Ротор турбомашины


 


Владельцы патента RU 2563955:

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

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Ротор турбомашины содержит керамический подшипник, две установленные на валу втулки, распорное кольцо, установленное между втулками и контактирующее с ними по торцам, а также выполненный на валу бурт. Распорное кольцо выполнено из материала с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у материала втулок, а бурт контактирует по торцу с одной из втулок. Втулки с распорным кольцом зафиксированы в осевом направлении посредством установленной на валу гайки, причем между гайкой или буртом и близлежащей втулкой установлена пружина. Внутреннее кольцо керамического подшипника установлено на втулках с зазором относительно распорного кольца. Контактирующие поверхности втулок и внутреннего кольца керамического подшипника выполнены коническими относительно продольной оси вала. Изобретение позволяет упростить монтаж и демонтаж внутреннего керамического кольца подшипника с сохранением необходимой посадки его на стальной вал, а также повысить надежность ротора турбомашины. 1 ил.

 

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин.

Известен ротор турбомашины, содержащий керамический подшипник, внутреннее кольцо которого зажато между двумя втулками, жестко установленными на валу. Между внутренней монтажной поверхностью внутреннего кольца подшипника и валом образован зазор. Торцевые поверхности внутреннего кольца контактируют с торцевыми поверхностями двух втулок, установленных на валу. Каждая из втулок включает в себя кольцевой элемент, внутренняя поверхность которых с натягом в области упругих деформаций установлена на наружной поверхности внутреннего кольца подшипника. Для исключения образований трещин при значительных упругих деформациях предусмотрены канавки. Распорки могут быть выполнены из пружинистой стали (см. патент US 5197808, фиг. 2, опубл. 30.03.1993).

Вышеописанное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

В известной конструкции при повышении температуры, вследствие разницы коэффициентов линейного расширения коэффициентов теплового расширения (КТР) материалов происходит снижение монтажного натяга между втулками и внутренним кольцом, что обеспечивает сохранение центровки подшипника, однако при значительных температурных деформациях пружинистых свойств материала втулок может оказаться недостаточным и может образоваться зазор, что приведет к нарушению центровки подшипника на рабочих режимах. Возможно увеличить предварительный натяг, но это может привести к растрескиванию втулок, либо не хватит пружинистых свойств материала. Также недостатком является ограничение осевого перемещения гладкого внутреннего кольца относительно наружного кольца, наложенное наличием втулок. Наличие большого натяга втулок и внутреннего кольца затрудняет разборку подшипника с целью осмотра дорожек и тел качения при дефектации.

Задачей заявленного изобретения является создание ротора турбомашины, в котором устранены описанные выше недостатки.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной конструкции, является упрощение монтажа/демонтажа внутреннего керамического кольца подшипника на ротор/с ротора с сохранением необходимой посадки внутреннего керамического кольца на стальной вал, а также повышение надежности ротора турбомашины в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что ротор турбомашины, содержащий керамический подшипник и две втулки, установленные на валу, согласно настоящему изобретению снабжен распорным кольцом, выполненным из материала с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у материала втулок, установленным на валу между втулками и контактирующим с ними по торцам, а также буртом, выполненным на валу и контактирующим по торцам с одной из втулок, при этом втулки с распорным кольцом зафиксированы в осевом направлении посредством установленной на валу гайки, причем между гайкой или буртом и близлежащей втулкой установлена пружина, при этом внутреннее кольцо керамического подшипника установлено на втулках с зазором относительно распорного кольца, причем контактирующие поверхности втулок и внутреннего кольца керамического подшипника выполнены коническими относительно продольной оси вала.

При таком конструктивном выполнении при повышении температуры за счет разницы КТР материалов диаметр стальных втулок становится больше, чем диаметр керамического кольца подшипника. Однако наличие распорного (например, медного) кольца между втулками раздвигает их на величину, необходимую для сохранения требуемой посадки по коническим поверхностям внутреннего кольца подшипника и втулок, при этом сжимая тарельчатую пружину. При снижении температуры элементы принимают исходные размеры, а тарельчатая пружина возвращает втулки и распорное кольцо в первоначальное положение. Это упрощает монтаж/демонтаж подшипника и его дефектацию, исключаются температурные деформации на внутреннее кольцо подшипника, повышая тем самым надежность заявленной конструкции в целом.

На чертеже представлен продольный разрез заявленного ротора турбомашины.

Ротор турбомашины, содержащий керамический подшипник 1 и две втулки 2, 3, установленные на валу 4, а также распорное кольцо 5, выполненное из материала с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у материала втулок 2, 3, установленное на валу 4 между втулками 2, 3 и контактирующее с ними по торцам, а также бурт 6, выполненный на валу 4 и контактирующий по торцам с втулкой 3, при этом пакет деталей из втулок 2, 3 с распорным кольцом 5 зафиксирован в осевом направлении посредством установленной на валу 4 гайки 7, причем между гайкой 7 и близлежащей втулкой 2 установлена пружина 8, при этом внутреннее кольцо 9 керамического подшипника 1 установлено на втулках 2 и 3 с зазором 10 относительно распорного кольца 5, причем контактирующие поверхности втулок 2, 3 и внутреннего кольца 9 керамического подшипника 1 выполнены коническими относительно продольной оси вала 4.

Заявленное устройство собирается следующим образом. На вал 4 устанавливается до упора в бурт 6 втулка 3, далее распорное кольцо 5 и внутреннее кольцо 9 подшипника. Потом устанавливается втулка 2 и пружина 8. Полученный пакет деталей обжимается на требуемую величину затяжки гайкой 7, сжимая при этом пружину 8.

В процессе работы с увеличением частоты вращения и повышения температуры происходит расширение вала 4 и втулок 2 и 3 в диаметральном направлении более интенсивно, чем внутреннего кольца 9 керамического подшипника 1. При этом распорное кольцо 5 с большим КТР, чем у вала 4, смещает втулку 2, сжимая пружину 8. Конические поверхности при этом обеспечивают сохранение требуемой посадки внутреннего кольца 9 керамического подшипника 1, повышая тем самым надежность работы заявленной конструкции в целом.

Ротор турбомашины, содержащий керамический подшипник и две втулки, установленные на валу, отличающийся тем, что он снабжен распорным кольцом, выполненным из материала с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у материала втулок, установленным на валу между втулками и контактирующим с ними по торцам, а также буртом, выполненным на валу и контактирующим по торцу с одной из втулок, при этом втулки с распорным кольцом зафиксированы в осевом направлении посредством установленной на валу гайки, причем между гайкой или буртом и близлежащей втулкой установлена пружина, при этом внутреннее кольцо керамического подшипника установлено на втулках с зазором относительно распорного кольца, причем контактирующие поверхности втулок и внутреннего кольца керамического подшипника выполнены коническими относительно продольной оси вала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины, содержащая подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, корпус с крышкой, в котором установлены обойма и наружное кольцо подшипника, при этом между корпусом и обоймой установлена втулка, выполненная из двух колец и подпружиненная с одного торца в осевом направлении, а другим торцом контактирующая с крышкой, при этом контактирующие торцы близлежащих колец выполнены коническими относительно продольной оси вала.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник и закрепленную на его наружном кольце обечайку, соединенную со статорным элементом при помощи разрезной втулки.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины содержит подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на цапфе ротора компрессора, упругий элемент, установленный в промежуточном корпусе и соединенный с корпусом подшипника посредством фланцевого соединения, а также уплотнения.

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный подшипник, кольцевой элемент и V-образные элементы.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора ротора турбомашины содержит корпус, подшипник, наружное кольцо которого выполнено с фланцем, и упругие элементы.

Конструкция для авиационного турбореактивного двигателя содержит подшипник качения, опору подшипника, вкладыш между наружным кольцом подшипника и опорой, а также средства соединения наружного кольца с опорой и средства, обеспечивающие осевое удержание наружного кольца.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной опоры ротора турбомашины, является упрощение монтажа/демонтажа внутреннего керамического кольца подшипника на ротор/с ротора с сохранением необходимой посадки внутреннего керамического кольца на стальной вал, а также повышение надежности опоры в целом.

Крепежная конструкция для прикрепления направляющей лопасти к раме или кожуху вентилятора двигателя воздушного судна. Направляющая лопасть образована из композитного материала.

Газотурбинный двигатель содержит ротор, радиально наружную и внутреннюю статорные части, между которыми проходит воздушный канал компрессора, кольцевой зазор между ротором и радиально внутренней статорной частью, а также выпускной трубопровод.

Турбореактивный двигатель включает в себя вентилятор (2) с входным обтекателем (3) на рабочем колесе (4) и радиально-упорный подшипник (5) с лабиринтными уплотнениями масляной полости (7), а также компрессор низкого давления (8) и компрессор высокого давления (9).

Турбомашина содержит компрессор, первый вал, второй вал, первую турбину и вторую турбину. На первом валу установлено, по меньшей мере, одно турбинное колесо, являющееся частью одного из элементов, выбранных из первой и второй турбин. На втором валу установлено, по меньшей мере, одно турбинное колесо, являющееся частью другого элемента, выбранного из первой и второй турбин. Первый и второй валы ориентированы, по существу, вертикально в нормальных ситуациях использования турбомашины. Первый вал удерживается посредством первого одиночного подшипника, а второй вал удерживается посредством второго одиночного подшипника. Изобретение направлено на повышение эффективности работы турбомашины, уменьшение ее веса и затрат на производство и обслуживание. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Газотурбинный двигатель содержит опору центрального узла, узел зубчатой передачи и гибкую опору. Опора центрального узла образует внутреннюю кольцевую стенку для осевого контура, содержащую первое монтажное средство. Узел зубчатой передачи связывает вал и вентилятор, установленный с возможностью вращения вокруг оси. Гибкая опора связывает узел зубчатой передачи с опорой центрального узла и содержит второе монтажное средство, сопрягаемое с первым монтажным средством для передачи крутящего момента от одного монтажного средства к другому. При разборке передней конструкции газотурбинного двигателя, обеспечивают доступ к обращенным вперед крепежным элементам, крепящим опору центрального узла к гибкой опоре, несущей узел зубчатой передачи, и удаляют эти крепежные элементы. Затем рассоединяют первое и второе монтажные средства, выполненные соответственно на опоре центрального узла и на гибкой опоре. Группа изобретений позволяет упростить демонтаж узла зубчатой передачи газотурбинного двигателя. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора ротора турбомашины содержит установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом, в котором выполнены прорези с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус на внутреннюю и наружную части. Опора снабжена крышкой, жестко соединенной с наружной частью корпуса в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы, при этом на внутренней части корпуса выполнены ответные шлицы, причем упомянутые шлицы и ответные шлицы размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними, с возможностью выборки упомянутых зазоров. Изобретение позволяет повысить надежность опоры в процессе эксплуатации за счет снижения вероятности поломки элементов конструкции, выполняющих функцию упругого элемента. 2 ил.

Направляющее и уплотняющее устройство, предназначенное для установки в отверстии корпуса, сквозь которое проходит вал в турбомашине, содержит узел из углеволокна. Узел из углеволокна расположен вокруг вала в отверстии корпуса и содержит кольцо, удерживаемое валом, и кольцевую поверхность трения на кольце из углеволокна, установленном в опорной коробке, прикрепленной к корпусу, и на которое оказывается осевое воздействие в направлении кольца. Кольцо содержит цилиндрическую стенку, центрированную и направляемую во время вращения цилиндрической стенкой опорной коробки с возможностью формирования направляющего подшипника скольжения вала. Другие изобретения группы относятся к шестеренчатой коробке передач и турбомашине, содержащих указанное выше направляющее и уплотняющее устройство. Группа изобретений позволяет упростить и снизить массу направляющего и уплотняющего устройства турбомашины. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции межвальных опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины содержит роликовый подшипник и посадочное кольцо под внутреннее кольцо роликового подшипника. Наружное кольцо роликового подшипника установлено в валу шестерни центральной конической передачи, а внутреннее кольцо зафиксировано на валу турбины в осевом направлении. Посадочное кольцо имеет коэффициент теплового расширения, больший, чем у вала турбины, установлено на последнем и зафиксировано на нем в осевом направлении. Внутренний диаметр посадочного кольца выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру, а ось вала турбины совпадает с осью роликового подшипника. Изобретение позволяет исключить проскальзывание межвального роликового подшипника без радиального смещения узла центральной конической передачи. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной конструкции, является повышение надежности опоры в процессе испытаний. Указанный технический эффект достигается тем, что в упругой опоре с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, содержащей подшипник, установленный на испытуемом валу (роторе), статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, соединенный со статорным элементом через радиально-упругий элемент типа «беличье колесо», оправку радиально-упругого элемента, выполненную с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим, с одного конца закрепленным на статорном элементе, на корпусе подшипника выполнены сквозные отверстия, в которые с зазором установлены направляющие. 1 ил.
Наверх