СИСТЕМА СМАЗКИ УЗЛОВ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к смазке узлов машины под давлением, преимущественно двигателей беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), с регулированием количества смазочного материала, а также к конструктивным элементам маслобака, обеспечивающим его опорожнение при подаче масла в узлы машины.
Известна взятая за прототип система смазки узлов машины - подшипников турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД), изложенная в книге «Конструкция и основы проектирования авиационных ГТД», авторов С.И.Ловинского, Г.И.Линько и Г.П.Анучкина, на стр.252 и рис.11, стр.253, издательство «Машиностроение», Москва, 1977 г.
Известная система смазки содержит маслобак, эжектор, сообщенный магистралью эжектирования с газовой полостью маслобака, центробежный суфлер масляных полостей двигателя и полости маслобака, магистраль подачи масла в подшипники двигателя с нагнетающим насосом (секция шестеренчатого насоса), редукционным клапаном и фильтром, маслосборник (поддон), сообщенный через насосы откачки масла с подшипниками двигателя и с магистралью возврата масла в маслобак, содержащий откачивающий насос, центробежный воздухоотделитель и топливомасляный радиатор охлаждения; центробежный воздухоотделитель сообщен с газовой полостью маслобака.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками устройства по первому варианту являются следующие - маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины и источник давления масла.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками устройства по второму варианту являются следующие - маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины с нагнетающим насосом и фильтром, маслосборник, сообщенный с узлами машины и с магистралью возврата масла в маслобак, содержащей откачивающий насос и радиатор охлаждения.
Известная система смазки подшипников ТРДД ЛА содержит большое количество конструктивно сложных агрегатов, что увеличивает объем и стоимость системы смазки затрудняет ее размещение на небольших БПЛА с небольшим временем работы, соответственно увеличивая их стоимость. Кроме того, отказ известной системы на ЛА с большим временем работы приводит к отказу двигателя, гибели людей и увеличению экономических затрат на обеспечение перевозок пассажиров и грузов.
Технической задачей, на решение которой направлены предлагаемые варианты устройства, является уменьшение стоимости системы смазки узлов машины с небольшим временем работы и исключение поломки машин длительного времени работы при отказе известной системы смазки.
Для достижения названного технического результата в системе смазки узлов машины по первому варианту содержащей маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины и источник давления масла, источник давления масла выполнен в виде автономной системы наддува маслобака с пусковым устройством.
Для достижения названного технического результата система смазки узлов машины по второму варианту, содержащая маслобак, магистраль подачи масла в узлы машины с нагнетающим насосом и фильтром, маслосборник, сообщенный с узлами машины, и с магистралью возврата масла в маслобак, содержащей откачивающий насос и радиатор охлаждения, снабжена автономной системой аварийной смазки узлов машины, содержащей дополнительный маслобак, магистраль подачи масла из дополнительного маслобака в узлы машины и источник давления масла, выполненный в виде системы наддува дополнительного маслобака с пусковым устройством.
Дополнительно, в обоих вариантах устройства:
- для увеличения полноты выработки масла при воздействии на машину знакопеременных перегрузок или при выработке масла с большим значением вязкости, надуваемый маслобак снабжен устройством вытеснения масла, выполненным в виде эластичного мешка, при этом наддув маслобака осуществлен сообщением системы наддува с полостью эластичного мешка;
- для дополнительного увеличения полноты выработки масла эластичный вытеснительный мешок снабжен полой перфорированной штангой, а его сообщение с системой наддува выполнено через один из концов полой перфорированной штанги;
- для уменьшения массы узла крепления штанги и увеличения ее срока службы второй конец полой перфорированной штанги снабжен герметичным выходным участком, скрепленным с эластичным мешком и выходящим за его пределы, а в маслобаке выполнено посадочное место для фиксации выходного участка;
- для обеспечения возможности увеличения срока службы надуваемого маслобака, эластичный мешок закреплен на корпусе маслобака при помощи герметичного разъемного соединения;
- для ограничения расхода масла в различные узлы машины, в соответствии с необходимым его потреблением, магистраль подачи масла снабжена дросселями, установленными на входе в узлы машины;
- для увеличения времени работы машины с одной заправкой надуваемого маслобака, магистраль подачи масла снабжена пускоотсечным клапаном, а система смазки содержит устройство его периодического отключения.
Отличительными признаками предлагаемого устройства по первому варианту является то, что источник давления масла выполнен в виде автономной системы наддува маслобака с пусковым устройством.
Отличительными признаками предлагаемого устройства по второму варианту является то, что система смазки узлов машин снабжена автономной системой аварийной смазки узлов машины, содержащей дополнительный маслобак, магистраль подачи масла из дополнительного маслобака в узлы машины и источник давления масла, выполненный в виде системы наддува дополнительного маслобака с пусковым устройством.
Дополнительно, по обоим вариантам предлагаемого устройства может быть: маслобак или дополнительный маслобак снабжен устройством вытеснения масла, выполненным в виде эластичного мешка, при этом наддув маслобака осуществлен сообщением системы наддува с полостью эластичного мешка; эластичный вытеснительный мешок снабжен полой перфорированной штангой, а его сообщение с системой наддува выполнено через один из концов полой перфорированной штанги; второй конец полой перфорированной штанги снабжен: герметичным выходным участком, скрепленным с эластичным мешком и выходящим за его пределы, а в маслобаке выполнено посадочное место для фиксации выходного участка; эластичный мешок закреплен на корпусе маслобака при помощи герметичного разъемного соединения; магистраль подачи масла снабжена дросселями, установленными на входе в узлы машины; магистраль подачи масла снабжена пускоотсечным клапаном, а система смазки содержит устройство его периодического отключения.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, уменьшается стоимость системы смазки с небольшим временем работы машин и исключается поломка машин с большим временем работы при отказе известной системы смазки. Благодаря дополнительным признакам увеличивается срок службы системы смазки и время работы машины на имеющемся маслобаке запасе масла.
Предложенное техническое решение может найти применение в системе смазки узлов различных машин с небольшим временем работы, преимущественно двигателей БПЛА, где нецелесообразно применение сложной и дорогостоящей циркуляционной системы смазки, а также как аварийная система смазки узлов машин с большим временем работы, позволяющая машине, при отказе основной системы смазки, работать определенное время без поломки дорогостоящего оборудования, например в ГТД ЛА при выходе из строя масляных насосов, утечках масла или его перегреве, исключить заклинивание ротора, пожар в двигателе и его остановку, и обеспечить ЛА возможность подлета к ближайшему аэродрому и выполнения безаварийной посадки.
Предлагаемая система смазки узлов машины иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.
На фиг.1 представлена система смазки узлов машины с небольшим временем работы, содержащая источник давления масла в виде системы наддува маслобака с пусковым устройством (п.п. 1-8 формулы).
На фиг.2 представлена система смазки узлов машины с большим временем работы, снабженная автономной системой аварийной смазки узлов машины, содержащей дополнительный маслобак и систему его наддува с пусковым устройством (п.п. 9-16 формулы).
На фиг.3 представлено место А фиг.1 и фиг.2, поясняющее конструкцию выходного конца направляющей штанги и его фиксацию в маслобаке по п.4 и 12 формулы.
Система смазки узлов 1-3, фиг.1, машины 4 содержит маслобак 5, магистраль 6 подачи масла в узлы 1-3 машины 4 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 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. 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 в узлы 1-3 машины 4 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 п.п.5-23 (фиг.2, фиг.3) образуют аварийную систему смазки узлов 1-3 машины 4.
Система смазки узлов машины по первому варианту формулы (фиг.1, фиг.3) работает следующим образом. Задействуется пусковое устройство 8 (фиг.1) и газ из системы наддува 7 поступает в маслобак 5. Из-за разности плотностей газ наддува располагается в верхней части, а масло в нижней части маслобака 5. Под действием избыточного давления газа наддува масло по магистрали 6 поступает к узлам 1-3 машины 4, обеспечивая ее работоспособность. При увеличенном времени работы машины 4 утечки масла через уплотнения узлов 1-3 поступают в рабочие полости машины 4, а расход масла на утечки компенсируется его поступлением из маслобака 5 по магистрали 6 в узлы 1-3. В отдельных случаях, например, в авиационных ГТД система смазки может оборудоваться дренажной магистралью для подвода утечек из узлов 1-3 в камеру сгорания ГТД (на фиг.1 не показана). Подача газа наддува в полость эластичного мешка 9 исключает попадание газа наддува из маслобака 5 в магистраль 6 при выработке масла с повышенной вязкостью (пониженной текучестью), что увеличивает как полноту его выработки из маслобака 5, так и обеспечивает возможность выработки консистентных смазок, имеющих улучшенные смазывающие характеристики, что позволяет уменьшить расход масла в узлы 1-3 при работе машины 4 и благодаря этому увеличить время работы системы смазки. Полая перфорированная штанга 10 определяет исходное положение эластичного мешка 9, распределенного 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 конкретного узла 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 периодического отключения пускоотсечного клапана 22 позволяет в начальный момент времени при задействовании пускового устройства 8 обеспечить открытие пускоотсечного клапана 22, а при дальнейшей работе машины 4 производить периодическое закрытие лускоотсечного клапана 22 и обеспечить периодическую подачу масла из маслобака 5 по магистрали 6 в узлы 1-3 машины 4. Допустимый период отключения пускоотсечного клапана 22 определяется техническими характеристиками масла, в том числе его вязкостью, и увеличивается с увеличением вязкости масла. Периодический режим подачи масла в узлы 1-3 по магистрали 6 позволяет увеличить время работы машины 4 на, имеющемся в маслобаке 5 запасе масла или при ограниченном времени работы машины 4 уменьшить рабочий объем и массы маслобака 5 и системы наддува 7.
Устройство по второму варианту формулы (фиг.2, фиг.3) работает следующим образом; В штатном режиме работы машины 4 (фиг.2) задействуются нагнетающий и откачивающий насосы 26 и 30 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 узлов 1-3 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 узлов 1-3 машины 4 работает как устройство по первому варианту формулы. При этом смазка узлов 1-3 маслом из маслобака 5 по магистрали 6 позволяет осуществить безопасный останов машины 4, исключив ее поломку и связанные с этим большие экономические расходы на ремонт машины 4 и ее замену. Использование устройства по второму варианту в ТРД ЛА при аварии в основной системе смазки позволит путем смазки узлов 1-3 машины 4 маслом из маслобака 5 системы аварийной смазки обеспечить работу ТРД, выполнить безаварийную посадку ЛА и, кроме исключения больших экономических потерь, исключить травмы или гибель экипажа и пассажиров ЛА.