Техническое описание и анализ конструкции вспомогательной силовой установки (ВСУ) РУ19А-300

Размещено на http://www.allbest.ru/

Егорьевский авиационный технический колледж имени В.П. Чкалова - филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации.

Цикловая комиссия: Аэродинамика и конструкция летательных аппаратов и двигателей.

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ по Конструкции авиационного двигателя АИ-24.

Тема: «Техническое описание и анализ конструкции вспомогательной силовой установки (ВСУ) РУ19А-300»

Проектировал: Андрианов Д.А.

Проверил: Мурашов Н.М.

Егорьевск

Содержание

1. Пояснительная записка

1.1 Введение

1.2 Назначение РУ19-А300

1.3 Требования к конструкции РУ19А-300

1.4 Описание основных узлов РУ19А-300

1.5 Работа ВСУ

1.6 Основные дефекты РУ19А-300 и способы их устранения

1.7 Доработки и конструктивные изменения

2. Расчетная часть

3. Графическая часть



1. Пояснительная записка

1.1 Введение

Цели и задачи курсового проекта.

1.Расширить знания по конструкции и ТО конкретных типов двигателей и их узлов, систем и отдельных агрегатов.

2.Получить навыки практического применения знаний при решении технических вопросов производственного характера.

3.Научиться самостоятельно, работать с технической литературой.

4.Углубить знания по чтению технических чертежей.

5.Получить практические навыки выполнения технических работ посредством активного участия в исполнении реального курсового проекта

6. Научиться оформлять техническую документацию.

Двигатель РУ19А-300 предназначен для обеспечения бортового запуска двигателей АИ-24, для питания бортсети ЛА на земле при неработающих двигателях и в воздухе при отказе СТГ-18ТМО-1000.

1.2 Назначение

Для запуска двигателя АИ-24 применяют электрический стартер-генератор СТГ-18ТМО-1000. Питание электрического стартера при запуске двигателей осуществляется от аэродромных (АПА-ЗМ, АПА-5) или от бортовых (ВСУ РУ19А- 300) источников энергии.

Запуск двигателя РУ19А-300 осуществляется от бортовых аккумуляторных батарей, от генераторов двигателя АИ-24 или от аэродромных источников питания.

Турбореактивный двигатель РУ19А-300 используется и в качестве дополнительной энергоустановки на самолете Ан-24РВ.

Основными конструктивными элементами двигателя являются входное устройство, компрессор, камера сгорания, турбина, выходное устройство, коробка агрегатов.

При работе двигателя тяга создается за счет силы реакции от ускорения газового потока в проточной части двигателя.

Основные характеристики

1.3 Требования к конструкции РУ19-А300

К требованиям конструкции относятся

- создание дополнительной тяги (Р_ном=800 кг) во время взлета с целью увеличения полезной нагрузки и осуществления безопасности полета в случае отказа основного двигателя, а также при наборе высоты в условиях жаркого климата;

- бортовой запуск основных двигателей;

- увеличение энерговооруженности в полете при отказе основного двигателя;

- снабжение бортовой сети самолета электроэнергией при отказе генераторов основных двигателей.

1.4 Описание основных узлов РУ19А-300

В конструкцию ВСУ РУ19-А300 входят следующие узлы.

1. Корпус 1-ой ступени компрессора. 2. Труба подвода воздуха для наддува лабиринтных уплотнений полости подшипника передней опоры и обогрева обтекателя. 3. Корпус 2-ой и 3-ей ступеней компрессора. 4. Ротор компрессора. 5. Корпус 4-1-в ступеней компрессора. 6. Кронштейн крепления двигателя на самолете. 7. Задний корпус компрессора. 8. Патрубок стравливания воздуха из разгрузочной полости с диафрагмой 9. Труба суфлирования корпуса подшипников. 10. Коллектор подвода топлива к форсункам камеры сгорания. 11. Фиксатор жаровой трубы. 12. Корпус камеры сгорания. 13. Жаровая труба.14. Корпус соплового аппарата.15. Лопатка соплового аппарата.16. Ротор турбины.17. Реактивное сопло.18. Корпус подшипников.19. Труба подвода масла к подшипникам средней и задней опор.20. Муфта соединения роторов.21. Труба слива масла из задней опоры.22. Труба слива масла из средней опоры.23. Рессора привода коробки агрегатов.24. Труба рессоры.25. Труба суфлирования полости вытеснителя.26. Кронштейн крепления коробки агрегатов.27. Масляный агрегат.28. Коробка агрегатов.29 Кран слива масла.30. Генератор ГС-24Б.31. Дренажный штуцер.32. Лента перепуска воздуха33. Ограничители ленты перепуска воздуха34. Подшипник передней опоры35. Шариковый подшипник средней опоры.36 Корпус подшипника средней опоры37. Лабиринтное уплотнение разгрузочной полости.38. Внутренняя опора соплового аппарате.39. Корпус подшипника задней опоры40 Подшипник задней опоры41. Труба откачки масла из задней опоры.

Компрессор (Рис. 2) предназначен для сжатия воздуха и подачи его в камеру сгорания непрерывным и равномерным потоком. Состоит из корпуса со спрямляющими лопатками, ротора, с рабочими лопатками, передней и средней опор двигателя и ленты перепуска воздуха из компрессора за 4-ой ступенью.

Для обеспечения запуска двигателя и вывода его на расчетный режим, производится перепуск воздуха из-за 4-ой ступени компрессора в атмосферу. Перепуск воздуха осуществляется через окна, расположенные на стыке корпусов 2…3 и 4…6 ступеней, с помощью ленты перепуска. Лента закрывается на оборотах двигателя, равных 63±2%.

Рис. 2 Ротор компрессора 1-кок; 2-пробка кока; 3-кольцо регулировочное; 4-шлицевой болт; 5-гайка; 6-диск 1 ступени; 7-подшипник роликовый; 8-шлицевой замок; 9-лабиринт передней цапфы: 10-цапфа передняя; 11-диски 12-цапфа задняя;13-кольцо держатель; 14-муфта: 15-подшипник шариковый- 16-кольцо регулировочное; 17-шестерня коническая; 18-гайка; 19-замок; 20-лопатки- 21-груз балансировочный; 22-кольцо стопорное; 23-стопор; 24-штифт

двигатель генератор агрегат дефект

Рис. 3 Корпус 1-ой ступени компрессора 1-корпус первой ступени; 2-спрямляющая лопатка 1 ступени; 3-корпус передней опоры;4-масляный фильтр,5-роликовыи подшипник; 6-корпус подшипника;7-спрямляющая лопатка 1 ступени (полая);8-крышка передней опоры;9-стопорное кольцо подшипника;10-шпилька крепления крышки; 11-болг крепления корпуса передней опоры; 12-масляная форсунка; 13-втулки кольцевою уплотнения

Рис. 4 Корпус 2-ой и 3-ей ступеней 1--корпус; 2--фланец; 3--лопатка спрямляющая 2 ступени; 4--кольцо внутреннее 2 ступени; 5--лопатка спрямляющая 3 ступени; 6--кольцо внутреннее 2 ступени; 7--прокладка; 8--болт

Рис. 5 Корпус 4…6 ступеней 1-корпус 4…6 ступеней; 2-лопатка спрямляющая IV ступени;3-лопатка спрямляющая V ступени; 4-лопатка спрямляющая VI ступени;5-кольцо внутреннее IV ступени; 6-кольцо внутреннее V ступени; 7-кольцо внутреннее VI ступени; 8-прокладка- 9-болт

Рис. 3 Камера сгорания 10-Коллектор подвода топлива к форсункам камеры сгорания. 11-Фиксатор жаровой трубы. 12-Корпус камеры сгорания. 13-Жаровая труба

Камера сгорания (рис. 3) состоит из наружного корпуса, жаровой трубы, коллектора подвода топлива к форсункам. На двигателе установлена камера сгорания кольцевого типа.

В камере сгорания происходит процесс впрыска и испарения топлива, образования и сгорания топливо-воздушной смеси. При сгорании рабочей смеси химическая энергия топлива преобразуется в тепловую, которая используется для вращения ротора турбины и создания силы тяги двигателя.

Турбина на двигателе предназначена для привода компрессора и агрегатов, обслуживающих работу двигателя и самолета. На двигателе установлена одноступенчатая, осевая реактивная, состоящая из статора и ротора. Ступень турбины образуется сопловым аппаратом (Рис 6) и следующим за ним рабочим колесом ротора. Сопловой аппарат обеспечивает силовую связь корпуса двигателя с корпусом задней опоры и образует статор турбины. Рабочее колесо, с размещенными на нем лопатками и соединенное с валом, составляет ротор турбины (Рис 7).

Рис. 6 Сопловой аппарат. 1-опора внутренняя 2-кольцо опоры внутренней; 3-лопатка соплового аппарата; 4-болт стяжной; 5-корпус соплового аппарата; 6-прокладка; 7-шайба контровочная; 8-болт

Рис. 7 Ротор турбины. 1-лопатка; 2-замок; 3-диск турбины 4-вал турбины, 3-кольцо лабиринта; 6-втулка вала; 7-подшипник роликовый; 8-палец бандажа; 9-гайка;10-втулка стравливания воздуха; 11-стопорное кольцо; 12-опора;13-втулка замка; 14-кольцо, уплотнительное; 15-пружина, 16-балансировочные болты-грузики

Рабочий процесс в ступени турбины протекает следующим образом. Поток газа из камеры сгорания направляется в сопловой аппарат с заданной скоростью, давлением и температурой, т. е. с определенным запасом энергии.

Реактивное сопло (Рис 8) состоит из наружной и внутренней стенок, соединенных между собой тремя ребрами-обтекателями.

Рис. 8 Сопло реактивное 1-стенка внутренняя; 2-стенка наружная- 3-обтекатель- 4-кольцо; 5-колпачок; 6-болт; 7-накладка: 8-бандаж жесткости; 9-штуцер

Коробка агрегатов (рис. 9). Основными элементами коробки агрегатов являются топливный агрегат 745А, генератор ГС-24Б, масло агрегат, центробежный суфлер, датчик тахометра.

В коробке агрегатов установлены все приводы агрегатов, обслуживающих работу двигателя. Передача вращения приводам осуществляется от вала ротора компрессора через центральный привод и рессору.

Рис. 9 Коровка агрегатов

1-Штуцер подвода воздуха к лабиринтному уплотнению генератора, 2-Шестерня привода генератора, 3-Заглушка; 4, 10-Шестерни привода тахометра; 6-Валик привода; 7-Штуцер замера температуры масла на входе в двигатель 8-Стяжная лента хомута; 24, 9-Уплотнительные манжеты; 11-Переходник датчика тахометра; 12-Шестерня привода масляного агрегата; 13, 15-Валики привода масляного агрегата; 14 -Рессора привода масляного агрегата; 16,17, 20, 26-Промежуточные шестерни;18-Коническая шестерня. 19-Центральный валик коробки; 21- Труба суфлера; 22-Шестерня привода топливного агрегата 745А. 23. Центробежный суфлер. 25, 35-разъемные хомуты крепления агрегатов на коробке; 27-Ведущая шестерня привода генератора; 29-Уплотнительное кольцо; 30-Обратный клапан; 31-Генератор ТС-24Б; 32-Топливный агрегат 745А; 33-Патрубок суфяирования полости коробки агрегатов; 34-Масляный агрегат; 37-Переходник генератора; З8-Кран слива масла из коробки агрегатов; 39-Корпус коробки агрегатов; 40-Труба откачки масла; 41-Переходник масляного агрегата;



1.5 Работа BCУ

Атмосферный воздух поступает в двигатель через воздухозаборник самолета и засасывается осевым компрессором. Проходя воздушный тракт компрессора, воздух постепенно сжимается и затем подается в камеру сгорания, где разделяется на два потока - первичный и вторичный.

Первичной поток воздуха через завихрители и отверстия в головках поступает в жаровую трубу камеры сгорания. Туда непрерывно впрыскивается тонкораспыленное топливо, которое полностью сгорает при небольшом избытке воздуха. В зоне горения удерживается непрерывный факел пламени и высокие температуры.

Вторичный поток воздуха, омывая жаровую трубу снаружи и охлаждая ее, поступает через отверстия в жаровую трубу. Там он смешивается с продуктами сгорания топлива в первичном потоке воздуха. Охлаждая их, вторичный поток обеспечивает заданную температуру газов на входе в турбину.

Из камеры сгорания газы с высокой температурой и давлением поступают в одноступенчатую осевую реактивную турбину. Часть энергии горячих газов преобразуется в механическую работу, которая передается через вал турбины для вращения ротора компрессора и привода агрегатов, обслуживающих двигатель и самолет.

В реактивном сопле происходит окончательное расширение продуктов сгорания, и оставшийся после турбины теплоперепад преобразуется в кинетическую энергию газов, создающих реактивную тягу двигателя.

1.6 Основные дефекты РУ19А-300 и способы их устранения

Ротор двигателя не раскручивается или медленно раскручивается.

Неисправны источник питания или электрокомуникации генератора состояние бортовых и наземных источников питания согласно инструкций по их эксплуатации; целостность электрических ценен системы запуска; целостность клемм, коллектора и щеток генератора. В случае необходимости заменить генератор.

Не загорается топливо при запуске двигателя

1) Нет подачи пускового топлива.

Проверить срабатывание элекгромагнитного клапана пускового топлива М1ШТ-9, для чего, отсоединить штепсельный разъем клапана; проверить напряжение на клеммах штепсельного разъема электроколлектора. Напряжение должно соответствовать напряжению бортсети; если напряжение и норме, то подвести к клеммам клапана питание от источника постоянного тока с напряжением 27…29 В, после чего замыкая н размыкая клеммы убедиться (по щелчкам) и нормальной работе клапана. При необходимости заменить клапан.

2) Нет подачи основного топлива.

а) Проверить открытие пожарною крана топливной системы самолета.

б) Пролить основную топливную систему согласно указаниям раздела 6 главы XI. Убедиться в нормальной работе подкачивающего насоса топливной системы.

3) Неисправность в системе зажигания.

а) Проверить напряжение бортсети напряжение питания агрегатов зажигания (на свободном штепсельном разъеме);

б) Проверить:

состояние проводников н переходников системы зажигания в местах их соединении; состояние свечей и электропроводку к ним;

в) Если после выполнения п.п. а…б дефект не обнаружен, заменить свечи на новые.

Если после этою дефект не устраняется заменить агрегат зажигания.

Время запуска более допустимого.

1) Генератор слабо раскручивает двигатель.

См. пункт (Ротор двигателя не раскручивается или медленно раскручивается.)

2) Нарушено управление; при положении РУД в кабине на упоре малого газа ограничитель топливного насоса устанавливается в положение ниже площадки малого газа.

Отрегулировать систему управления двигателем так, чтобы при положении РУД на упоре Малого газа риска на ограничителе топливного насоса устанавливалась против середины площадки Малого газа, но лимбу агрегата.

3) Недостаточная подача основного топлива в процессе запуска.

Продуть и проверить на герметичность трубку подвода воздуха из компрессора к автомату запуска и прочистить жиклер подвода Р₂ агрегата 745А-500. Если необходимо, произвести регулировку запуска, согласно указаниям.

Запуск сопровождается резким ростом температуры газов за турбиной.

1) Закрыта лента перепуска.

Проверить срабатывание ленты перепуска согласно указаниям раздела.

(Лента перепуска воздуха из компрессора не срабатывает на оборотах 63±2% (при увеличении и уменьшении оборотов))

2) При положении РУД кабине на упоре малого газа ограничитель топливного насоса устанавливается в положение выше площадки малого газа.

Отрегулировать систему управления двигателем так, чтобы при положении РУД в кабине на упоре проходного фиксатора малого газа риска на ограничителе топливного насоса устанавливалась на середине площадки малого газа по лимбу.

3) Увеличенная подача топлива в двигатель в процессе запуска.

Произвести регулировку запуска согласно указаниям.

Велики или малы обороты малого газа.

1) Нарушено управление при положении РУД в кабине на упоре проходного фиксатора малого ала ограничитель топливного насоса устанавливается в положение выше или ниже площадки малого газа.

Отрегулировать систему управления двигателем согласно указаниям.

2) Неисправен ТСА-15УМ

Проверить и при необходимости заменить ТСА-15УМ.

3) Велика или недостаточна подача топлива на малом газе.

Отрегулировать обороты малого газа согласно указаниям.

Лента перепуска воздуха из компрессора не срабатывает на оборотах 63±2% (при увеличении и уменьшении оборотов)

1) Недостаточно давление топлива перед клапанами МКТ-7

Проверить давление в системе

2) Отсутствуют сигналы от ТСА-15УМ на открытие (закрытие) ленты.

Проверить работу ТСА-15УМ и устранить дефект.

3) Неисправен электромагнитный клапан МКТ-7 и механизм ленты перепуска.

Тумблером «Ручное управление ленты перепуска» проверить работу электромагнитного клапана МКТ-7 по щелчкам на слух.

Велики или малы обороты Номинального режима.

1) Нарушено управление двигателем при положении РУД в кабине на упоре «Максимал» ограничитель топлива не устанавливается на упор «Максимал».

Произвести регулировку системы управления, согласно указаниям.

2) Неисправность ТСА-15УМ

Проверить и при необходимости заменить ТСА-15УМ

3) Нарушена регулировка номинальных оборотов.

Произвести регулировку согласно указаниям.

Время приемистости от режима малою газа до номинального режима больше допустимого.

1) Нарушена регулировка приемистости.

Отрегулировать приемистость согласно указаниям.

Приемистость сопровождаема рослом температуры газов выше допустимых значений или время приемистости меньше допустимого.

1) Нарушена регулировка приемистости.

Отрегулировать приемистость согласно указаниям.

Колебания числа оборотов двигателя.

1) Наличие воздуха в топливной системе.

Пролить основную топливную систему, согласно указаниям.

2) Неисправность ТСА-15УМ или агрегата 745А.

Проверить и, при необходимости заменить ТСЛ-15УМ. Если после замены дефект не устранился, заменить насос-регулятор.

Давление масла ниже допустимого.

1) Неисправен датчик давления масла или указатель.

Проверить и, если необходимо, заменить датчик и указатель.

2) Недостаточное количество масла в маслобаке.

Проверить уровень масла в маслобаке. При необходимости дозаправить.

3) Утечка масла в маслосистеме.

Осмотреть коммуникации и агрегаты маслосистемы и их соединения. При обнаружении течи устранить ее.

4) Изменилась регулировка редукционного клапана.

Отрегулировать давление масла согласно указаниям.

Давление масла выше допустимого.

1) Неисправен датчик давления масла или указатель.

Проверить и, если необходимо заменить датчик и указатель.

2) Изменилась регулировка редукционного клапана.

Отрегулировать давление масла согласно указаниям.

Расход масла выше допустимою.

1) Не герметичность коммуникаций маслосистемы.

Осмотреть коммуникации и агрегаты маслосистемы. При обнаружении течи устранить ее.

2) Выброс масла через разгрузочные окна (на прогретом двигателе).

Определяется по дымлению из разгрузочных окон на прогретом двигателе. Дальнейшая эксплуатация двигателя производится после устранения дефекта представителем завода-поставщика.

Примечание: Допускается незначительное дымление на холодном двигателе после его запуска и при остановке.

3) Не герметичность кранов слива масла из топливо-масляного агрегата и коробки агрегатов.

Устранить дефекты, или заменить сливные краны.

Уход масла из бака на стоянке.

1) Не герметичность кранов слива масла из топливо-масляного агрегата и коробки агрегатов.

Устранить дефекты, или заменить сливные краны.

2) Не герметичность обратного клапана масляного агрегата или обратного клапана на подводе масла к коробке агрегатов.

Заменить масляный агрегат или обрытый клапан.

3) Не герметичность обратного клапана агрегата 1566.

Заменить агрегат 1566.

Попадание топлива в масло.

1) Не герметичность топливной полости агрегата 1566 (повышается уровень масла в маслобаке).

Произвести анализ масла. При обнаружении в масле топлива, заменить дефектный агрегат. После замены агрегата произвести полную замену масла в масляной системе согласно указаниям.

2) Не герметичность сальника топливного насоса-регулятора агрегата 745А.

Проверить утечку в дренаж на работающем двигателе. Если утечка в дренаж превышает 5 см³/мин, -- заменить агрегат 745А.

Течь масла по приводу генератора.

1) Засорена трубка или клапан подвода воздуха к лабиринтному уплотнению привода генератора ГС-24Б.

Снять генератор ГС-14Б, снять переходник привода генератора, снять трубки подвода воздуха. Продуть сжатым воздухом трубки и клапана подвода воздуха. Указанную работу производит представитель завода поставщика.

1.7 Доработки и конструктивные изменения

Доработок и конструктивных изменений в доступных мне источниках мною не найдено.



2. Расчетная часть

Произведем расчет вала РУ19А-300 при D=90мм и d=10мм.

Если N_e в расчете берется в Вт.

При и при (взяты из параметров двигателя)

Для данного вала возьмем саль 30ХГСА ()

Где K коэффициент прочности (принимаю K=1.5)



3. Продольный разрез РУ19А-300



Используемая литература

1. Авиационный турбореактивный двигатель РУ19А-300 Книга 1 и Книга 2.Техническое описание.

2. Авиационный турбореактивный двигатель РУ-19А-300. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию.

3. Данилейко Г.И. Конструкция и ТО авиационных двигателей. Методические указания по курсовому проектированию.

Размещено на Allbest.ru

...