Воздушные баллоны запуск двигателя

Воздушные баллоны запуск двигателя

Наиболее распространенным способом пуска стационарных дви­гателей в ход является пуск сжатым воздухом.

Сжатый воздух при­готовляется воздушными компрессорами, работающими или непосредственно от двигателя (навешенный компрессор), или от посторон­него источника энергии (например, от электродвигателя).

Обычно давление пускового воздуха в двигателях принимается до 30 кГ/см 2 .

Иногда вместо сжатого воздуха для пуска используют сжатый газ из рабочего цилиндра, отбираемый во время работы двигателя на холостом ходу.

На фиг. 134 показана одна из схем пуска двигателя сжатым воздухом. Из пускового баллона 1 сжатый воздух направляется через вентиль 2 и пусковой вентиль 3 , который служит для того, чтобы в нужный момент воздух из пускового баллона подавать к воздухораспределителю 4. Воздухораспределитель предназначен для правильного чередования подвода воздуха к отдельным цилинд­рам двигателя. Воздух подводится к цилиндрам через обратные пусковые клапаны 5, которые, помимо этого, служат для разоб­щения полости цилиндра и пускового трубопровода после окон­чания подачи пускового воздуха.

Стальные баллоны для газов выпускаются промышленностью по ГОСТу 949-57, емкостью до 55 л. Баллон 5 (фиг. 135) имеет гор­ловину, на которую навернут и приварен фланец 3 . К фланцу бол­тами прикреплен корпус 6 головки. В нем располагается необходи­мая арматура: манометр для контроля давления; приемный клапан, через который производится наполнение баллона; запорный клапан, который сообщает баллон с пусковой магистралью; игольчатый кла­пан для продувки из баллона воды и масла, накопившихся в нижней его части; предохранительный клапан.

На фиг. 136 дана схема воздухораспределителя золотникового типа с пусковым клапаном. Количество золотников должно соответствовать числу цилиндров, причем они располагаются или в ряд вдоль распределительного вала или звездообразно вокруг вала (фиг. 137). В первом случае золотники приводятся от отдельных кулачков, а во втором — только от одного. При пуске двигателя после открытия пускового вентиля сжатый воздух направляется к пусковым клапанам в полость 1 (фиг. 136) и к золотникам в полость 2. Так как пружина 3 прижимает клапан к седлу, то у тех клапанов, которые находятся в таком положении, воздух в цилиндры не пойдет. Однако тот клапан, который соединен с золотником и у которого плунжер 4 расположен против впадины кулачка 5 , откроется, как это показано на фиг. 136, и впустит сжатый воздух в цилиндр. Клапан откроется потому, что плунжер золотника, опустившись, откроет доступ воздуху к приводному поршеньку 6 пускового клапана.

Другие же, клапаны, плунжеры золотников которых располо­жены против выступа кулачка, будут закрыты, так как в этом слу­чае золотник вдвигается кулачком вверх в положение, при котором доступ воздуха к приводным поршенькам 6 будет перекрыт. При поворачивании кулачка произойдет чередований моментов работы отдельных пусковых клапанов. Эти моменты устанавливают так, чтобы открытие клапанов начиналось у тихоходных двигателей в в.м.т., а у быстроходных за 5—15° угла поворота коленчатого вала до в.м.т. во время такта сжатия. Закрытие же клапанов происходит у тихоходных двигателей после в.м.т. через 70—80°, а у быстроходных дви­гателей через 60—70°. По окончании пуска и закрытия пускового клапана плунжеры золотников отходят от ку­лачков под воздействием пружин 7.

На фиг. 138 показано устройство пускового клапана быстроходного двигателя. При таком устройстве весь пусковой воздух должен пройти через воздухораспределитель.

На фиг. 139 представлена схема, а на фиг. 140 устройство воздухораспределителя дискового типа, через который может пройти весь пусковой воздух. Через корпус воздухораспределителя проходит валик, соединенный с распределительным валом. Па шлицах валика надет плоский золотник в виде диска 5 (фиг. 139), который прижи­мается к опорной поверхности корпуса сжатым воздухом, впускае­мым через штуцер 6 . В корпусе распределителя имеются каналы 1 , соединенные с соответствующим пусковым клапаном. Число каналов равно числу пусковых клапанов. Золотник имеет единственное сквоз­ное отверстие 7 . Кроме того, в золотнике имеется канавка 4, а в торце корпуса — кольцевая канавка 8, сообщающаяся с атмосферой через канал 2 .

Действует воздухораспределитель так. Отверстие 7 золотника всегда совпадает с одним из отверстий в корпусе. Как только откроется пусковой вентиль и сжатый воздух через штуцер 6 попадает в камеру, он устремится к соответствующему пусковому клапану, открывает его, преодолевая натяжение пружины (см. фиг. 138), и входит в цилиндр. Под действием сжатого воздуха поршень, а следовательно, и коленчатый вал двигателя начнет поворачиваться. Вместе с ним будет проворачиваться и золотник распределителя, который при этом поочередно через отверстие 7 (фиг. 139) будет сообщать полость камеры с пусковыми клапанами. Когда двигатель пущен и пусковой вентиль закрыт, то при помощи системы каналов 4, 8 и 2 и отвер­стия 3 происходит выпуск воздуха, оставшегося в пространстве над пусковым клапаном и в трубопроводе, соединяющем клапан с распределителем.

Для того чтобы упростить систему пуска и уменьшить расход пускового воздуха, в стационарных двигателях часто пусковые клапаны устанавливают не на всех цилиндрах. В этом случае дви­гатель нужно ставить в пусковое положение, при котором мотыль коленчатого вала цилиндра, имеющего пусковой клапан, должен находиться в положении, соответствующем повороту на 20—30° после в.м.т. в такте расширения.

Пуск двигателя сжатым воздухом может .быть осуществлен и без воздухораспределителя. В этом случае двигатель снабжается пусковыми клапанами, управляемыми посредством кулачков, наса­женных на распределительный вал. Однако эта система пуска в настоящее время встречается редко.

Читать еще:  Шевроле авео замена масла в двигателе через сколько км

Пневматический пуск дизеля

Пневматический пуск применяется в качестве вспомогательного на дизель-электрическом тракторе ДЭТ-250М для дизеля В-31 с рабочим объемом 38,88 л. Сущность данной системы пуска заключается в том, что сжатый воздух с помощью специальной воздухораспределительной системы подается непосредственно в цилиндры двигателя и под действием давления на поршни приводит во вращение коленчатый вал.

Воздухораспределитель пневматической системы пуска имеет корпус 1, в котором выполнено двенадцать (по числу цилиндров) каналов. В каждом канале сделано резьбовое отверстие, в которое ввертывается зажим 2, крепящий поворотный угольник 16, от которого идет трубка 17, подводящая воздух в цилиндр двигателя. Распределительный диск 14, имеющий золотниковое отверстие, расположен на шлицах втулки 13, которая, в свою очередь, находится на шлицах валика 10. Золотниковое отверстие на распределительном диске овальной формы и выполнено по дуге 60. Радиус расположения золотникового отверстия равен радиусу расположения отверстий каналов 18 в корпусе 1. Распределительный диск прижат к корпусу пружиной 11, с обеих сторон которой установлены упорные шайбы 5. Одна из шайб упирается в распределительный диск 14, а другая удерживается на валике штифтом 9. Полость А закрывается колпачком 3. В колпак ввернут зажим 8, крепящий поворотный угольник 7, к которому подводится воздух от баллона со сжатым воздухом, заряженным под давлением 15 МПа. Валик 10 соединен с одной из шестерен 19, вращающейся в 2 раза медленнее коленчатого вала. В головки цилиндров ввернуты пусковые клапаны.

Рис. Воздухораспределитель пневматической системы пуска: 1 — корпус; 2 — зажим; 3 — колпачок; 4, 15 — прокладки; 5 — упорные шайбы; 6 — крышка; 7, 16 — поворотные угольники; 8 — зажимы: 9 — штифт; 10 — валик; 11 — пружина; 12 — стопор; 13 — регулировочная втулка; 14 — распределительный диск; 17 — воздухораспределительные трубки; 18 — канал; 19 — шестерня; А — полость.

Рис. Пусковой клапан:
1 — клапан; 2 — корпус клапана; 3 — пружина; 4 — гайка; 5 — шплинт; 6 — колпак; 7 — угольник; 8 — уплотнительное кольцо; а — впускные отверстия

Соединение угольников 16 воздухораспределителя трубками 77 с угольниками пусковых клапанов производится по схеме, обеспечивающей поочередную подачу сжатого воздуха в соответствии с порядком работы цилиндров.

Регулировка воздухораспределителя должна быть такой, чтобы подача воздуха в цилиндр начиналась в конце такта сжатия за 5-10 до ВМТ (по углу поворота коленчатого вала). Полное открытие наклонных каналов 18 в корпусе 1 соответствует 25-30″ после ВМТ в такте расширения. Регулировка воздухораспределения производится изменением положения распределительного диска 14 относительно валика 10. При этом устанавливают необходимый момент подачи воздуха в цилиндр с точностью до 1″.

Пневматический пуск осуществляется следующим образом. При открытии запорного вентиля баллона сжатого воздуха и перепускного крана воздух поступает к поворотному угольнику 7 и затем в полость А воздухораспределителя. В зависимости от положения золотникового отверстия в распределительном диске воздух поступает в один из пусковых клапанов. Клапан 1 под давлением воздуха отходит от седла, и воздух поступает в соответствующий цилиндр. Причем по манометру наблюдают, чтобы давление в системе пуска было не более 9 МПа. Благодаря высокому давлению воздуха на поршень коленчатый вал начинает вращаться. Воздух поступает в цилиндры двигателя соответственно порядку работы цилиндров. Прокручивание двигателя производят в течение 1-2 с, после чего нажатием педали подают топливо в цилиндр. Как только двигатель начинает самостоятельно работать, закрывают перепускной кран и вентиль воздушного баллона.

Согласно инструкции к трактору ДЭТ-250М перед пуском дизеля В-31 при температуре не выше 5 С производят его предпусковой подогрев. При стабильном процессе сгорания давление в цилиндрах на такте расширения возрастает и под его действием клапан 1 прижимается к седлу, а давление воздуха в системе пуска становится недостаточным для открытия пускового клапана, вследствие этого воздух из пневматической системы пуска не поступает в цилиндры.

На отечественных автомобилях-самосвалах БелАЗ грузоподъемностью до 170 т для дизелей 9-26 ДГ и Д-12А-375-Б в качестве основного применяется пневматический пуск. Для пуска используют два баллона со сжатым воздухом объемом по 130 л каждый и при давлении до 6 МПа. Для заполнения баллонов в эксплуатации используются специальные передвижные компрессорные установки.

Достоинством пневматического пуска является экономия дефицитных материалов — свинца и меди. В некоторых случаях такая система легче электростартерной. К недостаткам ее относятся:

  • ограниченный запас энергии, которого хватает только на 10-20 пусков
  • возможность утечки воздуха через неплотности
  • усложнение конструкции двигателя
  • переохлаждение стенок цилиндров и камер сгорания при расширении вводимого в них сжатого воздуха
  • трудность размещения пусковых клапанов при малых размерах цилиндров
  • коррозия деталей двигателя при влажном воздухе

У бензиновых двигателей перегрев клапанов приводит к детонации.

В связи с указанными недостатками пневматический пуск с непосредственной подачей сжатого воздуха в цилиндры применяется преимущественно на дизелях большого рабочего объема, для которых электростартерная система пуска громоздка. Кроме того, пуск таких дизелей разрешается при положительной температуре (5-10 С»), когда не проявляются недостатки пневматической системы, связанные с длительным прокручиванием.

Воздушная система

Воздушная система самолёта обеспечивает запуск двигателя, уборку и выпуск шасси, управление посадочным щитком, а также управление тормозами колес шасси.

Воздушная система состоит из двух автономных систем: основной и аварийной, связанных общей магистралью зарядки.

Читать еще:  Что такое амортизатор двигателя

Питание сжатым воздухом каждой системы осуществляется от индивидуальных бортовых баллонов:

  • основной системы — от одиннадцатилитрового шарового баллона ЛМ375Я-П-50;
  • аварийной системы — от трехлитрового — шарового баллона ЛМ375Я-3-50.

Зарядка баллонов производится через общий зарядный штуцер 3509С59 от аэродромного баллона сухим (с точкой росы не выше — 50°С) сжатым воздухом. Рабочее давление воздуха в обеих системах 50 кг/см 2 . В полете баллон основной системы подзаряжается от компрессора АК-50А, установленного на двигателе.

Зарядный штуцер расположен на левом борту фюзеляжа между шпангоутами 10 и 11.

Давление в основной и аварийной системах контролируется по показаниям двухстрелочных манометров 2М-80, установленных на левых панелях приборных досок в обеих кабинах.

Баллоны основной и аварийной системы установлены на правом борту фюзеляжа между шпангоутами 10 и 11.

Магистрали зарядки и подзарядки состоят из зарядного штуцера, компрессора, фильтра 31ВФЗА, фильтра — отстойника ФТ, обратных клапанов 636100М, предохранительного клапана.

Предохранительный клапан предохраняет воздушную систему от перегрузки, стравливая воздух через отверстия в своем корпус в атмосферу при давлении в системе более 70

10 кг/см 2 , на которое оттарирована его пружина.

Проводка воздушной системы состоит из жестких трубопроводов, рукавов оплеточной конструкции и соединительной арматуры.

Агрегаты воздушной системы

  1. Компрессор АК-50Т
  2. Электропневмоклапан ЭК-48
  3. Подъёмник главной ноги шасси
  4. Аварийный клапан
  5. Тормозное колесо К141/Т141
  6. Фильтр-отстойник ФТ
  7. Вентильный кран 992АТ-3 аварийного выпуска шасси в первой кабине.
  8. Цилиндр замка убранного положения главной ноги шасси.
  9. Стравливающий клапан 562300.
  10. Цилиндр замка убранного положения передней ноги шасси.
  11. Баллон аварийной системы.
  12. Вентильный кран 992АТ-3 аварийного выпуска шасси во второй кабине.
  13. Кран 625300М уборки-выпуска шасси в первой кабине.
  14. Командный кран уборки-выпуска шасси во второй кабине.
  15. Подъёмник передней ноги шасси.
  16. Предохранительный клапан.
  17. Воздушный фильтр 31ФЗА
  18. Обратный клапан 636100М.
  19. Сдвоенный манометр сжатого воздуха 2М-80 в первой кабине.
  20. Сдвоенный манометр сжатого воздуха 2М-80 во второй кабине.
  21. Редукционный клапан У139 (ПУ-7).
  22. Электромагнитный клапан УП53/1М.
  23. Дифференциал У135 (ПУ-8).
  24. Зарядный штуцер 3509С50.
  25. Баллон основной системы.
  26. Цилиндр выпуска-уборки посадочных щитков.
  27. Кран 625300М выпуска уборки посадочного щитка в первой кабине.
  28. Кран сети 992АТ-3 (вентельный).
  29. Кран 625300М выпуска-уборки посадочного щитка во второй кабине.

Рис. 1 Командный кран шасси

1 — корпус; 2 — штифт; 3 — крышка; 4 — кольцо; 5 — золотник; 6 — пружина; 7 — седло; 8 — шарик; 9 — сектор; 10 — ручка; 11 — гайка; 12 — проходник; 13 — угольник; 14 — винт; 15 — шайба; 16 — ось.

Основная система

Основная воздушная система состоит из основного баллона ЛМ375Я-11-50, магистралей зарядки и подзарядки системы, крана сети 992АТЗ, установленного на левом пульте в первой кабине, крана шасси 625300М, командного крана шасси кранов щитка 625300М, электропневмоклапана ЭК-48, редукционного клапана У139 (ПУ-7), клапана растормаживания УП53/1М, дифференциала У135 (ПУ-8) и цилиндра щитка двумя аварийными клапанами

При нажатии кнопки запуска двигателя, установленной на левой панели приборной доски в первой и второй кабинах, срабатывает электропневмоклапан ЭК-48, установленный на шпангоуте 0, и воздух подается в распределитель воздуха для запуска двигателя.

При выпуске или уборке шасси сжатый воздух через краны шасси, установленные на приборных досках в обеих кабинах, поступает в цилиндры замков и подъемники шасси. Оба крана соединены между собой трубопроводами. Кран шасси второй кабины является командным краном.

При установке ручки командного крана в нейтральное положение можно выпускать и убирать шасси из первой кабины.

При ошибке в управлении шасси из первой кабины летчик во второй кабине, исправляя ошибку, устанавливает ручку командного крана в нужное положение, при этом одновременно отключается от системы сжатого воздуха кран шасси первой кабины. После этого шасси может быть убрано или выпущено только из второй кабины.

При выпуске или уборке щитка сжатый воздух через краны 625300М поступает в цилиндр. Давление от кранов 1 и 2 кабины подводится к двум полостям цилиндра щитка через аварийные клапаны.

При торможении колес сжатый воздух через клапан У139 (ПУ-7), где давление воздуха редуцируется с 50 кг/см 2 до 8+ 1 кг/см 2 через клапан растормаживания УП53/1М, который соединен с ручкой управления второй кабины, поступает в дифференциал У135 (ПУ-8), откуда распределяется в тормоза правого и левого колес главных ног шасси.

Редукционный клапан управляется от рычагов, установленных на ручках управления самолетом в обеих кабинах. Клапан У139 (ПУ-7) установлен на стенке шпангоута 7 под полом второй кабины.

Дифференциал У135 (ПУ-8), управляемый педалями ножного управления, обеспечивает раздельное торможение колес. Дифференциал крепится к стенке шпангоута 5 клапан растормаживания УП 53/IM — к стенке шпангоута 6.

Аварийная система

Воздухом из баллона аварийной системы пользуются в случае отказа основной системы.

Аварийная система состоит из аварийного баллона ЛМ375-3-50, магистрали зарядки и подзарядки системы, двух кранов аварийного выпуска шасси, установленных на правых пультах обеих кабин, стравливающего клапана 562300 и аварийных клапанов

При выпуске шасси сжатый воздух из баллона аварийной системы попадает в цилиндры замков и через аварийные клапаны в подъемники шасси. Одновременно сжатый воздух подходит к редукционному клапану, обеспечивая торможение колес шасси от аварийной системы.

Стравливающий клапан 562300 устраняет явление противодавления в подъемниках шасси во время их работы от основной системы при негерметичности закрытых аварийных кранов 992АТЗ.

Читать еще:  Особенности и функции коленвала двигателя

При открытии крана аварийного выпуска (при давлении более 5 кг/см 2 ) стравливающий клапан закрывает выход в атмосферу.

Стравливающий клапан расположен в фюзеляже самолёта и крепится с помощью хомута к стенке шпангоута 4.

Рис. 2 Принципиальная схема воздушной системы:

1 — фильтр-отстойник ФТ; 2 — обратные клапаны; 3 — редукционный клапан; 4 — зарядный штуцер; 5 — баллон аварийной системы; 6 — баллон основной системы; 7 — фильтр 31ВФЗА; 8 — трехходовой кран 625300М; 9 — электропневмоклапан ЭК-48; 10 — командный кран шасси; 11, 12 — манометры 2М-80; 13 — кран 992АТ (зарядка сети); 14, 15 — краны 992АТ-3 аварийного выпуска шасси; 16 — стравливающий клапан 562300; 17 — подъемник; 18 — аварийные клапаны; 19 — цилиндр открытия замка передней опоры шасси; 20 — подъемник основных опор шасси; 21 — цилиндры открытия замков; 22 — редукционный клапан ПУ-7 (У139); 23 — клапан УП53/1М; 24 — дифференциал ПУ-8 (У135); 25 — тормозные колеса основных опор шасси; 26, 27 — трехходовые краны 625300М; 28 — цилиндр уборки и выпуска посадочных щитков.

Воздушная система запуска малоразмерного газотурбинного двигателя

Полный текст:

  • Статья
  • Об авторе
  • Cited By

Аннотация

Ключевые слова

Для цитирования:

Калиниченко А.И. Воздушная система запуска малоразмерного газотурбинного двигателя. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2016;(3):61-66. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2016-3-61-66

For citation:

Kalinichenko A.I. Air starting system of small-size gas turbine engine. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2016;(3):61-66. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2016-3-61-66

В настоящее время перспективным БЛА не­обходим компактный малой массы газотур­бинный двигатель, способный к быстрому запуску и развитию высокой удельной тяги в широком диапазоне условий эксплуатации. Масса и размеры системы запуска могут со­ставлять значительную часть двигателя, в осо­бенности если требуется ускоренный многоразовый запуск.

Основными требованиями, предъявляе­мыми к системе запуска ГТД БЛА, являются:

  • мгновенный или ускоренный запуск до максимального режима;
  • надежность запуска в различных ус­ловиях;
  • малая масса;
  • компактность;
  • удобство обслуживания;
  • безопасность применения;
  • низкая стоимость.

Существующие маршевые ГТД, имею­щие одноразовый ускоренный запуск, обору­дованы пиротехнической системой запуска, соответствующей большей части предъявляе­мых требований за исключением требований по безопасности, возможности многократного использования системы и ГТД на БЛА, а также низкой себестоимости.

В АО «Омское мотостроительное кон­структорское бюро» (АО «ОМКБ») в качестве альтернативного варианта, соответствующего указанным требованиям, разработана система воздушного запуска с непосредственной подачей сжатого воздуха на рабочие лопатки турбины.

Задача усложнена тем обстоятельством, что исходя из особенностей применения ГТД на БЛА масса системы запуска должна быть минимальной. Это накладывает ограничения на допустимый объем баллона для сжатого воздуха.

При проведении работ были поставлены следующие задачи:

  • установить зависимость оборотов рас­крутки ротора от объема баллона и давления воздуха;
  • рассчитать минимальную частоту рас­крутки ротора, при которой осуществляется надежный и безопасный запуск изделия;
  • определить мощности турбины и ком­прессора на различных частотах вращения при их совместной работе без подачи топлива в камеру сгорания (на режимах так называемой холодной прокрутки);
  • вычислить мощность, подводимую к ротору от пускового устройства.

Для отработки технических решений была изготовлена установка, позволяющая ис­пользовать металлокомпозитные баллоны типа БК-2-300С различной емкости.

В данной работе были последовательно использованы баллоны емкостью 0,007, 0,004, 0,003 и 0,002 м 3 . Воздушная система испыта­тельного стенда позволяла заряжать баллоны воздухом с давлением до 24,5 МПа. Работа по проверке запусков от воздушной систе­мы проводилась на газогенераторе двигателя ТРДД-50БЭ

Программа работ была построена таким образом, что перед каждым запуском двигателя проводилась холодная прокрутка (ХП) ротора (результаты ХП двигателя показаны на рис. 1). Полученные материалы показывают ожидае­мую качественную зависимость оборотов мак­симальной раскрутки ротора от емкости балло­на и давления содержащегося в нем воздуха.

Для количественной оценки максималь­ной частоты вращения в зависимости от объ­ема баллона (рис. 2) рассмотрено влияние объема баллона на максимальные обороты раскрутки ротора при фиксированном давлении в нем 19,6 МПа. Полученная зависимость была аппроксимирована уравнением

nmax19,6 = — 0,3401V 2 + 5,934V + 9,2326. (1)

Рис. 2. Зависимость максимальных оборотов рас­крутки от объема баллона

Для оценки влияния давления в баллоне на максимальные обороты раскрутки ротора на рис. 3 приведены указанные величины в от­носительных единицах. Здесь по оси абсцисс отложено относительное давление в баллоне ротн = рбал /19,6, по оси ординат — отношение частоты вращения при заданном давлении к частоте вращения при давлении в баллоне Рбал = 19,6 МПа. По данным рис. 3 все экспериментальные точки достаточно плотно ложат­ся на линию, описываемую уравнением

Рис. 3. Зависимость частоты вращения от давления воздуха

Приведенные материалы позволяют про­гнозировать максимальную частоту раскрутки ротора при произвольных значениях объема баллона и начальном давлении воздуха.

Например, если объем баллона равен 0,0045 м 3 , а давление воздуха в нем равно 17,6 МПа, расчет по формуле (1) и (2) показы­вает, что относительная частота вращения составит nотн = 0,914.

Выборка материалов по удачным запу­скам газогенератора от баллонов емкостью 0,007, 0,004 и 0,003 м 3 приведена в табл. 1, в нее также включены данные по одному удачному запуску от баллона емкостью 0,002 м 3 .

Экспериментальные и расчетные значения параметров, при которых обеспечивается надежный запуск

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector