Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин

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.

 

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

В качестве наиболее близкого аналога выбрана 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 через радиально-упругий элемент типа «беличье колесо», 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.

Недостатками известной опоры является недостаточная защищенность упругого элемента в случае передачи с ротора на статорный элемент радиальных и окружных усилий, превышающих допустимые, которые могут возникнуть в процессе испытаний ротора турбомашины или в результате дефекта подшипника.

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 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, согласно настоящему изобретению, на корпусе подшипника выполнены сквозные отверстия, в которые с зазором установлены направляющие.

Такое конструктивное исполнение позволяет в случае передачи крутящего момента с ротора на статор, а также чрезмерной радиальной нагрузки, за счет выборки зазора между направляющими и корпусом подшипника передавать нагрузки на статорный элемент через направляющие, минуя радиально-упругий элемент, чем предотвращает его поломку, что повышает надежность опоры в целом.

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, содержит подшипник 1, установленный на испытуемом роторе (валу) 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, например, цилиндрического сечения, оправку 7 радиально-упругого элемента, выполненную с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим 8, например, вручную или посредством привода 9, закрепленного на статорном элементе 3, при этом направляющие 8 с одного конца закреплены на статорном элементе 3, кроме того, на корпусе 5 подшипника 1 выполнены сквозные отверстия 10, в которые с зазором установлены направляющие 8.

Опора работает следующим образом.

При вращении испытуемого вала 2 с некритической частотой вращения в процессе автономных стендовых испытаний оправка 7 радиально-упругого элемента занимает определенное положение на последнем, обеспечивая определенную жесткость опоры и передачу радиальной нагрузки с испытуемого вала 2 по силовой связи: подшипник 1 → корпус 5 → радиально-упругий элемент → оправка 7 радиально-упругого элемента → направляющие 8 → статор 3.

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

Когда испытуемый вал 2 проходит зону критической частоты вращения, оправку 7 радиально-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 радиально-упругого элемента изначально смещена к подшипнику 1, делая жестким радиально-упругий элемент или исключая его из силовой связи. В этом случае при приближении частоты вращения испытуемого вала 2 к значению критической частоты оправку 7 радиально-упругого элемента плавно перемещают посредством привода 9 в сторону от подшипника 1, что снижает жесткость радиально-упругого элемента и приводит к повышению податливости опоры. Аналогично вышеописанному происходит изменение АЧХ ротора 2 и уменьшение вибраций как испытуемого вала 2, так и испытательного оборудования.

При передаче крутящего момента с испытуемого вала 2 на статорный элемент 3, вызванной нештатной работой подшипника 1, и при превышении допустимой радиальной нагрузки с испытуемого вала 2, обусловленной условиями испытаний, происходит выборка зазоров в отверстиях 10 между корпусом 5 подшипника 1 и направляющими 8. Это приводит к изменению силовой связи при передаче нагрузки с испытуемого вала 2 на статорный элемент 3: подшипник 1 → корпус 5 → направляющие 8 → статор 3, исключая из дальнейшей работы на время критических нагрузок радиально-упругий элемент и оправку 7 радиально-упругого элемента.

Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, содержащая подшипник, установленный на испытуемом валу, 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, отличающаяся тем, что на корпусе подшипника выполнены сквозные отверстия, в которые с зазором установлены направляющие.



 

Похожие патенты:

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.

Направляющее и уплотняющее устройство, предназначенное для установки в отверстии корпуса, сквозь которое проходит вал в турбомашине, содержит узел из углеволокна.

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.

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.

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.

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.

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 соединительному модулю (18), расположенному между приводным валом (8) вентилятора авиационного двигателя и подшипником (12b) качения, при этом модуль включает в себя внутренний конструктивный элемент (26), прикрепленный к валу (8) и имеющий ограждающий элемент (32), и наружный конструктивный элемент (46), который прикреплен к подшипнику (12b) и опирается в радиальном направлении на средства (42), установленные на внутреннем конструктивном элементе (26), и ограничивает дорожку (48) качения, которая является комплементарной по отношению к ограждающему элементу (32) для образования вместе с ним шарового соединения (50), удерживаемого в заблокированном состоянии посредством блокирующего приспособления (34), установленного на внутреннем конструктивном элементе и выступающего в радиальном направлении наружу от ограждающего элемента (32), при этом средства, образующие механический предохранитель (37), образуют соединение между приспособлением и ограждающим элементом (32), так что шаровое соединение разблокируется после разрушения данных средств. В соответствии с изобретением радиальные опорные средства (42) добавлены к приспособлению (34). Достигается то, что когда шаровое соединение разблокируется за счет разрушения средств, образующих механический предохранитель, данное шаровое соединение может функционировать оптимальным образом без отрицательного воздействия на него, вызываемого наличием значительных сил сопротивления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к энергетике. Радиальная межвальная опора ротора турбомашины содержит двухрядный роликовый подшипник, включающий наружное кольцо, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, два сепаратора, контактирующие друг с другом по торцам и зафиксированные относительно друг друга от проворота, в которых соответственно установлены два ряда конических роликов, причем основания меньшего диаметра конических роликов из разных рядов направлены в противолежащие стороны, при этом в месте стыка торцов сепараторов со стороны их внутреннего диаметра выполнена клинообразная кольцевая канавка, в которой установлено разрезное кольцо, выполненное в поперечном разрезе в виде треугольника, основание которого является его внутренней поверхностью, причем между разрезным кольцом и дистанционным кольцом образован радиальный зазор. Изобретение позволяет обеспечить работоспособность опоры за счет исключения дефекта проскальзывания роликов относительно колец подшипника. 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Опора компрессора низкого давления турбомашины, содержащая промежуточный вал, в котором установлена цапфа ротора компрессора и соединена с ним в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а в осевом направлении посредством стяжной трубы, последовательно установленные на промежуточном валу шариковый подшипник, графитовое уплотнение, лабиринтное уплотнение, причём уплотнения и внутреннее кольцо шарикового подшипника зафиксированы относительно промежуточного вала в осевом направлении посредством упорного торца и гайки. Изобретение позволяет повысить работоспособность, надежность и технологичность опоры за счет дополнительного контроля соосности и удобства дефектации подшипника и уплотнений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и теплоэнергетики и может быть использовано при разработке паротурбинных энергоустановок. Валопровод турбоагрегата содержит скрепленные между собой соединительными муфтами и установленные на подшипниковых опорах роторы многоцилиндровой паровой турбины и электрогенератора. Каждая из указанных соединительных муфт объединена с общей для двух стыкуемых ею роторов подшипниковой опорой, причем одно из указанных объединений выполнено в виде опорно-упорного подшипника, а все остальные - в виде опорного подшипника. При этом опорно-упорный подшипник содержит в качестве опорного и упорного элементов вала внешние соответственно цилиндрические и одну из торцевых поверхностей ответных полумуфт соединительной муфты двух стыкуемых смежных роторов, а опорный подшипник скольжения содержит в качестве опорного элемента вала внешние цилиндрические поверхности ответных полумуфт соединительной муфты двух стыкуемых смежных роторов. Изобретение обеспечивает уменьшение длины и металлоемкости валопровода, увеличение жесткости роторов, повышение эффективности и надежности работы соединительной муфты в качестве элемента вала опорного и опорно-упорного подшипников скольжения. 3 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к газотурбинным установкам авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор компрессора или турбины. Радиальная упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит шариковый подшипник, а также последовательно установленные на цапфе ротора турбомашины со стороны рабочих колес ротора турбомашины лабиринтное уплотнение, контактное кольцо, с которым взаимодействует контактное графитовое уплотнение, и роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе роликового подшипника. На торце цапфы ротора турбомашины установлено и жестко закреплено упорное кольцо, контактирующее с торцом внутреннего кольца роликового подшипника. Корпусы всех упомянутых уплотнений жестко соединены с корпусом опоры через упругий элемент типа «беличье колесо». Наружное кольцо шарикового подшипника установлено в корпусе шарикового подшипника, выполненного зацело с корпусом роликового подшипника с образованием общего корпуса подшипников, а внутреннее кольцо закреплено на наружном диаметре вспомогательной втулки. Вспомогательная втулка соединена с упорным кольцом посредством расположенных по окружности шарнирных V-образных механизмов, каждый из которых образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения. В месте соединения качалок установлен груз, расположенный на диаметре, меньшем, чем диаметр внутреннего кольца вспомогательной втулки, а свободные концы качалок соединены со вспомогательной втулкой и упорным кольцом посредством шарнирных соединений. Общий корпус подшипников установлен в упругом элементе типа «беличье колесо», причем между упругим элементом и расположенным непосредственно под ним участком общего корпуса подшипников образована кольцевая полость, в которой установлена осевая пружина. Общий корпус подшипников выполнен с возможностью осевого смещения, относительно упругого элемента, ограниченного с одной стороны торцом корпуса контактного графитового уплотнения, а с другой стороны торцом упругого элемента. Торец упругого элемента типа «беличье колесо» и ответная торцевая поверхность общего корпуса подшипников выполнены коническими относительно продольной оси опоры, где основание конуса расположено со стороны рабочих колес ротора турбомашины. Лабиринтное уплотнение, контактное кольцо и внутреннее кольцо роликового подшипника зафиксированы в осевом направлении посредством гайки, установленной по резьбе на цапфе ротора турбомашины и контактирующей с торцом внутреннего кольца роликового подшипника. Изобретение позволяет расширить диапазон работы турбомашины с низким уровнем вибраций. 2 ил.

Изобретение относится к газотурбинным установкам авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор компрессора или турбины. Радиальная упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит шариковый подшипник, а также последовательно установленные на цапфе ротора турбомашины со стороны рабочих колес ротора турбомашины лабиринтное уплотнение, контактное кольцо, с которым взаимодействует контактное графитовое уплотнение, и роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе роликового подшипника. На торце цапфы ротора турбомашины установлено и жестко закреплено упорное кольцо, контактирующее с торцом внутреннего кольца роликового подшипника. Корпусы всех упомянутых уплотнений жестко соединены с корпусом опоры через упругий элемент типа «беличье колесо». Наружное кольцо шарикового подшипника установлено в корпусе шарикового подшипника, выполненного зацело с корпусом роликового подшипника с образованием общего корпуса подшипников, а внутреннее кольцо закреплено на наружном диаметре вспомогательной втулки. Вспомогательная втулка соединена с упорным кольцом посредством расположенных по окружности шарнирных V-образных механизмов, каждый из которых образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения. В месте соединения качалок установлен груз, расположенный на диаметре, меньшем, чем диаметр внутреннего кольца вспомогательной втулки, а свободные концы качалок соединены со вспомогательной втулкой и упорным кольцом посредством шарнирных соединений. Общий корпус подшипников установлен в упругом элементе типа «беличье колесо», причем между упругим элементом и расположенным непосредственно под ним участком общего корпуса подшипников образована кольцевая полость, в которой установлена осевая пружина. Общий корпус подшипников выполнен с возможностью осевого смещения, относительно упругого элемента, ограниченного с одной стороны торцом корпуса контактного графитового уплотнения, а с другой стороны торцом упругого элемента. Торец упругого элемента типа «беличье колесо» и ответная торцевая поверхность общего корпуса подшипников выполнены коническими относительно продольной оси опоры, где основание конуса расположено со стороны рабочих колес ротора турбомашины. Изобретение позволяет расширить диапазон работы турбомашины с низким уровнем вибраций. 2 ил.

Турбоустановка содержит компрессор (102), содержащий модуль (114), выполненный с возможностью введения скольжением в наружный кожух (112) и извлечения из него. Турбоустановка дополнительно содержит электрический двигатель (104), содержащий вал (108), выполненный с возможностью присоединения к валу (106) компрессора. Через неподвижную часть (126) компрессора или двигателя от первого магнитного подшипника ко второму магнитному подшипнику проходит кабелепровод (124, 212). Кабелепровод содержит электрические кабели (132), выполненные внутри кабелепровода (124, 212) и проходящие от первого конца (124a) кабелепровода (124) к его второму концу (124b), и электрические кабели (125, 151), присоединяющие первый или второй магнитные подшипники к внешнему разъему (130) через электрические кабели (132) кабелепровода (124). Достигается сокращение времени монтажа и демонтажа установки. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Турбомашина, содержащая, по меньшей мере, один вал и, по меньшей мере, один подшипник, направляющий во вращении упомянутый вал вокруг оси турбомашины; подшипник, содержащий первое внутренне расположенное в радиальном направлении кольцо и второе внешне расположенное в радиальном направлении кольцо, между которыми размещены подвижные элементы; турбомашина, в которой первое кольцо установлено плавающим на упомянутом валу посредством демпфирующего тонкого жидкого слоя. Технический результат изобретения - повышение надежности путем исключения деформации вала, на котором расположен подшипник. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Предлагаемое изобретение относится к турбиностроению и может быть использовано в конструкции газотурбинных установок, в частности в элементах опор и опорных подшипников. Опора турбины высокого давления содержит наружный корпус, последовательно соединенные внутреннее кольцо, корпус подшипника и роликоподшипник, взаимодействующий с ротором турбины, сопловые лопатки, спицы, фиксирующие гайки и втулки. Спицы закреплены одним концом на наружном корпусе, а другим концом на внутреннем кольце. Втулки выполнены в виде стакана с отверстием под спицы в днище. Втулки закреплены на внутреннем кольце, а на спицах выполнены буртики. Каждая спица установлена в отверстие в днище стакана и снабжена двумя парами шайб со сферическими поверхностями. Одна пара шайб установлена на спицу между буртиком спицы и одной стороной днища стакана, а другая между другой стороной днища стакана и фиксирующей гайкой. Изобретение позволяет повысить ресурс турбины высокого давления газотурбинной установки. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к системам разгрузки опор роторов компрессоров низкого давления газотурбинного двигателя, в том числе и в составе летательного аппарата. Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя содержит ротор, передняя и задняя цапфы которого установлены в передней и задней опорах статора соответственно, шарикоподшипник, вспомогательную втулку, шарнирные V-образные механизмы и упорное кольцо. Наружное кольцо шарикоподшипника установлено в его корпусе, соединенном с корпусом передней опоры посредством разъемного соединения, а внутреннее кольцо шарикоподшипника установлено на наружном диаметре вспомогательной втулки. На торце передней цапфы ротора установлено упорное кольцо, соединенное с вспомогательной втулкой посредством расположенных по окружности относительно продольной оси компрессора шарнирных V-образных механизмов. Каждый V-образный механизм образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения, при этом в месте их соединения установлен груз, расположенный на диаметре меньшем, чем диаметр внутреннего кольца вспомогательной втулки. Свободные концы качалок соединены со вспомогательной втулкой и упорным кольцом соответственно посредством шарнирных соединений. Изобретение позволяет повысить надежности работы компрессора низкого давления газотурбинного двигателя. 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, 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