Способ монтажа ротора газотурбинного двигателя



Способ монтажа ротора газотурбинного двигателя
Способ монтажа ротора газотурбинного двигателя
Способ монтажа ротора газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2578500:

Назаренко Юрий Борисович (RU)

Изобретение относится к роторным газотурбинным машинам и может быть использовано при монтаже их роторов, в том числе у высокооборотных газотурбинных двигателей, у которых критические частоты вращения роторов находятся в рабочем диапазоне частот. Согласно способу монтажа вал ротора посредством подшипников качения устанавливают с возможностью вращения в опорах, причем для монтажа вала ротора в одной из опор используют подшипник роликовый с овальной беговой дорожкой его кольца, связанного силовыми элементами со статором двигателя, а установку этого подшипника в опоре осуществляют таким образом, что малая ось овала беговой дорожки кольца совпадает с направлением силы тяжести ротора, задают жесткость опоры и параметры овала беговой дорожки кольца подшипника, при которых обеспечивается устранение резонанса ротора на критических частотах его вращения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы двигателя путем повышения его надежности и срока эксплуатации за счет уменьшения или полного гашения колебаний его ротора практически во всем диапазоне частот вращения, в том числе за счет обеспечения возможности использования при монтаже ротора упругодемпферных опор. 1 ил.

 

Изобретение относится к роторным газотурбинным машинам и может быть использовано при монтаже их роторов, в том числе у высокооборотных газотурбинных двигателей, у которых критические частоты вращения роторов находятся в рабочем диапазоне частот.

Из уровня техники известно, что одной из основных проблем надежной работы газотурбинных машин является устранение резонанса их роторов по изгибной форме колебаний на критических частотах вращения, когда силы, приводящие к прогибу вала ротора (центробежные силы от неуравновешенной массы ротора и гироскопические моменты роторных дисков), становятся равными силам упругого сопротивления вала, вследствие чего его поперечные перемещения из-за увеличения изгиба вала значительно возрастают.

Устранение резонанса роторов на критических частотах их вращения достигается различным образом, например за счет выведения критических частот (отстройка роторов) из рабочего диапазона вращения роторов.

Так, например, известны способы изменения критических частот вращения роторов, при которых они теряют устойчивость (резонанс) за счет изменения конструкции: массовых, геометрических характеристик, жесткостей валов и опор (см. Биргер И.А. Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. Москва, «Машиностроение», 1979, 431 с., 433 с.).

Данные способы отстройки от резонанса по изгибной форме колебаний для высокооборотных двигателей при наличии критических частот вращения, находящихся в рабочем диапазоне, крайне сложны в реализации. Это связано, в основном, с отсутствием возможности проводить конструктивные изменения на существующих двигателях.

Известен способ монтажа ротора газотурбинного двигателя, согласно которому его устанавливают в подшипниковых опорах качения, причем в одной из его опор используют подшипник роликовый с овальной беговой дорожкой кольца подшипника, связанного силовыми элементами со статором двигателя, а установку подшипника на опоре осуществляют таким образом, что большая ось овала беговой дорожки кольца совпадает с направлением силы тяжести ротора, жесткость опоры выбирают из условия C>13,3·δωk2min, а параметр овала Δ задают в диапазоне от минимального и до максимального значения.

Минимальное значение определяют из условия

,

где δ - статический дисбаланс ротора, приходящийся на опору с овальной дорожкой качения; JO - момент инерции ротора при его угловом перемещении относительно опоры с круговыми дорожками качения подшипника; β - коэффициент, равный β=fK/fC; - коэффициент, равный ; fK и fC - критическая частота вращения ротора и собственная частота колебаний ротора; ωk - круговая критическая скорость вращения ротора; L - пролет ротора; С - жесткость опоры; Δmin - минимальный параметр овала дорожки качения кольца подшипника, Δmin=(Dmax-Dmin)/2; µmin - минимальный параметр овала дорожки качения кольца подшипника, µmin=(Dmax-Dmin); Dmax и Dmin - максимальный и минимальный диаметр овальной дорожки качения; m - масса ротора, приходящаяся на опору с овальной дорожкой качения; g - ускорение свободного падения; Т - время оборота ротора.

Максимальное значение параметра овала определяют также по данной зависимости только при β=1.35 и и оно равно µmax=L2(12,896·δ-13,132·m·g/ωK2)/JO, где µmax - максимальный параметр овала дорожки качения кольца подшипника, µmax=(Dmах-Dmin) (см. патент РФ №2528789, кл. F02C 7/06, F01D 25/16, 2014 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что при его реализации, в процессе работы двигателя при вращении ротора, круговое перемещение вектора центробежной силы от его неуравновешенной массы в зонах кольца подшипника с овальной дорожкой качения, где радиус-вектор его контура изменяется в направлении действия силы и это приращение превышает радиальное перемещение вала ротора на опоре, приводит к тому, что реакция опоры будет отсутствовать.

Полное отсутствие реакции опоры за время, равное четверти периода собственных колебаний ротора, приведет к тому, что прогиб вала устранится, и это явление будет предотвращать потерю устойчивости ротора при критической частоте вращения.

Устранение прогиба вала при овальной беговой дорожке качения кольца подшипника будет происходить в двух четвертях оборота вала, где радиус-вектор контура кольца возрастает, а для внутреннего кольца - уменьшается.

В двух других четвертях реакция опоры восстановится, и в этот период ротор будет находиться в режиме, который подвержен потере устойчивости, но, так как этот процесс будет чрезвычайно кратковременным, потери устойчивости ротора не произойдет.

Однако при монтаже вала ротора в подшипнике с овальной дорожкой качения кольца, при котором большая ось дорожки совпадает с направлением силы тяжести ротора, обеспечивается устранение резонанса ротора при критической частоте его вращения только при достаточно жестких опорах, что не позволяет применить для монтажа ротора податливые упруго-демпферные опоры с малой жесткостью в связи с ограничениями возможности применения данного способа, а использование которых является весьма перспективным, так как их применение позволяет осуществить гашение колебаний роторов практически на любых частотах возбуждения, что повышает стабильность работы двигателя.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности работы двигателя путем повышения его надежности и срока эксплуатации за счет уменьшения или полного гашения колебаний его ротора практически во всем диапазоне частот вращения, в том числе за счет обеспечения возможности использования при монтаже ротора упругодемпферных опор.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе монтажа ротора газотурбинного двигателя, согласно которому вал ротора посредством подшипников качения устанавливают с возможностью вращения в опорах, причем для монтажа вала ротора в одной из опор используют подшипник роликовый с овальной беговой дорожкой его кольца, связанного силовыми элементами со статором двигателя, а установку этого подшипника в опоре осуществляют таким образом, что одна из осей овала беговой дорожки кольца совпадает с направлением силы тяжести ротора, и задают жесткость опоры и параметр овала беговой дорожки кольца подшипника, при которых обеспечивается устранение резонанса ротора на критических частотах его вращения, новым является то, что установку подшипника с овальной беговой дорожной его кольца в опоре осуществляют таким образом, что с направлением силы тяжести ротора совпадает малая ось овала беговой дорожки, жесткость опоры выбирают из условия C>13,3·(δωk2-mg)/µmin, а параметр овала µ, равный разности максимального и минимального диаметров задают в диапазоне от минимального значения и до максимального значения µmax=L2(12.896·δ-2.882·m·g/ωK2)/JO, где δ - статический дисбаланс ротора, приходящийся на опору с овальной дорожкой качения; JO - момент инерции ротора при его угловом перемещении относительно опоры с круговыми дорожками качения подшипника; λ - параметр, равный λ=1,234·β2+0,761·β4+0,118β; η - параметр, равный ; β - коэффициент, равный β=fK/fC; - коэффициент, равный ; fK и fC - критическая частота вращения ротора и собственная частота колебаний ротора; ωk - круговая критическая скорость вращения ротора; L - пролет ротора; С - жесткость опоры; µ - параметр овала дорожки качения кольца подшипника, µ=(Dmax-Dmin); Dmax и Dmin - максимальный и минимальный диаметр овальной дорожки качения; m - масса ротора, приходящаяся на опору с овальной дорожкой качения; g - ускорение свободного падения.

Сущность заявленного способа поясняется чертежом, на котором представлена схема силовых воздействий ротора при его вращении на опору с овальной дорожкой качения кольца подшипника, цифрами 1-4 пронумерованы квадранты.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.

При монтаже ротора двигателя его вал устанавливают в опоры, выполненные в статоре двигателя. Для обеспечения вращения ротора относительно статора монтаж ротора в опорах осуществляют посредством подшипников качения. Согласно заявленному способу, для монтажа ротора в опорах, в одной из опор устанавливают подшипник роликовый с овальной беговой дорожкой внешнего кольца, связанного силовыми элементами со статором двигателя. Для обеспечения достижения указанного выше технического результата важно установить в опоре подшипник с овальной беговой дорожкой заданного параметра овала строго определенным образом, а также подобрать жесткость опоры, при которой обеспечивается устранение резонанса ротора на критических частотах его вращения.

Для гашения резонанса ротора на критической частоте его вращения, установку подшипника с овальной беговой дорожкой его кольца в опоре устанавливают таким образом, что с направлением силы тяжести ротора совпадает малая ось овала беговой дорожки.

Весьма важным для достижения указанного технического результата является определение жесткости опоры (С), которая должна соответствовать следующему условию: C>13,3·(δωk2-mg)/µmin, где ωкр - критическая круговая скорость вращения ротора; µmin - минимальное значение параметра овала дорожки качения кольца подшипника, при котором реализуется технический результат, µmin=(Dmax-Dmin); Dmax и Dmin - соответственно максимальный и минимальный диаметр овальной дорожки качения; δ - статический дисбаланс ротора, приходящийся на опору с овальной дорожкой качения; m - масса ротора, приходящаяся на опору с овальной дорожкой качения; g - ускорение свободного падения.

Как показали исследования, при меньшем значении жесткости существенно снижается диапазон частот вращения ротора, при котором обеспечивается гашение колебаний.

При проведении исследований установлено, что параметр овала дорожки подшипника должен находиться в определенном интервале от своего минимального до максимального значения, причем данные значения должны соответствовать приведенным ниже зависимостям. Минимальное значение параметра овала должно соответствовать равенству , а максимальное - равенству µmax=L2(12.896·δ-2.882·m·g/ωK2)/JO, где δ - статический дисбаланс ротора, приходящийся на опору с овальной дорожкой качения; JO - момент инерции ротора при его угловом перемещении относительно опоры с круговыми дорожками качения подшипника; λ - параметр, равный λ=1,234·β2+0,761·β4+0,118β; η - параметр, равный ; β - коэффициент, равный β=fK/fC; - коэффициент, равный ; fK и fC - критическая частота вращения ротора и собственная частота колебаний ротора; ωk - круговая критическая скорость вращения ротора; L - пролет ротора; µ - параметр овала дорожки качения кольца подшипника, µ=(Dmax-Dmin); Dmax и Dmin - максимальный и минимальный диаметр овальной дорожки качения; m - масса ротора, приходящаяся на опору с овальной дорожкой качения; g - ускорение свободного падения.

При значении жесткости опоры ниже указанного значения существенно снижается диапазон частот вращения ротора, при котором обеспечивается гашение колебаний, а при большем - наблюдалось хаотичное движение вала ротора в опоре, что ухудшало его работу на критических частотах.

Осуществление приведенной выше совокупности признаков при монтаже ротора способствует тому, что в процессе работы двигателя круговое перемещение вектора центробежной силы от неуравновешенной массы ротора в зонах кольца, где радиус-вектор контура наружного кольца подшипника возрастает, реакция опоры будет отсутствовать и вал распрямляется.

Отсутствие воздействия на вал ротора реакции опоры за время, равное четверти периода собственных колебаний ротора, приводит к тому, что прогиб вала устраняется, что предотвращает потерю устойчивости ротора при критической частоте вращения. Как показали исследования, для предотвращения потери устойчивости ротора достаточно, чтобы было обеспечено устранение прогиба при вращении вала в одной четверти его оборота.

При использовании для монтажа ротора упругих опор с определенной податливостью (обратная величина жесткости) в процессе работы двигателя в точке А под действием центробежной силы от неуравновешенной массы ротора происходит упругое смещение опоры. При круговом вращении ротора и его центробежной силы от точки А за отрезок времени Δt точка контакта вала выходит на контур несмещенного кольца и реакция опоры устраняется (см. чертеж).

Упругое смещение опоры на малой оси овала определяется как отношение центробежной силы ротора на опоре δωK2 от его дисбаланса δ, уменьшенное на величину собственного веса ротора, приходящегося на опору к - жесткости опоры "С"

.

Уравнение контура кольца овальной формы описывается тригонометрической функцией

,

где RO - радиус кольца подшипника по малой оси овала; Δmin - параметр овала; ωk - круговая скорость вращения ротора на критической частоте.

Представляя отклонение овального контура дорожки качения внешнего кольца от радиуса на меньшей оси овала в виде Δminsin(ωkt), раскладывая в ряд Тейлора с учетом малого значения ωKΔt, получаем sin(ωkt)=ωkt.

Для выполнения условия малости аргумента при устранении реакции на опоре и условия, когда не будет преодолен предельный угол посадки вала ротора на опору, принимаем ωkΔt=0,15 и приравняем упругое вдавливание вала на малой оси к отклонению контура овала в точке устранения реакции

.

Из последнего выражения получаем минимальное значение жесткости опоры для выполнения условия малости аргумента при выходе вала ротора на контур недеформируемой опоры

,

где µmin - минимальное значение параметра овала, µmin=2Δmin=(Dmax-Dmin).

При данном расположении овала дорожки качения упругое смещение опоры от центробежных сил уменьшается за счет веса ротора, который направлен в противоположном направлении относительно центробежной силы в момент устранения реакции на опоре, что как раз и позволяет использовать опоры с меньшей жесткостью.

При соответствии жесткости данному условию посадка вала ротора на опору до полного распрямления вала при овальной беговой дорожке наружного кольца будет реализовываться при допустимом угле удаления от точки В (см. чертеж), не превышающем критический , и хаотического движения вала ротора на опоре происходить не будет.

Минимально допустимая жесткость опоры связана с параметром овала беговой дорожки подшипника. Это обусловлено тем обстоятельством, что при большем параметре овала µ величина упругого смещения опоры в начальный момент устранения реакции на опоре точке А (см. чертеж) допускается больше, а следовательно, жесткость опоры может быть ниже.

Определим минимальное значение параметра овала беговой дорожки внешнего кольца подшипника с учетом податливости опоры, при котором реализуется устранение прогиба вала и резонанса ротора. Центробежная сила в точке А (см. чертеж) компенсируется реакцией опоры. При круговом движении центробежной силы вал ротора через интервал времени Δt выходит на контур недеформируемой опоры, реакция опоры пропадает, и вал находится под действием только центробежной силы.

С этого момента начинает нарастать радиальное перемещение вала на опоре с овальной дорожкой качения. Радиальные перемещения от центробежной силы на податливой опоре будут такими же, как и для абсолютно жесткой опоры только при увеличении времени до посадки вала ротора на опору на величину Δt.

Посадка вала ротора при минимальном параметре овала на абсолютно жестких опорах, при котором обеспечивается устранение прогиба вала в течение четверти периода свободных колебаний ротора, происходит при угле посадки, равном

,

где β - параметр, определяющий посадку вала ротора при условии полного устранения прогиба вала, β=fк/fc; fк - критическая частота вращения ротора, при которой он теряет устойчивость; fc - собственная частота колебаний ротора на двух опорах.

Посадка вала ротора на упругоподатливых опорах при минимальном параметре овала происходит при значении параметра β, увеличенного на β′, определяемого из условия α=0.15=β′·π/2

.

Перемещение вала ротора при совпадении малой оси овала с направлением силы тяжести ротора от статического и динамического дисбаланса, а также перемещение вала ротора от скорости, которую он получил за время Δt до посадки его на опору, будет таким же, как и при совпадении большой оси овала с направлением силы тяжести ротора (см. патент РФ №2528789, кл. F02C 7/06, F01D 25/16, 2014 г.).

Перемещение вала ротора от его собственного веса установим за время, определяемое с момента устранения реакции и до посадки вала ротора на опору. Данное перемещение с достаточной точностью можно определить в интервале времени от t1=0 до (См. Ю.Б. Назаренко. Устранение резонанса на критической частоте вращения роторов при эллиптической траектории вращения оси вала на опоре // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков: ХАИ. - 2013. №10(107), 63 с.), и оно составит

,

где m - масса ротора, приходящаяся на опору с овальной дорожкой качения

,

mi и xi - масса и координата диска относительно опоры с круговыми дорожками качения; JO - суммарный момент инерции ротора при его колебании относительно опоры с круговыми дорожками качения, ; β - коэффициент, равный β=fK/fC; fK и fC - критическая частота вращения ротора и собственная частота колебаний ротора; - коэффициент, равный ; ωk - круговая критическая скорость вращения ротора; L - пролет ротора, g - ускорение свободного падения.

Минимальное значение параметра овала, при котором устраняется резонанс, определенное с учетом центробежных сил, собственного веса и с учетом перемещения от скорости, полученной в момент устранения реакции, составит

,

где Δmin - минимальный параметр овала, Δmin=(Dmax-Dmin)/2; δ - статический дисбаланс ротора, приходящийся на опору с овальной дорожкой качения.

Минимальное значение параметра овала µ, равное разности максимального Dmax и минимального Dmin диаметра составит

,

где λ - параметр, определяемый из выражения λ=(1.234·β2+0.761·β4+0.118β); η - параметр, равный .

Если параметр овала меньше указанного минимального значения, то, как показали исследования, полного распрямления вала за четверть периода собственной частоты колебаний ротора не произойдет и резонанс не устранится.

Максимальное значение параметра овала Δmax определяется при большем значении параметра β, чем при посадке в точке Е, равном β=1.35 и , при котором работа ротора будет стабильной, а при большем значении может наступить хаотичное его движение (см. патент РФ №2528789, кл. F02C 7/06, F01D 25/16, 2014 г.)

,

Статический дисбаланс ротора на опоре с овальной дорожкой качения определяется на балансировочной установке с технологическим подшипником с круговыми кольцами при диаметре беговой дорожки наружного кольца, равном минимальному диаметру овальной дорожки качения.

При большем значении максимального значения параметра овала посадка вала на опору происходит при критическом угле удаления от точки В (см. чертеж), и наступает хаотичное движение вала ротора на опоре, что дополнительно ухудшает работу ротора на критической частоте.

Заявленный способ будет более понятен из приведенного ниже примера.

Пример реализации способа проведен на моделе, представляющей собой полый стальной стержень, имитирующий вал, на котором закреплены три разнесенных по его длине стальных диска, имитирующих ротор. Стержень посредством подшипников качения смонтирован на опорах, в одной из которых установлен роликовый подшипник с овальной дорожкой качения.

После монтажа стержня в опорах два диска расположены на удалении от опор на расстоянии L/4 и один - посередине полого стержня. Длина стержня составляет L=0,5 м, внешний и внутренний его диаметры равны 80 мм и 60 мм. Массы каждого диска (m1, m2, m3) одинаковы и равны 10,2 кг, диаметр диска D=300 мм и его толщина t=20 мм. Дисбаланс имитированного ротора, приходящийся на опору с овальной дорожкой качения, равен δ=6 г·см.

С учетом принятых исходных данных собственная частота колебаний стержня с дисками на двух опорах составила fC=291,4 Гц, а критическая частота вращения вала - 315,6 Гц (См. Ю.Б. Назаренко, А.Ю. Потапов. Способ устранения резонанса ротора турбореактивного двигателя при критической частоте его вращения с помощью овализации дорожки качения неподвижного кольца роликового подшипника // Двигатель. №1, 2012. - С. 17).

Для устранения резонанса при критической скорости вращения ротора ωk=1983 рад/с при параметре β=1.08, определяющем угол посадки вала на опоре, минимальный параметр овала равен µmin=18 мкм. При меньшем параметре овала не происходило полного устранения прогиба стержня и резонанса имитируемого ротора.

Максимальное значение параметра овала на опоре равно µmax=57 мкм. При большем параметре овала наблюдалось хаотичное движение вала ротора в опоре, что ухудшало работу имитируемого ротора на критических частотах.

Задавалась минимально допустимая жесткость опоры, которая составляла С>Cmin=3.1·107 H/м.

Критические скорости вращения ротора составляли: ωK=1876.6 рад/с (минимально допустимая) и ωk=1983 рад/с (фактическая).

При поименованных выше параметрах колебаний имитируемого ротора в процессе его вращения практически не наблюдалось.

Аналогичная картина имела место при овальной дорожке качения неподвижного внутреннего кольца, которое устанавливалось на опору. При угловом перемещении вектора центробежной силы от неуравновешенной массы ротора в зонах кольца подшипника на участках с уменьшением радиуса дорожки качения внутреннего кольца и при приращении смещения контура к оси вращения, превышающем радиальное перемещение вала ротора на опоре в этом же направлении, реакция на вал со стороны опоры отсутствовала. В течение времени, равного четверти периода собственных колебаний ротора, вал ротора распрямлялся. Применительно к графическим материалам, если вектор центробежной силы от неуравновешенной массы ротора направлен на четвертый квадрант в направлении от центра (чертеж), то посадка вала ротора на внутреннее кольцо будет осуществляться в третьем квадранте. В этом случае силы тяжести ротора уменьшают радиальное перемещение ротора, и параметры овала были такими же, как и для неподвижного наружного кольца при посадке вала ротора во втором квадранте.

Применение данного способа позволяет гарантировано обеспечить полное распрямление вала в одном из квадрантов за четверть периода собственных колебаний ротора и, тем самым, предотвратить резонанс ротора на критических частотах его вращения, в том числе при использовании упругодемпферных опор.

Способ монтажа ротора газотурбинного двигателя, согласно которому вал ротора посредством подшипников качения устанавливают с возможностью вращения в опорах, причем для монтажа вала ротора в одной из опор используют подшипник роликовый с овальной беговой дорожкой его кольца, связанного силовыми элементами со статором двигателя, а установку этого подшипника в опоре осуществляют таким образом, что одна из осей овала беговой дорожки кольца совпадает с направлением силы тяжести ротора, и задают жесткость опоры и параметр овала беговой дорожки кольца подшипника, при которых обеспечивается устранение резонанса ротора на критических частотах его вращения, отличающийся тем, что установку подшипника с овальной беговой дорожной его кольца в опоре осуществляют таким образом, что с направлением силы тяжести ротора совпадает малая ось овала беговой дорожки, жесткость опоры выбирают из условия C>13,3·(δωk2-mg)/µmin, а параметр овала µ задают в диапазоне от минимального значения μ min = 2 L 2 ( λ δ η m g / ω K 2 ) / [ sin ( π β ¯ / 2 ) J O ] и до максимального значения µmax=L2(12.896·δ-2.882·m·g/ωK2)/JO, где δ - статический дисбаланс ротора, приходящийся на опору с овальной дорожкой качения; JO - момент инерции ротора при его угловом перемещении относительно опоры с круговыми дорожками качения подшипника; λ - параметр, равный λ=1,234·β2+0,761·β4+0,118β; η - параметр, равный η = 0.637 β ¯ 5 + 1.244 β ¯ 4 1.42 β ¯ 3 + 2.016 β ¯ 2 0.161 β ¯ ; β - коэффициент, равный β=fK/fC; β ¯ - коэффициент, равный β ¯ = β + 0,095 ; fK и fC - критическая частота вращения ротора и собственная частота колебаний ротора; ωk - круговая критическая скорость вращения ротора; L - пролет ротора; C - жесткость опоры; µ - параметр овала дорожки качения кольца подшипника, µ=(Dmax-Dmin); Dmax и Dmjn - максимальный и минимальный диаметр овальной дорожки качения; m - масса ротора, приходящаяся на опору с овальной дорожкой качения; g - ускорение свободного падения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе снабжения маслом для стационарной газовой турбины, в которой на основании нового соединения компонентов системы снабжения маслом, таких как масляный бак, насосы и теплообменник, а также системы трубопроводов, обеспечивается возможность надежной работы газовой турбины даже при возникающих в течение нескольких часов окружающих температурах до 60°С, без необходимости выполнения этих компонентов для более высоких рабочих температур.

Изобретение относится к упругодемпферным опорам ротора газотурбинного двигателя авиационного и наземного применения. Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя включает рессору, которая имеет упругий элемент с фланцем, передний торец которого соединен с торцом фланца корпуса центрального привода, а задний торец - с торцом корпуса опоры.

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

Изобретение относится к опорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В опоре газотурбинного двигателя на валу ротора компрессора расположены шарикоподшипник и ведущая шестерня с буртом.

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 авиационного двигателестроения и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей.

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).

Двухроторный газотурбинный двигатель содержит роторы низкого и высокого давления, установленные с возможностью вращения в неподвижном картере. Ротор низкого давления содержит компрессор и турбину, соединенные валом низкого давления, поддерживаемым передним опорным подшипником, а также первым задним и дополнительным задним опорными подшипниками.

Приводной центробежный суфлер относится к области авиадвигателестроения, в частности к элементам маслосистемы авиационного газотурбинного двигателя (ГТД). Приводной центробежный суфлер ГТД содержит корпус с маслосбрасывающей резьбой и маслоулавливающей канавкой и установленную в нем осевую крыльчатку, вход в которую сообщен с каналом подвода газомасляной смеси, а выход - через газоотводящие окна с выходным патрубком суфлера.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и, в частности, к маслосистеме авиационного газотурбинного теплонапряженного двигателя. В магистраль суфлирования маслобака установлен дополнительный теплообменник, выход из которого подключен к входу в суфлер-сепаратор, а выход из последнего сообщен с атмосферой, причем воздухоотделитель установлен внутрь маслобака так, что воздухоотводящий его канал сообщен со свободным объемом маслобака, а канал подвода соединен с магистралью суфлирования масляных полостей подшипниковых опор ротора. Изобретение обеспечивает снижение расхода масла за счет конденсации паров масла, попадающих как в систему суфлирования, так и в систему откачки масла с возвратом конденсата в маслобак для повторного его использования. 1 ил.

Изобретение относится к технике, применяемой при транспорте газа по магистральным газопроводам, и может быть использовано в газотранспортной отрасли промышленности для модернизации нагревательных систем для поддержания рабочей температуры масла в маслобаках газотурбинных двигателей (далее - ГТД) неработающих (находящихся в резерве) газоперекачивающих агрегатов, установленных в компрессорных цехах компрессорных станций магистральных газопроводов. В маслобак неработающего ГТД встроен воздушный пучковый теплообменный модуль, входной патрубок которого соединен со снабженным обратным клапаном и запорным краном воздухопроводом, соединенным с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД. К обратному клапану подсоединен снабженный электромагнитным клапаном воздухопровод, соединенный с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД. Обратный клапан установлен с возможностью пропуска воздуха в сторону воздушного пучкового теплообменного модуля и открытия посредством воздействия на него воздуха, поступающего по воздухопроводу, соединенному с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД, после открытия электромагнитного клапана, управляемого контроллером системы автоматизированного управления и регулирования на основании сигналов от датчика температуры, установленного с возможностью фиксирования температуры масла в маслобаке неработающего ГТД. Технический результат - снижение энергетических затрат для нагрева масла в маслобаке неработающего ГТД за счет использования вторичного источника энергии - нагретого воздуха из полости низкого давления осевого компрессора работающего ГТД без снижения мощности и экономичности работающего ГТД. 1 ил.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины с демпфером с дроссельными канавками, содержащая корпус, втулку, закрепленную в корпусе, упругое кольцо с равномерно чередующимися наружными и внутренними выступами, выполненными соответственно на наружной и внутренней поверхностях кольца, подшипник качения, форсуночное кольцо с форсунками и уплотнение масляной полости опоры. Втулка, закрепляемая в корпусе, выполнена заодно целое с упругим кольцом с равномерно чередующимися наружными и внутренними выступами таким образом, что ее средняя часть выполнена в виде этого упругого кольца и торцевая цилиндрическая часть втулки с фланцем для крепления ее к корпусу и другая торцевая часть втулки с внутренним буртом жестко соединены с упругим кольцом на длине каждого наружного выступа, а на длине каждого внутреннего выступа и прилегающих к нему двух пролетов упругое кольцо отделено от этих частей втулки сквозными прорезями. Между прорезями и торцами внутренних выступов остаются цилиндрические пояски, контактирующие с резиновыми уплотнительными кольцами. В корпусе выполнена герметичная полость в области верхнего наружного выступа, в которую под давлением подается масло, сообщающаяся с кольцевой канавкой с прямоугольным поперечным сечением, выполненной на наружной поверхности упругого кольца в середине его ширины с эксцентриситетом относительно центра опоры, направленным вертикально вниз. На наружной поверхности каждого внутреннего выступа в окружном направлении в середине ширины выступа выполнена дроссельная канавка с прямоугольным поперечным сечением, соединяющая впадины, прилегающие к выступу, впадины, образованные наружными выступами упругого кольца, сообщаются с впадинами, образованными его внутренними выступами, через радиальные отверстия. Торцы впадин, образованных внутренними выступами, уплотнены резиновыми уплотнительными кольцами, размещенными в кольцевых канавках, выполненных во внешнем кольце подшипника. Натяг в них выбран из условия отсутствия проскальзываний рабочих режимах турбомашины. На торце внешнего кольца подшипника выполнен выступ, входящий в ответный паз в бурте втулки с зазором по периметру паза, равным допустимому смещению ротора в опоре, причем паз в бурте размещен в срединной радиальной плоскости наружного выступа упругого кольца. Масло в канавку в форсуночном кольце, соединяющую его форсунки, поступает под давлением подачи из своей герметичной полости в корпусе, также расположенной над одним из наружных выступов упругого кольца, через канавку, выполненную в корпусе, и несколько отверстий, выполненных во втулке. Герметичность полостей, выполненных в корпусе, обеспечивается натягом между этой втулкой и корпусом. Достигается меньший радиальный размер, повышаются упругие и демпфирующие характеристики, снижается темп износа. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Перед запуском двигателя в нагнетающую магистраль подают масло через дополнительный маслонасос и дополнительную магистраль, масло подают до заполнения нагнетающей магистрали, а полноту заполнения нагнетающей магистрали определяют по моменту появления масла на сливе из опор двигателя или одновременно при появлении масла на сливе из опор двигателя и достижении заданной величины давления масла в нагнетающей магистрали, после чего, дополнительный маслонасос отключают и запускают двигатель. Технический результат изобретения - предотвращение запуска двигателя с незаполненной маслосистемой и исключение выхода из строя двигателя в результате повышенного износа подшипников при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к разработке энергоустановок с охлаждением масла в замкнутой циркуляционной системе, что характерно для авиационных газотурбинных двигателей. Технический результат изобретения - создание автономной эжекторной системы охлаждения масла, которая конструктивно независима от условий расположения в отсеке летательного аппарата, и максимальное использование поверхности контура двигательного сопла для увеличения эффекта эжекции. Эффективность эжекторной системы достигается применением шевронного сопла, соединенного с выходом из турбины, через которое проходит струя выхлопных газов, и патрубок воздушно-масляного радиатора трапециевидной формы. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и касается элементов системы суфлирования авиационного газотурбинного двигателя (ГТД). Перед опорным подшипником установлен через радиальное отверстие в валу стопор в виде цилиндрического штифта так, что выступающие за пределы боковой поверхности вала цилиндрические участки штифта расположены перед торцом внутренней обоймы опорного подшипника, зафиксированной относительно корпуса. Торцовые участки штифта спрятаны внутрь выполненной в крыльчатке на входе кольцевой проточки, исключается попадание элементов разрушения в сторону механизма привода (коробки приводов двигательных агрегатов), что повышает надежность конструкции суфлера. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к маслобаку системы смазки авиационного двигателя, устанавливаемого на сверхзвуковые маневренные самолеты. Суфлирующая магистраль с заборником в нижней части корпуса выполнена отдельно от блока суфлирующих магистралей, установлена над перегородкой и имеет автономное сообщение с коллектором. Заборник ее соединен с суфлирующей магистралью через коленообразный участок магистрали и параллельно подключен через отверстие в перегородке, выполненное у задней стенки корпуса, к свободному объему маслобака. Заявленное изобретение позволяет при действии на самолет отрицательных перегрузок исключить выброс в атмосферу тех объемов масла, которые скапливаются в погруженной в масло части маслозаборников, что сокращает расход масла и улучшает экологические характеристики двигателя самолета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Масляная система авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) относится к области авиационного двигателестроения. Магистрали откачки масла насосов, подключенных к масляным полостям подшипниковых опор ротора, сообщены с магистралью откачки масла насоса масляной полости коробки привода агрегатов через обратный клапан, подпружиненный в сторону магистралей откачки насосов масляных полостей подшипниковых опор ротора, сопротивление которого близко к разности напоров давления, создаваемых насосами откачки масла масляных полостей подшипниковых опор ротора и коробки привода агрегатов. Такое выполнение маслосистемы обеспечивает возможность корректировки гидравлического сопротивления в магистралях откачки насосов с приводом от ротора двигателя, что позволяет восстановить баланс подачи и откачки масла в КПА и избежать перегрева масла в масляной полости КПА и падения давления масла на входе в двигатель. 1 ил.

Упругодемпферная опора ротора тяжелой турбомашины относится к ГТД авиационного и наземного применения, а именно к конструкции упругодемпферной опоры компрессора мощной турбомашины наземного применения или мощного ГТД тяжелого самолета, не летающего в перевернутом полете. Предложена упругодемпферная опора ротора тяжелой турбомашины, содержащая корпус, смонтированный на роторе подшипник качения, втулку, жестко закрепленную в корпусе и имеющую на торце внутренний бурт, в который упирается подшипник качения своим внешним кольцом, демпферный зазор, в который под давлением подачи подается масло, уплотненный по торцам резиновыми уплотнительными кольцами, радиально-торцовое уплотнение, выполненное в виде крышки, закрепленной на корпусе, закрепленной на роторе и вращающейся вместе с ним втулки, уплотнительного разрезного графитового кольца, прижатого давлением воздуха к крышке и втулке, лабиринтного уплотнения, образованного крышкой и лабиринтным кольцом, закрепленным на роторе и вращающимся вместе с ним, форсуночное кольцо с форсунками, через которые масло подается на смазку подшипника и уплотнительного стыка разрезного графитового кольца с втулкой радиально-торцового уплотнения. Демпферный зазор выполнен между втулкой, закрепленной в корпусе, и внешним кольцом подшипника, или втулкой, с натягом насаженной на внешнее кольцо подшипника (в этом случае все нижеописанные конструктивные элементы и мероприятия, выполняемые во внешнем кольце подшипника, будут выполняться в этой втулке). Два резиновых уплотнительных кольца уплотняют торцы демпфирующего зазора и торец зазора между втулкой, закрепленной в корпусе, и внешним кольцом подшипника, расположенного над форсуночным кольцом, и третье резиновое уплотнительное кольцо уплотняет второй торец этого зазора, и уплотнительные кольца размещены в кольцевых канавках, выполненных на наружной поверхности внешнего кольца подшипника. Натяг в резиновых уплотнительных кольцах и диаметр их поперечного сечения выбраны таким образом, что обеспечивается надежное уплотнение этих зазоров и отсутствует взаимное проскальзывание с сухим трением резиновых уплотнительных колец по контактным поверхностям канавок и внутренней поверхности втулки, закрепленной в корпусе, при прецессировании ротора с амплитудой смещения ротора в опоре, равной величине демпферного зазора. Форсуночное кольцо запрессовано в расточку внешнего кольца подшипника. Масло поступает под давлением подачи в демпферный зазор из герметичной полости в корпусе через кольцевую канавку, выполненную в корпусе, и отверстия во втулке, закрепленной в корпусе, равнораспределенные по окружности, а в форсуночное кольцо - из другой герметичной полости в корпусе через другую кольцевую канавку в нем, отверстия во втулке, закрепленной в корпусе, также равнораспределенные по окружности, кольцевую канавку, выполненную на наружной поверхности внешнего кольца подшипника в зазоре над форсуночным кольцом и отверстия в этом кольце подшипника, расположенные в секторе, который занимает канавка, выполненная в форсуночном кольце, соединяющая его форсунки. В демпферном зазоре во внешнем кольце подшипника выполнено сквозное дроссельное отверстие. Центрирующая пружина выполнена в виде упругого кольцевого сектора, нижними концами жестко соединенного с крышкой радиально-торцового уплотнения. Во внешнем кольце подшипника выполнен паз под шпонку, а ответный паз под шпонку выполнен в центрирующей пружине. В эти пазы с упором в дно каждого из пазов вставлена шпонка с натягом по ее боковым поверхностям, величина которого подобрана таким образом, что при монтаже ротора в опору со смонтированными в ней втулкой, подшипником с форсуночным кольцом, крышкой радиально-торцового уплотнения с установленной в центрирующей пружине шпонкой, а также при работе турбомашины, не происходило взаимного проскальзывания с сухим трением боковых контактных поверхностей шпонки и пазов. Высота шпонки подобрана таким образом, что при установке ротора в опору и действии на центрирующую пружину силы веса ротора демпфирующий зазор становился концентричным, либо для установления концентричности этого зазора требовалось усилие в несколько десятков Н. Центрирующая пружина выполнена с большой податливостью, например такой, что при действии на нее силы веса ротора, приходящейся на опору, она сдеформируется на 3÷5 мм. На другом торце внешнего кольца подшипника выполнен выступ, входящий в ответный паз в бурте втулки, закрепленной в корпусе, с зазором по периметру паза, равным величине демпферного зазора. В бурте этой втулки выполнены три равнораспределенных по окружности сквозных паза для визуального или с помощью щупа контроля концентричности демпферного зазора. Предложенная упругодемпферная опора ротора компактна и способна обеспечить высокие упругодемпфирующие характеристики мощной турбомашине в условиях воздействия на опору больших статических (силы веса ротора, приходящейся на опору) и динамических нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх