Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 68. Автомобильная ГТУ мощностью 300 л. с. фирмы Остин:
1 — регенератор; 2 — коробка приводов; 3 — поворотные лопаткн диффузора компрессора; 4 — камера сгорания; 5 — поворотные лопатки турбины низкого давлення; 6 — выходной вал редуктора; 7 — вал привода регенератора
в газотурбинных двигателях 2S/150 фирмы Ровер и ГТУ мощностью 250 л. с. фирмы Волво [38]. Наибольшее распространение получили поворотные сопла перед силовыми турбинами низкого давления. Температура газа на этом участке тракта ниже, вследствие чего поворотные лопатки можно выполнить консольными. Такие лопатки применяют в последних моделях двигателей фирмы Крайслер (рис. 64), Остин и Ровер (рис. 68 и 67) и др. В двигателе CR-2A фирмы Крайслер наличие поворотных лопаток силовой турбины позволило зону минимального удельного расхода топлива сместить к диапазону нагрузки 50—60% и приблизить к уровню, достигнутому фирмой Форд на сложной трехвальной установке.
Кроме того, применение поворотных сопел турбины низкого давления дает возможность создать тормозящий момент на валу силовой турбины.
113
Рис 69. Автомобильная ГТУ мощностью 250 л. с. фирмы Волво:
, _ привод вспомогательных механизмов; г - регенератор; * - редуктор; 5 ~ ТУРбИИЭ ЧИ9К°Г° ДЗВЛЄНЧЯІ 6
і MrDVrt турбина высокого давления; / — компрессор
СГОрання; 7 — регенератор из четырех керамических дисков;
10 — коробка передач;
3 — компрессор; 4 сокого давления; 5 низкого давления;
S — трубопровод выпуска газа; 9 U — главная передача
Рис. 70. Автомобильная ГТУ мощностью 120 л. с. фирмы Парсонс:
/ — вентилятор отсоса воздуха из фильтров; 2 — воздушные фильтры;
— силовая турбина вы-— компрессорная турбина
б — кольцевая камера
— привод регенератора;
Рис. 71. Автомобильная ГТУ мощностью 150 л. с. фирмы Ровер:
І — шестерня редуктора; 2 — силовая турбина низкого давления; 3 — промежуточный патрубок; 4 — центральный корпус двигателя; 5 — центростремительная турбина высокого давлення; 6 — компрессор; 7 — редуктор привода вспомогательных механизмов; 8 — топливный насос; 9 — стартер
Рис. 72. Автомобильная ГТУ 704 мощностью 300 л. с, фирмы Форд:
/ — компрессор низкого давления; 2 — турбина низкого давления; 3 — турбина среднего давления; 4 — камера сгорания низкого давления; 5 — камера сгорания высокого давлення; 6 — турбокомпрессор высокого давления; 7 — привод вспомо-гательных механизмов; 8 — вентилятор воздухоохладителя; 9 — воздухоохладитель;
10 — регенератор
Следующим методом поддержания высокой экономичности на частичных нагрузках является выбор расчетной точки работы двигателя не на полной мощности, а на промежуточном режиме. Таким образом был спроектирован двигатель мощностью 120 л. с. фирмы Остин. Его расчетная точка соответствует мощности 60 л. с. В этой зоне при степени повышения давления, равной 3,0, к. п. д. компрессора наиболее высок; при максимальной мощности, когда степень повышения давления равна 4,0, к. п. д. компрессора падает.
Рис. 73. Силовая турбина и передача ГТУ мощностью 250 л. с. фирмы Волво:
/ — ротор; 2 — муфта свободного хода; 3, 4, 6—10 — шестерни редуктора;
5 — водило; II — гидромуфта; 12 — выходной вал
Наиболее эффективным, но и наиболее сложным способом повышения экономичности служит применение многовальных схем с промежуточным охлаждением воздуха и подогревом газа. Упомянутый выше двигатель мощностью 300 л. с. фирмы Форд, кроме высокой экономичности на полной мощности, имеет наиболее благоприятное протекание зависимости удельного расхода топлива на частичных нагрузках. В этом двигателе температура газа за камерами сгорания и число оборотов турбокомпрессора высокого давления остаются практически неизменными в диапазоне 100—50% мощности; при дальнейшем снижении нагрузки эти параметры медленно понижаются.
Принципиально иным способом обеспечено поддержание высокой экономичности на промежуточных нагрузках в двигателе мощностью 250 л. с. фирмы Волво (рис. 69) [38].
Ротор 1 силовой турбины (рис. 73) выполнен в виде двух противоположно вращающихся ступеней без промежуточного
117
направляющего аппарата. Ступень I связана с выходным валом 12 через редуктор, имеющий постоянное передаточное отношение, равное 8,2 (шестерни 7—10). Ступень II через шестерними6 планетарного редуктора связана с валом ступени I. Саттелиты планетарного редуктора укреплены на осях водила 5, которое опирается на корпус двигателя с помощью подшипника скольжения. Водило имеет возможность вращаться только в одну сторону — для этого служит муфта 2 свободного хода.
Рис. 74. Треугольники скоростей силовой турбины ГТУ мощностью 250 л. с. фирмы Волво:
а — при п — 1,0; б — при п = 0,7; в — при п = 0,5; г — дри п = 0,3 (позиции см. рис. 73)
При большой скорости движения мощность вырабатывает в основном ступень I. Ступень II вращается в противоположном направлении с малым числом оборотов, развивая мощность, потребную только для преодоления трения. На рис. 74 показаны треугольники скоростей силовой турбины. Мощность пропорциональна произведению и - Аси, а так как для ступени II Acu —0, то ее мощность равна нулю. Треугольники скоростей соответствуют точке А на рис. 75. Окружная скорость на шестерне 3 (рис. 73) значительно больше, чем на шестерне 6, поэтому водило 5 вращается с большой скоростью.
