Устройство для создания предварительного напряжения с окружным действием
Группа изобретений относится к машиностроению. Устройство (10) создания предварительного напряжения содержит по меньшей мере три зоны (11) деформирования. Зоны (11) деформирования содержат по меньшей мере одну плоскую контактную поверхность и проходят в первой плоскости. Между каждой зоной (11) деформирования содержится плоская контактная поверхность (12), проходящая во второй плоскости. Ротор без винта обтекателя для газотурбинного двигателя содержит указанное устройство для создания предварительного напряжения. Достигается снижение износа деталей, подвергающихся предварительному механическому напряжению. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к устройству для создания предварительного механического напряжения, предназначенному для обеспечения механического контакта между элементами качения и их дорожкой качения.
Это изобретение применяется, в частности, в роторе винта без обтекателя для газотурбинного двигателя. В этих устройствах предусматривается установка гайки, предназначенной для прижатия одного из подшипников к круговому выступу обода. Затем предусматривается установка блокировочной шайбы между подшипником и гайкой для того, чтобы неподвижно зафиксировать эту гайку по вращательному движению в пазу в форме многоугольного кольца.
Затем предпочтительным образом предусматривается установка устройства, предназначенного для обеспечения постоянного механического напряжения между этими деталями. В качестве устройства для создания предварительного напряжения известно использование таких устройств, как пружины в форме звездочки, известные под названием шайбы Ringspann. Известны также шайбы, приближающиеся по форме к шайбам типа Belleville. Эти шайбы являются коническими для того, чтобы обеспечить выполнение функции пружины и создавать, таким образом, постоянное механическое напряжение соответствующих деталей.
При этом можно констатировать наличие проблемы износа деталей при использовании известных устройств создания предварительного механического напряжения, в частности, в области механических систем, подвергающихся воздействию высоких уровней вибрации, таких, например, как газотурбинные двигатели.
Техническая задача данного изобретения состоит, в частности, в том, чтобы предложить решение этой проблемы.
Объектом предлагаемого изобретения является устройство для создания предварительного механического напряжения, позволяющее уменьшить износ деталей, которые должны подвергаться воздействию такого предварительного механического напряжения, в любых типах соединений.
Для решения этой технической задачи в данном изобретении предлагается устройство для создания предварительного механического напряжения, проходящее вокруг оси между первой плоскостью, по существу перпендикулярной к этой оси, и второй плоскостью, по существу параллельной к этой первой плоскости и смещенной в осевом направлении по отношению к ней, причем это устройство содержит по меньшей мере три зоны деформирования, отличающееся тем, что упомянутые зоны деформирования проходят в упомянутой первой плоскости, а также тем, что это устройство содержит, между каждой зоной деформирования, плоскую контактную поверхность, проходящую в упомянутой второй плоскости.
В соответствии с данным изобретением предлагаемое устройство больше не имеет коническую форму, но содержит две части, каждая из которых проходит в плоскости, перпендикулярной к своей оси. Зона деформирования проходит в упомянутой первой плоскости. Эта зона будет обеспечивать поверхностный контакт с первой деталью, в частности с блокировочной шайбой или с гайкой. Плоские контактные поверхности проходят в упомянутой второй плоскости и обеспечивают, таким образом, поверхностный контакт со второй деталью, в частности с одним из подшипников газотурбинного двигателя. При помощи этих контактных поверхностей усилия предварительного напряжения лучше распределяются, что дает, таким образом, возможность существенно снизить износ поверхностей контакта между деталями, которые должны быть подвергнуты воздействию этого предварительного напряжения.
Предпочтительным образом предлагаемое устройство содержит наклонные переходные зоны между каждой зоной деформирования и контактными зонами, примыкающими к зоне деформирования. Предпочтительным образом каждая наклонная переходная зона содержит первую концевую закругленную часть, связанную с одной из зон деформирования, вторую концевую часть, связанную с одной из плоских контактных поверхностей, и центральную в основном плоскую часть, располагающуюся между первой и второй концевыми частями. Это позволяет существенным образом ограничить концентрацию напряжений.
Каждая зона деформирования может содержать первый вырез, проходящий в радиальном направлении внутрь, и второй вырез, проходящий в радиальном направлении наружу. При этом можно констатировать, что при использовании такой формы обеспечивается эффективное деформирование в том случае, когда это устройство устанавливают между деталями, предназначенными для создания между ними предварительного напряжения.
Предпочтительным образом для каждой из контактных поверхностей две последовательно расположенные плоские контактные поверхности отделены одна от другой на некоторое предварительно определенное расстояние. Это позволяет обеспечить наилучшее распределение усилий предварительного напряжения по окружности деталей, подлежащих созданию между ними этого предварительного напряжения.
Количество плоских контактных поверхностей предпочтительным образом выбирается в диапазоне между десятью и двадцатью и еще более предпочтительным образом заключено в диапазоне от тринадцати до семнадцати. При этом можно констатировать, что выбирая именно эти величины, удается оптимизировать распределение усилий предварительного механического напряжения.
Предлагаемое изобретение также относится к ротору, в частности к ротору винта без обтекателя для газотурбинного двигателя, содержащему устройство создания предварительного напряжения описанного выше типа.
Другие подробности, характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания, не являющегося ограничительным примером его реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, на которых:
- фиг.1 представляет собой схематический вид в изометрии устройства для создания на гайке предварительного напряжения в соответствии с предлагаемым изобретением;
- фиг.2 представляет собой схематический вид сверху устройства для создания предварительного механического напряжения, показанного на фиг.1;
- фиг.3 представляет собой частичный схематический вид в изометрии устройства, показанного на фиг.1 и размещенного между гайкой и блокировочной шайбой с одной стороны и подшипником - с другой стороны.
На фиг.1 представлено устройство 10 для создания предварительного механического напряжения, образованное элементом кольцевой формы.
Это устройство образовано совокупностью зон 11 деформирования, переходных зон 13 и плоских контактных поверхностей 12.
Зоны 11 деформирования проходят в первой плоскости, перпендикулярной к оси А данного устройства. Каждая зона деформирования содержит, в частности, вырезы 14 и 15. Как это проиллюстрировано на фиг.1, первый вырез 14 проходит в направлении внутрь, то есть в направлении оси А этого устройства. Второй вырез 15 проходит в радиальном направлении наружу.
Каждая переходная зона 13 имеет закругленные концевые части 16 и 17 и по существу плоскую центральную часть 18.
Плоские контактные поверхности 12 проходят во второй плоскости, параллельной к упомянутой первой плоскости. Расстояние между первой плоскостью и второй плоскостью определяется в зависимости от желаемого рабочего хода данного устройства.
Устройство 10 для создания предварительного напряжения (см. фиг.2) содержит, в представленном здесь примере реализации, последовательность, состоящую из пятнадцати контактных поверхностей 12. Обычно предусматривается наличие от десяти до двадцати контактных поверхностей и предпочтительным образом наличие от тринадцати до семнадцати таких контактных поверхностей.
Две располагающиеся последовательно плоские контактные поверхности отделены друг от друга на некоторое предварительно определенное расстояние (D), которое предпочтительным образом одинаково для каждой совокупности, состоящей из двух последовательно расположенных плоских контактных поверхностей, для того, чтобы обеспечить однородное распределение усилий.
В монтаже устройства для создания предварительного механического напряжения, представленном на фиг.3, можно видеть, что устройство 10 размещается между системой, образованной гайкой 21 и ее блокировочной шайбой 22 с одной стороны и подшипником 23 (а именно, шариковым подшипником в представленном здесь варианте реализации) - с другой стороны. Подшипник 23 размещается в многоугольном кольце 24. Нижние поверхности зон 11 деформирования при этом находятся в контакте с верхней поверхностью блокировочной шайбы 22. Плоские контактные поверхности 12 находятся в контакте с нижней поверхностью подшипника 23. Таким образом, обеспечивается настоящий поверхностный контакт между различными деталями.
В варианте реализации, не представленном на приведенных в приложении фигурах, количество плоских контактных поверхностей на каждый элемент может быть меньше 10.
Устройство для создания предварительного механического напряжения в соответствии с предлагаемым изобретением было представлено здесь установленным в конструкцию ротора, который может представлять собой ротор винта без обтекателя газотурбинного двигателя. Однако это устройство может быть использовано также и в других конструкциях, где необходимо обеспечить создание постоянного механического напряжения. Использование предлагаемого устройства является особенно предпочтительным в механических системах, подвергающихся воздействию высоких уровней вибрации, таких, например, как газотурбинные двигатели.
1. Устройство (10) для создания предварительного напряжения, проходящее вокруг оси (А) между первой плоскостью, по существу перпендикулярной к этой оси (А), и второй плоскостью, по существу параллельной к этой первой плоскости и смещенной в осевом направлении по отношению к ней, причем это устройство содержит по меньшей мере три зоны (11) деформирования, отличающееся тем, что упомянутые зоны (11) деформирования содержат по меньшей мере одну плоскую контактную поверхность и проходят в упомянутой первой плоскости, а также тем, что это устройство содержит, между каждой зоной (11) деформирования, плоскую контактную поверхность (12), проходящую в упомянутой второй плоскости.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что это устройство содержит наклонные переходные зоны (13), располагающиеся между каждой зоной (11) деформирования и контактными поверхностями (12), примыкающими к этой зоне деформирования.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждая наклонная переходная зона содержит первую концевую закругленную часть (16), связанную с одной из зон деформирования, вторую концевую часть (17), связанную с одной из плоских контактных поверхностей (12), и центральную, по существу, плоскую часть (18), располагающуюся между этими первой и второй концевыми частями.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая зона (11) деформирования содержит первый вырез (14), проходящий в радиальном направлении внутрь, и второй вырез (15), проходящий в радиальном направлении наружу.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для каждой из контактных поверхностей две последовательно расположенные плоские контактные поверхности отделены одна от другой некоторым предварительно определенным расстоянием (D).
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество плоских контактных поверхностей (12) лапок составляет от десяти до двадцати и предпочтительно от тринадцати до семнадцати.
7. Ротор, в частности ротор винта без обтекателя для газотурбинного двигателя, отличающийся тем, что содержит устройство для создания предварительного напряжения в соответствии с одним из предшествующих пунктов.
