5.2 Статор и ротор свободной турбины
Свободная турбина (СТ) состоит из статора и ротора, который консольно установлен в IV и V опорах двигателя.
5.2.1 Статор свободной турбины включает в себя сопловые аппараты III и IV, которые являются корпусами первой и второй ступеней СТ соответственно.
Сопловой аппарат III состоит из СА III с корпусом опор и корпусом II, а также элементов конструкции III опоры двигателя.
В корпусе II монтируется СА III с корпусом опор. Передней частью наружного обода СА III укреплен в выточках корпуса. В задней части наружного обода имеются шипы, на которых СА III центрируется в корпусе.
Корпус II передним фланцем крепится к корпусу СА турбины компрессора, а задним фланцем - к фланцу корпуса III СА второй ступени. Разъемный стык между корпусами СА первой и второй ступеней обеспечивает модульность узла свободной турбины.
СА III с корпусом опор — цельнолитой. Он состоит из наружного и внутренних ободов, которые скреплены между собой тремя стойками и пустотелыми сопловыми лопатками.
К внутреннему ободу СА приварены задняя стенка, передняя стенка и гнездо III опоры, которые в совокупности с тремя стойками и сопловыми лопатками создают жесткую опору для подшипника третьей опоры двигателя.
К переднему фланцу гнезда опоры прикреплен болтами корпус воздушного лабиринта с уплотнением. В паре с покрывающим диском второй ступени турбины компрессора он создает лабиринтное уплотнение.
На корпусе по периметру расположены различные штуцера и фланцы, в том числе для крепления термопар.
Штуцер, расположенный вверху, служит для подвода масла к III опоре. Этот штуцер соединен с масляной полостью III опоры посредством трубки, которая проходит через стойку САIII.
Второй штуцер, расположенный в нижней точке корпуса, служит для слива масла из масляной полости III опоры двигателя.
Кроме того, корпус имеет фланец для подвода охлаждающего воздуха. Также в корпусе расположены 12 гнезд, в которые вставлены втулки для установки термопар для замера температуры газа перед свободной турбиной.
На корпусе также имеется лючок, позволяющий производить осмотр проточной части. Смотровой лючок закрыт крышкой, закрепленной винтами.
На фланцах в нижней части корпуса II имеются отверстия, через которые дренажное топливо протекает в полость корпуса III СА IV и затем - в выхлопной патрубок.
В передней части корпуса II установлена обойма с уплотнением (сотоблоком). Обойма находится над рабочим колесом второй ступени турбины компрессора, образуя в паре с гребешками верхних полок рабочих лопаток газовое лабиринтное уплотнение.
Основными элементами соплового аппарата IV с корпусом III является корпус III и аппарат сопловой IV с бобышкой.
Корпус III СА второй ступени СТ передним фланцем крепится к заднему фланцу корпуса II СА первой ступени СТ, а задним фланцем крепится к переднему фланцу корпуса IV и V опор двигателя. В корпусе III монтируется аппарат сопловой IV с бобышкой.
На корпусе III имеется лючок, позволяющий производить осмотр проточной части. Смотровой лючок закрыт крышкой, закрепленной винтами.
Аппарат сопловой IV — литой, состоит из сопловых лопаток, наружного и внутреннего ободов. К внутреннему ободу крепится диафрагма и корпус лабиринта с уплотнением (сотоблоком), которое в паре с дисками первой и второй ступеней свободной турбины образует воздушное лабиринтное уплотнение.
Аппарат сопловой IV крепится спереди на обойме, а сзади при помощи шипов центрируется в корпусе II.
В передней части корпуса III установлена обойма с уплотнением (сотоблоком). Обойма зафиксирована относительно корпуса III штифтом. В корпусе IV и V опор также установлена обойма с уплотнением.
Обоймы с уплотнениями находятся над рабочими колесами свободной турбины, образуя в паре с гребешками верхних полок рабочих лопаток газовое лабиринтное уплотнение, снижающее утечки газа через радиальный зазор над лопаткой.
Уплотнение состоит из обоймы и сотоблока - уплотнительного кольца с тонкостенной сотовой конструкцией. При работе двигателя допускается кратковременный контакт с рабочей лопаткой и сотоблоком.
Диафрагма обеспечивает крепление корпуса лабиринта IV к сопловому аппарату IV СТ. Она разделяет полости с разным давлением на входе в СА IV и выходе из него.
Герметизацию масляной полости III опоры двигателя обеспечивает совместно с втулкой уплотнения узел уплотнения передний.
Он включает уплотнение радиальное и крышку. Уплотнение герметизирует масляную полость III опоры двигателя за счет плотного прижатия неподвижных графитовых секторов к поверхности вращающейся втулки при помощи пружинного кольца. Крышка обеспечивает установку уплотнения в III опоре двигателя.
Гнездо подшипника в сборе обеспечивает размещение роликоподшипника и организацию подвода и отвода масла в III опоре двигателя. В гнезде также располагаются два кольца демпфера, которые обеспечивают снижение уровней вибрации двигателя за счет изменения податливости III опоры, гашения колебаний и отстройки ротора СТ от критических режимов.
5.2.2 Ротор свободной турбины состоит из двух дисков с рабочими лопатками. Диски турбины сцентрированы и сцеплены друг с другом посредством торцовых шлицев и стянуты между собой болтами.
Крепление рабочих лопаток в дисках рабочих колес свободной турбины осуществляется с помощью двузубого соединения типа «елочка». От осевых перемещений рабочие лопатки фиксируются разрезными стопорными кольцами, которые вводятся в кольцевые канавки ободов дисков, хвостовиков и внутренних полок рабочих лопаток. Стопорные кольца, в свою очередь, фиксируются вставками со штифтами.
Конструкция крепления лопаток к дискам рабочих колес первой и второй ступеней свободной турбины идентична.
На лабиринте и дисках первой и второй ступеней имеются гребешковые пояса, которые с прилегающими деталями статора образуют воздушные лабиринтные уплотнения. Лабиринт крепится к диску второй ступени болтами.
На диске IV ротора размещаются и фиксируются внутренние обоймы подшипников IV и V опор. Обойма подшипника IV устанавливается с натягом на втулку подшипника и фиксируется гайкой.
Мощность от турбины передается через шлицы, выполненные на хвостовике диска второй ступени, и через вал ИКМ. Осевое положение вала ИКМ выставляется регулировочным кольцом. На валу ИКМ имеется уплотнительное резиновое кольцо, уплотняющее масляную полость главного редуктора вертолета.
Подробно устройство вала ИКМ рассмотрено в п.п.5.4.
