СИСТЕМА СМАЗКИ УЗЛОВ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ)
MACHINE LUBRICATION SYSTEM (VERSIONS)

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к масляным системам газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), с регулированием количества смазочного материала.
Известна взятая за прототип система смазки узлов машины - устройство для смазывания подшипников по а.с. №207601, принятое за прототип предлагаемого устройства по первому варианту.
Известное устройство содержит маслобак (резервуар), магистраль подачи масла в узлы машины с пробковым краном (пускоотсечным клапаном), сильфон, установленный в маслобаке и сообщенный с источником давления (трубопроводом подачи рабочей среды - шихты) через пусковое устройство (задвижку) и состыкованный со штоком - указателем количества масла в резервуаре, конечный выключатель, взаимодействующий со штоком - указателем, масленку, сообщенную с полостью маслобака, и дополнительный пробковый кран, сообщенный с полостью сильфона для сброса из нее шихты при заправке маслобака.
Известен вариант системы смазки узлов машины - маслосистема газотурбинного двигателя с устройством длительного резервирования, патент RU №2244141 С2, содержащая полость, по крайней мере, одной опоры с расположенными в ней основными и дополнительными форсунками, основной и дополнительный маслобаки с суфлерами, запорный клапан с управляющей и исполнительной полостями и магистрали нагнетания и откачивания, причем основной маслобак сообщен магистралью нагнетания с основными форсунками, управляющей полостью запорного клапана и дополнительным маслобаком, имеющим донную часть и возможность сообщения с дополнительными форсунками. Маслосистема включает полость редуктора, причем полость одной опоры совмещена с полостью редуктора с образованием общей полости, имеющей донную и центральную части, дополнительные форсунки и дополнительный маслобак расположены в центральной части общей полости, дополнительный маслобак сообщен с основным маслобаком через жиклер, запорный клапан расположен в донной части дополнительного маслобака, его исполнительная полость имеет возможность сообщения с дополнительным маслобаком и с центральной частью общей полости, при этом система снабжена вторым аналогичным запорным клапаном, расположенным в общей полости под дополнительным маслобаком, его управляющая полость сообщена магистралью нагнетения с основным маслобаком, а исполнительная - с донной частью общей полости и магистралью откачивания и имеет возможность сообщения с центральной частью общей полости, кроме того, в общей полости установлен циркулятор с приемником масла, являющийся источником давления масла дополнительного маслобака системы резервирования и сообщенный через приемник масла с магистралью подачи масла дополнительного маслобака из донной части полости редуктора к дополнительным форсункам. Магистраль подачи масла из дополнительного маслобака может содержать пускоотсечной клапан. Первый и второй запорные клапаны являются пусковым устройством для источника давления масла, обеспечивая подвод масла из дополнительного маслобака в донную часть полости редуктора на вход в источник давления масла (циркулятор). Полость второй опоры сообщена с общей полостью магистралью суфлирования и ее дополнительные форсунки сообщены с донной частью общей полости через эжектор. Дополнительный маслобак, магистраль подачи масла из дополнительного маслобака в узлы машины, источник давления дополнительного маслобака с пусковым устройством образуют автономную аварийную систему смазки, которая задействуется при падении давления в магистрали подачи основной системы смазки.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками устройства по первому варианту, являются следующие: система смазки узлов машины, содержащая маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины, снабженную пускоотсечным клапаном, и источник давления масла с пусковым устройством.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками устройства по второму варианту, являются следующие: система смазки узлов машины, состоящая из основной системы смазки и автономной аварийной системы смазки, содержащей маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины, снабженную пускоотсечным клапаном, и источник давления масла с пусковым устройством.
В известной системе смазки машины для увеличения времени ее непрерывной работы необходимо увеличивать объем маслобака, что увеличивает вес конструкции машины, а при использовании на БПЛА дополнительно увеличиваются и потребные для поддержания его полета расход и запас топлива на борту. Известный вариант системы смазки характеризуется конструктивной сложностью автономной аварийной системы смазки, следовательно, и стоимостью силовой установки, вследствие размещения дополнительного маслобака в полости редуктора, наличия вращающегося источника давления и двух клапанов для задействования системы резервирования, что затрудняет его использование на малообъемных БПЛА.
Технической задачей, на решение которой направлены предлагаемые варианты устройства, является увеличение времени работы системы смазки машины на имеющемся в маслобаке запасе масла и уменьшение стоимости силовой установки, снабженной автономной аварийной системой смазки, для использования на БПЛА.
Для достижения названного технического результата система смазки узлов машины по первому варианту, содержащая маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины, снабженную пускоотсечным клапаном, и источник давления масла с пусковым устройством, содержит устройство периодического отключения пускоотсечного клапана.
Для достижения названного технического результата в системе смазки узлов машины по второму варианту, состоящей из основной системы смазки и автономной аварийной системы смазки, содержащей маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины, снабженную пускоотсечным клапаном, и источник давления масла с пусковым устройством, автономная аварийная система смазки содержит устройство периодического отключения пускоотсечного клапана.
Отличительными признаками предлагаемой системы смазки узлов машины по первому варианту является то, что система смазки содержит устройство периодического отключения пускоотсечного клапана.
Отличительными признаками предлагаемой системы смазки узлов машины по второму варианту является то, что автономная аварийная система смазки содержит устройство периодического отключения пускоотсечного клапана.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, обеспечивается увеличение времени работы машины на имеющемся в маслобаке запасе масла или при проектировании машины уменьшаются потребный объем и масса маслобака, а при проектировании БПЛА дополнительно уменьшаются потребные для поддержания его полета расход и запас топлива на борту. Кроме того, уменьшается стоимость силовой установки, снабженной резервной системой смазки, для использования на БПЛА.
Предложенное техническое решение может найти применение в системе смазки узлов различных машин, преимущественно газотурбинных двигателей БПЛА, для которых особенно актуальны уменьшение полетной массы и плотность компоновки.
Предлагаемая система смазки узлов машин иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.
На фиг.1 представлена система смазки узлов машины с устройством периодического отключения пускоотсечного клапана в магистрали подачи масла.
На фиг.2 представлен второй вариант устройства, состоящий из основной и автономной аварийной системы смазки узлов машины с устройством периодического отключения пускоотсечного клапана в магистрали подачи масла автономной аварийной системы смазки.
На фиг.3 представлено место А фиг.1 и фиг.2, поясняющее конструкцию выходного конца полой перфорированной штанги эластичного мешка маслобака и фиксацию выходного конца в маслобаке по обоим вариантам предлагаемого устройства.
Система смазки узлов 1-3, фиг.1, машины 4 содержит маслобак 5, магистраль 6 подачи масла и источник давления масла, выполненный в виде системы наддува 7 с пусковым устройством 8. Маслобак 5 снабжен устройством вытеснения масла, выполненным в виде эластичного мешка 9, при этом наддув маслобака 5 осуществлен сообщением системы наддува 7 с полостью эластичного мешка 9. Эластичный мешок 9 снабжен полой перфорированной штангой 10, а его сообщение с системой наддува 7 выполнено через один из концов 11 полой перфорированной штанги 10. Второй конец 12 полой перфорированной штанги 10 снабжен герметичным выходным участком 13 (фиг.3), скрепленным креплением 14 с эластичным мешком 9 и выходящим за его пределы, а в маслобаке 5 выполнено посадочное место 15 для фиксации выходного участка 13, содержащее на входе конический уловитель 16. Эластичный мешок 9 закреплен на корпусе маслобака 5 при помощи герметичного разъемного соединения, включающего фланец 17, приваренный к концу 11 штанги 10, установленный на корпусе маслобака 5 посредством болтов 18. Магистраль 6 подачи масла снабжена дросселями 19-21, установленными на входе в узлы 1-3 машины 4. Магистраль 6 подачи масла снабжена пускоотсечным клапаном 22, а система смазки содержит устройство 23 его периодического отключения (например, блок автоматики на основе электронного или электромеханического реле времени). Система смазки узлов 1-3 машины 4 по второму варианту (фиг.2), с длительным временем работы, содержит в качестве основной системы смазки маслобак 24, магистраль 25 подачи масла с нагнетающим насосом 26 и фильтром 27, маслосборник 28, сообщенный с узлами 1-3 и с магистралью 29 возврата масла в маслобак 24, содержащей откачивающий насос 30 и радиатор 31 охлаждения масла. По отношению к основной системе смазки агрегаты и узлы 5-23 (фиг.2, фиг.3) образуют автономную аварийную систему смазки узлов 1-3 машины 4.
Система смазки узлов 1-3 машины 4 по первому варианту (фиг.1, фиг.3) работает следующим образом. Задействуется пусковое устройство 8 (фиг.1) и газ из системы наддува 7 поступает через перфорацию штанги 10 в полость эластичного мешка 9 маслобака 5. Под действием избыточного давления газа наддува эластичный мешок 9 расправляется, вытесняя масло из полости маслобака 5 по магистрали 6 к узлам 1-3, обеспечивая работоспособность машины 4. Подача газа наддува в полость эластичного мешка 9 исключает попадание газа наддува из маслобака 5 в магистраль 6, что обеспечивает возможность выработки консистентных смазок, имеющих улучшенные смазывающие характеристики, и благодаря этому позволяет уменьшить расход масла в узлы 1-3 при работе машины 4 и увеличить время работы системы смазки. Полая перфорированная штанга 10 определяет исходное положение эластичного мешка 9, распределенное по длине вокруг штанги 10, уменьшая количество складок эластичного материала и возможность для его скручивания в полости маслобака 5, при этом наличие перфорации у штанги 10 обеспечивает подвод газа наддува в различные участки полости мешка 9, улучшая условия для его расправления в полости маслобака 5. Наличие у второго конца 12 штанги 10 выходного участка 13 (фиг.3), устанавливаемого в посадочное место 15, исключает консольное крепление штанги 10 к конструкции маслобака 5, при этом уменьшаются динамические ударные и вибрационные нагрузки на конструкцию маслобака 5 при эксплуатации машины 4, что увеличивает срок службы конструкции и обеспечивает возможность для уменьшения массы маслобака 5 и штанги 10.
Конический уловитель 16 облегчает попадание выходного участка 13 в посадочное место 15 при установке штанги 10 в маслобак 5. Крепление 14 обеспечивает герметизацию полости эластичного мешка 9 в месте выхода участка 13 за пределы полости эластичного мешка 9. Фланец 17 (фиг.1) и болты 18 обеспечивают возможность как установки эластичного мешка 9 путем затяжки болтов 18 с одновременным прижатием материала эластичного мешка 9 к конструкции маслобака 5 и герметизацией полости эластичного мешка 9, так и возможность демонтажа эластичного мешка 9 из полости маслобака 5 путем вывинчивания болтов 18. Это обеспечивает возможность контроля состояния эластичного мешка 9, его замену или замену масла в маслобаке 5 для увеличения срока службы системы смазки. Дроссели 19-21 позволяют настроить расход масла по магистрали 6 в каждый из узлов 1-3 машины 4 в соответствии с необходимым при работе потреблением масла конкретным узлом 1-3 путем подбора проходного сечения дросселей 19-21. Установка дросселей 19-21 на входе в узлы 1-3 позволяет увеличить проходное сечение магистрали 6, обеспечить благодаря этому минимальные потери давления в магистрали 6 при подаче давления в узлы 1-3 и, соответственно, уменьшить потребное рабочее давление в маслобаке 5 и обеспечить возможность уменьшения массы системы наддува 7 и массы маслобака 5. Наличие устройства 23 позволяет при работе машины 4 производить периодическое прекращение подачи масла из маслобака 5 по магистрали 6 в узлы 1-3 машины 4 путем отключения пускоотсечного клапана 22. Допустимый период отключения пускоотсечного клапана 22 определяется техническими характеристиками масла (рабочим диапазоном температур), в том числе его вязкостью, и увеличивается с увеличением вязкости масла. Периодическое прекращение подачи масла в узлы 1-3 по магистрали 6 позволяет увеличить время работы машины 4 на имеющемся в маслобаке 5 запасе масла или, при проектировании машины, уменьшить потребный рабочий объем и массу маслобака 5. При использовании предлагаемого устройства в ГТД БПЛА благодаря уменьшению массы БПЛА уменьшаются потребная тяга для поддержания его полета, расход топлива и масса топлива на борту, что дополнительно усиливает эффект от использования вариантов систем смазки. Дополнительно, в отличие от прототипа, вследствие уменьшения объема маслобака 5, отсутствия ограничений на размещение маслобака 5, на конструкции источника давления 7 и пускового устройства 8 упрощается конструкция силовой установки (ГТД), следовательно, уменьшается ее стоимость и облегчается компонование ГТД на БПЛА при его проектировании.
Система смазки узлов 1-3 машины 4 по второму варианту (фиг.2, фиг.3) работает следующим образом. В штатном режиме работы машины 4 (фиг.2) задействуются нагнетающий 26 и откачивающий 30 насосы основной системы смазки, при этом масло из маслобака 24 по магистрали 25 подачи масла, пройдя через фильтр 27, поступает в узлы 1-3 машины 4, обеспечивая возможность ее работы. Стекающее из узлов 1-3 масло собирается в маслосборнике 28, из которого благодаря работе откачивающего насоса 30 по магистрали 29, пройдя через радиатор 31 и охладившись, возвращается в маслобак 24. Охлаждение масла в радиаторе 31 обеспечивает длительный режим работы машины 4. Отказ в основной системе смазки машины 4, возникающий, например, при разгерметизации магистралей 25 и 29, маслобака 24, радиатора 31 или при поломке насосов 26 и 30, приводит к нагреву узлов 1-3, падению давления в магистралях 25 и 29, изменению шумовой характеристики машины, которые могут быть зафиксированы соответствующими датчиками, сигнализаторами или оператором (на фиг.2 не показаны). При этом задействуется пусковое устройство 8, и система смазки машины 4 работает как устройство по первому варианту формулы, что позволяет осуществить безопасный останов машины 4, исключив ее поломку и связанные с этим большие затраты на ремонт машины 4. Использование устройства по второму варианту в ГТД БПЛА при аварии в основной системе смазки позволит обеспечить работу ГТД путем смазки его узлов резервной системой смазки, выполнить безаварийную посадку БПЛА и исключить поломку или потерю дорогостоящего БПЛА.