Межроторная опора газотурбинного двигателя



Межроторная опора газотурбинного двигателя
Межроторная опора газотурбинного двигателя
Межроторная опора газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2608512:

Лукин Виктор Александрович (RU)

Изобретение относится к энергетике. Опора двухвального газотурбинного двигателя, содержащая роликоподшипник, установленный между валами роторов низкого и высокого давлений, масляную подводящую полость под внутренним кольцом, маслоподводящие отверстия, выполненные во внутреннем кольце подшипника, сепаратор, центрированный по наружному кольцу, причём на беговых дорожках внутреннего и наружного колец выполнены одна или несколько радиальных маслоотводящих канавок произвольного профиля. Изобретение позволяет существенно ослабить влияние масляного клина на ролики и кольца роликоподшипников, позволяет уменьшить рабочую температуру с уменьшением потребного количества охлаждающего масла, а также позволяет увеличить ресурс подшипника. 2 ил.

 

Изобретение относится к газотурбинным двухконтурным двигателям, имеющим два независимо вращающихся ротора низкого и высокого давления. Направление вращения роторов может совпадать или быть противоположным. В конструкции одной из опор может использоваться роликоподшипник, установленный между валами роторов низкого и высокого давления. Опора содержит роликоподшипник, масляную подводящую полость, расположенную под внутренним кольцом, специальные отверстия во внутреннем кольце для подачи масла в область качения роликов.

Являясь узлом энергообмена, опора работает в условиях воздействия радиальных нагрузок, высоких температур и перепадов давления из-за воздействия «масляных клиньев» возникающих при качении роликов.

При качении между роликом и кольцом в нагруженной зоне образуется сжатие масляной прослойки (клина) с большим удельным давлением. Эпюра результирующей силы клина стремится отжать ролик от поверхности и повернуть его в направлении, противоположном вращению. При небольших или околонулевых радиальных нагрузках имеет место проскальзывание роликов, а следовательно, выделение тепла[1].

Работа роликоподшипника в частично затопленном состоянии также способствует повышенному тепловыделению из-за внутреннего трения в слоях масла и увеличению температуры узла опоры в целом.

При определенных условиях гидродинамические процессы, протекающие в «масляных клиньях», могут способствовать появлению кавитационных форм, отрицательно влияющих на износ поверхностей качения на роликах и беговых дорожках колец.

Задача изобретения - создание конструкции опоры с МРП, обеспечивающей наиболее оптимальные условия качения путем уменьшения воздействия на них масляных клиньев и кавитации.

Наиболее близким прототипом по конструктивному решению опоры с МРП является патент [3]. В прототипе (фиг. 1) масло подается непосредственно в зону контакта ролика с внутренним кольцом подшипника по специальным отверстиям из масляной полости, находящейся под внутренним кольцом.

К недостаткам такой конструкции относится отсутствие мероприятий по снижению воздействия масляных клиньев на ролики и отсутствие мероприятий отвода тепла из места скольжения (центровки) сепаратора по наружному кольцу. Сепаратор рассматриваемых подшипников центрируется - скользит рабочей поверхностью только по наружному кольцу, которое обеспечивает его расчетное центральное положение. Разность коэффициентов температурного расширения создает повышенное давление в месте контакта с выделением тепла.

Для достижения задачи изобретения предлагается в конструкции межроторной опоры на беговых дорожках колец подшипника выполнять одну или несколько кольцевых маслоотводящих канавок. Форма и количество канавок определяется способом их изготовления и габаритными размерами подшипника. Предлагаемые маслоотводящие канавки способны полностью или частично противостоять появлению интенсивных «масляных клиньев» и тем самым обеспечить качение роликов без проскальзывания. Это вызовет уменьшение рабочей температуры деталей подшипника, что приведет к снижению потребных расходов масла.

Предлагаемая конструкция подшипника межроторной опоры представлена на рисунке фиг. 2.

Подшипник состоит из наружного 1 и внутреннего 2 колец и сепаратора 3, центрированного по наружному кольцу. Внутреннее кольцо имеет два ряда отверстий для подачи основного масла в область качения роликов.

Беговые дорожки внутреннего и наружного колец имеют радиальные кольцевые маслоотводящие канавки 4 и 5. Профиль канавки выбирается произвольным, в зависимости от технологических возможностей изготовления и имеет второстепенное значение, а решающим фактором является площадь проходного сечения канавки. Количество (одна или несколько) и размеры канавки выбираются из расчета обеспечения расхода в объеме 5-10% масла через «масляный клин». Для большинства подшипников положительный эффект наступает при наличии одной канавки.

Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить назначенный ресурс роликоподшипника на величину 7-9%.

Источники информации

1. Демидович В.М. Исследование теплового режима подшипников ГТД. «Машиностроение», 1978.

2. Коровченский М.В. Теоретические основы работы подшипников скольжения. «Машиностроение», 1959 г.

3. Патент RU №2265742 C1, F02C 7/06.

4. Влияние неисправностей подшипников качения. Материалы из библиотеки Московского центра Брюль и Кьер.

Опора двухвального газотурбинного двигателя, содержащая роликоподшипник, установленный между валами роторов низкого и высокого давлений, масляную подводящую полость под внутренним кольцом, маслоподводящие отверстия, выполненные во внутреннем кольце подшипника, сепаратор, центрированный по наружному кольцу, отличающаяся тем, что на беговых дорожках внутреннего и наружного колец выполнены одна или несколько радиальных маслоотводящих канавок произвольного профиля.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к конструкции канала для смазочного масла для подшипника. Технический результат - повышение эффективности направления смазочного масла к подшипнику.

Изобретение относится к узлам подшипников качения и, в частности, к конструкции сепаратора, направляющего элементы качения, для узла подшипника качения, при этом конструкция адаптирована для подачи консистентной смазки из внутреннего проставочного кольца к сепаратору.

Область техники, к которой относится изобретение - это машины и механизмы, которые имеют картер со смазкой, вращающиеся, двигающиеся детали, способные разбрызгивать смазку, и в них применяются подшипники качения шариковые или роликовые.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к подшипникам, и может быть использовано в роликовых подшипниках качения. Роликовый подшипник содержит наружное и внутреннее кольца с дорожками качения (3) и цилиндрические ролики (1).

Изобретение относится к машиностроению, в частности к смазочным устройствами, и может быть использовано для смазывания подшипников качения низкооборотных валов зубчатых передач с масляными ваннами.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям и способам изготовления подшипников качения, в частности радиальных и упорных шарикоподшипников.

Изобретение относится к сепаратору подшипника качения, составленному из нескольких частей. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах, в которых применяются высокоскоростные подшипники качения, в частности в планетарных мельницах, планетарных редукторах, планетарных коробках передач.

Изобретение относится к устройству для снабжения смазкой, преимущественно подшипниковой системы прокатного стана, для дозировки смазки к смазочным точкам (2) подшипниковой системы прокатного стана, а также к подшипниковой системе, которая используется преимущественно в прокатном стане с по меньшей мере одним устройством для снабжения смазкой такого типа.

Изобретение относится к общему машиностроению, конкретно к опорам приводных валов с подшипниками качения и картерной системой смазки, применяющимся, в частности, в консольных и других типах насосов.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к маслосистемам, их агрегатам наддува полостей и устройствам суфлирования масла. Двухроторный газотурбинный двигатель снабжен системой последовательно сообщенных друг с другом посредством дополнительных воздуховодов предмасляных полостей компрессора низкого давления и предмасляной полости компрессора высокого давления, одновременно сообщенных с предмасляной полостью турбины, эжектором, содержащим эжектируемую полость, эжектирующую полость и камеру смешения, предмасляная полость турбины сообщена, с одной стороны, через воздуховод с клапаном суфлирования, а с другой стороны, с входом эжектируемой полости эжектора, выход которой сообщен с входом камеры смешения, при этом эжектирующая полость своим входом сообщена с источником питания, а выходом с входом камеры смешения, выход камеры смешения сообщен с входной полостью форсажной камеры.

Изобретение относится к авиационным двухконтурным турбореактивным двигателям (ТРДД). Предложена передняя опора ротора вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащая ступицу, корпус подшипника, два упругих элемента, соединенных параллельно так, что их жесткости суммируются, роликовый подшипник, смазываемый барботажем, цапфу, фигурную втулку, закрепленную на цапфе и фиксирующую фланцем внутреннее кольцо подшипника и вращающиеся детали сегментного контактного уплотнения, сегментное контактное уплотнение, состоящее из втулки с резьбой, закрепленной на цапфе, кольца, по резьбе соединенного с этой втулкой, трех графитовых уплотнительных колец, составленных из отдельных сегментов, прижатых к контактирующему с ними кольцу двумя пружинами так, что между торцами сегментов этих колец остается зазор 0,05÷0,1 мм, два из которых без зазора вставлены друг в друга, а третье кольцо установлено встык к этим двум кольцам, причем стыки сегментов этих колец в окружном направлении разнесены друг от друга, лабиринтное уплотнение предмасляной полости опоры, состоящее из лабиринтного кольца и статорного элемента, трубу, расположенную внутри цапфы и образующую воздушную полость в ней, и в фигурной втулке и цапфе выполнены отверстия, через которые подводится масло для охлаждения кольца, контактирующего с графитовыми уплотнительными кольцами, и в трубе, цапфе и лабиринтном кольце выполнены отверстия, через которые подается воздух для наддува предмасляной полости опоры, отличающаяся тем, что корпус подшипника выполнен за одно целое с обоими упругими элементами, выполненными в виде упругих колец с равномерно чередующимися наружными и внутренними выступами, натяг между наружным кольцом подшипника и внутренними выступами упругих колец равен 0÷h/2 мм, где h - высота выступов упругих колец, равная h=0,15÷0,3 мм, в расточки, выполненные в наружном кольце подшипника с обеих его сторон, запрессованы две втулки с полированными торцами, выполненные из стали или бронзы БрС30, и торцы зазора между ступицей и наружным кольцом подшипника, в котором размещены упругие кольца, уплотнены металлическими уплотнительными кольцами, которые прижаты ответными полированными торцами к полированным торцам этих втулок резиновыми уплотнительными кольцами, расположенными в кольцевых канавках в бурте корпуса подшипника и корпусе сегментного контактного уплотнения, и на каждом металлическом уплотнительном кольце выполнен выступ, который входит соответственно в ответный паз, выполненный в бурте корпуса подшипника или корпуса сегментного контактного уплотнения с зазором по периметру паза, меньшим смещения металлического уплотнительного кольца, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического и резинового уплотнительных колец, и равным 0÷0,05 мм, а на торцах наружного кольца подшипника выполнены выступы, входящие в ответные пазы в металлических уплотнительных кольцах с зазором по периметру паза, равным или немного большим допустимого смещения цапфы в ступице, с зазором 0,15÷0,3 мм, и радиальный зазор между металлическими уплотнительными кольцами и корпусом подшипника меньше смещения металлического уплотнительного кольца, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического и резинового уплотнительных колец, меньше 0,1 мм, и радиальное расстояние от наружной окружности, ограничивающей зону контакта резинового уплотнительного кольца с металлическим уплотнительным кольцом, до наружной цилиндрической поверхности металлического уплотнительного кольца таково, что гидравлическое давление, действующее на каждое металлическое уплотнительное кольцо со стороны уплотнительного резинового кольца, уравновешивает в случае раскрытия стыка между металлическим уплотнительным кольцом и наружным кольцом подшипника гидравлическое давление, действующее на металлическое уплотнительное кольцо со стороны наружного кольца подшипника, а внутренний диаметр резьбы втулки, закрепленной на цапфе, равен или больше наружного диаметра внутреннего кольца подшипника, а само резьбовое соединение уплотнено резиновым уплотнительным кольцом, размещенным в кольцевых расточках втулки и кольца, и между кольцом и лабиринтным кольцом установлено разрезное упругое кольцо, в свободном состоянии сцентрированное по пояску лабиринтного кольца, цилиндрические поверхности двух графитовых колец, вставленных друг в друга, по которым они контактируют, выполнены с эксцентриситетом по отношению к цилиндрической поверхности внутреннего кольца этой пары, по которой оно контактирует с кольцом, навернутым на втулку, и в качестве пружин, прижимающих сегменты графитовых уплотнительных колец к контактирующему с ними кольцу, применены два кольцевых многослойных гофрированных пакета, набранных «гофр в гофр» из шлифованных стальных нагартованных лент или лент, изготовленных из закаленной нержавеющей стали, причем стыки концов лент равномерно распределены по вершинам гофров, каждый пакет гофрированных лент с радиальным натягом по вершинам гофров, созданным одинаковым одновременным сжатием всех гофров пакета в радиальных направлениях, вставлен в кольцевой зазор между корпусом сегментного контактного уплотнения и тем графитовым уплотнительным кольцом, на которое он опирается, до упора друг в друга и в стенку этого корпуса так, что его вершины располагаются в ответных полукруглых сегментных выемках, выполненных в контактирующих с пакетами деталях, и сегментное контактное уплотнение со стороны предмасляной полости опоры закрыто крышкой и уплотнено резиновыми уплотнительными кольцами, расположенными в кольцевых канавках крышки, и крышка и корпус сегментного уплотнения изготовлены из стали одинаковой марки или бронзы БрС30, причем кольцевой зазор между корпусом сегментного уплотнения и крышкой также меньше 0,1 мм, и в крышке выполнен несквозной паз, в который с суммарным зазором по боковым сторонам паза, меньшим 0,1 мм, входит упор, герметично частью с конической трубной резьбой закрепленный в корпусе сегментного уплотнения и законтренный упругим кольцом, и крышка упругими силами, созданными упругим разрезным кольцом, размещенным в кольцевой канавке корпуса сегментного уплотнения, и давлением воздуха, поступающего в предмасляную полость опоры через отверстия в трубе, цапфе и лабиринтном кольце, прижата полированным торцом к ответным полированным торцам графитных уплотнительных колец, а в бурте корпуса подшипника выполнено дроссельное отверстие, сообщающееся с зазором по периметру паза, выполненного в металлическом уплотнительном кольце.

Изобретение относится к гидравлическому подшипнику для стационарной газовой турбины, содержащему масляную ванну, в которой предусмотрен сток для гидравлического масла, при этом сток содержит расположенное в масляной ванне сточное отверстие и примыкающий к сточному отверстию сточный трубопровод, при этом предусмотрены средства, которые в стекающем гидравлическом масле вызывают в сточном трубопроводе кольцевой поток с центральным воздушным столбом.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и, в частности, к малоразмерным газотурбинным двигателям с системой смазки и охлаждения подшипников.

Изобретение относится к области машиностроения и касается элементов систем газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора, воздухоотделителя в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), а также в других устройствах для отделения жидкости от газожидкостной смеси.

Изобретение относится к энергетике. Предложена опора турбины высокого давления, содержащая корпус подшипника с силовыми спицами, закрепленными на корпусе турбины, наружное кольцо подшипника, установленное в корпусе между упорным буртом и гайкой, и роликоподшипник, взаимодействующий с ротором турбины.

Изобретение относится к системе охлаждения газотурбинного двигателя с помощью охлаждающего воздуха. Двухроторный газотурбинный двигатель, содержащий полость наддува опоры компрессора низкого давления, полость наддува опоры компрессора высокого давления и полость наддува опоры турбины, сообщенные через' подвижные уплотнения с газовоздушным трактом двигателя и с полостями маслосистемы, предмасляные полости, сообщенные с одноименными полостями наддува и полостями маслосистемы через подвижные уплотнения и форсажную камеру, согласно изобретению содержит систему последовательно сообщенных друг с другом посредством воздуховодов предмасляную полость компрессора низкого давления и предмасляную полость компрессора высокого давления, одновременно сообщенных с предмасляной полостью турбины, эжектор, содержащий эжектируемую и эжектирующую полости и камеру смешения, при этом эжектируемая полость своим входом сообщена с предмасляной полостью турбины, а выходом - с входом камеры смешения, эжектирующая полость своим входом сообщена с источником питания, а выходом - с входом камеры смешения, причем выход камеры смешения сообщен с входной полостью форсажной камеры.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и касается предохранительного клапана двойного действия, используемого в системе суфлирования масляных полостей подшипниковых опор ротора авиационного газотурбинного двигателя для поддержания заданных режимов давления воздуха в масляных полостях.

Изобретение относится к области пленок демпфирующих жидкостей направляющего подшипника вала турбомашины и, более конкретно, относится к регулированию толщины такой пленки демпфирующей жидкости.

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.

Изобретение может быть использовано при изготовлении опор с расположением подшипника между двумя вращающимися роторами, в частности в газотурбинных двигателях авиационного и наземного применения. Подшипник опоры установлен между валами роторов низкого и высокого давлений и состоит из наружного кольца, внутреннего кольца, тел качения и сепаратора, центрированного по наружному кольцу. Внутреннее кольцо выполнено с отверстиями для подачи масла в область качения роликов. Ролики выполнены со спиральными канавками, угол подъема которых относительно оси вращения составляет 15-25°. Направление угла подъема выбрано с учетом распределения осевого градиента температур колец подшипника и обеспечивает наиболее оптимальное условие качения роликов путем уменьшения воздействия на них масляных клиньев. Использованная схема смазки и охлаждения подшипника улучшает его температурное состояние и снижает величину гидродинамических нагрузок на его детали. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх