся не к ЦБК, а к двигателю в целом.

Методика (математическая модель) расчета энергетических...

В данной статье описаны исследования ветровых турбин типа Савониуса.

3) разработка новых конструктивных схем ВЭУ

6) расчет нагрузки на элементы ВЭУ (например, на опоры валов).

Аэродинамика различных конфигураций лопаток ротора Савониуса

2. Вал – ось турбины, соединенная с ротором.

Рис 1. Схема использования ветряного потока лопатками ротора Савониуса.

На конструктивную особенность лопатки оказывают влияние такие параметры, как плотность и вязкость среды, в которой они эксплуатируются.

Силовое воздействие дробимой сыпучей среды на ротор дробилки

Схема дробилки представлена на рисунке 1.

Основные термины (генерируются автоматически): ускоритель, дробимая порода, карданный вал, ротор, сила, ускоритель дробилки, теоретическая механика, воздушная опора.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Анализ нагрузок, действующих на элементы конструкции ГТД

На вал компрессора (и на элементы соединения секций ротора) действуют суммарные осевые силы (от лопаток и дисков), крутящие

На рис. 9 приведены результаты расчёта совмещённого теплообмена элемента рабочей лопатки турбины высокого давления в ANSYS 13.0 CFX.

Усовершенствование конструкции привода вентилятора...

Для предупреждения перегрева логично применять жидкости с высокой температурой кипения, однако проще держать всю систему под некоторым избыточным давлением (около 1

Система управления обеспечивает работу вентилятора в зависимости от температуры двигателя.

Вентиляционные системы, применяемые на судах | Молодой ученый

Но их эксплуатация требует высоких затрат энергии на работу вентиляторов и может вызвать значительные уровни шума.

Рис. 3. Схема автономной приточно-вытяжной системы вентиляции грузового насосного отделения: 1 — дефлектор; 2 — грибовидная...

Перспективы и проблемы развития авиационных газотурбинных...

Анализируются, рассматриваются преимущества применения такой конструктивно-силовой схемы

Основные термины (генерируются автоматически): противоположное вращение роторов, высокое давление, ступень, двигатель, кинематический параметр, сопловый...

Расчет энергетических параметров пуска асинхронного двигателя...

В качестве приводного двигателя используется асинхронный двигатель с к. з. ротором типа 4А355М6У3 [1]. Выбор способа пуска асинхронного двигателя (АД) дутьевых вентиляторов является актуальной задачей...

Оптимизация процесса проектирования центробежной ступени для...

Кроме того, большая нагруженность компрессора (высокие давления, температуры

При газодинамическом проектировании обоих типов ступеней, двухмерные методы

Красным на схеме выделены блоки работ, относящиеся не к ЦБК, а к двигателю в целом.

Методика (математическая модель) расчета энергетических...

В данной статье описаны исследования ветровых турбин типа Савониуса.

3) разработка новых конструктивных схем ВЭУ

6) расчет нагрузки на элементы ВЭУ (например, на опоры валов).

Аэродинамика различных конфигураций лопаток ротора Савониуса

2. Вал – ось турбины, соединенная с ротором.

Рис 1. Схема использования ветряного потока лопатками ротора Савониуса.

На конструктивную особенность лопатки оказывают влияние такие параметры, как плотность и вязкость среды, в которой они эксплуатируются.

Силовое воздействие дробимой сыпучей среды на ротор дробилки

Схема дробилки представлена на рисунке 1.

Основные термины (генерируются автоматически): ускоритель, дробимая порода, карданный вал, ротор, сила, ускоритель дробилки, теоретическая механика, воздушная опора.

Задать вопрос