В первой части статьи про вспомогательные силовые установки (ссылка вверху) сказано, что на двигателях заслуженных грузовиков Ан-12, Ан-26 и лайнеров Ил-18, Ан-24 стоят некие стартёр-генераторы СТГ-12, СТГ-18, которые на запуске работают через редуктор — как планетарный стартёр современного автомобиля.
А после запуска #редуктор отключается и #стартёр «опрокидывается» в режим генератора — вырабатывает постоянный ток. Включается-отключается редуктор с помощью обгонных муфт, но прежде чем разбирать СТГ и искать эти муфты — предлагаю посмотреть, как вообще СТГ установлен на моторе и как связан с его ротором. В конце статьи — видео.
Двигатель возьмём не банальный АИ-20 (Ан-12, Ил-18) или АИ-24 (Ан-24, Ан-26), а забытый НК-4, который родился в одно время с АИ-20, но проиграл конкуренцию — оказался более прогрессивным, но оттого требующим более долгой доводки, что выглядело как меньшая надёжность.
НК-4 прогрессивнее, меньше и легче АИ-20, но в опытной эксплуатации на Ил-18 случались прогары камеры сгорания и другие дефекты, в итоге от крупносерийного выпуска отказались. А сейчас, когда запорожский #завод , выпускавший АИ-20 и АИ-24, стал недоступен — потребовалась замена, про НК-4 вспомнили. Итак, знакомьтесь:
Коробка приводов на запуске раскручивает #двигатель через коническую передачу, а после запуска она сама приводится от двигателя.
Вставлю ремарку для любителей категорично судить терминологию. Например, торсионный вал в техописании СТГ-12 называется гибким валом, в техописаниях авиадвигателей обычно называется рессорой, а в «сухопутной» технике называется то торсионным валом, то упругим, то пружинным. Мне привычнее называть его рессорой.
То же самое с муфтами: роликовую муфту с тем же успехом можно назвать муфтой свободного хода (как она называется в ТО СТГ-12), можно и обгонной муфтой, можно просто муфтой.
Вот область редуктора крупно:
От вала двигателя напрямую идёт приводной вал (это его название по техописанию НК-4) к редуктору винта, через коническую передачу — к коробке приводов. Внутри приводного вала спрятан хитрющий измеритель крутящего момента, о котором я расскажу через пару статей.
А вал к коробке приводов называется рессорой, так как его форма и материал позволяют ему скручиваться при работе от ударных нагрузок, рассеивая их. Где-то в технике для рассеивания энергии крутильных ударов применяются ременные передачи или упругие муфты (пример — пружины на ведомом диске сцепления автомобиля), а в авиации размеры и масса на счету, тут всё в одном — он же и вал, он же и муфта.
Вот консервированный, 60 лет простоявший в солидоле НК-4, мне предстоит его прокрутить:
Вот фланец под верхнюю коробку приводов — тут и колодец под рессору, в глубине которого видно посадочное место в конической шестерне, и каналы для масла:
Верхний конец рессоры устанавливается в коническую шестерню коробки приводов:
Итак, рессору на место (если ставить коробку с ней — она выпадет):
Коробка встала как родная, прихвачена четырьмя гайками, время ставить СТГ:
О нём-то и будет основная часть статьи, но сперва развею самый распространённый миф об НК-4. Этот двигатель — ОДНОВАЛЬНЫЙ, НЕ со свободной турбиной. Вот #турбина , вид чуть спереди:
Чуть сзади:
Как видите, 3-ступенчатый монолит — как и на АИ-20, никакого разделения на каскады. Только компрессор у АИ-20 10-ступенчатый, а у НК-4 — более компактный и лёгкий 6-ступенчатый, за счёт более нагруженных ступеней.
Вот СТГ-12ТМО от АИ-20 и СТГ-12ТП от НК-4. На самом деле они по длине одинаковы, просто к заднему щиту ТП прикручен вентиляционный патрубок:
Гладкий купол на ТМО и слегка конусообразный с рёбрами на ТП — как раз редуктор. Охота поставить на двигатель родной ТП, но он при прозвонке показывает какую-то дичь — то сотни ом, то обрыв. А ТМО из-за более широкого редуктора не лезет в коробку НК-4. Придётся разобрать, продефектовать и, возможно, собрать из двух один.
После снятия кожуха с редуктора ТМО стало ясно, что первым делом надо снять рессору — она сидит в редукторе, держит его. Рессора снимается точно так же, как на безредукторном ГС-12ТО, который показан в седьмом «ТЭДе»:
Она закреплена на дальнем (заднем) конце якоря и проходит внутри полого вала якоря, за счёт длины гасит крутильные колебания. Но если в ГС-12 она зафиксирована шлицами — то в СТГ-12 вместо шлицов сделана роликовая обгонная муфта. За счёт неё при запуске якорь отцепляется от рессоры и вращается быстрее, чем #рессора — вращает её через редуктор.
Разбирать — так разбирать. Сперва откручивается гайка, удерживающая вал якоря в подшипнике заднего щита. Стопорится она отгибной (многолапчатой) контровочной шайбой:
Стопорение с помощью отгибной шайбы относится к позитивным типам стопорения — деталь невозможно стронуть без деформации либо разрушения стопора. Стопорение с помощью привычных шайб Гровера или гаек с капроновой шайбой относится к фрикционным методам стопорения.
Теперь откручивается гайка рессоры:
И вот рессоры вынуты из обоих СТГ. В редукторе ТМО рессора сидит за счёт «шляпы» со шлицами, а в редукторе ТП выполнены такие же шлицы, как в коробке приводов, и шлицы на рессоре удлинены — работают и в редукторе СТГ, и в коробке двигателя:
Кстати, если присмотреться — видно, что на рессоре ТП шлицы поведены, изогнуты — рессора скручена в месте выхода из редуктора и входа в коробку, словно был сильный удар в передаче. При дальнейшей разборке станет понятно, что за удар.
Вот освободилась и снялась самая хитрая часть СТГ — редуктор:
С помощью эксцентриков собачки можно подводить, чтобы они замыкались синхронно — это важно. Примерно так же — эксцентриками — регулируются закрылки, но совсем с другой целью — чтобы самолёт не валился. Это показано в 9-й статье о Ту-154:
Корпус редуктора и стоящий на переднем подшипниковом щите храповик образуют храповую муфту — как во втулке многоскоростных велосипедов, их конструкцию я подробно разложил:
Если якорь вырабатывает крутящий момент (СТГ включается в режим стартёра), то момент через шлицы на якоре передаётся на «солнышко» планетарного редуктора, через него на сателлиты и на корпус. А корпус упирается собачками в храповик — тем самым корпус редуктора стопорится и редуктор начинает работать.
С водила (рамы, скрепляющей сателлиты) момент через шлицы передаётся на рессору. Рессора в этот момент отцепляется от якоря второй обгонной муфтой — роликовой, ведь она установлена в якоре не жёстко, а на подшипнике. Вот задний торец рессоры, с роликами и без:
Эта муфта — уже как в тормозной задней втулке старых односкоростных велосипедов. Если вращать её в рабочую сторону — за счёт наклона поверхностей на рессоре ролики зажимает между рессорой и корпусом муфты, она включается. Если в обратную — ролики закатываются в углубления, муфта отключается.
У этой муфты рабочее направление — когда момент передаётся с рессоры на якорь (генераторный режим). Корпус этой муфты — вал якоря:
Детали муфты ждут своей очереди после промывки керосином.
А как после запуска работает храповая муфта — весь #полёт трещит? Нет, лишь поначалу, а потом зубья разворачивает центробежной силой так, что они выходят из зацепления с храповиком. Их задняя, нерабочая, часть длиннее и тяжелее рабочей:
Поэтому по мере разгона корпуса редуктора до рабочих оборотов собачки «опрокидывает» центробежной силой. Эта хитрость использована в стартёрных муфтах на многих авиадвигателях.
А что ж СТГ-12ТП, почему обмотки звонятся не пойми как? А вот почему:
Очевидно, что в приводе что-то заклинило (так повело шлицы на рессоре), стартёры это что-то поломали и без нагрузки пошли вразнос — итогом стала размотка обмотки якоря. Поэтому в РЭ любого двигателя написано: при резком росте оборотов запуск прекратить, так как это может говорить об обрыве привода, а то и вала ротора двигателя, оставшиеся части без нагрузки пойдут вразнос.
И чем раньше в этом случае прекратить запуск — тем меньше пострадают двигатель и #самолёт . Датчик оборотов же на старых двигателях показывает обороты именно коробки приводов, так как стоит на ней. У более современных датчики нередко стоят в опорах двигателя и показывают обороты непосредственно роторов — там уж обрыв привода сразу не увидишь, но часто в стартёре стоит центробежный сигнализатор опасных оборотов.
А вот полюса статора (главные полюса — обмотка возбуждения, дополнительные полюса — компенсационная обмотка), побитые разлохмаченной обмоткой ротора:
В общем, пациент не жив, нуждается в заводском ремонте, придётся подгонять к НК-4 стартёр от АИ-20.
Итак, редуктор на якорь надет, рессора вставлена, теперь надо надеть на её хвостовик сепаратор с роликами:
На месте. Теперь запрессовывается подшипник — забивается при помощи головки подходящего размера, чтобы бить лишь по внешнему кольцу, не повреждая беговые дорожки и шарики:
После затяжки гайки рессоры специальным инструментом устанавливается стопорное кольцо подшипника:
Теперь надо установить на ТМО фланец от ТП. Он налезает лишь на редуктор без кожуха, что ж — после установки на коробку редуктор с храповой муфтой пылиться не будут, так что не страшно:
Оказывается, что фланец на коробке немного больше по диаметру, чем на стартёре. Пришлось взять #фланец с коробки распиленного двигателя. И вот — СТГ встал как влитой!
Фланцы стягиваются клиновым хомутом, это обеспечивает довольно точную центровку.
Теперь остаётся подать 27 вольт возбуждения, следом вольт 6 на якорь — и двигатель начнёт вращаться. Почему именно в таком порядке, чем опасна работа без возбуждения — рассказано в статье «ТЭД-6»:
А вот видео прокрутки двигателя:
