5.5 Работа свободной турбины

Детали свободной турбины работают в условиях сравнительно высоких температур и давлений и в агрессивной среде газового потока.

Однако температура и давление газового потока в свободной турбине значительно ниже их значений в турбине компрессора. Это облегчает условия работы сопловых и рабочих лопаток, дисков рабочих колес и других деталей турбины.

Кроме того, для охлаждения деталей свободной турбины используется воздух с более низкой температурой (из-за VII ступени компрессора) по сравнению со смесительным воздухом.

Это способствует заметному снижению температуры охлаждаемых деталей, а значит, и температурных напряжений в них. Таким образом, детали свободной турбины работают в облегченных условиях по сравнению с турбиной компрессора. Это, в частности, позволило отказаться от использования покрывных дисков в конструкции рабочих колес свободной турбины.

Для охлаждения свободной турбины поток «Б» воздуха, отбираемого за VII ступенью компрессора, подается в полость «В» корпуса свободной турбины.

Из полости «В» часть потока направляется по внутренним полостям корпусов свободной турбины для их охлаждения и выходит в проточную часть через отверстия, расположенные в стенке выхлопного патрубка.

Другая часть потока воздуха через стойки и полые лопатки соплового аппарата I ступени свободной турбины поступает в полость «Г» III опоры.

Из полости «Г» через отверстия в корпусе подшипника III опоры часть потока воздуха поступает на поддув лабиринта (1) и, пройдя далее в полость между корпусом III опоры и покрывающим диском рабочего колеса II турбины компрессора, препятствует проникновению в нее горячих газов и далее выходит в проточную часть за турбиной компрессора.

Из полости «Г» через отверстия в корпусе опоры поток воздуха также поступает во втулку, вставленную в отверстие ступицы диска I ступени свободной турбины.

Часть этого потока воздуха проходит через кольцевую щель между втулкой и ступицей диска, попадает в полость «Ж» между корпусом III опоры и диском I ступени свободной турбины, охлаждает полотно диска с передней стороны и выходит в проточную часть турбины за сопловым аппаратом II ступени свободной турбины.

Другая часть этого потока воздуха поступает через ступицу диска I ступени турбины во внутреннюю полость ротора турбины.

Далее, пройдя через частично срезанные торцовые шлицы, воздух поступает на поддув лабиринта (2), выходит в полость между диском I ступени и сопловым аппаратом II ступени турбины, а также в полость между диском II ступени и тем же сопловым аппаратом, охлаждает диски турбины и выходит в проточную часть.

Работоспособность элементов опор свободной турбины (IV и V опор двигателя) обеспечивается их интенсивной смазкой и охлаждением синтетическим маслом.

Одним из высоконагруженных элементов свободной турбины является рессора вала ИКМ, передающая крутящий момент на главный редуктор.

Вследствие возникновения значительных контактных напряжений в процессе эксплуатации возможно повреждение ее шлицов. Это требует периодического контроля их состояния.

Работа измерителя крутящего момента рассмотрена в п.п.5.4.