2.2 Статор и ротор компрессора

Статор и ротор компрессора образуют лопаточную машину, которая обеспечивает повышение давления воздуха при его сжатии.

2.2.1 Статор компрессора формирует проточный тракт компрессора и с помощью лопаток направляющих аппаратов (НА) направляет поток воздуха на рабочие лопатки ротора под углами, обеспечивающими безотрывное течение с минимальными потерями.

Статор компрессора состоит из корпуса, направляющих аппаратов и спрямляющего аппарата.

Корпус компрессора формирует проточную часть компрессора и является основным силовым элементом между 1-й и 2-й опорами изделия. Он обеспечивает размещение поворотных лопаток НА 1-й, 2-й, 3-й, 4-й ступени, неподвижных лопаток НА с 5-й по 11-ю ступень и колец РК с 6-й по 12-ю ступень компрессора.

Корпус также обеспечивает размещение снаружи механизма управления поворотом лопаток ВНА и НА. Он снабжен фланцами отбора воздуха на перепуск, на 1-ю и 4-ю опоры, на охлаждение свободной турбины и 3-ю опору, на нужды вертолета и для резерва.

Корпус компрессора формируется из проставки и четырех кольцевых корпусов (№1, №2, №3 и №4), которые представляют собой кольцевые обечайки с фланцами по торцам. Корпуса соединяются между собой по фланцам болтами и самоконтрящимися гайками. Взаимное центрирование корпусов осуществляется призонными болтами.

Проставка обеспечивает центровку корпуса компрессора и корпуса I опоры изделия и размещение цапф поворотных лопаток 1-й ступени в радиальных отверстиях, которые выполняются после сборки корпуса компрессора на стыке фланцев проставки с корпусом 1.

Корпуса №№ 1, 2, 3 формируют проточную часть 2-й – 5-й ступеней и обеспечивают размещение цапф поворотных лопаток 1-й - 4-й ступеней в радиальных отверстиях, которые выполняются после сборки корпуса компрессора на стыке фланцев корпуса 1 с проставкой и между корпусами 1 – 4.

Корпус № 4 формирует проточную часть компрессора с 5-й по 12-ю ступень. Он обеспечивает размещение НА 5...11-й ступеней и колец РК 6...12-й ступеней.

Корпус № 4 имеет фланцы отбора воздуха на 1-ю и 4-ю опоры (после 5-й ступени), на перепуск, на охлаждение свободной турбины и 3-ю опору, на нужды вертолета и для резерва (после 7-й ступени через ресивер). Имеет технологический фланец для осмотра эндоскопом лопаток 7-й и 8-й ступеней.

Корпус №4 имеет большую длину и диаметр. Внутри корпуса №4 установлены рабочие кольца РК, которые обеспечивают необходимый зазор между ними и рабочими лопатками ротора.

Радиальные полукольцевые проточки на стыкуемых между собой фланцах корпусов для установки цапф поворотных лопаток направляющих аппаратов располагаются в промежутках между отверстиями под болты крепления корпусов.

На наружной поверхности обечайки корпуса №4 смонтирован ресивер (кожух), образующий кольцевую полость, которая через отверстия в стенке обечайки и наружной обойме направляющего аппарата седьмой ступени соединяется с проточной частью компрессора.

На наружной поверхности ресивера расположен ряд фланцев и кронштейнов для монтажа арматуры и агрегатов систем двигателя, а также осмотра внутренних полостей компрессора.

На наружной поверхности обечайки корпуса №4 приварены два угловых штуцера, обеспечивающих через отверстия в обойме направляющего аппарата № 5 отбор воздуха для наддува уплотнений I и IV опор двигателя.

Направляющие аппараты (НА) № 1, 2, 3 и 4 (первой, второй, третьей и четвертой ступеней компрессора) состоят из поворотных лопаток, установленных специальными цапфами в радиальные отверстия (гнезда) фланцев корпусов компрессора.

Для управления лопатками на их верхних цапфах установлены рычаги, которые через сферические подшипники входят в зацепление с осями поворотных колец механизма управления компрессором.

Лопатки НА № 1 и 2 имеют нижние цапфы, которые входят в цилиндрические гнезда разъемных внутренних кольцевых обойм, а лопатки НА № 3 и 4 крепятся на корпусах консольно.

Направляющие аппараты с 5 по 11 (включительно) состоят из 2 полуколец, в которые впаяны лопатки направляющих аппаратов.

Спрямляющий аппарат формирует проточный тракт на выходе из компрессора и обеспечивает размещение лопаток НА №12 и спрямляющего аппарата.

Спрямляющий аппарат обеспечивает стыковку и крепление корпуса компрессора, наружного и внутреннего диффузора камеры сгорания, кольца заднего лабиринта и корпуса 2-й опоры двигателя.

Спрямляющий аппарат (СпА) компрессора является силовым элементом конструкции двигателя и состоит из наружного корпуса, кольца СпА, обойм, лопаток направляющего аппарата двенадцатой ступени и лопаток СпА, соединенных в один узел.

Наружный корпус СпА представляет собой кольцевую обечайку с двумя фланцами. Кольцо СпА выполнено в виде кольцевой обечайки с фланцем.

Передним фланцем наружный корпус СпА крепится болтами к корпусу компрессора, а задним фланцем к корпусу камеры сгорания. К фланцу кольца СпА крепится болтами корпус второй опоры, внутренний корпус диффузора камеры сгорания и кольцо лабиринта.

Кольцо лабиринта обеспечивает формирование двух поясов заднего лабиринтного уплотнения для уменьшения утечек воздуха высокого давления за компрессором и снижения осевой силы от ротора на подшипнике II опоры.

Состоит из колец лабиринта №1 и №2. Кольцо лабиринта №1 формирует верхнюю поверхность среднего пояса лабиринтного уплотнения за компрессором, а кольцо лабиринта №1 - нижнего пояса.

2.2.2 Ротор компрессора за счет энергии вращения обеспечивает повышение давления и температуры воздуха в процессе его сжатия. Ротор компрессора двигателя ВК-2500ПС-03 диско-барабанного типа включает в себя 12 дисков.

Ротор компрессора состоит из барабана, задней цапфы, рабочего колеса №1, рабочих лопаток 2 – 12 ступеней и экрана.

Барабан образуют одиннадцать дисков (2 – 12 ступеней), соединенных между собой сваркой. К диску 2-ой ступени барабана приварена проставка, к которой болтами крепится диск 1-ой ступени.

Диск рабочего колеса №2 обеспечивает крепление рабочих лопаток 2-й ступени. Он воспринимает нагрузки от лопаток и передает на них энергию вращения ротора.

Диск состоит из конической части и цапфы передней опоры, которая служит для установки и крепления роликового подшипника I опоры и передачи крутящего момента к центральному приводу.

Во внутренней проточке передней цапфы установлена на двух штифтах втулка, которая обеспечивает передачу крутящего момента от ротора компрессора к центральному приводу.

Диски РК №№3-12 обеспечивают крепление рабочих лопаток
3-й - 12-й ступеней. Воспринимают нагрузки от лопаток ступеней и передают на них энергию вращения ротора.

Задняя цапфа обеспечивает передачу крутящего момента от ротора турбины к ротору компрессора. Она имеет посадочное место для установки и крепления шарикового подшипника 2-й опоры изделия.

Задняя цапфа крепится к диску 9-й ступени болтами.

С передней и задней сторон ротор имеет лабиринтные уплотнения. Переднее уплотнение выполнено неразрывно с диском первой ступени. Заднее уплотнение крепится к диску 12-ой ступени винтами.

Внутри барабана установлены две заглушки - одна отделяет масляную полость первой опоры от внутренней полости барабана, а другая - внутреннюю полость барабана от попадания вторичного воздуха камеры сгорания.

Заглушки фиксируются от перемещения штифтами. Для дренажа возможного попадания масла из внутренней полости барабана выполнено отверстие.

Для предотвращения попадания масла в полость ротора установлен специальный экран, который крепится болтами к диску 9-ой ступени.

Рабочее колесо №1 выполнено отдельно от барабана и крепится к нему болтами.

Крепление рабочих лопаток на дисках рабочих колес 1-ой, 2-ой и 3-ей ступеней компрессора производится соединением типа «ласточкин хвост», в форме которого выполнены хвостовики рабочих лопаток и пазы на ободах рабочих колес.

Лопатки вставляются в пазы ободов дисков рабочих колес с некоторым зазором (по скользящей посадке), что дает возможность им при работе двигателя самоустанавливаться под действием собственных центробежных сил.

От осевых перемещений в пазах обода рабочего колеса каждая лопатка фиксируется индивидуальным пластинчатым замком, представляющим собой фигурную контровочную пластину с отгибными усиками. Данная фиксация допускает только одноразовое применение, и при ремонте двигателя контровочные пластины заменяются новыми.

Под замками в теле диска выполнены цилиндрические выемки, в которые, при необходимости, закладываются балансировочные штифты для обеспечения требуемой балансировки ротора компрессора.

Лопатки остальных ступеней установлены в кольцевые проточки с профилем типа «ласточкин хвост». Хвостовики лопаток типа «ласточкин хвост» через специальные окна вставляются в кольцевые поперечные пазы обода рабочего колеса.

Между хвостовиками четырех пар лопаток устанавливаются специальные вкладыши с радиальными резьбовыми отверстиями.

Ряд рабочих лопаток фиксируется штифтами, цилиндрические наконечники которых входят в отверстие обода диска РК при вворачивании штифтов во вкладыши. После заворачивания штифты развальцовываются.

Крутящий момент от вала турбины передается к ротору компрессора через эвольвентные шлицы, выполненные внутри шейки задней цапфы.