Углубить знания по сборке и испытанию рабочих форсунок двигателя ТВ3-117.
Задачи:
1.Углубить знания по техническим характеристикам рабочих форсунок двигателя ТВ3-117.
2.Изучить Конструктивно-компоновочную схему двигателя ТВ3-117.
3.Углубить знания по устройству, сборке и испытанию форсунок.
4.Изучить безопасные условия труда.
2.Назначение
Турбовальный двигатель ТВ3-117 предназначен для установки на вертолеты. Он является одним из лучших двигателей в мире по экономичности в своем классе, что достигнуто благодаря высоким КПД основных узлов (КПД компрессора равен 86%, КПД турбины компрессора — 91%, КПД свободной турбины — 96%).
Величины удельного расхода топлива и удельной массы соответствуют лучшим мировым стандартам. Двигатель имеет большие запасы газодинамической устойчивости. В конструкции двигателя применены прогрессивные технические решения: титановый ротор компрессора, сваренный из отдельных дисков электронно-лучевой сваркой; рабочие и направляющие лопатки компрессора из титанового сплава, полученные методом холодной вальцовки; контактные графитовые уплотнения масляных полостей; на новейших модификациях применяется
электронно-гидромеханическая система регулирования и управления и др. Двигатель имеет большой ресурс, обладает высокой надежностью, простотой обслуживания, хорошей ремонтопригодностью. Новейшие модификации сертифицированы. Разрабатываются опытные модификации для боевых вертолетов будущего. Некоторые модификации получили различные государственные премии СССР и России.
Разработаны в 1965-1972 годах в ОКБ имени В.Я. Климова (Ленинград) под руководством С.П.Изотова и С.В.Люневича. Выпускается серийно с 1972 года на ЗПОМ «Моторостроитель» ныне ПАО «Мотор Сич», г. Запорожье, Украина. С момента создания было выпущено более 25 000 двигателей ТВ3-117 различных модификаций, общая наработка которых составляет более 16 млн часов. Один из самых надёжных авиационных двигателей в мире.
После распада СССР производство вертолётов осталось в России, а производство двигателей к ним на Украине. Поставки двигателей для гражданской вертолётной промышленности России велись по долгосрочным контрактам.
Сборка двигателя
... производства. Целью письменной экзаменационной работы является систематизация научных и практических знаний в области сборки двигателя, а конкретно развитие инициативы и самостоятельности решений по тем или ... одной плоскости, по причине их наименьшей себестоимости в сравнении с производством других двигателей. Двигатель, у которого рабочий цикл совершается за четыре такта (два оборота коленчатого ...
В начале 2000-х годов Россия предпринимала попытки купить украинское двигателестроение, но получила отказ. После этого в России приняли решение о создании собственного полностью независимого производства вертолётных двигателей на базе ОАО “Климов” . Локализацию начали со сборки двигателей с применением украинских комплектующих.
В 2009 году на ОАО «Климов» с использованием украинских комплектующих было собрано около 100 двигателей, в 2010 году — 198, в 2011 году — более 260.
В 2011 году в Санкт-Петербурге заложен новый авиадвигательный завод — конструкторско-производственный комплекс «Петербургские моторы».
В 2014 году сдана первая очередь нового завода. В кооперацию по полной локализации двигателя входят также НЦП газотурбостроения “Салют”, Московское машиностроительное предприятие имени В.В Чернышёва и Уфимское моторостроительное производственное объединение.
В России полностью локализована версия двигателя ВК-2500, разработка которого велась на ОАО «Климов» в 1999—2001 годах. В 2012 году закончены испытания данного двигателя. В 2014 году «Климов» собрал первые 10 двигателей полностью из российских комплектующих. В 2015 году — 30.В 2016 году 60 штук.
ТВ3-117 один из самых надежных двигателей в мире. За последние 7 лет не было ни одного отказа двигателя в полете!
Двигатель ТВ3-117 может использоваться кроме вертолетов на различных судах водного транспорта, в качестве привода электрогенераторов и компрессоров нефтегазоперекачивающих станций. В реактивном варианте (без модуля свободной турбины) двигатель может применяться для сушки струей выхлопных газов помещений для скота, строящихся зданий, сдувания снега и льда на шоссейных и железных дорогах, аэродромах.
3.Технические характеристики двигателя ТВ3-117ВМА-03:
Год: 1981
Масса: 285кг.
Мощность л.с.:
Чрезвычайный режим: 2400
Взлетный режим: 2200
Крейсерский режим: 1500
Взлетный режим: 210+5%
Степень повышения давления воздуха в компрессоре:
Взлетный режим: 9.40
Максимальная температура газов перед турбиной, К:
Взлетный режим: 1263
Ресурс,час:
Назначенный : 6000
Межремонтный : 1500
Габаритные размеры,мм:
Длина: 2055
Высота: 728
Ширина: 660
Масса, кг: 285
Двигатель ТВ3-117В оборудован рядом систем,
основными из которых являются:
Система управления скоростными режимами реверсивного прокатного стана
... В магистерской работе рассмотрен пример реализации системы управления скоростными режимами реверсивного прокатного стана на базе программируемого ... деформации, передается через валки, соединённые с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и ... годы 20 века) было разработано и внедрено в различных отраслях промышленности огромное количество технических устройств для систем ...
-маслосистема;
-система запуска двигателя ТВ3-117В;
-система топливопитания;
-система автоматического управления двигателем;
-противообледенительная система;
-противопожарная система.
Маслосистема двигателя.
Маслосистема- автономная, открытая, незамкнутая с принудительной циркуляцией масла. В состав маслосистемы двигателя входят: система смазки и система суфлирования.
Система смазки работает на синтетическом масле Б-3В и предназначена для смазки трущихся поверхностей (уменьшения трения), выноса частиц износа, охлаждения, антикоррозийной защиты деталей и уменьшения шума.
Система суфлирования предназначена для отвода газов из маслосистемы в выходное устройство и поддержания в маслобаке давления, близкого к атмосферному давлению. Суфлирование масляных полостей двигателя осуществляется за счет интенсивной откачки масляно-воздушной эмульсии в маслобак откачивающими масляными насосами повышенной производительности.
Коробка приводов двигателя суфлируется самостоятельно через отдельный трубопровод, не соединенный с маслобаком.
Система запуска двигателя ТВЗ-117В
Система запуска двигателя ТВЗ-117В – автономная. Система запуска предназначена для надёжного многократного запуска двигателей во всех условиях эксплуатации, выполнения ложного запуска и прокрутки ротора турбокомпрессора при выполнении профилактических и регламентных работ. Раскрутка ротора турбокомпрессора осуществляется с помощью воздушного стартера СВ-78БА, использующего сжатый воздух от вспомогательной силовой установки АИ-9В, а воспламенение топливовоздушной смеси — электрической системой зажигания.
Система топливопитания обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания в соответствии с установленным режимом работы двигателя и условиями окружающей среды.
Условно систему топливопитания можно разделить на три системы:
-систему низкого давления, обеспечивающую хранение необходимого запаса топлива на вертолете, его очистку и подачу к НР-ЗВ;
-систему высокого давления, обеспечивающую повышение давления топлива и подачу его в камеру сгорания двигателя;
-систему дренажа, обеспечивающую слив топлива из камеры сгорания, топливного коллектора форсунок и капельный слив топлива из уплотнений агрегатов, установленных на двигателе.
Система автоматического управления двигателя — обеспечивает поддержание заданного режима работы двигателя автоматически путем изменения подачи топлива в камеру сгорания.
Автоматическое изменение подачи топлива обеспечивает постоянство частоты вращения ротора свободной турбины в полете (независимо от загрузки несущего винта) на основных эксплуатационных режимах.
При срабатывании автоматических ограничителей (ИМнр), защищающих элементы двигателя от тепловых и механических нагрузок, частота вращения свободной турбины уменьшается.
Задание и управление режимами работы двигателя осуществляется из кабины пилота рычагами раздельного управления двигателями и рычагом “ШАГ- ГАЗ“.
Для обеспечения безопасности полетов двигатель оборудован системой защиты и раннего обнаружения неисправностей, аппаратурой контроля и сигнализации.
Противообледенительная система
Противообледенительная система – комбинированная. Она обеспечивает обогрев конструкции передней части двигателя и воздухозаборника горячим воздухом, отбираемым из-за компрессора. Одновременно обогрев воздухозаборника и пылезащитного устройства осуществляется за счет электронагревательных элементов.
Противопожарная система
Противопожарная система предназначена для обнаружения очага возникновения пожара, сигнализации и автоматического его тушения в защищаемых отсеках.
Противопожарная система состоит из средств сигнализации о возникновении пожара и средств тушения.
Противопожарная система осуществляет автоматическое тушение пожара при нагреве всех датчиков одной группы до температуры не менее 1500С и при скорости роста температуры среды, окружающей датчики, 20 С/с и более.
3.1 Технические характеристики форсунок двигателя ТВ3-117.
|
Модель форсунки |
Установочный диаметр(мм) |
Диаметр иглы |
Число распыливающих отверстий |
Давление подъема иглы |
Объем колодца под иглой (куб.мм) |
|
33-02,271-01,33-10 |
25 |
6 |
4…5 |
220…250 |
0,5 |
|
274,334 |
24…25 |
4,5 |
5…6 |
250…270 |
Менее 0,5 |
|
333,333-50 |
24 |
6 |
4…5 |
200…220 |
0,5 |
|
605,275,335 |
21 |
4,5 |
5…6 |
250…270 |
Менее 0,5 |
|
455,457 |
22,5 |
4,5 |
4…5 |
250…270 |
Менее 0,5 |
3.2Конструктивно-компоновочная схема двигателя ТВ3-117:
Конструктивно — компоновочная схема двигателя(рисунок 1) включает в себя входное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину и выходное устройство.
Рисунок 1
1)Компрессор; 2)Направляющий аппарат; 3)Ротор; 4)Опора; 5)Форсунки; 6)Свеча зажигания; 7)Вал; 8)Камера сгорания; 9)Турбина компрессора; 10,12)Силовые стойки; 11)Свободная турбина; 13)Силовой конус; 14)Выходное устройство; 15)Вал свободной турбины.
3.2.1 Компрессор двигателя.
Компрессор двигателя – осевой, двенадцатиступенчатый, высоконапорный, высокомеханизированный с поворотными лопатками входного направляющего аппарата и направляющих аппаратов первых четырех ступеней компрессора, а так же с двумя управляемыми клапанами перепуска воздуха из-за седьмой ступени компрессора. Компрессор служит для повышения давления воздуха за счет механической работы, подводимой от турбины компрессора.
3.2.2 Камера сгорания.
Камера сгорания – кольцевая, прямоточная. Камера сгорания предназначена для организации процесса горения топлива и подвода выделяющейся при этом теплоты к рабочему телу-воздуху. В камере сгорания происходит изменение химического состава рабочего тела. Воздух превращается в газ, представляющий собой смесь воздуха с продуктами сгорания.
Турбина компрессора – реактивная, двухступенчатая осевая. Турбина компрессора предназначена для преобразования части энтальпии газа в механическую работу для привода компрессора и агрегатов двигателя.
3.2.3 Выходное устройство двигателя.
Выходное устройство двигателя — выполнено в виде расширяющегося овального патрубка, снижающего скорость газового потока и отводящего его в сторону от оси двигателя с таким расчетом, чтобы исключить попадание горячих газов на элементы конструкции вертолета.
3.2.4 Свободная турбина.
Свободная турбина – реактивная, двухступенчатая ,осевая. Свободная турбина представляет собой преобразователь энергии газового потока в механическую работу для создания мощности, передаваемой через трансмиссию и редуктор на вращение несущего и рулевого винтов вертолета, а также агрегатов установленных на главном редукторе.
3.3 Устройство коллектора и рабочих форсунок двигателя ТВ3-117.
Рисунок 2
Форсунка находится рядом с топливным инжектором, используется для распыления топлива. С помощью форсунки достигается наиболее совершенное сгорание топлива. Форсунка, в переводе с английского, означает — нагнетательный насос. В зависимости от способа осуществления впрыска, отличается устройство и работа форсунки. Но, важным является — сопло, а в основе форсунки лежит один или два канала. Первый подает распыляемую жидкость, а второй — жидкость, пар, газ, который распыляет первую жидкость. Факел ровный и непрерывный, если форсунка качественная и чистая.
. Рабочая форсунка. Рисунок 3.
а)форсунка в собранном виде
1-корпус,2-канал малого газа,3- канал основного топлива,4- сетчатые фильтры,5-разделяющая каналы трубка,6-уплотнительное кольцо,7- зажимной штуцер, 8-гайка, 9- пружина, 10 и 11-сопла, 12- распылитель, 13- колпачок.
б)завихритель и распылитель
1-сопло,2-заглушка,3-сопло,4- разделяющая каналы трубка, 5-штуцер, 6-гайка.
Рассмотрим рисунок 3.Рабочие форсунки предназначены для подачи топлива в камеры сгорания и его распыливания. Рассматриваемая форсунка для подачи топлива в широких пределах расходов и сохранения удовлетворительного качества распыла выполнена по двухступенчатой схеме. Форсунка центробежного типа состоит из следующих основных деталей: корпуса I с фланцем для крепления форсунки, имеющей два канала для I(поз.2) и II(поз.3) ступеней форсунки, двух сетчатых фильтров 4, предохраняющих детали форсунки от засорения, разделительной трубки 5, отделяющей I ступень от II и уплотняющей кольцом 6,которое прижимается штуцером 7 и фиксируется гайкой 8, в которую упирается пружина 9, сопел 10 и 11, имеющих, кроме осевых сопловых отверстий, ряд тангенциальных. На малых оборотах двигателя и на рабочих режимах при полете на высоте топливо до определенного давления подается через I ступень, т.е. к соплу 10, а с возрастанием оборотов оно поступает во II ступень к соплу II.
3.4 Сборка и испытание рабочих форсунок.
Сборка форсунки заключается в следующем.(рисунок 3,б) В сопло l II ступени запрессовывают заглушку 2, а затем это сопло запрессовывают в сопло 3 I ступени. Сочлененные таким образом сопла представляют собой завихритель, который вставляют в разделительную трубку 4, на которую надевают штуцер 5 и навертывают гайку 6. Затем производят общую сборку форсунки(рисунок 3,а).
В корпус вставляют сетчатые фильтры, на распылитель 12 надевают прокладку, после чего его ввертывают в корпус форсунки. Затем в корпус вставляют уплотнительное кольцо 6, зажигаемое штуцером 7, ставят пружину 9, которую фиксируют гайкой 8. На форсунку навертывают предохранительный колпачок 13; все остальные отверстия закрывают заглушками.
Испытание форсунок проводимое на специальных установках, производится с целью проверки:
А)углов распыла топлива;
Б)обратного давления во II ступени;
В)неравномерности распыла при работе форсунки на I ступени;
Г)производительности форсунки при работе на I ступени;
Д)неравномерности распыла при работе форсунки на двух ступенях;
Е) производительности форсунки при работе на двух ступенях;
Ж)герметичности форсунки.
После проведения испытания форсунки подвергают консервации.
Испытание форсунок производят керосином с добавлением 1% (по весу) масла MC-20 или MK-22.
Схема установки для проверки угла распыла.(Рисунок 4)
Рассмотрим рисунок 4.Для проверки углов распыла топлива к штуцерам I и II ступеней присоединяют шланги. Кран 1 закрывают, а кран 2 открывают. Включается топливный насос 4 и посредством крана 2 по манометру 3 в канале I ступени устанавливают давление топлива 30 кг/см². В таком положении проверяют качество распыла, который должен быть по всему поперечному сечению равномерным и без струй, а также угол конуса распыла, допускаемый до 80-90 градусов. Чтобы проверить качество распыла двух ступеней, кран 1 открывают полностью, а краном 2 по манометру 3 устанавливают давление топлива 30 кг/см². Распыл топлива должен быть также равномерным, угол распыла при работе двух ступеней допускается 70-80 градусов.
Схема установки для проверки обратного давления топлива на второй ступени форсунки, неравномерности распыла и производительности.(Рисунок 5)
Проверку обратного давления (Рассмотрим рисунок 5) во II ступени форсунки производят на другой установке. После закрепления форсунки на установке к штуцеру I ступени присоединяют шланг l, а к штуцеру II ступени – шланг 2. Кран 3 полностью закрывают, а кран 4 открывают. Включают топливный насос 5, после чего краном 4 по манометру 6 в I ступени устанавливают давление 30кг/см². По манометру 7 замеряют давление во II ступени, которое допускается 5,0 – 4,1 кГ/см². Затем кран 4 открывают и выключают топливный насос.
Для уменьшения или увеличения давления и доведения его до требуемой величины производят ряд операций: растирают осевое отверстие сопла I ступени, полируют кромку сопла или торец. Для этой цели форсунку разбирают и после повторной сборки вновь подвергают испытанию.
Проверку равномерности распыла при работе форсунки на I ступени производят на той же установке. От штуцера II ступени отсоединяют шланг 2,после чего к этому штуцеру подсоединяют шланг 20. Включается топливный насос 5,а затем при помощи крана 4 по манометру 6 в I ступени создают давление 30кг/см².
Рычаг отсечки топлива 18 переводят в крайнее положение, благодаря чему топливо от секторов перепускается в мерные колбы 12. Когда какая-либо из мерных колб наполнится до заданной нормы(в данном случае до 280см²) рычаг отсечки 18 резко переводят в исходное положение
4. Оборудование и приспособления
Оборудование: корпус с фланцем для крепления форсунки, сетчатые фильтры, распылитель, штуцер.
Приспособления и инструменты: топливный насос, манометр, разделительная трубка, шланги.
Расходные материалы: прокладка, заглушки, масло МС-20 или МК-22.
5. Безопасные условия труда:
Общие правила
Для безопасности при ремонтных и сборочных работах необходимо:
-рабочее помещение должно хорошо проветриваться и иметь приточно-вытяжную вентиляцию;
-правильно организовать рабочее место;
-работать только исправным инструментом;
-строго соблюдать правила техники безопасности;
-быть внимательным и осмотрительным при передвижение в узких проходах, в местах движения транспорта и в местах работы грузоподъемных механизмов.
Перед началом работы:
-надев спецодежду, проверить нет ли свисающих концов, застегнуть рукава;
-освободить площадь для работы, удалить посторонние предметы, разложить в необходимом порядке инструмент, приспособления, документацию;
-проверить исправность инструмента: молотки должны быть хорошо насажены на рукоятки и не иметь скрошенных байков;
-тщательно смотреть электроинструмент: провода не должны иметь повреждений изоляции, клеммы должны быть закрыты, механизмы должны иметь заземление, а на полу должен быть резиновый коврик;
-проверить исправность грузоподъемного механизма.
Во время работы:
-разрешается пользоваться только исправным инструментом и оснасткой, предусмотренными в технологическом процессе;
— не останавливать шпиндель вращающегося механизма рукой;
— не работать с вращающимся механизмом в перчатках или рукавицах, кроме резиновых при работе с электромеханизмами;
-пользоваться СИЗ (защитные очки, наушники, перчатки);
-при работе с воспламеняющимися веществами строго соблюдать меры пожарной безопасности и правила личной гигиены.
По окончании работы:
-отключить все механизмы от питающей сети и убрать их с рабочего места;
-привести в порядок рабочее место;
-слить оставшиеся горючие вещества через воронку централизованного слива;
-убрать использованный обтирочный материал в специальные металлические емкости.
Запрещается:
-сливать горючие и смазочные жидкости в канализационную и водопроводную сеть;
-вытирать руки грязными обтирочными материалами;
-работать с электроинструментом с парами горючесмазочных жидкостей, с химически активной средой, а так же на открытых площадках во время дождя и снегопада;
-курить на территории предприятия запрещается, можно курить только в специально отведенных местах.
Меры безопасности при работе с пневмоинструментом:
-пневмоинструмент должен быть хорошо смазан минеральным масло. Попадание масла в резиновый шланг не допускается, так как оно будет разрушать резину.
-подсоединять резиновый шланг к пневмоинструменту следует до подачи воздуха. Сжатый воздух подают после прикрепления шланга к пневмоинтрументу. Для отсоединения шланга от пневмоинтрумента необходимо сначала отключить сжатый воздух, так как шланг может вырваться из рук и нанести травму.
6. Заключение.
Выполнив дипломную работу, я углубил знания по техническим характеристикам рабочих форсунок, конструктивно-компоновочной схеме коллекторов двигателя ТВ3-117,по устройству камеры сгорания, рабочих форсунок и коллекторов, сборке и испытанию рабочих форсунок. Приобрел знания по безопасным условиям труда.
7.Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/diplomnaya/dvigatel-tv/
Справочник по текущему и среднему ремонту авиационной техники В.Г. Александров 1985г. Москва
Сборка авиационных двигателей В.Н. Беликов 1971г. Москва
Контроль технической исправности самолетов и вертолетов В.Г. Александров 1976г. Москва
Интернет источники:
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/diplomnaya/dvigatel-tv/
www.wikipedia.org
avia.biz.ua
vmasshtabe.ru
