Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
В подшипниках качения судовых установок отмечается разрушение беговых дорожек вследствие ударных и вибрационных нагрузок. По данным, опубликованным в иностранных литературных источниках, вибрационные нагрузки возникают в период бездействия установки при ходе корабля на других двигателях. Появляющаяся при этом вибрация корпуса и фундаментов приводит к поверхностным разрушениям беговых дорожек и тел качения в местах их контакта при неподвижных подшипниках.
Для устранения наклепа производится непрерывное очень медленное проворачивание роторов неработающей установки при помощи валоповоротного устройства с электродвигателем мощностью в несколько десятков или сотен ватт. Такой же способ предохранения подшипников и шестерен зубчатой передачи применен и в стационарной установке мощностью 40 ООО квт фирмы СТАЛ. В ней подшипники качения используют только в редукторе компактного валоповоротного устройства, расположенного в обтекателе компрессора. Электродвигатель валоповоротного устройства не выключается как обычно после пуска ГТУ, а продолжает вращаться вхолостую на протяжении всего периода работы установки.
В ГТУ малой мощности используют преимущественно опоры качения. Возможность их применения в двигателях этого типа •определяется тем, что эти установки предназначены в основном для периодической кратковременной работы, а также тем, что проблема создания высокооборотных подшипников с малыми нагрузками уже встречалась в других областях техники при проектировании всевозможных высокооборотных механизмов и
288
гироскопических устройств и была в свое время успешно решена; высокооборотные подшипники качения освоены промышленностью.
К опорам качения предъявляются очень жесткие требования в части точности их монтажа, так как при нарушении центровки вала подшипники быстро выходят из строя.
Опоры с подшипниками качения должны иметь достаточно жесткие корпуса, исключающие деформацию внешнего кольца подшипника. Поэтому, как правило, корпуса подшипников выполняют неразъемными, кроме того, предусматривают специальные меры по предохранению их от термических деформаций. Нагрев внутреннего кольца должен быть по возможности ограничен; для этого в случае необходимости вводят какое-либо препятствие па пути теплового потока от горячих элементов к подшипнику.
Подобными препятствиями (тепловыми дросселями) могут служить тонкостенные элементы вала, сам вал при выполнении его из легированной стали с низкой теплопроводностью и промежуточные втулки между подшипником и валом с продувкой воздуха через зазоры.
Подача избыточного количества масла для охлаждения вала может нарушить работу высокоскоростных подшипников качения.
Роликоподшипники воспринимают только радиальные нагрузки и допускают некоторое осевое смещение внешнего кольца относительно внутреннего, вызываемое различными расширениями корпуса и ротора. Шарикоподшипники способны нести наіряду с радиальными и осевые нагрузки. Повышенные осевые нагрузки воспринимаются четырехточечными шариковыми подшипниками (рис. 203), в которых одно из колец имеет вертикальный разъем. Для восприятия значительных осевых усилий используют опоры с двумя и тремя шарикоподшипниками. Равномерное распределение осевой нагрузки между несколькими подшипниками — очень сложная задача, требующая специального их подбора, пригонки дистанционных колец и особо точной
Рис. 203. Передняя опора турбокомпрессора P Д-10 (реактивный двигатель)
289
сборки. На рис. 203 показана передняя опора компрессора авиационной ГТУ с тремя шарикоподшипниками. Подшипники предварительно монтируют в стаканах и весь узел в собранном виде закрепляют на валу и в корпусе.
При ограничении радиальных размеров опор в ГТУ малой мощности иногда используют подшипники без внутреннего кольца (кольцом служит соответствующим образом обработанная поверхность вала). Такие подшипники применяют во многих ГТУ и в частности в установках фирмы Ровер (см. рис. 67 и 71) и фирмы Стандарт Мотор (см.рис. 127, а). Ротор ГТУ фирмы Стандарт Мотор вращается в двух подшипниках — роликовом без внутреннего кольца и шариковом, внутреннее кольцо которого насажено на поясок шестерни редуктора, закрепленной, в свою очередь, на конусе вала турбокомпрессора. Такая конструкция допускает возможность демонтажа ротора в осевом направлении без выемки подшипников из их корпусов.
Смазку и охлаждение высокооборотных подшипников качения выполняют путем подачи под давлением через форсунки смазочного масла или воздушно-масляной эмульсии. Масло распыливается воздухом, отбираемым за компрессором. Наилучшие результаты достигаются при подаче масла через несколько расположенных по окружности форсунок в зазор между внутренним кольцом и сеператором подшипника. Масло центробежной силой отбрасывается к периферии и выходит через зазор между сепаратором и внешним кольцом. Масло подают также через радиальные отверстия в кольцах подшипника непосредственно на беговые дорожки; лучшая смазка обеспечивается при подаче масла через внутреннее кольцо. Удачно сочетается такая смазка с подводом масла из расточки вала по радиальным или наклонным отверстиям.
