Турбина

Турбина высокого давления (ТВД).

ТВД – осевая, одноступенчатая, предназначена для привода во вращение КВД.

ТВД состоит из соплового аппарата первой ступени (соплового аппарата ТВД) и ротора ТВД.

Аппарат сопловой первой ступени предназначен для преобразования потенциальной энергии газа в кинетическую и подачи газа на рабочие лопатки турбины. Аппарат сопловой состоит из кольца верхнего, корпуса, блока лопаток, вставок, экрана, кольца силового, кольца прижимного, кольца плавающего.

Задним фланцем корпус крепится к корпусу соплового аппарата второй ступени.

Блок лопаток состоит из двух лопаток, которые соединяются между собой замками. Замки привариваются к лопаткам. Во внутреннюю полость лопатки вставляется дефлектор.

Проточная часть образована верхними и нижними полками лопаток.

Ротор ТВД предназначен для преобразования кинетической энергии газа в механическую работу по приводу ротора КВД.

Рабочие лопатки в диске крепятся елочными замками, от осевых перемещений фиксируются сегментами.

Для снижения динамический напряжений в рабочих лопатках в карманы под нижней полкой установлены демпферы.

Турбина низкого давления (ТНД).

ТНД – осевая, одноступенчатая, предназначена для привода во вращение компрессора низкого давления. Состоит из соплового аппарата второй ступени, ротора, опорного венца.

Аппарат сопловой второй ступени предназначен для преобразования потенциальной энергии газа в кинетическую и подачи газа на рабочие лопатки ТНД. Он состоит из корпуса наружного, пакетов лопаток, вставок с угловыми уплотнениями, диафрагмы.

Корпус наружный передним фланцем крепится к корпусу соплового аппарата ТВД, задним – к опорному венцу ТНД.

Пакет лопаток передним выступом входит в кольцевой паз в корпусе наружном; задний конец лопатки и вставка крепятся к корпусу болтами призонными, а болты между собой застопорены проволокой.

Пакет лопаток состоит из трех охлаждаемых лопаток. В каждую лопатку вставляется дефлектор, в который подается через отверстие в призонном болте воздух для охлаждения лопаток. Охлаждающий воздух через отверстия в дефлекторе выходит в пазы «а» и, обтекая лопатку по внутреннему профилю, охлаждает ее и выходит через отверстия в выходной части лопатки в проточную часть.

Зазоры «б» и «в» рассчитаны на тепловое расширение пакетов лопаток. Проточная часть образована верхними и нижними полками лопаток.

Крепление пакетов лопаток с диафрагмой выполнено кольцевым пазом в диафрагме и кольцевым выступом в пакетах лопаток.

Ротор ТНД предназначен для превращения кинетической энергии потока газа в механическую работу по приводу ротора КНД.

Ротор ТНД состоит из диска, лопаток, закрепленных в диске с помощью елочных замков, вала ТНД.

Венец опорный ТНД предназначен для размещения задней опоры ротора ТНД и передней опоры ротора ТН и образует проточную часть между ТНД и ТН.

Венец опорный ТНД состоит из корпуса опорного венца, девяти стоек, корпуса, соединенного со стойками призонными болтами и корпуса подшипника, в котором располагается корпус опоры, служащий задней опорой ротора ТНД и втулки для размещения в ней передней опоры ротора ТН.

Турбина нагнетателя

Турбина нагнетателя (ТН) – осевая, предназначена для привода во вращение вала нагнетателя. Она состоит из сопловых аппаратов третьей, четвертой и пятой ступеней, ротора ТН, опорного венца ТН.

Пакеты лопаток третьей, четвертой, пятой ступеней состоят из лопаток, которые своим передним выступом входят в кольцевые пазы в корпусе.

Проточная часть образована верхними и нижними полками лопаток.

Ротор ТН предназначен для превращения энергии потока газов в механическую работу по приводу вала нагнетателя. Ротор ТН состоит из диска третьей ступени, диска четвертой ступени, диска пятой ступени, рабочих лопаток третьей ступени, рабочих лопаток четвертой ступени, рабочих лопаток пятой ступени, вала, муфты.

Привод маслоагрегата осуществляется конической шестерней, вращающейся на подшипниках, закрепленных в стакане. Внутри конической шестерни имеются шлицы для соединения с рессорой привода маслоагрегата. В корпусе нижней коробки приводов установлен фильтр-спрейер который через сверления в корпусе подводит масло к распределительному спрейеру и отверстию в стакане. Распределительный спрейер подает масло на смазку шлиц хвостовика рессоры приводам маслоагрегата, на смазку шлиц хвостовика рессоры привода индуктора, на смазку зубчатых соединений и на смазку роликового подшипника вертикального вала. Через отверстия в стакане масло подается внутрь стаканов для смазки подшипников и через отдельный фильтр-спрейер в стакане смазываются подшипники горизонтальной конической шестерни пускового привода.

Смазка зацепления конических шестерен и подшипников осуществляется с помощью масляной ванны. Уровень масла в масляной ванне контролируется маслоуказателем. Заливка масла в корпус производится через отверстие Б до уровня между верхней и нижней рисками маслоуказателя. Слив масла осуществляется через штуцер слива. Герметичность коробки обеспечивается сальниками.

Турбина. На рис. 4.1. показана схема простой одноступен­чатой турбины. Основными частями её являются; корпус (цилиндр) турбины 1, в котором укреплены направляющие лопатки 2, рабочие лопатка 3, установленные по всей окружности на ободе диска 4, закрепленного на валу 5. Вал турбины вращается в подшипниках 6. В местам выход вала из корпуса установлены концевые уплотнения 7, ограничивающие утечку горячих газов из корпуса турбин. Все вращающиеся части, турбины (рабочие лопатки, диск, вал) составляют её ротор. Корпус с неподвижными направляющими лопатками и уплотнениями образует статор турбины. Диск с лопатками образует рабочее колесо.

Совокупность ряда направлявших и рабочих лопаток называет­ся турбинной ступенью. На рис. 4.2. вверху изображена схема та­кой турбинной ступени и внизу дано сечение направляющих и рабо­чих лопаток цилиндрической поверхности а-а, развернутой затем на плоскость чертежа. Направляющие лопатки 1 образуют в сечении суживающиеся каналы, называемые соплами. Каналы, образованные рабочими лопатками 2, также обычно имеют суживающуюся форму.

Горячий газ при повышенном давлении поступает в сопла турбины, где происходит его расширение и соответствующее увеличе­ние скорости. При этом давление и температура газа падают. Та­ким образом, в соплах турбины совершается преобразование потен­циальной энергии газа в кинетическую энергии. После выхода из сопел газ попадает в межлопаточные каналы рабочих лопаток, где изменяет свое направление. При обтекании газом рабочих лопаток давление на их вогнутой поверхности оказывается большим, чем на выпуклой, и под влиянием этой разности давлений происходит вращение рабочего колеса (направление вращение на рис. 4.2 показано стрелкой u). Таким образов, часть кинетической энергии газа преобразуется на рабочих лопатках в механическую

Рис. 4.1. Схема одноступенчатой турбины двигателя

Рис. 4.2. Схема турбинной ступени

энергию и передается через диск на вал турбины. Работа турбинной ступени может быть эффективной только при определенном соотноше­нии между скоростью с₁ выхода газа из сопловых каналов и ок­ружной скоростью и на рабочих лопатках. В зависимости от типа ступени отношение скоростей выбирается обычно в интервале: 0,4…0,9.

При высокой начальной температура газа и большой степени понижения давления в ступени[1][1] скорость с₁ истечения га­за из сопел также получается большой. В этом случае, чтобы вы­держать необходимое отношение , требуется иметь большую окружную скорость рабочего колеса.

Степенью понижения давления в ступени называется отношение давления перед ступенью к давлению за ней

оказаться недопустимей по соображениям прочности рабочих лопа­ток или диска турбины. В таких случаях турбины выполняются мно­гоступенчатыми. Схема многоступенчатой турбины показана на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Схема многоступенчатой турбины:   1-подшипники; 2-концевые уплот­нения; 3-входной патрубок; 4-корпус; 5-направляющие лопат­ки; 6-рабочие лопатки; 7-ротор; 8-выходной патрубок турбины

Турбина состоит из ряда по­следовательно расположенных отдельных ступеней, в кото­рых происходит постепенное расширение газа. Падение да­вления, приходящееся на каж­дую ступень, а, следовательно, и скорость с₁ в каждой сту­пени такой турбины, меньше, чем в одноступенчатой. Число ступеней может быть выбрано таким, чтобы при заданной окружной скорости и было получено желаемое отношение .