Масляные уплотнения

Надежное уплотнение масляных полостей оказывает боль­шое влияние на уменьшение расхода масла и надежность работы двигателя в целом. Прорыв масла или его паров в проточную часть двигателя не только увеличивает расход масла, но и ухуд­шает условия работы камер сгорания, способствует отложению нагара на деталях проточной части, загрязняет двигатель и при­водит к другим нежелательным последствиям.

Масляные уплотнения, как и газовые, могут выполняться бес­контактными.

При наличии перепада давлений между газовой и масляной полостями эффективно работают бесконтактные лабиринтные уплотнения.

В некоторых конструкциях необходимый перепад создается искусственно — путем подвода воздуха в кольцевую проточку корпуса лабиринта.

Могут применяться также бесконтактные резьбовые уплотне­ния. Резьба, нарезанная на втулке или на валу, сочетается с цилиндрической поверхностью при малых зазорах (0,2—0,4 мм) между валом и втулкой. Резьба может быть одно- или многозаходной, лрямоугольного, полукруглого или треугольного профилей. Направление резь­бы выбирается таким, чтобы при вращении вала масло отбрасы­валось внутрь масляной полости.

Резьбовое уплотнение работает за счет сил трения, возникаю­щих между частицами масла и неподвижным корпусом (рис. 8.15). Проекция Р силы трения F, приложенной к маслу, должна быть направлена в сторону уплотняемой полости.

Резьбовое уплотнение может применяться в комбинации с лабиринтным, обеспечи­вающим необходимый перепад давлений на резьбовом уплотнении.

Большое распростра­нение получили кон­тактные масляные уплотнения, в кото­рых сопротивление перетеканию масла оказыва­ется за счет прижатия уплотняющих элементов к подвижным и непод­вижным деталям.

Контактные уплотне­ния обеспечивают хоро­шую герметичность, которая, однако, с течением времени ухуд­шается вследствие износа трущихся поверхностей.

К контактным уплотнениям относятся: кольцевые, торцовые, гидравлические и манжетные.

Кольцевое уплотнение (рис. 8.16) работает удовлетворитель­но до окружных скоростей 60—80 м/сек и даже больше. Кольцо, прижимаемое к цилиндрической поверхности втулки силами упругости, а к торцовой поверхности канавки давлением масла, препятствует его перетеканию.

Кольца изготовляют из кованой бронзы с большим содержа­нием олова, а также из чугуна или стали. Рабочие поверхности колец выполняются с большой точностью, хромируются для уменьшения износа, а иногда кадмируются или свинцуются для лучшей приработки.

Канавки под уплотнительные кольца чаще всего выполняют на специальной втулке (кольцедержателе), которая затем уста­навливается на вал с натягом, что упрощает термообработку, облегчает устранение дефектов уплотнения и т. д. Для повыше­ния износостойкости торцовые поверхности канавок азотируют или цементируют.

Упругость колец подбирается так, чтобы при вращении вала они оставались неподвижными или слегка проворачивались. В последнем случае кольца приобретают небольшой износ по торцу (рис. 8.17, а). При значительном вращении колец (вслед­ствие недостаточной упругости) имеет место износ по цилиндрической поверхности (рис. 8.17, б), ухудшающий работу уплотне­ния и затрудняющий его демонтаж.

Под действием перепада давлений по обе стороны кольца оно прижимается к торцу канавки, обеспечивая уплотнение.

При большом удельном давлении в результате сухого тре­ния возникает большое тепловыделение, снижающее работоспо­собность уплотнения. В таких случаях для смазывания трущихся поверхностей в коль­цах выполняется ряд отверстий малого ди­аметра (примерно 1 мм).

Для большей надежности уплотнения обычно устанавливают не одно, а два-три кольца.

Несмотря на сложность изготовления колец, особенно больших диаметров, за­трудненность монтажа и демонтажа, а также опасность коксования масла при высо­ких температурах, кольцевые уплотнения находят очень широкое применение в ГТД, особенно двухвальной схемы.

Манжетное уплотнение (рис. 8.18) рабо­тает удовлетворительно, если скорость на поверхности контакта не превышает 25— 30 м/сек. Манжетные уплотнения широко используют в приводах агрегатов, а также для уплотнений носков выходного вала ре­дуктора и деталей, совершающих возврат­но-поступательное движение.

Манжеты изготовляют из специальных сортов резины, кожи и различных упругих яластмасс. Манжета устанавливается на вал с предварительным натягом и в боль­шинстве случаев дополнительно прижима­ется к валу с помощью спиральной пружины.

Удельное давление на поверхности контакта должно быть равным разности давлений по обе стороны манжеты или больше ее. При выполнении этого условия обеспечивается хорошее уплотнение, но выделяющееся во время работы тепло от трения может привести к выходу манжеты из строя.

Ограниченная скорость вращения, большая величина тре­ния и малый срок службы ограничивают применение манжетных уплотнений в ГТД.

Гидравлическое уплотнение (рис. 8.19, а) основано на прин­ципе использования центробежной силы кольцевого слоя масла, разобщающего полости.

Гидравлические уплотнения допускают окружные скорости не более 50 м/сек, так как при больших скоростях происходит перегрев и коксование масла.

Возможно гидравлическое уплотнение лопаточного типа (рис. 8.19, а). Радиальные лопатки на торце диска закручивают масло в зазоре между стенкой и диском, давление масла в этом зазоре повышается и препятствует выходу жидкости из масля­ной полости.

Принцип использования центробежных сил для задержания масла находит также широкое применение в уплотнениях с маслоотражательными кольцами (рис. 8.20).

Масло, попавшее на отражательное кольцо, под действием центробежных сил и сил вязкости перемещается по поверхности кольца до его кромки, сбрасывается на корпус и стекает к месту слива. Чтобы исключить попадание масла в зазор, целесообраз­но на цилиндрической части корпуса делать кольцевой выступ.

Такие уплотнения не обеспечивают герметичности и исполь­зуются в основном как вспомогательные — для уменьшения ко­личества масла, поступающего к уплотнениям других типов.

Для лучшего уплотнения часто применяется комбинация раз­личных уплотняющих устройств (рис. 8.21).

 

Литература:

1. Конспект лекций.

2. Техническое описание двигателей НК-8-2У, Д-36, АИ-25.

3. Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. Москва. Машиностроение. 1974 г.

4. З.С. Паллей, И.М. Королев и др. Конструкция и прочность авиационных газотурбинных двигателей. Москва. Транспорт. 1967 г.

Контрольные вопросы

1. Назначение масляных систем.

2. Типы масляных систем. Достоинства и недостатки различных типов.

3. Из каких агрегатов состоит масляная система?

4. Каким образом организовано эффективное охлаждение и смазка деталей двигателя?

5. Сделать выводы о внешнем виде и пригодности к работе агрегатов масляной системы одного из двигателей в лаборатории.

Отчет должен содержать:

1. Номер работы.
2. Цель работы.
3. Задание.
4. Краткое описание конструкции и работы масляных систем, их составных частей.
5. Фамилия курсанта, выполнявшего отчет по лабораторной работе.

 

Методическую разработку по лабораторной работе составил: преподаватель Линник И.И.