МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

 

Регулятор расхода системы РКС двигателя 8Д46

([2], листы 34, 35)

 

Регулятор – многорежимный регулятор расхода прямого дейст­вия с поршневым чувствительным и исполнительным органом. В процессе работы двигателя регулятор выполняет следующие за­дачи:

– регулирует количество горючего (НДМГ), поступающего в газогенератор, в соответствии с командами, подаваемыми РКС;

– поддерживает постоянный расход горючего, поступающего в газогенератор, при неизменной настройке (на режимах промежу­точной и главной ступени двигателя).

 

Основные технические данные

 

Предварительная ступень Расход горючего при Dрр =36 кГ/см2 2,67±0,089 кг/с
Рабочий диапазон перепадов давлений на регуляторе 15…60 кГ/см2
Статическая ошибка, не более 0,0667
Главная ступень Расход горючего; при номинальном положении полумуфты jном=180° и Dрр =40 кГ/см2 5,6±0,018 кг/с
Рабочий диапазон угла поворота полумуфты ±150±5 град
Градиент изменения расхода по углу поворота полумуфты при Dрр =40 кГ/см2 9,5±1,2
Рабочий диапазон перепадов давлений на регуляторе 20…70 кГ/см2
Статическая ошибка, не более 0,0667
Нечувствительность (гистерезис), не более 0,05 кг/с
Перепад давлений на кулачке (плунжере) 8±1 кГ/см2
Максимальный крутящий момент для поворота полумуфты, не более 0,5 кг×м
Масса регулятора 14±0,3 кг

 

Конструкция регулятора

 

Регулятор состоит из корпуса и настроечно-регулирующей части.

Корпус. Регулятор имеет стальной точеный корпус (3), к которому приварены три пат­рубка: патрубок Д1 подвода горючего в регулятор и патрубок Д2 отвода горючего в газогенератор. Торце­вые части корпуса (3) выполнены в виде фланцев, к ним при помо­щи шпилек крепятся фланец (2) и крышка (20). Уплотнение в местах стыка обеспечивается при помощи резиновых колец. К фланцу (2) крепится электропривод системы РКС (на чертеже не показан). Для уменьшения тепловых потоков от электроприво­да к корпусу регулятора между ними устанавливается промежу­точная втулка, изготовленная из текстолита. Фланец (2) имеет втулку, выполненную за одно целое с ним, с прорезанным в ней окном для подвода горючего.

В корпусе (3) запрессована гильза (5), которая служит на­правляющей для плунжера (4). Гильза (5) изготовлена из стали X18 и термообработана для повышения ее твердости. Все осталь­ные детали корпусной части также изготовлены из стали.

Настроечно-регулирующая часть. Основными элементами настроечно-регулирующей части регулятора являются: плунжер (4), игла (7), пружины (6) и (25), валик (31) с полумуфтой (34), вин­ты (8) и (21), гайки (28) и (36), втулка (24) и шток (15) унифи­цированного пироузла. Плунжер (4) имеет в качестве направляющей гильзу (5), с которой он соприкасается по трем узким пояскам. Зазор в паре «гильза – плунжер» составляет 0,05…0,08 мм. Во втулке фланца (2) имеется паз, величина открытия которого определяет­ся положением валика (31). С помощью штифта валик тесно соеди­нен с полумуфтой (34). Уплотнение валика обеспечивается фторопластовым кольцом. Через глазок, вмонтированный во фланец (см. вид В), по лимбу полумуфты определяется положение валика от­носительно фланца. Цена деления лимба – 2°. Во взведенном по­ложении головка иглы (7), имеющая четыре косых паза (см. сеч. Г–Г), входит во втулку фланца. Проходное сечение пазов пе­рекрывается торцем втулки фланца и зависит от положения иглы относительно фланца. Пружина (25) через тарель (26) и сухарик (35) (см. место I) прижимает иглу к винту (21). Шток (15) пироузла входит в отверстие втулки (24), удерживая, таким образом, иглу во взведенном положении. Гайка (36) (см. место II) ограни­чивает перемещение плунжера (4) в сторону сжатия пружины (6).

Материал плунжера (6) – сталь Х18, термообработанная для повышения твердости, остальные детали из стали Х17Н2 и Х18Н9Т.

 

Принцип работы регулятора

 

Регулятор установлен на линии горючего между насосом и газо­генератором. Горючее входит в регулятор через патрубок Д1 про­ходит дросселирующие сечения F0, FК и FД (на режиме предвари­тельной ступени – F0, FПС и FД) и выходит из патрубка Д2 в газо­генератор.

Принцип действия регулятора основан на поддержании посто­янного перепада давления на плунжере путем изменения дроссели­рующего сечения.

На установившемся режиме плунжер находится в равновесии под действием силы от перепада давления на дросселирующих се­чениях F0 и FК (на режиме предварительной ступени F0 и FПС) – с одной стороны и силы сжатой пружины – с другой. Отклонение перепада давления от установленной величины приводит к переме­щению плунжера. В случае возрастания перепада давления на плунжере последний перемещается в сторону прикрытия дроссели­рующего сечения FД, при уменьшении – в сторону раскрытия, вос­станавливая в обоих случаях прежнее значение перепада давле­ния. Таким образом, регулятор поддерживает постоянный перепад давления на плунжере.

Следовательно, расход через регулятор определяется величиной дросселирующих сечений F0 и FК – на режиме главной ступени и F0 и FПС – на режиме предварительной ступени.

Винтом (21) регулируется номинальный расход при номиналь­ном положении полумуфты с валиком jном=180°, гайкой (28) – перепад давления на плунжере, винтом (8) – расход предвари­тельной ступени. После получения требуемых расходов настроеч­ные элементы контрятся.

Изменение расхода на режиме главной ступени производится поворотом валика (31) с полумуфтой (34) от электропривода систе­мы РКС, с которым стыкуется регулятор при установке на двига­тель. В этом случае изменяется величина дросселирующего сече­ния FК. Профиль кулачка валика обеспечивает прямолинейную зависимость расхода от угла поворота полумуфты.

Переход с режима предварительной ступени происходит после отстрела пироузла. В результате выдергивается шток (15) и игла (7) отбрасывается до упора в тарель (30). В момент отстрела по­лумуфта находится в номинальном положении.

 

Материалы

 

Деталь Материал
Гильза (5), плунжер (4) ст. Х18
Крышка (2), корпус (3) ст. ЭП288
Валик (31), игла (7), тарель (30) заглушки (12) и (18), винт (21) ст. Х17Н2

 

 

Регулятор расхода жидкого кислорода системы РКС

двигателя 8Д715 ([2], листы 36, 37)

 

Регулятор кажущейся скорости является статическим регулятором прямого действия с переменной настройкой. Он установлен на линии окислителя (жидкого кислорода) между насосом и газоге­нератором и служит для поддержания требуемого режима работы двигателя, а также для перевода его на новый режим работы. В процессе работы двигателя регулятор выполняет, следующие основ­ные задачи:

– регулирует количество жидкого кислорода; поступающего в газогенератор в соответствии с командами, задаваемыми системой РКС;

– поддерживает постоянным расход жидкого кислорода, посту­пающего в газогенератор, при неизменной настройке.

 

Основные технические данные

 

Давление окислителя на входе в регулятор 100 кГ/см2
Давление окислителя на выходе из регулятора 70 кГ/см2
Расход окислителя через регулятор 1 кг/с
Сухая масса регулятора 4,5 кг
Крутящий момент на валу, не более 0,5 кГ×м

 

Конструкция регулятора

 

Регулятор состоит из двух основных частей, регулирующей и настроечной, размещенных в корпусе (4).

Корпус. Корпус (4) регулятора представляет со­бой сварную конструкцию, состоящую из корпуса настроечной и регулирующей частей и кожуха.

К корпусу приварены штуцер подвода жидкого кислорода (вход «О»), штуцер замера давления в надсильфонной полости и штуцер дренажа кислорода из пакета уплотнения. Штуцер замера давле­ния используется только для настройки регулятора; перед установ­кой регулятора на двигатель штуцер заглушен. Все элементы кор­пуса изготовлены из нержавеющей стали 1Х18Н9Т; кожух изготов­лен из листового материала штамповкой с последующей сваркой, а корпус регулирующей и настроечной части – штампованный с последующей механической обработкой.

К корпусу тремя шпильками крепится переходник (1). Между переходником и корпусом установлена прокладка (3), которая выполнена из текстолита и служит для уменьшения теплоотдачи от электропривода (на чертеже не показан) к регулятору. В переход­нике имеется окно с риской, относительно которой фиксируется угол поворота винта (2) по установленному на нем лимбу (26), ко­торый разбит на 360° с ценой деления 2°. Привод закрепляется на фланце переходника (1) при помощи трех шпилек. Ввернутый в корпус запорный штуцер (17) предназначен также для отвода жидкого кислорода из регулятора.

Настроечная часть. К элементам настроечной части регулятора относятся винт (2) с вилкой и лимбой (26), втулка (24), стакан (10) с резьбовой втулкой (25), пружина (11) с тарелью (22), настроеч­ный винт (18) с тарелью и пружиной (15), а также унифицирован­ный пироузел. Пироузел предназначен для перевода регулятора с одного режима работы на другой, его элементами являются шток (8) с поршнем (7), корпус (5), стакан (6) и направляющая (9). Пироузел установлен на корпусе регулятора и закреплен при помо­щи запорного штуцера. Шток пироузла входит в отверстие в ста­кане (10), таким образом фиксируется номинальное положение стакана, а следовательно, и иглы (19). При срабатывании пироуз­ла шток (8) выходит из зацепления со стаканом, при этом усилием пружины (11) узла (19) перемещается влево, занимая новое но­минальное положение.

Втулка (24) фиксируется от проворачивания относительно вин­та (2) при помощи стопора (27) и стопорного кольца (28) (место I, вид А).

Регулирующая часть. Основными элементами регулирующей части являются чувствительный элемент, состоящий из сильфона (14) с пружиной (15), и исполнительные элементы – подвижная втулка (13) и игла (19). Сильфон однослойный, изготовлен из нержавеющей стали X18Н9Т и приварен к стакану (16) роликовой короткоимпульсной сваркой. Направляющая гильза (12), установленная в корпусе (4), имеет профилированные окна.

Для отделения кислородной полости от полости привода между иглой (19) и гильзой (12) установлен пакет уплотнений из фторопластовых колец. Поджатие колец обеспечивается втулками (20) и гайкой (21). Подвижная втулка (13), игла (19), винт (2) и резьбовая втулка (25) выполнены из стали ЭИ69, сохраняющей удовлетворительную ударную вязкость при температуре жидкого кислорода. Для повышения поверхностей твердости и антикорро­зионной стойкости детали из стали ЭИ69 азотируются.

Работа регулятора

 

Регулирующая часть обеспечивает поддержание постоянного расхода жидкого кислорода в газогенератор, а настроечная часть – изменение расхода жидкого кислорода в газогенератор.

Работа регулирующей части. Окислитель попадает в регулятор через штуцер и проходит последовательно через два дросселирующих сечения: регулирующее сечение f и сечение настрой­ки S. Перепад давления в сечении S, заранее установленный при отладке на гидростенде путем затяжки настроечной пружины (15) винтом (18), во время работы регулятора поддерживается постоянным. Неизменное сечение S при постоянном перепаде оп­ределяет постоянство расхода окислителя через регулятор, т.е. неизменность работы газогенератора.

Постоянный перепад давления в сечении S обеспечивается сильфоном (14), к которому приварена подвижная втулка (13). На сильфон действует с наружной стороны давление компонента перед иглой, а с внутренней стороны давление компонента и сила затяжки пружины (15), величина которой регулируется винтом (18). При равенстве этих сил сильфон находится в равновесии и сечение остается неизменным. Увеличение давления кислорода на входе в регулятор приводит к нарушению указанного равновесия сил, к деформации сильфона и перемещению подвижной втулки (13) вправо. Это перемещение втулки уменьшает проходное сече­ние и, следовательно, увеличивает перепад давления на нем. Перепад давления на головке иглы (19) (в сечении S) становится близким к первоначальному, таким образом расход через регуля­тор остается практически неизменным.

При уменьшении давления на входе в регулятор втулка пере­мещается влево, проходное сечение f увеличивается и в результате перепад давления в сечении f уменьшается. Перепад давления в сечении S становится близким к первоначальному и расход че­рез регулятор, а следовательно, на газогенератор остается неиз­менным.

Работа настроечной части. Изменение настройки регулятора (изменение расхода окислителя в газогенератор) в пределах ±15 % от номинального значения производится путем изменения проходного сечения S. Перенастройка регулятора производится электроприводом по сигналу от системы РКС посредством враще­ния винта (2), в результате чего игла (19) перемещается вправо или влево. Игла имеет специальную профилированную головку, обеспечивающую необходимое изменение площади отверстия S от хода иглы, что в сочетании с определенным шагом винта обеспечи­вает нужную характеристику регулятора и заданный диапазон ре­гулирования.

С целью уменьшения импульса последействия перед отсечкой тяги двигатель переводится на пониженный режим работы. При этом регулятор переводится на режим работы без дросселирования в сечении S, для чего срабатывает унифицированный пироузел, его шток (8) выходит из зацепления со стаканом (10), стакан вместе с иглой (19) перемещается вправо до упора в ограничительный винт.

 

Материалы

 

Материалы, из которых изготовлены основные детали регуля­тора, приводятся в таблице.

 

Деталь Материал
Корпус (4), сильфон (14), штуцера, переходник (1), ста­кан (10) Ст. Х18Н9Т
Подвижная втулка (13), тарель (22), игла (19), винты (2), (25), втулки (20) Ст. ЭИ69
Уплотнительные кольца Фторопласт-4
Переходник (3) Текстолит

 

 

Регулятор расхода системы РКС двигателя 8Д719

([2], листы 38, 39)

 

Регулятор расхода является статическим регулятором прямо­го действия с переменной настройкой. Он является исполнительным устройством системы РКС и служит для поддержания требуемого режима работы двигателя, а также для перевода его на новый ре­жим работы. Регулятор устанавливается на линии окислителя между насосом и газогенератором. Регулирование тяги двигателя основано на поддержании с помощью регулятора требуемого режи­ма работы газогенератора. Изменение тяги двигателя обеспечи­вается переводом газогенератора на новый режим работы путем изменения давления окислителя после регулятора. С изменением давления окислителя после регулятора изменяется расход газов через газогенератор, что приводит к изменению числа оборотов ТНА. Это, в свою очередь, приводит к изменению напора и произ­водительности насосов, а следовательно, и давления в камере сго­рания.

 

Основные технические данные

 

Давление на входе в регулятор на номинальном режиме 64 кГ/см2
Давление на выходе из регулятора на номинальном режиме 49,5 кГ/см2
Максимальный крутящий момент на винте регулятора при рабо­те, не более 0,25 кГ×м
Масса регулятора сухая, не более 3,2 кг

 

Конструкция регулятора

 

Регулятор состоит из двух основных частей, регулирующей и настроечной, размещенные в корпусе.

Корпус. Корпус регулятора представляет собой сварную конструкцию, состоящую из кор­пуса настроечной части (10), кожуха (9), корпуса регулирующей части (3) и переходника (13). Межрубашечное пространство, обра­зованное кожухом (9) и корпусом (10), служит для прокачки че­рез штуцера (30) и (31) жидкого кислорода при предстартовом захолаживании регулятора.

К корпусу настроечной части тремя шпильками крепится пере­ходник (13). Между переходником и корпусом установлена про­кладка (12), которая выполнена из текстолита и служит для уменьшения теплопередачи от привода (на чертеже не показан) к регулятору. В переходнике (13) имеется окно с риской, относи­тельно которой фиксируется угол поворота винта (11) по установ­ленному на нем лимбу. Привод закрепляется на фланце (15); при стыковке привода с регулятором устанавливаются кольца (14) и (16) с выступами, служащие механическими упорами вала приво­да для ограничения диапазона регулирования двигателя.

На корпусе регулирующей части (3) имеются штуцера (1) и (2) подвода окислителя к регулятору и отвода его в газогенератор. Кожух (9) изготовлен из листового материала, корпус настроечной части (10) – литьем с последующей механической обработкой, а корпус (3), переходник (13), фланец (15) и кольца (14), (16) – механической обработкой из прутка. Все указанные детали корпу­са изготовлены из нержавеющей стали.

Настроечная часть. К элементам настроечной части регулятора относятся настроечная пружина (6) с тарелью (7), в которой установлен подпятник (8), винт (11) с вилкой (17) и лимбом, ввернутый в стакан (20), пружина (21), опорными элементами которой являют­ся упорный подшипник (22) и гайка (19). С помощью пружины (21) уменьшается осевая сила, которая действует на винт (11) со стороны настроечной пружины (6). Гайкой (19) регулируется ве­личина затяжки пружины (21). Для улучшения антифрикционных качеств резьбового соединения винта (11) со стаканом (23) уста­новленная в стакане резьбовая втулка изготовлена из бронзы. На­правляющей деталью для стакана (23) является резьбовая втулка, ввернутая в корпус настроечной части (10). Стакан (23) фикси­руется в корпусе стопором (24).

Регулирующая часть. Чувствительность элементом регулирующей части является сильфон (26) с пру­жиной (27), а исполнительным элемен­том – игла (29). Сильфон трехслойный, изготовлен из нержавею­щей стали. К торцам сильфона с помощью роликовой короткоимпульсной сварки приварены кольца, образуя вместе с сильфоном сильфонный узел.

Левым торцем сильфонный узел фиксируется в корпусе регу­лирующей части при помощи резьбовой втулки (28). Правый торец сильфонного узла при помощи резьбового соединения жестко свя­зан с тарелью (5). Пружина изготовлена из стальной проволоки, термообработана и кадмирована для увеличения антикоррозионной стойкости.

Дросселирующий профиль иглы (29) имеет коническую форму. Направляющая часть иглы для уменьшения поверхности трения (сопротивления) имеет два центрирующих пояска (см. место III), по которым она соприкасается с внутренней поверхностью гильзы (4). Этим также достигается меньшая вероятность заклинивания иглы. Игла прижимается к сильфонному узлу с помощью пружи­ны (27). Тарель, на которую опирается пружина (27) своим пра­вым торцем, служит одновременно ограничителем величины сжа­тия сильфона. Ход сильфона на сжатие определяется величиной зазора между торцами тарели и гильзы. Гильза закреплена в кор­пусе регулирующей части с помощью штуцера (1).

 

Работа регулятора

 

Регулирующая часть обеспечивает поддержание требуемого ре­жима работы газогенератора, а настроечная часть – управление режимами работы газогенератора.

Перед запуском двигателя с целью охлаждения регулятора в его межрубашечное пространство подается окислитель, который подводится через штуцер (31), а через штуцер (30) отводится на слив в бак. При пуске двигателя доступ окислителя в межруба­шечное пространство регулятора прекращается.

Поддержание режима работы газогенератора. Окислитель из насоса входит в регулятор через штуцер (1) и попадает в полость высокого давления П1. Из полости высо­кого давления окислитель, дросселируясь в сечении между иглой (29) и кромкой седла гильзы (4), посту­пает в полость пониженного давления П2 и далее через штуцер (2) отводится к газогенератору. Часть окислителя из полости П2 по зазору между корпусом (3) и гильзой (4) попадает в полость силь­фонного узла. Под действием силы давления окислителя сильфон растягивается, сжимая пружину (6) до тех пор, пока усилие, раз­виваемое пружиной, не сравняется с действующей на нее силой давления жидкости. В результате возникнет равновесие сил, и игла (29), связанная с сильфонным узлом, займет положение, ко­торое требуется для получения необходимого выходного давления. Если давление на выходе из: насосов по какой-либо причине изме­нится, например, возрастет, то возрастет и давление окислителя в сильфонной полости регулятора. Равновесие сил системы нарушит­ся и сильфон начнет растягиваться, сжимая пружину (6) до тех пор, пока не восстановится равновесие сил системы, но уже при та­ком положении иглы, которое уменьшает проходное сечение. В ре­зультате этого давление окислителя на выходе из регулятора уменьшится, что приведет к уменьшению расхода газа через га­зогенератор и, следовательно, к восстановлению необходимого числа оборотов ТНА. Таким образом, на выходе из насосов вновь установится давление, определяемое усилием задающей пружи­ны (6).

Управление режимами работы газогенератора. Управление режимами работы газогенератора обеспечивается настроечной частью регулятора с приводом. Вал при­вода находится в зацеплении с вилкой (17) винта (11). При повороте вилки винт, вращаясь в резьбовой втулке (25), перемещается и тем самым поджимает или опускает задающую пружину (6), увеличивая или уменьшая усилие, с кото­рым она действует на сильфонный узел. Равновесие сил системы нарушается и игла или опускается, увеличивая расход окислителя в газогенератор, или поднимается, уменьшая расход. Это вызы­вает, в свою очередь, или увеличение давления на выходе из насо­сов, или уменьшение его. Двигатель, таким образом, переводится на новый режим работы.

 

Контрольные вопросы:

1. Поясните назначение регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д46.

2. Перечислите основные технические данные регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д46.

3. Опишите конструкцию регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д46.

4. Поясните принцип работы регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д46.

5. Из каких материалов выполнены основные элементы регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д46?

6. Поясните назначение регулятора расхода жидкого кислорода системы РКС двигателя 8Д715.

7. Перечислите основные технические данные регулятора расхода жидкого кислорода системы РКС двигателя 8Д715.

8. Опишите конструкцию регулятора расхода жидкого кислорода системы РКС двигателя 8Д715.

9. Поясните принцип работы регулятора расхода жидкого кислорода системы РКС двигателя 8Д715.

10. Из каких материалов выполнены основные элементы регулятора расхода жидкого кислорода системы РКС двигателя 8Д715?

11. Поясните назначение регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д719.

12. Перечислите основные технические данные регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д719.

13. Опишите конструкцию регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д719.

14. Поясните принцип работы регулятора расхода системы РКС двигателя 8Д719.