книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 3 Зубчатые передачи и муфты. Пусковые устройства. Трубопроводные и электрические коммуникации. Уплотне

ную полость редуктора. Отверстия заглушены заглушками 34.

На корпусе редуктора также имеются фла­ нец для установки центробежного выключателя, штуцер для подвода воздуха на наддув уплот­ нения свободной турбины (на рисунке не по­ казаны) и штуцер подвода масла 35.

Центробежный выключатель (рис. 11.16) пред­ назначен для отключения стартера при дости­ жении свободной турбиной максимальной час­ тоты вращения. Центробежный выключатель состоит из зубчатого колеса 7, рычага 5, толка­ теля 6 и микровыключателя 7. Внутри зубчато­ го колеса 1 помещен центробежный датчик 2 со штоком 3 и пружиной 4. Полость с микровы­ ключателем 7 при помощи манжеты 8 отделена от масляной полости, в которой находится зубча­ тое колесо с центробежным датчиком. Зубча­ тое колесо центробежного выключателя уста­ новлено в корпусе 9 в двух шарикоподшипниках и приводится во вращение от одного из ведомых зубчатых колес первой ступени редуктора ТКС.

Принцип работы ТКС-48 следующий. ТКС запускается электростартером, который пере­ дает крутящий момент на ротор турбокомпрес­ сора через муфту свободного хода торцового ти­ па. Атмосферный воздух через защитную сетку воздуховода по каналу поступает на крыльчатку,

в камеру сгорания, куда через четыре топливо­ кислородные форсунки впрыскивается мелко распыленное топливо. Топливо воспламеняется от двух свечей зажигания. Для обеспечения надежного розжига топлива в это время в фор­ сунки подается кислород. После розжига агре­ гат зажигания и подача кислорода отключают­ ся. Газы, образовавшиеся в результате сгорания топлива, и избыточный воздух, который подме­ шивается к ним для снижения температуры, по­ ступают на турбину турбокомпрессора и сво­ бодную турбину.

Отработанные газы выбрасываются в ат­ мосферу через выхлопной патрубок. При дости­ жении ротором турбокомпрессора частоты вра­ щения, при которой его турбина начинает разви­ вать мощность, достаточную для вращения компрессора, электростартер отключается, и тур­ бокомпрессор самостоятельно выходит на но­ минальный режим. Для этого подача топлива в камеру сгорания увеличивается пропорцио­ нально росту давления воздуха за компрессором. Во время выхода турбокомпрессора на режим увеличивается и крутящий момент, развивае­

__________ 11.4. Турбокомпрессорные пусковые устройства ГТД

мый свободной турбиной. Когда он становится достаточным для страгивания через редуктор ротора запускаемого двигателя, начинается его раскрутка.

При достижении ротором двигателя задан­ ной частоты вращения по сигналу САУ прекра­ щается подача топлива в камеру сгорания и ТКС выключается, его муфта свободного хода расцепляется. Если свободная турбина ТКС до­ стигнет предельно допустимой частоты враще­ ния из-за поломки в кинематической цепи передачи крутящего момента к двигателю или из-за отказа в САУ двигателя, датчик центро­ бежного выключателя перемещает шток, кото­ рый через рычаг и толкатель нажимает кнопку микровыключателя. Микровыключатель выда­ ет сигнал на выключение ТКС. Более подробно работа систем ТКС-48 рассмотрена ниже.

11.4.5. Особенности систем ТКС

Поскольку ТКС представляет собой мало­ размерные ГТД, для обеспечения их работы требуются системы:

- пусковая и зажигания; -топливопитания и регулирования; - смазки.

Эти системы аналогичны системам полно­ размерных ГТД, но большинство из них имеют значительно упрощенные схемы.

В качестве пусковой системы ТКС, как пра­ вило, применяется электрическая система по­ стоянного тока с номинальным напряжением 27 В. Располагаемая мощность электростартера зависит от выходной мощности ТКС и обычно не превышает 3 кВт.

Для запуска ТКС чаще всего используются электростартеры прямого действия, которые пред­ ставляют собой электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения закрытого типа. Вал электростартера соединяется с ротором турбостартера через муфту свободного хода. Обычно в состав таких электростартеров входит центробежный выключатель для автоматичес­ кого отключения электрического питания с це­ лью исключения их раскрутки до частоты вра­ щения выше предельно допустимой. Система пи­ тания электростартера двухпроводная от бортовой аккумуляторной батареи или от аэродромных ис­ точников питания. Электростартер обеспечива­ ет проведение запуска, ложного запуска или хо­ лодной прокрутки ТКС. Длительность включе­ ния обычно не превышает 10... 15 с.

Для розжига камеры сгорания ТКС приме­ няются автономные низковольтные системы зажигания с агрегатом зажигания и полупровод­

Глава 11. Пусковые устройства

никовыми свечами. Свечи зажигания устанав­ ливаются непосредственно в камере сгорания в районе фронтового устройства.

Вместо непосредственного розжига использу­ ются также блоки факельного зажигания (воспла­ менители) для получения пускового факела. Вос­ пламенитель включает в себя свечу и пусковую форсунку, питание которой осуществляется от от­ дельного источника давления либо от топливного насоса ТКС с краном, который включается на вре­ мя, необходимое для розжига камеры сгорания.

Системы зажигания ТКС аналогичны систе­ мам зажигания полноразмерных двигателей.

На сверхзвуковых самолетах, когда для ос­ новных двигателей применяется тяжелое высококипящее топливо, используемое также для ра­ боты ТКС, иногда для надежного розжига при низкой температуре окружающего воздуха в камеру сгорания подается кислород. Для этого на ТКС применяются двухконтурные топливо­ кислородные форсунки. Из имеющегося на борту самолета баллона кислород через включающий­ ся на время розжига кислородный электроп­ невмоклапан и обратный клапан поступает во второй контур форсунок и смешивается с топ­ ливом, которое распыляется первым контуром. Обратный клапан исключает заполнение кисло­ родной системы топливом из первого контура форсунок после отключения подачи кислорода.

Во время запуска необходимая последова­ тельность и продолжительность работы агрега­ тов различных систем ТКС и их электрических элементов, а также ограничение продолжитель­ ности работы самого ТКС осуществляются про­ граммным механизмом и комплектом электро­ магнитных реле, которые входят в состав авто­ мата пуска двигателя (пусковой панели), также применяемого для запуска основного двигателя.

В последнее время для обеспечения необхо­ димой циклограммы работы ТКС используются электронные регуляторы двигателей.

Система топливопитания и регулирования предназначена для подачи топлива в ТКС в ко­ личестве, необходимом для каждого момента времени работы, и обеспечивает:

-запуск;

-поддержание необходимого режима работы;

-возможность полного прекращения подачи топлива при отключении ТКС.

УТКСЭ система топливопитания и регули­ рования обеспечивает также поддержание по­

стоянной частоты вращения выходного вала в режиме энергоузла.

Система топливопитания и регулирования ТКС состоит из насоса для создания необходимого давления топлива, регулятора и форсунок. Обыч­

но насос и регулятор выполняются в виде объе­ диненного агрегата - насоса-регулятора, приво­ димого от ротора ТКС через соответствующую зубчатую передачу. Такой агрегат имеет сход­ ство с насосом-регулятором полноразмерного двигателя с гидромеханической системой топ­ ливопитания и регулирования, но в значительно упрощенном виде. В связи с низким потребным давлением топлива в насосах-регуляторах ТКС применяются шестеренные насосы вместо плун­ жерных. Ранее на ТКС в качестве рабочего топ­ лива для облегчения розжига иногда использо­ вался бензин. Для этого на ЛА размещался бак

спусковым топливом.

Внекоторых случаях топливный насос и ма­ сляный насос выполняются с приводом от од­ ного электродвигателя и образуют топливома­ сляный агрегат, в который встраиваются и эле­ менты регулирования.

Обычно количество топлива, подаваемого

вкамеру сгорания ТКС, является функцией час­ тоты вращения ротора турбокомпрессора или ча­ стоты вращения свободной турбины при работе

врежиме энергоузла у ТКСЭ. Для этого приме­ няются центробежные регуляторы с необходи­ мыми корректировками.

Система топливорегулирования ТКС-48 име­ ет другую схему. Регулирование подачи топлива на установившемся режиме у этого турбостар­ тера осуществляется по параметру як (степень повышения давления воздуха в компрессоре). Описание такой системы приведено далее.

Для регулирования подачи топлива в ТКС могут также применяться электронно-гидравли­ ческие системы.

ТКС обычно работает на том же масле, что

иосновной двигатель, поэтому масло для его смазки забирается из маслобака двигателя. Шестеренный маслонасос, приводимый через зубчатую передачу от ротора ТКС или от элект­ родвигателя, под давлением подводит масло для смазки подшипников, зубчатых колес привода агрегатов и редуктора. У ТКС с гидромуфтой масло от маслонасоса также подается на ее за­ полнение. В некоторых конструкциях ТКС масло используется для охлаждения контактных уплот­ нений турбины и компрессора. Для ограничения максимального давления масла в системе смаз­ ки маслонасос обычно имеет редукционный кла­ пан, который при превышении давления в систе­ ме сливает часть масла с выхода на вход в насос.

Системы турбокомпрессорного стартера ТКС-48, принцип работы. Схема систем (кроме

системы зажигания), обеспечивающих работу ТКС-48 (далее - турбостартера), приведена на рис. 11.17.

При нажатии на кнопку «Запуск» начинает работу программный механизм автомата пуска двигателя (АПД-58А) 1, который по заданной циклограмме обеспечивает включение и вык­ лючение агрегатов турбостартера 2 и двигателя

впериод запуска.

С0-й секунды АПД-58А включает агрегат зажигания турбостартера, обеспечивающий ра­ боту свечей зажигания. Одновременно через последовательно подключенный дополнительный резистор включается электростартер (СТ-115) 3. Установленная на стартере ведущая часть муфты свободного хода зацепляется с храпо­ виком, установленным в крыльчатке, после чего начинается раскрутка ротора турбокомпрессора ТКС-48. Включение электростартера через до­ полнительный резистор и наличие в муфте сво­ бодного хода фрикционной муфты снижают вели­ чину ударного момента, возникающего при сцеп­ лении муфты свободного хода.

На 1-й секунде включается электродвига­ тель 4 топливомасляного агрегата (агрегат 4105) 5, который начинает раскручивать шестеренные насосы, создающие давление топлива (насос 6) и масла (насос 8) перед топливомасляным элек­ тромагнитным клапаном 10. Топливо поступает из топливной системы двигателя через фильтр 7. Масло поступает из маслобака двигателя 9.

На 2-й секунде включается кислородный электропневмоклапан 11 - открывает подачу кислорода из баллона 12 через редуктор 13, по­ нижающий давление до необходимого уровня, а также через обратный клапан 14 во второй контур форсунок турбостартера. На 2-й секунде также включается топливомасляный электро­ магнитный клапан 10. При этом топливо с вы­ хода агрегата 4105 через полностью открытое топливным дозирующим золотником 15 проход­ ное сечение ограничителя пк (агрегат 4081) 16 и масло с выхода агрегата 4105 начинают

Глава 11. Пусковые устройства

поступать в турбостартер. Топливо, поступаю­ щее в камеру сгорания через первый контур фор­ сунок, смешивается с кислородом, поступающим через второй контур форсунок, и воспламеняется работающими свечами зажигания. Для улучше­ ния распыления топлива оно в это время пода­ ется с повышенным давлением (с так называе­ мым давлением «броска»). Величина этого дав­ ления определяется количеством топлива, сливаемого с выхода на вход топливного насоса агрегата 4105 через клапан «броска», проходное сечение которого регулируется винтом 17, а так­ же через проходное сечение клапана-регулятора 18. В это время работа турбостартера из-за по­ вышенного давления топлива сопровождается повышенной температурой газа на выходе из ка­ меры сгорания.

При достижении ротором турбокомпрессора частоты вращения 18500...20500 об/мин элект­ ростартер СТ-115 отключается по сигналу встроенного в него центробежного выключате­ ля. Предусмотрено также отключение электро­ стартера по времени через 10 секунд про­ граммным механизмом АПД-58А. Дальнейшая раскрутка ротора турбокомпрессора продолжает­ ся за счет избыточной мощности его турбины.

В момент выключения электростартера вклю­ чается электромагнитный клапан 19 агрегата 4105, открывающий дополнительный слив топ­ лива с выхода насоса на его вход через клапанрегулятор 75, у которого проходное сечение от­ регулировано винтом 20. При этом давление топлива на форсунках уменьшается до величины так называемого «начального» давления. Тем­ пература газа на выходе из камеры сгорания снижается до номинальной. По мере раскрутки ротора турбокомпрессора растет давление за комп­ рессором, которое подводится к сильфону кла­ пана-регулятора 18 через ресивер 21. Удлиня­ ясь по мере увеличения давления воздуха, силь­ фон прикрывает клапан-регулятор, уменьшая ко­ личество топлива, сливаемого на вход в насос. Это приводит к увеличению давления топлива, подаваемого в форсунки, пропорционально уве­ личению избыточного давления воздуха за ком­ прессором. Ресивер (бачок емкостью 500 см3) в магистрали подвода воздуха к сильфону кла­ пана-регулятора обеспечивает динамическое за­ паздывание увеличения расхода топлива на раз­ гоне, благодаря чему исключается неустойчи­ вая работа и срыв пламени. Максимальная ве­ личина давления топлива на выходе из агрегата 4105 ограничивается настройкой редукционного клапана при помощи винта 22.

На 10-й секунде АПД-58А отключает пода­ чу кислорода и выключает агрегат зажигания.

По мере раскрутки ротора турбокомпрессора вступает в работу свободная турбина турбокомпрессорного стартера, которая через редук­ тор и муфту свободного хода храпового типа начинает раскручивать ротор запускаемого двигателя.

После достижения ротором турбокомпрессо­ ра частоты вращения, при которой степень по­ вышения давления в компрессоре як станет рав­ ной заданной, вступает в работу ограничитель лк (агрегат 4081) 16. Топливный дозирующий зо­ лотник 15 агрегата имеет возможность переме­ щаться рычагом 23, связанным с мембраной 24, являющейся чувствительным элементом и за­ нимающей равновесное положение, зависящее от давлений воздуха в полостях А и Б . Полость А непосредственно соединена с атмосферой, а в по­ лость Б подводится редуцированное давление воздуха, отбираемого после компрессора турбо­ стартера. При изменении условий, определяю­ щих лк компрессора, изменяется величина ре­ дуцируемого давления в полости Б. Вследствие этого равновесие приложенных к мембране сил нарушается, и мембрана начинает прогибаться. Величина и направление прогиба зависят от ве­ личины и характера изменения як от заданного значения. Перемещение мембраны через рычаг передается топливному дозирующему золотни­ ку, который изменяет подачу топлива в форсун­ ки до тех пор, пока равновесие сил на мембране не восстановится, т.е. пока величина пк не при­ мет заданное значение. Редуцируемое давление подводимого в полость Б от компрессора воз­ духа определяется проходным сечением жикле­ ра 25, которое может изменяться регулировоч­ ным винтом 26 заданного значения пк, а также проходным сечением жиклера 27, изменяемым

впроцессе работы иглой 28 термокорректора. С целью обеспечения точности работы агрега­ та 4081 за счет получения сверхкритического перепада давления на выходном жиклере 29 редуктора, за ним установлен создающий разре­ жение эжектор 30. Работа эжектора обеспечи­ вается подводом к нему воздуха из-за компрес­ сора турбостартера.

При изменении температуры воздуха на входе

втурбостартер агрегат 4081 с помощью термо­ корректора обеспечивает коррекцию заданного значения пк. Для этого воздух из противопомпажной полости компрессора, температура кото­ рого близка к температуре воздуха на входе, под­ водится к состоящему из биметаллических

воздухом. При изменении температуры подво-

димого воздуха термопакет изменяет свои раз­ меры и через рычаг 32 перемещает иглу 28, тем самым также изменяя проходное сечение жиклера. Это приводит к изменению подводи­ мого в полость Б редуцируемого давления. Вследствие нарушения действующих на мем­ брану равновесия сил она устанавливается в но­ вое равновесное положение, что приводит к изменению заданной величины тск. Благодаря термокорректору мощность турбостартера со­ храняется постоянной - равной 120 л.с. при тем­ пературе воздуха на входе выше +15 °С и про­ порционально повышается до 150 л.с. при снижении температуры воздуха на входе от +15 до -50 °С. Этим обеспечивается надежный за­ пуск двигателя при низких температурах окру­ жающего воздуха.

Для охлаждения агрегатов 4105 и 4081 в про­ цессе работы двигателя используется топливо, которое подводится к штуцеру 33, отбирается после подкачивающего насоса двигателя и сли­ вается после прокачки агрегатов на вход в топ­ ливную систему двигателя.

После открытия на 2-й секунде топливомас­ ляного электромагнитного клапана масло, пода­ ваемое от насоса агрегата 4105 на смазку тур­ бостартера, разделяется на выходе из тройника на два раздельных канала и обеспечивает смазку турбокомпрессора и редуктора ТКС со свобод­ ной турбиной. Максимальное давление масла ограничивается редукционным клапаном, кото­ рый регулируется винтом 34.

Масло, подаваемое на смазку турбокомпрес­ сора, через штуцер на корпусе камеры сгорания поступает в продольный канал, расположенный в верхней части силовой трубы корпуса камеры сгорания, откуда через жиклеры в торцах кана­ ла подается на подшипники ротора турбокомп­ рессора. После смазки и охлаждения подшип­ ников масло попадает в полость в нижней части силовой трубы корпуса камеры сгорания, откуда масловоздушная смесь из отработанного масла и воздуха, проникающего через лабиринтное уп­ лотнение подшипника турбины, под небольшим давлением, создаваемым воздухом, сливается через сливной обратный клапан 35 в коробку приводов двигателя.

Масло, подаваемое на смазку редуктора и под­ шипников свободной турбины, через обратный клапан 36 подается к штуцеру на корпусе ре­ дуктора и через каналы в корпусе турбины по­ ступает в кольцевую полость между корпусом и обоймой в корпусе. Из этой полости масло по двум жиклерам в обойме подается на под­ шипники свободной турбины, а по фрезерован­ ному каналу в корпусе ротора свободной турби­

11.5. Гидравлические пусковые устройства ГТД

ны - на охлаждение торцового графитового уп­ лотнения, размещенного со стороны диска свободной турбины.

После смазки подшипников свободной тур­ бины и охлаждения уплотнения масло по фрезе­ рованному каналу в нижней части корпуса ротора свободной турбины сливается в полость редуктора, где, разбрызгиваясь шестернями, смазывает их и подшипники редуктора. Из по­ лости редуктора масло сливается в коробку приводов двигателя через два отверстия 37, обеспечивающие постоянное наличие в полости редуктора масла с определенным уровнем, необходимым для смазки редуктора при по­ следующем запуске. Суфлирование полости ре­ дуктора производится через третье верхнее отверстие, расположенное в корпусе редуктора.

Сливные обратные клапаны исключают воз­ можность попадания масла и его паров из двига­ теля в систему стартера при неработающем тур­ бостартере. Для обеспечения смазки редуктора при первом запуске после замены турбостарте­ ра, а также после слива масла из него, в полость редуктора через специальный штуцер выполня­ ется разовая заливка масла, на кагором эксплуа­ тируется двигатель, в количестве 0,5...0,7 дм3. В процессе эксплуатации дозаправка и смена масла в редукторе ТКС не требуется.

При достижении ротором турбостартера за­ данной частоты вращения САУ запускаемого двигателя выключает турбостартер. Дополни­ тельно турбостартер может выключаться по вре­ мени через 100 с, которое заложено в циклог­ рамму программного механизма агрегата АПД58А, и по сигналу центробежного выключателя при достижении свободной турбиной предельной частоты вращения. Для выключения турбостар­ тера отключаются топливомасляный электромаг­ нитный клапан и электродвигатель агрегата 4105.

При ложном запуске турбостартера, который проводится без поджига топлива, несгоревшее топливо из камеры сгорания и конденсат из воз­ душного тракта компрессора через дренажный штуцер 38 сливаются в самолетный выхлопной патрубок.

11.5. Гидравлические пусковые устройства ГТД

Гидравлическое пусковое устройство являет­ ся частью пусковой системы ГТД. Гидрав­ лическая пусковая система - это система, обеспечивающая раскрутку ротора ГТД в про­ цессе его запуска пусковым устройством, использующим энергию давления рабочей

Глава 11. Пусковые устройства

жидкости, которой чаще всего является масло. Гидравлические моторы, применяемые в качестве стартеров, преобразуют энергию давления потока рабочей жидкости в механическую энергию.

На современных ДА для различных целей в системах привода широко используется гид­ равлика с использованием объемных гидравли­ ческих машин, элементы которых непрерывно совершенствуются. Поэтому на некоторых ДА может оказаться целесообразным использование гидравлического пускового устройства для за­ пуска ГТД.

Давление рабочей жидкости обычно обеспе­ чивается насосной станцией, имеющей электро­ привод. Давление рабочей жидкости в системе

собой достаточно сложный агрегат, основой ко­ торого является регулируемый или нерегулируе­ мый гидронасос. Регулируемый гидронасос при­ водится в действие электродвигателем, имеющим постоянную частоту вращения, а для привода нерегулируемого гидронасоса необходим регу­ лируемый электропривод. В состав насосной станции входят клапаны, обеспечивающие необ­ ходимый режим работы, предохранительные клапаны, фильтры, датчики. Если насосная стан­ ция предназначена для запуска нескольких ГТД, то на ее выходе устанавливается гидрораспре­ делитель, который направляет рабочую жидкость в гидростартер ГТД, выбранного для запуска. Для управления насосной станцией применяется электронная система.

Рабочая жидкость может находиться в от­ дельном баке, расположенном на насосной стан­ ции, также может использоваться масло из масло­ бака запускаемого двигателя или из маслобака агрегата, для привода которого используется ГТД.

Накопленный опыт применения объемных гидравлических машин в качестве пускового ус­ тройства для запуска ГТД определил следую­ щие их преимущества:

1)высокий КПД всей системы (до 0,8...0,9);

2)возможность использования обратимости объемной гидромашины и применения гидростар­ тера после запуска как гидронасоса для самолет­ ных нужд, что снижает массу вспомогательных систем на борту;

3)обеспечение близкого соответствия харак­ теристик гидростартера и двигателя в процессе запуска;

4)минимальное количество агрегатов, разме­ щаемых на двигателе;

5)отсутствие редуктора у систем малой мощ­ ности, что способствует снижению массы пуско­ вой системы и повышает ее надежность;

6)низкая стоимость технического обслужива­ ния и обеспечение возможности быстрого повтор­ ного запуска;

7)отсутствие у нерегулируемых гидростарте­ ров электрических элементов, а следовательно,

иэлектропроводки к ним, что обеспечивает их взрывозащищенность при применении в опасной среде;

8)невозможность их раскрутки до частоты вращения, превышающей расчетную, даже при отсутствии нагрузки.

К недостаткам гидростартера следует отнести:

1)относительную сложность объемных гид­ ромашин типа плунжерных гидромоторов и гид­ ронасосов;

2)меньшую удельную массу системы с гидро­ передачей по сравнению с удельной массой других систем лишь при небольшой мощности, поэтому они нашли применение, в основном, для наземных ГТД.

Конструкция гидравлических стартеров. Гидравлические стартеры конструктивно под­ разделяются на гидростартеры с нерегулируе­ мым расходом рабочей жидкости и гидростар­ теры с регулируемым расходом. В основном практическое применение нашли гидростартеры с нерегулируемым расходом.

Гидростартер с нерегулируемым расходом ра­ бочей жидкости чаще всего представляет собой реверсивный плунжерный аксиальный гидромо­ тор с вращающимся цилиндровым блоком, накло­ ненным относительно оси вала, и осевым распо­ ложением плунжеров внутри него. В качестве гидростартеров могут также применяться плун­ жерные гидромоторы, у которых ось цилиндрового блока совпадает с осью вала, но которые имеют наклонную опорную шайбу. Иногда оси цилинд­ ров вместо аксиального расположения могут выполняться с наклоном относительно оси блока.

Распределительные устройства гидростарте­ ров также могут иметь различную конструкцию (золотниковые, клапанные и др.).

Частота вращения гидростартера определяет­ ся величиной прокачки рабочей жидкости, а разви­ ваемый крутящий момент зависит от ее давления.

Поскольку гидравлический стартер является машиной с возвратно-поступательным движени­ ем элементов конструкции, максимальная час­ тота вращения его выходного вала зависит от га­ баритов. Гидростартеры с большой мощностью имеют большие габариты и небольшую частоту вращения. В связи с этим гидростартеры малой мощности могут соединяться с ГТД через муфту свободного хода напрямую, а гидростартеры большой мощности требуют постановки допол­ нительного мультипликатора, повышающего час­ тоту вращения. В этом случае муфта свободно­ го хода встраивается в мультипликатор.

Глава И. Пусковые устройства

по массе и габаритам, но необходима высокая степень взрывозащищенности. При расположе­ нии ГТД в населенных пунктах или вблизи них к пусковому устройству также предъявляются требования экологии.

Поскольку ГТД наземного применения рабо­ тают, в основном, на природном газе, в качестве рабочего тела для пускового устройства может использоваться сжатый природный газ. Кроме этого применяются электрические и гидравли­ ческие пусковые устройства.

Применяемый в качестве топлива для ГТД природный газ в смеси с воздухом взрывоопасен. Для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности на ГТД соблюдается режим предварительной продувки проточной части (проточной части ГТД, канала всасывания и выхлопа) до подачи сигнала на розжиг камеры сгорания. С этой це­ лью вводится предварительный режим холодной прокрутки ротора ГТД, что увеличивает время работы стартера до 5... 12 мин. Это учитывает­ ся при проектировании пусковых устройств ГТД наземного применения.

11.6.1. Электрические пусковые устройства

Электрические пусковые устройства для за­ пуска ГТД наземного применения, в основном, используются в энергетических установках.

Электростартеры ГТД наземного примене­ ния представляют собой обычный асинхронный трехфазный электродвигатель, к которому от пре­ образователя частоты подводится переменный электрический ток, частота которого для обес­ печения плавной раскрутки изменяется от О до расчетной, соответствующей максимальной частоте вращения. В связи с большими габари­ тами данных электростартеров они иногда уста­ навливаются вне ГТД. Передача крутящего мо­ мента к ГТД в этом случае осуществляется специальной трансмиссией.

Если ГТД конструктивно выполнен по одновальной схеме, то в качестве пускового уст­ ройства используется генератор энергетической установки. В этом случае применяется свойст­ во обратимости электрических машин. При рас­ крутке ротора ГТД генератор работает в дви­ гательном режиме, после запуска он автомати­ чески переводится в режим генерирования элект­ роэнергии.

Электрические пусковые устройства полно­ стью соответствуют требованиям экологии. В случаях, когда это требуется по условиям эк­ сплуатации, электрические пусковые устройства наземных ГТД выпускаются во взрывозащи­ щенном исполнении.

11.6.2. Газовые пусковые устройства

Если ГТД наземного применения работает на сжатом природном газе, то его можно ис­ пользовать и в качестве рабочего тела для за­ пуска ГТД, причем иногда для этого используют конвертированные авиационные воздушные тур­ бостартеры. Недостатками использования сжа­ того природного газа в качестве рабочего тела являются выбросы отработанного газа в атмо­ сферу и достаточно высокая стоимость газа (на каждый запуск необходимо 75...200 кг газа).

Примером газового пускового устройства яв­ ляется газовый турбостартер СтВ-10Г, конвер­ тированный из воздушного турбостартера СтВ-10 авиационного ТРДД Д-30. Мощность турбостар­ тера 75 л.с. Конструкция газового турбостарте­ ра СтВ-ЮГ представлена на рис. 11.19.

Устройство регулирующей заслонки 1 газово­ го турбостартера СтВ-ЮГ аналогично заслонке воздушного турбостартера СтВ-10. Заслонка содержит плунжер 2 и управляется электромаг­ нитом 5, установленным на командном узле. Для ограничения давления перед турбиной за­ слонка имеет пневморегулятор 4. Принцип ра­ боты таких заслонок подобен принципу работы заслонки воздушного турбостартера СтВ-5, опи­ сание которой приводилось ранее. Особенностью

к турбостартеру.

Турбина газового турбостартера СтВ-ЮГ одноступенчатая, состоит из соплового аппара­ та 5 и ротора 6.

Если у воздушного турбостартера выхлоп от­ работанного воздуха, а также стравливание воз­ духа из подплунжерной полости и от плунжера пневморегулятора осуществляются непосред­ ственно в атмосферу, то у газового турбостар­ тера отработанный газ и все утечки выводятся

вгазосборник 7.

Кфланцу 8 газосборника присоединяется трубопровод, отводящий отработанный газ в ат­ мосферу через так называемую «свечу».

Сцелью исключения утечек газа в окружаю­ щее пространство защитное кольцо 9, предна­ значенное для удержания обломков ротора турбины в случае его разрушения, размещено внутри газосборника.

Процесс раскрутки ротора промышленного ГТД газовым турбостартером несколько отли­ чается от процесса раскрутки авиационного ГТД воздушным турбостартером. Для обес-

Глава 11. Пусковые устройства

деталей. Масло подводится от маслосистемы ГТД через специальный штуцер 18 и маслопод­ водящую трубку 19. Слив масла производится через окна в корпусе редуктора, закрытые сет­ ками 20, в коробку приводов ГТД.

11.6.3. Гидравлические пусковые устройства

Гидравлические пусковые устройства для за­ пуска наземных ГТД применяются, когда требу­ ется обеспечить особую взрывобезопасность. К гидростартеру (гидромотору) присоединяют­ ся только трубопроводы подвода жидкости, отвода жидкости и дренажа внутренних утечек гидромотора. На нерегулируемом гидромоторе нет электрических агрегатов и электропроводки. Насосная станция может располагаться в отдель­ ном помещении на расстоянии до 50 ...80 м от места расположения ГТД. Кроме того, ги­ дравлические пусковые устройства полностью соответствуют требованиям экологии.

11.7. Редукторы пусковых устройств

Редукторы пусковых устройств предназначе­ ны для согласования частоты вращения ротора пускового устройства и ротора ГТД. Редукторы пусковых устройств ГТД имеют некоторые осо­ бенности:

1)стартеры ГТД имеют малые габариты, по­ этому и редукторы выполняются с учетом этого требования и с целью получения минимальной массы;

2)зубчатые колеса проектируются с модулем зубчатого венца не более 2;

3)для обеспечения прочности и долговечно­ сти в малых габаритах редукторы проекти­ руются многопоточными, где крутящий момент от ведущего зубчатого колеса распределяется на несколько параллельных потоков - ведомых зубчатых колес.

Кинематические схемы редукторов, приме­ няемых в пусковых устройствах, весьма разно­ образны. При малых передаточных отношениях применяются одноступенчатые простые или пла­ нетарные передачи, при больших передаточных отношениях - двухступенчатые простые или планетарные передачи, а также комбинирован­ ные схемы, у которых первая ступень выпол­ нена в виде простой передачи, а вторая ступень является планетарной.

Двухступенчатый редуктор стремя потоками показан на рис. 11.6. Первая ступень редукции выполнена в виде простой передачи с зубчатыми

колесами наружного зацепления, вторая ступень также выполнена в виде простой передачи с ве­ дущими зубчатыми колесами наружного зацеп­ ления и ведомым зубчатым колесом внутрен­ него зацепления. Ведущие зубчатые колеса вто­ рой ступени изготовлены в виде валика, на одном конце которого имеются шлицы для соединения с ведомым колесом первой ступени, а на втором конце непосредственно выполнен зубчатый венец.

На рис. 11.15 и 11.19 показана конструкция другого более сложного двухступенчатого ре­ дуктора, имеющего аналогичную схему, который применяется на турбостартере ТКС-48 и газо­ вом турбостартере СтВ-10Г.

Основное его отличие от предыдущей конст­ рукции - разделение крутящего момента от ве­ дущей шестерни первой ступени на шесть пото­ ков. Разделение на шесть потоков требует вы­ полнения условия «соседства» зубчатых колес. Это условие обеспечено тем, что длина веду­ щей шестерни увеличена вдвое, а ведомые зуб­

носительно друга вдоль оси. Кроме того, ведо­ мые колеса зубчатые первой ступени соедине­ ны сведущими шестернями-валиками второй ступени не шлицами, а напрессовкой конусными поверхностями. От проворота они удерживают­ ся силами трения за счет затяжки гайки.

Такое крепление ведомых зубчатых колес первой ступени на ведущих шестернях-валиках второй ступени позволяет подбирать одновре­ менность зацепления всех зубчатых колес при сборке редуктора путем проворота на конусах до затяжки гайки.

К особенности данного редуктора следует от­ нести и наличие от него привода центробежного выключателя стартера. Ведомое зубчатое колесо центробежного выключателя приводится от ве­ домого колеса первой ступени редуктора.

Для обеспечения компактности и долговеч­ ности левые опоры шестерен-валиков выпол­ нены на сдвоенных шариковых подшипниках, а правые опоры - на специальных игольчатых подшипниках, у которых роль внутреннего кольца выполняет наружная поверхность шестерни-ва­ лика.

Планетарные редукторы позволяют получить компактную конструкцию с минимальным коли­ чеством деталей, что снижает габариты и массу стартера в целом, но требуют большей точности изготовления зубчатых колес. Количество пото­ ков, на которое распределяется крутящий мо­ мент от ведущего колеса, определяется коли­ чеством сателлитов. Кроме того, в планетар­ ный редуктор легко встраивается фрикционная