Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин


 


Владельцы патента RU 2535435:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин. Упругая опора с регулируемой жесткостью содержит подшипник, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, соединенный со статорным элементом посредством радиально-упругого элемента типа «беличьего колеса», а также оправку радиально-упругого элемента. Оправка выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим, закрепленным на статорном элементе. Радиально-упругий элемент выполнен в виде шпилек цилиндрического сечения, а оправка радиально-упругого элемента выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода. Изобретение позволяет обеспечить плавное изменение жесткости опоры при проведении стендовых динамических испытаний роторов турбомашин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

В качестве наиболее близкого аналога выбрана упругодемпферная опора турбомашины, содержащая подшипник, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, соединенный со статорным элементом посредством радиально-упругого элемента типа «беличьего колеса» (Патент RU №2303143, МПК F01D 25/16, 19.12.2005).

Следует отметить, что известная опора может быть применима не только в турбомашинах, а и в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

В известной упругой опоре жесткость изменяется ступенчато в результате увеличения силы, действующей на подшипник в направлении продольной оси в процессе работы.

Недостатками известной опоры являются ступенчатое изменение жесткости от меньшего к большему значению и обратно (две фиксированные величины жесткостей опоры в процессе работы), что допускает испытание одного конкретного типа роторов (по массово-жесткостным характеристикам и габаритам) и возможность изменения жесткости опоры только в случае приложения к подшипнику силы вдоль продольной оси, что не всегда может быть обеспечено при автономных динамических испытаниях роторов турбомашин.

Задачей заявленного изобретения является создание упругой опоры с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, лишенной указанных выше недостатков.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленной конструкции является возможность плавного изменения жесткости опоры, увеличение диапазона изменения жесткости опоры и изменение жесткости опоры без приложения осевой силы к подшипнику.

Указанные технические эффекты достигаются тем, что упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, содержащая подшипник, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, соединенный со статорным элементом посредством радиально-упругого элемента типа «беличьего колеса», согласно настоящему изобретению дополнительно содержит оправку радиально-упругого элемента, выполненную с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим посредством привода, закрепленным на статорном элементе, при этом радиально-упругий элемент выполнен в виде шпилек цилиндрического сечения.

Такое конструктивное исполнение заявленной упругой опоры позволяет без приложения продольной силы к подшипнику, за счет перемещения оправки радиально-упругого элемента, обеспечиваемого посредством ручного, механического или любого другого типа привода, вдоль продольной оси по направляющим, закрепленным на статорном элементе, плавно регулировать жесткость опоры непосредственно в процессе автономных динамических испытаний роторов турбомашин, что обеспечивает изменение критической частоты вращения ротора и снижение вибраций как испытательного оборудования, так и самого ротора при работе в области критических частот вращения. Также заявленная конструкция обеспечивает значительный диапазон жесткости упругой опоры, что позволяет проводить автономные динамические испытания роторов различного типа (по массово-жесткостным характеристикам и габаритам).

На фигуре чертежа представлен продольный разрез заявленной упругой опоры с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин.

Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, содержащая подшипник 1, установленный на испытуемом роторе 2 турбомашины, статорный элемент 3, жестко закрепленный на наружном кольце 4 подшипника 1 корпус 5, соединенный со статорным элементом 3 посредством радиально-упругого элемента типа «беличьего колеса», выполненного в виде шпилек 6 цилиндрического сечения, содержит оправку 7 радиально-упругого элемента, выполненную с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим 8 как вручную, так и посредством привода 9, закрепленного на статорном элементе 3.

Опора работает следующим образом.

При вращении ротора 2 с некритической частотой вращения в процессе автономных стендовых испытаний оправка 7 упругого элемента занимает определенное положение на упругом элементе, обеспечивая определенную жесткость упругой опоры и передачу радиальной нагрузки с ротора 2 по силовой связи: подшипник 1 → корпус 5 → упругий элемент → оправка 7 упругого элемента → направляющие упругого элемента → статор 3.

При приближении частоты вращения ротора 2 к значению критической частоты вращения и, как следствие, увеличении вибраций ротора 2 и стендового оборудования, плавно перемещают оправку 7 упругого элемента посредством привода 9 в сторону подшипника 1, увеличивая жесткость упругого элемента или исключая его из силовой связи, что приводит к изменению амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ротора 2 и, как результат, к изменению критической частоты вращения ротора 2 и общему снижению уровня вибраций.

Когда ротор 2 проходит зону критической частоты вращения, оправку 7 упругого элемента плавно перемещают посредством привода 9 в исходное положение. Таким образом, жесткость опоры снижается до первоначального значения.

Возможен вариант, когда опора работает как жесткая, то есть оправка 7 упругого элемента изначально смещена к подшипнику 1, делая жестким упругий элемент или исключая его из силовой связи. В этом случае при приближении частоты вращения ротора 2 к значению критической частоты оправку 7 упругого элемента плавно перемещают посредством привода 9 в сторону от подшипника 1, что снижает жесткость упругого элемента и приводит к повышению податливости опоры. Аналогично вышеописанному происходит изменение АЧХ ротора 2 и уменьшение вибраций как ротора 2, так и испытательного оборудования.

В связи с вышеизложенным, специалисту на основании известного уровня техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение позволяет путем изменения положения оправки упругого элемента плавно изменять жесткость опоры непосредственно в процессе автономных динамических испытаний различных типов роторов (по массово-жесткостным характеристикам и габаритам), тем самым изменяя их АЧХ, обеспечивая постоянную работу роторов на некритических частотах вращения и снижая общий уровень вибраций.

1. Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, содержащая подшипник, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, соединенный со статорным элементом посредством радиально-упругого элемента типа «беличьего колеса», отличающаяся тем, что содержит оправку радиально-упругого элемента, выполненную с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим, закрепленным на статорном элементе, при этом радиально-упругий элемент выполнен в виде шпилек цилиндрического сечения.

2. Упругая опора по п.1, отличающаяся тем, что оправка радиально-упругого элемента выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится, в общем, к прогнозирующему техническому обслуживанию роликовых подшипников, в частности к ориентированному на техническое обслуживание мониторингу на основе состояния роликовых подшипников в сервомоторах, работающих на произвольно переменной низкой скорости и с (циклическими) реверсированиями движения, к примеру в сервомоторах, используемых в разливочных машинах или распределительном оборудовании упаковочных линий, выполненных с возможностью формировать запечатанные упаковки, содержащие продукты питания.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для определения состояния подшипника электрической машины. Способ заключается в том, что посредством сенсорного блока (20) определяют измеренное значение (21).

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способу выявления структурного дефекта в механическом узле, содержащем вращающийся элемент. Способ включает этап предварительного анализа для определения характеристической частоты появления дефекта за один оборот вращения указанного элемента, а также следующие повторяющиеся этапы: измерение мгновенной скорости вращения вращающегося элемента; угловую дискретизацию указанного измерения с получением дискретизированного сигнала, характеризующего мгновенную скорость вращения указанного элемента; пространственный гармонический анализ дискретизированного сигнала с получением спектра мгновенной скорости вращения указанного элемента; контроль амплитуды спектра для характеристической частоты, чтобы на основании указанной амплитуды выявить появление соответствующего дефекта.

Изобретение относится к модулю подшипника, который представляет собой стационарный сменный конструктивный блок для установки в подшипниках вала, особенно электрической машины.

Изобретение может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания. Способ заключается в измерении расход масла через подшипник и определении степени износа коренных подшипников.

Изобретение относится к области машиностроения и касается обеспечения контроля температуры подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой различного динамического оборудования, например центробежных компрессоров.

Изобретение относится к вибродиагностике машин и механизмов и может использоваться для диагностирования машин в условиях производства или/и эксплуатации при отсутствии машин-эталонов с известными погрешностями, т.е.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к области контроля состояния газотурбинных двигателей, и могут быть использованы для контроля вибрационных явлений, появляющихся в газотурбинном двигателе летательного аппарата во время работы.

Устройство относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению износа подшипниковых узлов погружных электродвигателей, и может быть использовано в народном хозяйстве для бесперебойного водоснабжения.

Изобретение относится к машине и способу контролирования состояния предохранительного подшипника машины. Способ контролирования состояния предохранительного подшипника (14) машины (12) заключается в том, что предохранительный подшипник (14) улавливает роторный вал (1) машины (12) при выходе из строя магнитного подшипника (6) машины (12).

Турбина двухроторного газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, воздушный коллектор, предмасляную и масляную полости, роторы высокого и низкого давлений, каналы подачи масла в роликоподшипники, масляные уплотнения, межроторное лабиринтное уплотнение, питающие форсунки.

Изобретение быть использовано при проектировании элементов стендового оборудования, предназначаемого для позиционирования гироприборов в процессе их точностных испытаний.

Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета первая чашеобразная цапфа-пята первого радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу турбины, при этом на свободном конце вала последовательно установлены с упором друг в друга, вторая чашеобразная цапфа-пята второго радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу компрессора, первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, колесо центробежного компрессора и балансировочная шайба, зафиксированные гайкой.

Изобретение относится к энергетике. Упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, корпус которого соединен со статорным элементом, причём статорный элемент снабжен прорезями с образованными между ними балочками, сориентированными в радиальном направлении относительно оси опоры.

Газотурбинный двигатель, на вал которого надета цилиндрическая втулка, выполненная из немагнитного материала, одним концом упертая в торцевую поверхность колеса турбины, а другим упертая в кольцевой выступ пяты, выполненной из немагнитного материала, надетой на вал, на участке, примыкающем к колесу компрессора.

Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого, со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета соосно с цилиндрической втулкой первая чашеобразная цапфа-пята первого магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу турбины, при этом на участке ротора, прилегающем к колесу компрессора, непосредственно на вал надета соосно с ним, с упором в колесо компрессора и торец втулки ротора, вторая чашеобразная цапфа-пята второго магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу компрессора.

Турбина для расширения газа и пара содержит корпус со спиралью, выполненные с возможностью прохождения текучей среды из впускного в выпускной канал через статорную и роторную группы, наружную трубу, а также может содержать торцевой щит, отходящий в радиальном направлении от упомянутой спирали в сторону оси турбинного вала.

Изобретение относится к газотурбинным машинам и может быть использовано при монтаже их роторов. При монтаже ротора газотурбинного двигателя его устанавливают в подшипниковых опорах качения.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является снижение напряжений в упругом элементе опоры и, как следствие, снижение вероятности ее разрушения в случае возникновения дефекта подшипника опоры ротора при работе турбомашины в несколько раз.

Способ технического обслуживания газотурбинного двигателя, включает разборку его подшипникового отсека и осуществление доступа из передней части газотурбинного двигателя к редуктору, находящемуся в подшипниковом отсеке.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин, содержащих радиально-упорные подшипники. Опора ротора содержит радиально-упорный шариковый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе, который в свою очередь механически соединен со статором, и цапфу ротора. Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника выполнено зацело с цапфой ротора и в нем выполнены маслоподводящие каналы к шарикам и сепаратору радиально-упорного шарикового подшипника. Наружное кольцо радиально-упорного шарикового подшипника выполнено разъемным. В разъемном наружном кольце радиально-упорного шарикового подшипника между торцевыми поверхностями полуколец образованы каналы, сообщенные с маслоотводящими канавками, расположенными в корпусе радиально-упорного шарикового подшипника. Изобретение позволяет повысить долговечность подшипника, а также уменьшить габариты и массы опоры ротора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх