Повышение надёжности радиально-торцовых уплотнений опор роторов авиационных двигателей

С. В. Фалалеев, П. В. Бондарчук, И. Д. Ибатуллин, Р. Р. Бадыков

Аннотация


В статье представлено перспективное радиально-торцовое контактное уплотнение повышенного ресурса. Высокая эффективность радиально-торцового уплотнения обеспечивается за счёт совместного применения принципов гидростатической и гидродинамической смазки. Гидродинамический эффект достигается за счёт нанесения структуры микроканавок на вращающейся втулке. Представлена зависимость значения гидродинамической силы в щели для фиксированной величины зазора от частоты вращения ротора. Изготовлен опытный образец и проведены испытания на динамическом стенде, предназначенном для реализации условий эксплуатации уплотнений опор в составе авиационного двигателя. Представлены результаты расчётных и экспериментальных исследований. Предложены пути повышения надёжности уплотнения за счёт улучшения механических свойств поверхностей материалов. Представлена схема развития функционального отказа уплотнительного узла. Указаны наиболее неблагоприятные режимы работы уплотнения и основные причины повышенного износа уплотнительных поверхностей. Предложены способы достижения высоких антифрикционных характеристик контактирующих поверхностей при помощи наноструктурированных беспористых хром-алмазных покрытий. Рассмотрены вопросы создания перспективных покрытий с положительным градиентом механических свойств по глубине на основе антифрикционных, антизадирных серебряно-алмазных покрытий и использования технологии диффузионного молекулярного армирования. Указана важность содержания в масле антифрикционных и антизадирных присадок.


Ключ. слова


Радиально-торцовое контактное уплотнение; гидродинамические канавки; утечки; ресурс; защитное покрытие

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Steinetz B.M., Hendricks R.C., Munson J. Advanced seal technology role in meeting next generation turbine engine goals // NASA/TM-1998-206961, 1998.

2. Zhdanov I., Staudacher S., Falaleev S. An advanced usage of meanline loss systems for axial turbine design optimisation // Proceedings of the ASME Turbo Expo. 2013. V. 6A. doi: 10.1115/GT2013-94323

3. Vinogradov A.S. Seal design features for systems and units of aviation engines // Life Science Journal. 2014. V. 11, Iss. 8. P. 575-580.

4. Lebeck A. Principles and Design of Mechanical Face Seals. John Wiley & Son, Inc., NY, 1991.

5. Lebeck A. How much do we know about mechanical seals? // Sealing Technology. 2006. Iss. 9. P. 11-12. doi: 10.1016/S1350-4789(06)71357-5

6. Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели. Пермь: Авиадвигатель, 2006. 1204 c.

7. Belousov A.I., Falaleev S.V., Vinogradov A.S., Bondarchuk P.V. Problems of application of face gasodynamic seals in aircraft engines // Russian Aeronautics. 2007. V. 50, Iss. 4. P. 390-394. doi: 10.3103/S1068799807040083

8. Belousov A.I., Falaleev S.V., Demura A.S. On application of the theory of face seals with microgrooves to high-speed FV engine rotors // Russian Aeronautic. 2009. V. 52, Iss. 3. P. 335-339. doi: 10.3103/S106879980903012X

9. Müller H.K., Nau B.S. Fluid Sealing Technology: Principles and Applications. M. Dekker Inc., New York, 1998. 485 p.

10. Falaleev S.V. Hydrodynamic characteristics of the face seal taking into account lubricant film breakdown, inertial forces and complex clearance form //Life Science Journal. 2014. V. 11, Iss. 9. P. 337-343.

11. Lebeck A. Experiments and modeling of zero leakage backward pumping mechanical face seals // Tribology Transactions. 2008. V. 51, Iss. 4. P. 389-395. doi.org/10.1080/10402000802121650

12. Handbook of Lubrication and Tribology. V. 2. Theory and Design, Second Edition / ed. by R.W. Bruce. CRC Press Taylor & Francis Group, 2012. 1169 p.

13. Ибатуллин И.Д. Триботехнические испытания на фрикционную совместимость. Самара: Самарский научный центр РАН, 2014. 217 c.

14. Gallyamov A.R., Ibatullin I.D. New technology, properties and application of nanostructured antifriction electrochemical coatings // Life Science Journal. 2014. V. 11, Iss. 12s. P. 586-591.

15. Ибатуллин И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев. Самара: Самарский государственный технический университет, 2008. 387 с.

16. Логвинов Л.М. Техническая диагностика жидкостных систем технологического оборудования по параметрам рабочей жидкости: уч. пособие. М.: ЦНТИ «Поиск», 1992. 90 с.

17. Ненашев М.В., Ибатуллин И.Д., Марков А.С., Марков В.С., Емельянов С.Г. Диагностическая система для контроля качества моторных масел // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16, № 1(2). C. 464-467.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2412-7329-2015-14-3-345-353

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533