МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГЛАВНОГО РЕДУКТОРА ВЕРТОЛЕТА ПРИ ИСПЫТАНИИ
OIL COOLING SYSTEM OF MAIN GEARBOX OF HELICOPTER DURING TESTING

Изобретение относится к гидравлическому машиностроению, а именно к стендам для испытания главных редукторов вертолетов и, может использоваться для всех видов испытаний редукторов ВР-8А, ВР-14 и ВР-24.
Известна система охлаждения, в которой для охлаждения двигателей и главного редуктора вертолета используются осевые вентиляторы с высокими производительностью и напором, которые потребляют мощность до 70 кВт. Также указанные вентиляторы высокоскоростные и требуют специальный привод, имеющий частоту вращения свыше шести тысяч оборотов в минуту. При этом они являются источником высокочастотного шума (патент RU №2108510, F16H 7/04, 10.04.1998 г.).
Недостатком известной системы охлаждения является то, что применение ее в условиях стенда для испытания главного редуктора вертолета неприемлемо в силу вышеперечисленных факторов и необходимости использования двух газотурбинных двигателей.
Наиболее близкой к заявляемой является масляная система вертолета с главным редуктором ВР-8А, который имеет самостоятельную масляную систему, выполненную по замкнутой схеме с принудительной циркуляцией. «Вертолет Ми-8. Техническое описание. Книга 1». Глава II. Краткие сведения о конструкции «Силовая установка» с подразделами «Маслосистема главного редуктора…» и «Система воздушного охлаждения…», страница 10.
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является то, что применение ее в условиях испытательного стенда для испытания главного редуктора также неприемлемо, так как возникает необходимость приобретения и использования двух штатных газотурбинных двигателей на один испытуемый редуктор, а для их работы необходимо строить специальный стенд с устройствами торможения валов главного редуктора и другими системами, например противопожарной, шумоглушащей и так далее. Кроме того, необходимо топливное хранилище вместимостью, позволяющей гарантированно провести длительное испытание главного редуктора. Также, кроме расходов на приобретение двигателей, их замену при выработке ресурса, при проведении длительных испытаний главного редуктора потребуются значительные затраты на топливо, учитывая то, что средний расход его на два двигателя составит 600-800 кг/час.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении универсальности масляной системы для охлаждения ряда главных редукторов при их испытаниях, а также в снижении затрат на испытания за счет низкой суммарной потребляемой мощности электроприводов двух вертикальных масляных насосов и аппарата воздушного охлаждения масла.
Указанный технический результат достигается тем, что в масляной системе охлаждения главного редуктора при испытании, включающей в себя главный редуктор с поддоном (ВР-8А, ВР-Т4 или ВР-24), содержащим полости холодного и горячего масла, согласно изобретению, установлены два вертикальных масляных насоса с электроприводами, аппарат воздушного охлаждения масла (АВОМ) с электроприводом, два масляно-масляных теплообменника (ММТ) и расходомер масла, а также трубопроводные магистрали, краны шаровые с электроприводами и без них, фильтры и масляный бак с оборудованием заполнения и слива масла.
Установка в масляной системе двух вертикальных масляных насосов и аппарата воздушного охлаждения масла АВОМ обеспечивает минимальные затраты на испытание главных редукторов за счет низкой суммарной потребляемой мощности электроприводов двух вертикальных масляных насосов и электропривода на охлаждение АВОМ.
Применение первого вертикального масляного насоса позволяет заполнять поддон испытуемого редуктора нормативным количеством масла, а использование второго вертикального насоса обеспечивается заполнение магистралей, связанных с АВОМ и двумя масляно-масляными теплообменниками (ММТ), а также работу масляной системы для охлаждения главного редуктора вертолета при испытании.
Расходомер масла обеспечивает контроль расхода масла за единицу времени и сравнение фактического расхода с нормативной величиной.
Два ММТ обеспечивают охлаждение масла масляной системы охлаждения главного редуктора при испытании.
Использование в масляной системе масляного бака с оборудованием заполнения и слива масла позволяет обеспечить масляную систему охлаждения главного редуктора вертолета при испытании необходимым количеством масла с требуемыми показателями качества и контролем температуры в процессе работы системы, обеспечивая надежную работу масляной системы охлаждения главного редуктора вертолета при испытании.
Использование в масляной системе трубопроводных магистралей, а также кранов шаровых с электроприводами и без них позволяет использование системы автоматического управления масляной системой и работу масляной системы на разных режимах при разных температурах окружающей среды.
Использование фильтров позволяет заполнять испытуемый главный редуктор вертолета качественным маслом и контролировать наличие или отсутствие металлической стружки в главном редукторе вертолета.
На чертеже зображена схема масляной системы для охлаждения главного редуктора вертолета при испытании.
Масляная система включает в себя масляный бак 1. Бак 1 имеет оборудование для заполнения 2, два сливных штуцера 3, кран для отбора проб 4, кран 5 для слива масла из бака 1, краны подачи масла 6 и 7, кран 8, включающий подачу масла из бака 1 к системе очистки масла (не показана), уровнемер радарный микроволновый 9 и мерное стекло 10, бак-циклон 11 и сливное устройство 12.
Масляная магистраль 13, идущая от крана 6, а также масляная магистраль 14, идущая от крана 7, связаны соответственно с первым вертикальным масляным насосом 15 и вторым вертикальным масляным насосом 16.
Магистраль 17 связана с краном 18, далее с расходомером масла 19, фильтром 20, краном 21 и испытуемым главным редуктором 22. Главный редуктор 22 имеет штатные средства контроля (не показаны) по температуре и давлению масла внутри его, кроме этого, он имеет поддон с двумя полостями (не показаны). Одна из полостей содержит охлажденное масло, а вторая содержит горячее, сливающееся вниз из смазываемых опор и зубчатых сопряжении (на фигуре не показаны) главного редуктора 22. Магистраль 17 связана с полостью охлажденного масла. Кран 23 связан с магистралью 17 и предназначен для отбора проб масла, подаваемого в главный редуктор 22. В магистраль 17 перед редуктором 22 встроены датчик измерения давления 24 и датчик измерения температуры 25. На редукторе 22 установлены приемник температуры и датчик давления масла в редукторе (не показаны).
Из главного редуктора 22 через две откачивающие ступени масляного агрегата (не показаны) выходят две магистрали 26 и 27, связанные с полостью с горячим маслом. В магистрали 26 и 27 встроены датчики измерения температуры 25.
Далее магистрали 26 и 27 объединяются в магистраль 28, в которую встроены последовательно датчик измерения температуры 25, датчик измерения давления 24, кран 29 и фильтр 30. Магистраль 28 через кран 31 связана с первым вертикальным масляным насосом 15.
Далее магистраль 28 разделяется на две параллельные магистрали 32 и 33, которые соединены с ММТ соответственно 34 и 35.
Магистрали 26, 27, 28, 32 и 33 являются теплонапряженными магистралями.
ММТ 34 и 35 имеют выходящие из них магистрали соответственно 36 и 37, которые объединяются в общую магистраль 38. Магистраль 38 проходит через кран 39 и делится на магистрали 40 и 41. Магистраль 40 через кран 42 соединена со сливным устройством 12 и далее через второй сливной штуцер 3 с масляным баком 1. Магистраль 41 через кран 43 соединена с магистралью 17.
От второго вертикального масляного насоса 16 отходит магистраль 44, которая через кран 45 соединена с АВОМ 46. Из АВОМ 46 выходит магистраль 47, которая через кран 48 и встроенный в нее датчик 49 измерения давления подходит к ММТ 34 и 35. Перед указанными ММТ магистраль 47 делится на магистрали 50 и 51, связанные соответственно с ММТ 34 и 35. Из указанных ММТ выходят соответственно магистрали 52 и 53, которые затем соединяются в одну магистраль 54, которая связана со сливным устройством 12 и далее через второй сливной штуцер 3 с масляным баком 1. Магистрали 44 и 47 соединены магистралью 55 с краном 56. Кроме этого, АВОМ 46 магистралью 57, проходящей через кран 58, связан со сливным устройством 12 и далее через второй сливной штуцер 3 с масляным баком 1. Магистраль 57 масловоздушная.
При необходимости полного слива масла из редуктора 22 в масляной системе имеется магистраль 59 с краном 60, через которые первый вертикальный масляный насос 15 связан с оборудованием для заполнения 2. В следствие того, что поддон главного редуктора разделен на две части (не показаны), в одной из которых находится охлажденное масло, а в другой горячее, в масляной системе имеется магистраль 61, соединяющая через кран 62 магистрали 17 и 28. При этом магистраль 28 через кран 31 и магистраль 63 соединена с первым вертикальным масляным насосом 15.
Краны шаровые 6, 7, 18, 21, 29, 31, 39, 42, 43 и 62 имеют электропривод (не показан). Управление остальными кранами масляной системы осуществляется вручную.
Все средства контроля и измерения, насосы 15 и 16, АВОМ 46, расходомер 19 и краны шаровые с электроприводом электрически связаны с системой автоматического управления (САУ) (не показана).
Масляная система для охлаждения главного редуктора вертолета при испытании работает следующим образом.
На первом этапе выполняют заполнение всей масляной системы маслом, использующимся при эксплуатации главного редуктора вертолета. Для этого включают САУ, через оборудование для заполнения 2 и первый сливной штуцер 3 в масляный бак 1 заливают масло, прошедшее систему очистки (не показана) до момента срабатывания сигнала САУ «полный бак». По нормативам бак заполняется маслом не более чем на 80%. После технологического перерыва выполняют слив пробы масла через сливной кран 4 и выполняют ее анализ на соответствие техническим условиям, содержание металлов и класс чистоты. При положительных результатах анализа кран 4 пломбируют. При этом краны 5, 6, 7, 8 закрыты. Далее при закрытых кранах 23, 31, 39, 60 и 62, открывают краны 6, 18, 21 и включают первый масляный насос 15. Масло к насосу 15 подается по магистрали 13. Наполняют маслом поддон главного редуктора 22 до нормативного значения. Например, в главный редуктор ВР-8А заливается 32 литра масла. Уровень масла должен быть между верхней и нижней метками масломерного стекла («Масляная система вертолета. Инженерный отдел. - Авиационный журнал). Выключают насос 15. Отклонения в большую или меньшую стороны по количеству залитого масла недопустимы.
При температуре воздуха выше 0°C, открывают кран 45 и закрывают кран 56. Краны 48 и 58 открывают. При этом используется АВОМ 46. Атмосферный воздух в АВОМ 46 подается с помощью вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями с частотным регулированием (не показаны).
При температуре воздуха ниже 0°C открывают кран 56 и закрывают краны 45, 48 и 58. При этом АВОМ 46 не используется.
На втором этапе открывают кран 7. Рассмотрим вариант с использованием АВОМ 46. Открывают краны 29, 39, 43, 45, 48 и закрывают краны 42, 56, Включают второй масляный насос 16 и выполняют заполнение магистралей 14, 44, 47, 50, 51, 52, 53 и 54, а также ММТ 34 и 35 в течение 10 минут. Масляный насос 16 не выключают. Открывают краны 29, 39 и 43. С этого момента магистрали 17, 26, 27, 28, 32, 33, 36, 37, 38 и 41 с ММТ 34 и 35, а также главным редуктором 22 становятся циклически замкнутыми. Перекачка масла по ним осуществляется за счет двух откачивающих ступеней масляного агрегата главного редуктора 22.
Включают стенд (не показан) для испытания главного редуктора 22. При этом включаются в работу штатный масляный агрегат главного редуктора 22 (не показан) и АВОМ 46. За счет стендового оборудования (не показано) в испытуемом главном редукторе 22 создают нормативные контактные напряжения в его кинематической цепи. При помощи датчиков измерения температуры 25 и датчиков измерения давления 24, 49 контролируют параметры работы масляной системы. Параметры работы главного редуктора 22 контролируют штатными средствами главного редуктора 22. Расход масла через главный редуктор 22 контролируют расходомером 19. По магистрали 17 в главный редуктор 22 подается охлажденное масло, а по магистралям 26, 27 и 28 откачивается горячее масло, которое охлаждается в двух ММТ 34 и 35 за счет работы АВОМ 46. Таким образом, масляная система для охлаждения главного редуктора вертолета при испытаний работает.
При работе масляной системы из АВОМ 46 по магистрали 57 осуществляется слив масловоздушной смеси через сливное устройство 12 и второй сливной штуцер 3 в масляный бак 1, а также через магистрали 52, 53 и 54 слива масла, нагретого в ММТ 34 и 35. Кран 7 открыт до остановки стенда, предусмотренной программой испытания или до завершения испытания.
На третьем этапе (при наличии в программе испытания остановок стенда), через кран 23 сливают пробу масла из редуктора 22 и выполняют ее анализ на соответствие техническим условиям, содержание металлов и соответствия классу чистоты. То же самое выполняют для масла, находящегося в масляном баке 1, используя кран 4.
При наличии стружки в пробе, слитой из крана 23, выполняют полную откачку масла из главного редуктора 22. Для этого закрывают краны 18, 21, 39 и открывают краны 31, 60 и 62. Включают масляный насос 15 и перекачивают масло из главного редуктора 22 в масляный бак 1 по магистрали 59. Масло по магистралям 17 от главного редуктора 22 до соединения с магистралью 61, далее по магистралям 26, 27, 28 до соединения с магистралью 63 сливается самотеком к насосу 15.
По завершению откачки масла из главного редуктора 22, выключают первый вертикальный масляный насос 15.
Определяют вероятный источник металлической стружки в главном редукторе 22 с помощью спектрального анализа металлической стружки и принимают решение о дальнейшем испытании главного редуктора 22 или его снятии с испытания.
При решении дальнейшего проведения испытания главный редуктор 22 наполняют маслом, как описано в первом этапе работы масляной системы для охлаждения главного редуктора вертолета при испытании.
При наличии металлической стружки и неудовлетворительных показателях чистоты масла в пробе, слитой из крана 4 масляного бака 1, выполняют очистку масла до нормативных показателей через кран 8, систему очистки масла (не показана) и оборудование для заполнения 2.
До начала продолжения испытания главного редуктора 22 снимают и осматривают фильтры 20 и 30, выполняют их очистку с помощью специальной установки (не показана) и монтаж этих фильтров обратно в масляную систему.
Продолжают испытание главного редуктора 22 до его завершения.
После завершения испытания главного редуктора 22, сливают пробы масла из кранов 4 и 23 и повторяют их анализ. При удовлетворительных результатах анализа проб сливают масло из главного редуктора 22, как описано в ранее в третьем этапе, и снимают испытанный главный редуктор 22 со стенда.