Комбинированная опора вала

 

Использование: в газотурбинных двигателях . Сущность: в комбинированной опоре рабочая полость шарикоподшипника сообщена каналами с .жиклерами с каналами подвода рабочей жидкости под давлением в гидростатическом подшипнике. Шарикоподшипник смонтирован на промежуточном элементе с обращенным к гидростатическому подшипнику коническим торцом, Промежуточный элемент охватывает цапфу вала с зазором . Такое выполнение обеспечивает подачу рабочей жидкости в рабочую полость шарикоподшипника для его охлаждения до вступления в работу гидростатического подшипника . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 С 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4904847/27 (22) 22.01.91 (46) 30,04.93, 6юл. N 16 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) Л.В,Горюнов, Н.А.Якимов и А.А.Власов (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1035311, кл. F 16 С 21/00, 15.08.83. (54) КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА ВАЛА (57) Использование: в газотурбинных двигателях. Сущность: в комбинированной опоре рабочая полость шарикоподшипника сообИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для опор валов в машинах и механизмах, работающих с большими частотами вращения валов.

Цель изобретения — повышение безопасности работы опоры при ее использовании в роторе ГТД.

На фиг, 1 представлено предлагаемое устройство — разрез общего вида опоры: на фиг. 2 — графические зависимости, построенные по результатам экспериментов, показывающие изменение температуры шарикоподшипника комбинированной опоры в зависимости от 4астоты вращения вала при разных режимах охлаждения.

Предлагаемая комбинированная опора вала, представленная на.фиг. 1, содержит гидростатический подшипник 1 с каналами подвода рабочей жидкости под давлением к нему, авиационный шэрикоподшипник 2 с рабочими полостями П. 1П и промежуточный... Я2„„1812356 А1 щена каналами с .жиклерами с каналами подвода рабочей жидкости под давлением в гидростатическом подшипнике. Шарикоподшипник смонтирован на промежуточном элементе с обращенным к гидростэтическому подшипнику коническим торцом, Промежуточный элемент охватывает цэпфу вала с зазором, Такое выполнение обеспечивает подачу рабочей жидкости в рабочую полость шэрикоподшипника для его охлаждения до вступления в работу гидростатического подшипника. 2 ил. элемент 3 с обращенным к гидростатическому подшипнику 1 коническим торцем, Гидростатический подшипник 1 смонтирован на цапфе вала 4 и удерживается от осевого перемещения гайкой 5. Несущие карманы 6 гидростатического подшипника 1 через жиклеры 7, каналы 8 сообщаются с Со каналами I подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника

1. Выходы каналов 10 каналов подвода рабочей жидкости под давлением гидростати- бд ческого подшипника 1 закрыты техноло- (Л гичес кими заглушками 11. (Ь

Шарикоподшипник 2 расположен корпусе 12 опоры, соосно установлен гидростатическому подшипнику 1 на охватывающем цапфу вала 4 с зазором промежуточном элементе 3 с обращенным к гидростатическому подшипнику 1 коническим торцем и удерживается от осевого перемещения гайкой 13 и крышкой 14.

Полость И шарикоподшипника 2 сообщается с каналами 1 подвода рабочей жид1812356 в полость ll шарикоподшипника 2. Эта жидкость охлаждает шарикоподшипник 2 в мом 25 мент выхода из строя автономной системы (qM.UJï = О) до вступления в работу ГСП 1 (9м.гсп = 0), т.е. до достижения частоты врэ7 щения вала no = 6000 об.мин, поддерживая

-1

3 его температуру по графику 4 (фиг, 2). тем

- 30 самым сохраняет работоспособность шарикоподшипника 2. При и, = 6000 об.мин и

4. далее работает ГСП 1, тогда температура шарикоподшипника 2 будет изменяться по кривой 4 (штриховая линия) фиг. 2, и 35 Предлагаемая комбинированная опора применительно к авиационным ГТД, состоо . ящая из шарикоподшипника 2 и конического ГСП 1, с перераспределением скоростей между ними, включающая три системы охд 40 лаждения, позволитповысить надежность и безопасность работы авиационного шарикоподшипника 2, а дополнительные каналь1 а 15 и жиклеры 16, а также использование я насосного эффекта вала, позволяет сохра45 нить его работоспособность в аварийной ситуации в случае отказа автономной системы з и до момента вступления в работу ГСП (n> = к 6000 об.мин график 2, 4 фиг. 2).

Формула изобретения а 50 Комбинированная опора вала, содержащая смонтированный на цапфе вала гидростатический подшипник с каналами з подвода рабочей жидкости под давлением в

t ro несущие карманы и шарикоподшипник, 55 соосно установленный с гидростатическим на охватывающем цапфу вала с зазором и промежуточном элементе с обращенным к е гидростатическому подшипнику коническим торцом, отли ч э ю ща я ся тем.что, с целью повышения безорэ нрсти в работе кости под давлением гидростатического подшипника 1 через каналы 15 и жиклеры

16, а полость И1 шэрикоподшипника 2 через форсунки 1.7 имеют связь с автономной системой подачи жидкости.

Корпус 12 комбинированной опоры закрывается крышками 14 и 18, которые имеют уплотнения 19 и 20. Полость кольцевой проточки 21 герметизируется с помощью уп. лотнений 22 и 23. Крепление корпуса 12 опоры к корпусу 24 двигателя осуществляется через отверстия 26 в корпусе 12, Опора работает следующим образом, При малой частице вращения вала 4 гидростатический подшипник 1 плотно прижат к промежуточному элементу 3 и они вращаются как одно целое. Величина зазора а

ГСП дгсп = 0 и частоты вращения внутреннего кольца шарикоподшипника 2 и вала 4 при этом равны, Охлаждение шарикоподшипника 2 осуществляется жидкостью, которая поступает к нему через.форсунки 17 из автономной системы охлаждения, а так

° же жиклеры 16 из каналов 1 подвоДа рабо чей жидкости под давление гидростатического подшипника 1. Темпера тура шарикоподшипника 2 при подаче ох лаждающего масла через форсунки 1 (gu.mn. - 190 кг/ч) и дополнительно чере жиклеры 16 изменяется по графической за висимости 1(кривая со значком х) на фиг, 2

Увеличение частоты вращения вала приводит к росту давления жидкости в небу щих карманах 6 ГСП 1. Это приводит к по явлению зазора дгсп между ГСП 1 промежуточным элементом 3, что способст вует проскальзыванию промежуточног элемента 3 и внутреннего кольца шарико подшипника 2 относительно ГСП 1 и вала 4

С появлением зазора дгсп начинает расхо жидкости через ГСП 1. С момента вступле ния в работу гидростатического подшипни ка 1 (n> = 6000 об.мин.") температур шарикоподшипника 2 за счет срабатывани части оборотов на гидростатическом под шипнйке 1 и дополнительного масла, посту пающего к шарикоподшипнику 2 чере зазор дгсп, изменяется по графику 2 (значо ф Например, при (ns = 10 000 об, мин. температура шарикоподшипника 2t> н

40 С ниже температуры, показанной на грэ фике 1 фиг. 2 при тех же условиях.

В аварийной ситуации, когда вышла и строя автономная система охлаждения шэ рикоподшипника 2 (забились форсунки 17 обрыв трубопровода и т.д,) и жидкость пре кращает поступать к нему через форсунк

17, а гидростатический подшипник 1 еще н вступил в работу (n < 6000 об.мин ), т.е зазор дгсп =О, температура шэрикоподшипника 2 возрастает до 90 С (график 3 на фиг.

2), В нашем решении представлены графики, показывающие изменение температуры шарикоподшипника тя С по оборотам, при температуре охлаждающего масла (М К-8) на входе t .ax = 30 С, В реальных же двигателях температура охлаждающей жидкости на входе в подшипник составляет,„= 7010 90 С. Температура шарикоподшипника в этом случае, при n> = 6000 об.мин, состав-1 ляла бы tn = 115...135 С (выше температуры отпуска его деталей t> = 120 С), а зто может привести к потере его работоспособности

"5 из-за недопустимых изменений вследствие термических расширений посадок колец подшипника и его расчетных внутренних зазоров.

Применение дополнительных каналов t5 в ГСП 1 позволит поступать жидкости из каналов I подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника

1812356 опоры при ее использовании в роторе ГТД, она снабжена выполненными в гидростатическом. подшипнике дополнительными ка- налами с жиклерами, соединяющими

5 рабочую полость шарикоподшипника с основными каналами подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника.

1812356

Ъ

Составитель Н,Якимов

Техред М.Моргентал Корректор М.Куль

Редактор Л.Народная

Производственно-издзтельг. ий очбинвт "Патент .. У нт . г. жгород, ул.Гагарина 1 )1

Заказ 1566 Тираж

ВНИИПИ Гос а ственног к

Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5