RU2674173C1

RU2674173C1 - Устройство управления направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя

Info

Publication number: RU2674173C1
Application number: RU2017139957A
Authority: RU
Inventors: Алексей Вячеславович Конихин; Владимир Александрович Кузнецов; Всеволод Сергеевич Шухнин
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2018-12-05

Abstract

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к устройствам управления угловым положением поворотных направляющих лопаток компрессора газотурбинного двигателя. Устройство управления направляющими аппаратами компрессора содержит силовой цилиндр, закрепленный на промежуточном корпусе компрессора и соединенный штоком с передающим элементом. Передающий элемент связан с приводом направляющих аппаратов и представляет собой цилиндрическую втулку, на которой соосно закреплены два рычага. Один рычаг соединен со штоком силового цилиндра, а второй - с приводом направляющих аппаратов. Цилиндрическая втулка закреплена на промежуточном корпусе компрессора посредством цилиндрического шарнирного соединения с местом закрепления вне проточной части компрессора. Ось силового цилиндра и ось рычагов лежат в одной плоскости, а ось втулки перпендикулярна этой плоскости. Изобретение позволяет повысить надежность, ресурс и эффективность работы компрессора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к устройствам управления угловым положением поворотных направляющих лопаток компрессора газотурбинного двигателя.

Известно устройство управления направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя, включающее радиальный передающий элемент, размещенный на наружном ободе силового промежуточного корпуса двигателя и выполненный в виде вала, который установлен на двух опорных подшипниках и имеет жестко закрепленные на его концах рычаги, связывающие его с приводом поворотных лопаток и с силовым цилиндром. (RU 2235914 С1, 10.09.2004 - прототип)

Недостатком такой конструкции является то, что рычаги размещены консольно относительно опор вала. При эксплуатации компрессора шток силового цилиндра поворачивает верхний рычаг и вал и нижний рычаг, приводя в действие привод регулируемых направляющих аппаратов. При этом на вал действуют не только крутящий момент, но и сила, перпендикулярная его продольной оси, в результате в опорах подшипника появляются поперечные силы. Эти силы приводят к появлению повышенного износа опор вала и связанному с этим появлению больших люфтов в опорах, что способствуют перекосу вала относительно оси опор. При длительной работе повышенные люфты и перекосы вала ведут к погрешностям в управлении угловым положением лопаток направляющих аппаратов компрессора, что в свою очередь может снижать КПД компрессора. Также, нижний рычаг расположен поперек направления движения воздушного потока в проточной части компрессора, что увеличивает газодинамические потери и снижает КПД компрессора.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности, ресурса и эффективности работы компрессора.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве управления направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя, содержащем силовой цилиндр, установленный на промежуточном корпусе компрессора и соединенный штоком с передающим элементом, который в свою очередь связан с приводом поворотных лопаток, согласно предложению передающий элемент представляет собой цилиндрическую втулку, на которой соосно закреплены два рычага, при этом один рычаг соединен со штоком силового цилиндра, а второй с приводом направляющих аппаратов, цилиндрическая втулка закреплена на промежуточном корпусе компрессора посредством цилиндрического шарнирного соединения с местом закрепления вне проточной части компрессора, ось силового цилиндра и оси рычагов расположены в одной плоскости, а ось втулки перпендикулярна этой плоскости. Рычаги и втулка могут быть выполнены в виде цельной детали.

Передающий элемент состоит из цилиндрической втулки, размещенной на промежуточном корпусе компрессора при помощи шарнирного соединения и двух соосных друг другу рычагов, один из которых направлен внутрь корпуса, а второй наружу. Втулка закреплена на корпусе, например, при помощи пальца, вставленного внутрь втулки, и жестко зафиксированного относительно промежуточного корпуса и имеет возможность вращения вокруг этого пальца. Соединение втулки и пальца образует, таким образом, цилиндрический шарнир. Для предотвращения перетечек воздуха из проточной части компрессора во внешнюю среду между втулкой и промежуточным корпусом могут быть установлены уплотняющие элементы, контактирующие с наружными поверхностями втулки и выполненные из антифрикционного материала, например, фторопласта.

Передающий элемент вращается вокруг оси втулки под действием усилия, создаваемого силовым цилиндром, размещенным на наружном ободе промежуточного корпуса вне проточной части компрессора, и позволяет передать это усилие внутрь корпуса, приводя в движение привод направляющих аппаратов, расположенный на корпусе компрессора внутреннего контура двухконтурного газотурбинного двигателя.

Концы рычагов передающего элемента в работе двигаются по дугообразным траекториям, поэтому рычаг, направленный в наружную часть корпуса компрессора, может быть соединен со штоком силового цилиндра, например, посредством сферического шарнира, а сам силовой цилиндр может быть шарнирно закреплен на промежуточном корпусе компрессора. Такое закрепление позволяет силовому цилиндру двигаться согласованно с рычагом передающего элемента, направленным в наружную часть корпуса компрессора. Таким образом, исключается риск заклинивания штока в корпусе силового цилиндра. Также возможен вариант, когда силовой цилиндр жестко зафиксирован относительно промежуточного корпуса компрессора и соединен с рычагом передающего элемента через подвижное промежуточное звено.

Рычаг передающего элемента, направленный внутрь корпуса компрессора, может быть соединен с приводом направляющих аппаратов, например, также посредством сферического шарнира, что обеспечивает согласование их совместных перемещений при работе устройства.

Помимо прочего, наличие сферических шарниров в соединении силового цилиндра с промежуточным корпусом компрессора, соединении внешнего рычага со штоком силового цилиндра и соединении внутреннего рычага с приводом направляющих аппаратов позволяет компенсировать перекосы, возникающие за счет неточности изготовления деталей устройства, а также за счет температурных деформаций деталей компрессора при нагреве в процессе работы.

Размещение рычагов передающего элемента соосно друг другу, а также размещение оси рычагов и оси силового цилиндра в одной плоскости, перпендикулярной оси втулки, позволяет равномерно распределить нагрузку по всей длине опорной поверхности шарнирного соединения, при помощи которого втулка с рычагами закреплена на промежуточном корпусе. Это происходит за счет того, что исключается консольность размещения рычагов относительно опорной поверхности втулки и, следовательно, на втулку с рычагами действует только крутящий момент, направленный вокруг оси втулки и не возникает сил, действующих перпендикулярно оси втулки. Равномерное распределение нагрузки на опорную поверхность шарнирного соединения втулки с промежуточным корпусом способствует тому, что не возникает областей повышенного износа трущихся поверхностей и, следовательно, увеличивается надежность и ресурс компрессора. Также, снижение износа при длительной работе компрессора способствует уменьшению люфта в шарнирном соединении, за счет чего уменьшаются погрешности в управлении угловым положением лопаток направляющих аппаратов компрессора, что в свою очередь повышает КПД компрессора.

Размещение оси втулки с внешней стороны наружного обода промежуточного корпуса, вне проточной части компрессора позволяет не загромождать проточную часть и создавать минимальное сопротивление потоку воздуха, что повышает КПД компрессора.

Выполнение втулки и рычагов в виде цельной детали позволяет исключить потенциальные места износа, повысить точность изготовления и жесткость передающего элемента, уменьшить суммарную величину люфтов в устройстве управления направляющими аппаратами. Это способствует повышению точности работы устройства и уменьшению погрешности в управлении угловым положением лопаток направляющих аппаратов компрессора, что повышает КПД компрессора.

На чертеже показан продольный разрез компрессора газотурбинного двигателя в сечении устройства управления направляющими аппаратами.

Корпус 1 регулируемых направляющих аппаратов жестко соединен с промежуточным корпусом 2 компрессора. На корпусе 1 установлен привод 3 направляющих аппаратов. Передающий элемент 4 состоит из цилиндрической втулки 5, шарнирно закрепленной на элементе 6 промежуточного корпуса 2 компрессора, рычага 7, шарнирно соединенного с деталью 11 привода 3, и рычага 8, шарнирно соединенного со штоком 10 силового цилиндра 9, который закреплен на промежуточном корпусе 2 компрессора.

Работа конструкции осуществляется следующим образом. В зависимости от требуемого режима работы двигателя по команде автоматики шток 10 силового цилиндра 9 выдвигается на ту или иную длину. При этом шток 10 передает усилие на рычаг 8 передающего элемента 4, поворачивая его вокруг оси втулки 5. Усилие передается на рычаг 7 и далее на деталь 11 привода 3 направляющих аппаратов. Привод 3 направляющих аппаратов приходит в движение и заставляет лопатки поворотных направляющих аппаратов занять угловое положение, наиболее соответствующее данному режиму работы двигателя.

Claims

1. Устройство управления направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя, содержащее силовой цилиндр, закрепленный на промежуточном корпусе компрессора и соединенный штоком с передающим элементом, при этом передающий элемент связан с приводом направляющих аппаратов, отличающееся тем, что передающий элемент представляет собой цилиндрическую втулку, на которой соосно закреплены два рычага, при этом один рычаг соединен со штоком силового цилиндра, а второй - с приводом направляющих аппаратов, цилиндрическая втулка закреплена на промежуточном корпусе компрессора посредством цилиндрического шарнирного соединения с местом закрепления вне проточной части компрессора, при этом ось силового цилиндра и ось рычагов лежат в одной плоскости, а ось втулки перпендикулярна этой плоскости.

2. Устройство управления направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что рычаги и втулка выполнены в виде цельной детали.