Валы и способы их соединения между собой

Валы ГТД работают в сравнительно тяжелых условиях. На них действуют различные по величине и характеру статические и динами­ческие нагрузки. Кроме того, они подвергаются тепловому воздейст­вию от соединенных с ними нагретых деталей.

Вал должен быть достаточно прочным, жестким, предельно легким, а также простым в изготовлении. Конструкция валов определяется типом двигателя, принятой силовой схемой, числом и расположением опор.

В ряде случаев составной частью вала является барабан осевого компрессора или крыльчатка центробежного. К крыльчатке или бара­бану крепятся цапфы.

Для уменьшения веса валов и обеспечения большой прочности и жесткости при малом весе их выполняют полыми, по возможности равнопрочными, с большим наружным диаметром. С этой же целью стремятся уменьшить расстояние между опорами и длину консоли, делать валы с меньшим числом концентраторов напряжений (шлицев, резьбовых участков, сверлений, буртов, канавок под контровочные пластины).

Крутящий момент от турбины к компрессору, а у ТВД — и к редук­тору воздушного винта передается обычно через шлицевые соединения. На роторы компрессора и турбины действуют осевые нагрузки, на­правленные в противоположные стороны. Осевое фиксирование их между собой позволяет применить в силовой схеме ротора двигателя вместо двух опорно-упорных подшипников один.

Соединение роторов компрессора и турбины ТВД может осущест­вляться так. Вал турбины 6 (рис. 51) при помощи шлицев передает крутящий момент от турбины компрессору и далее — воздушному винту.

Осевое фиксирование роторов происходит через болт, который ввер­тывается в вал 1 компрессора до упора во втулку 7. Последняя упи­рается в торец вала компрессора и своим буртиком не допускает пере­мещения вала турбины вправо — в сторону действия осевой силы рото­ра турбины. При затяжке болта 8 упорная втулка 7 фиксируется от проворачивания своими шлицами, которые входят в шлицевые пазы вала турбины 6, что исключает возможность образования надиров на торце вала при затяжке болта.

От смещения вперед вал турбины фиксируется дистанционной втулкой 2, посаженной на шлицы вала компрессора. При сборке двигателя

Рис. 51. Соединение валов ротора

между торцом вала и втулкой 2 устанавливается зазор А. Наличие этого зазора (0, 2—0, 5 мм), а также свободная посадка по шлицам пре­дотвращают возникновение дополнительных напряжений при несоосности и перекосе осей

Рис. 52. Соединительная муфта с шарниромроторов.

Болт 8 контрят пружиныо-шлицевым замком, который состоит из шлицевой втулки 5, направляющего штыря 3 и пружины 4. Штырь развальцован в вале компрессора и служит упором для пружины и заглушкой. Втулка 5 сидит на шлицах вала компрессора и под действием пружины входит в шлицы болта 8, осуществляя его контровку. При отжатии шлицевой втулки влево болт освобождается от контровки.

Другой тип соединительной муфты показан на рис.51. Крутящий момент от вала турбины 6 к валу компрессора 1 передается через ве­домую и ведущую шлицевые втулки, которые имеют скользящую по­садку по шлицам. От осевых смещений ведущая втулка удерживается фиксирующим кольцом 7, а ведомая — гайкой. Передача осевого уси­лия от турбины к валу компрессора осуществляется через развитые сферические поверхности хвостовика 5 вала турбины и крышки 4, через винты крепления крышки к ведомой втулке и гайку фиксации этой втулки. Хвостовик 5 ввернут в передний конец вала турбины, центрируется в нем по двум цилиндрическим пояскам и фиксируется от отворачивания штифтом. Передняя полусферическая опора 3 хвос­товика служит для передачи осевых усилий, направленных вперед, а также выполняет роль второй опоры ротора турбины, т. е. передает на средний подшипник радиальные усилия от вала турбины. Кольцо 2 служит для установки осевых зазоров в сферическом соединении при сборке.