Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью



Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью
Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью
Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью

 


Владельцы патента RU 2634512:

Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "УМПО") (RU)

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с регулируемой жесткостью, применяемых в конструкции турбомашин и при стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин. Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью содержит установленный на валу подшипник, на наружном кольце которого закреплен корпус, соединенный со статорным элементом посредством разрезной втулки. Между разрезной втулкой и корпусом установлена подвижная втулка, выполненная с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода и контактирующая с разрезной втулкой по ее цилиндрической поверхности в области прорезей. Подвижная втулка образует с корпусом демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями. Изобретение позволяет плавно изменять жесткость опоры без приложения дополнительной осевой силы через упругий элемент и дополнительного динамического воздействия на элементы конструкции, а также реализовать любую жесткость опоры внутри диапазона изменения. 2 ил.

 

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с регулируемой жесткостью, применяемых в конструкции турбомашин и при стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

В качестве наиболее близкого аналога выбрана упругодемпферная опора роторной машины, содержащая установленный на валу подшипник, на наружном кольце которого закреплен корпус, соединенный со статорным элементом посредством разрезной втулки.

/RU 2365766, МПК F01D 25/16, опубликовано: 27.08.2009/ - прототип.

Недостатком известной опоры является то, что в данном решении реализовано только два значения радиальной жесткости опоры путем приложения осевой силы, в частности, догружающей упругий элемент, при этом происходит скачкообразное изменение жесткости, сопровождающееся дополнительным динамическим воздействием на элементы конструкции.

Задачей заявленного изобретения является создание упругодемпферной опоры с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, лишенной недостатков прототипа.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является возможность плавного изменения жесткости опоры без приложения дополнительной осевой силы через упругий элемент и дополнительного динамического воздействия на элементы конструкции, а также реализация любой ее жесткости внутри диапазона изменения, что расширяет возможности применения заявленной опоры и повышает ее надежность.

Указанный технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре с регулируемой жесткостью, содержащей установленный на валу подшипник, на наружном кольце которого закреплен корпус, соединенный со статорным элементом посредством разрезной втулки, согласно заявленному изобретению между разрезной втулкой и корпусом установлена подвижная втулка, выполненная с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода и контактирующая с разрезной втулкой по ее цилиндрической поверхности в области прорезей, при этом подвижная втулка образует с корпусом демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями.

Установка между разрезной втулкой и корпусом подвижной втулки, выполненной с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры и контактирующей с разрезной втулкой по ее цилиндрической поверхности в области прорезей, а также образующей с корпусом демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями, позволит путем изменения рабочей длины балочек, образованных прорезями на разрезной втулке, плавно изменять жесткость опоры без приложения осевой силы и без дополнительного динамического воздействия, догружающих детали конструкции, в том числе и упругий элемент, являющийся наименее прочным в силовой схеме передачи усилий с вала на статорный элемент.

Наличие привода позволит изменять положение подвижной втулки во время испытаний или при работе турбомашины в требуемом диапазоне и фиксировать ее в выбранном положении, что расширит возможности применения заявленной опоры и повысит ее надежность.

При этом опора допускает установку радиального и радиально-упорного подшипников.

Сущность заявленного изобретения поясняется фигурами 1, 2.

На фиг. 1 представлен продольный разрез упругодемпферной опоры с регулируемой жесткостью, в положении подвижной втулки, обеспечивающем минимальную жесткость опоры в диапазоне изменения.

На фиг. 2 представлен продольный разрез упругодемпферной опоры с регулируемой жесткостью, в положении подвижной втулки, обеспечивающем максимальную жесткость опоры в диапазоне изменения.

Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью содержит установленный на валу 1, подшипник 2, на наружном кольце 3 которого закреплен корпус 4, соединенный со статорным элементом 5 посредством разрезной втулки 6, а между разрезной втулкой 6 и корпусом 4 установлена подвижная втулка 7, образующая с последним демпфирующую полость 8, ограниченную уплотнениями 9. Подвижная втулка 7 выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода 10, выполненного в частном случае реализации в виде закрепленного на статорном элементе 5 реечного механизма, и возможностью занимать любое положение в пределах диапазона, ограниченного физическими свойствами конструкции (габаритными размерами, техническими характеристиками привода 10 и т.д.). Границы диапазона положения подвижной втулки 7 характеризуются свойствами минимальной жесткости (фиг. 1) и максимальной жесткости (фиг. 2) опоры. При этом подвижная втулка 7 постоянно контактирует по цилиндрической поверхности с разрезной втулкой 6 в области прорезей 11 и может быть зафиксирована в любом положении диапазона.

Сборка упругодемпферной опоры с регулируемой жесткостью осуществляется следующим образом.

На корпус 4 устанавливают уплотнения 9 и разрезную втулку 6. Закрепляют их на статорном элементе 5, после чего на последнем закрепляют привод 10 с установленной в нем подвижной втулкой 7. В собранную конструкцию заводят вал 1, с установленным на последнем подшипником 2, который по наружному кольцу 3 соединяют с корпусом 4.

Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью работает следующим образом.

При вращении вала 1 с некритической частотой вращения в процессе работы турбомашины или при автономных стендовых динамических испытаниях подвижная втулка 7 занимает определенное положение относительно разрезной втулки 6 (например, фиг. 1), обеспечивая определенную жесткость упругой опоры и передачу радиальной нагрузки с вала 2 по силовой связи: подшипник 2→корпус 4→разрезная втулка 6→подвижная втулка 7→статорный элемент 5.

В процессе изменения частоты вращения вала 1 при приближении к значению критической частоты вращения и, как следствие, увеличении вибраций вала 1 и всей конструкции в целом, в частном случае реализации и стендового оборудования, плавно перемещают подвижную втулку 7 посредством привода 10, увеличивая жесткость опоры, исключая податливую часть разрезной втулки 6 из силовой связи (фиг. 2), что приводит к изменению амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вала 1 с последующим изменением его критической частоты вращения и общему снижению уровня вибраций.

После прохождения валом 1 зоны критической частоты вращения, подвижную втулку 7 плавно перемещают посредством привода 10 в исходное положение. Таким образом, жесткость опоры снижается до первоначального значения.

Возможен вариант, когда опора работает как жесткая, то есть подвижная втулка 7 изначально смещена, как показано на фиг. 2, делая жестким упругий элемент или исключая его часть с прорезями 11 из силовой связи. В этом случае при приближении частоты вращения вала 1 к значению критической частоты подвижную втулку 7 плавно перемещают посредством привода 10, что снижает жесткость упругого элемента и опоры в целом. Аналогично вышеописанному происходит изменение АЧХ вала 1 и уменьшение общего уровня вибраций.

При вращении вала 1 также допустима любая комбинация изменений положения подвижной втулки 7 в пределах реализованного диапазона. В каждом случае обеспечивается снижение амплитуды вибраций за счет наличия демпфирующей полости 8, ограниченной уплотнениями 9.

Настоящее изобретение позволяет путем изменения положения подвижной втулки 6 плавно изменять и реализовывать в значительном диапазоне жесткость опоры непосредственно в процессе работы турбомашины или при автономных динамических испытаниях различных типов валов (по массово-жесткостным характеристикам и габаритам), тем самым изменяя их АЧХ, обеспечивая постоянную работу на некритических частотах вращения и снижая общий уровень вибраций, что значительно расширяет область применения заявленной опоры и повышает ее надежность.

Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью, содержащая установленный на валу подшипник, на наружном кольце которого закреплен корпус, соединенный со статорным элементом посредством разрезной втулки, отличающаяся тем, что между разрезной втулкой и корпусом установлена подвижная втулка, выполненная с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода и контактирующая с разрезной втулкой по ее цилиндрической поверхности в области прорезей, при этом подвижная втулка образует с корпусом демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями.



 

Похожие патенты:

Упорный подшипник содержит электромагнитный статор (22) со статорной поверхностью (26) и роторный диск (28) с роторной поверхностью (36), обращенной к статорной поверхности (26).

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к опорам между роторами высокого и низкого давлений. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является снижение тепловыделения и потребных прокачек масла в подшипнике и в опоре в целом, а также упрощение конструкции за счет того наличия в подшипнике опоры одного сепаратора, что снижает его осевой габарит и, как следствие, повышение надежности подшипника и опоры в целом.

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

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

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к конструкции радиально-упорной опоры ротора компрессора. Радиально-упорная опора ротора газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный шарикоподшипник и дополнительный радиально-упорный шарикоподшипник, внутренние кольца которых установлены на валу.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к высокооборотным роторам турбомашин, и может быть использовано в области ракетостроения в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей.

Устройство приводного вала газотурбинного двигателя содержит приводной вал, круглый корпус, круглый обод, окружающий корпус, полую радиальную опору и опорный подшипник вала, установленный между первичным валом и манжетой.

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит цилиндрический канал холодного потока, на продольных концах которого расположены корпус, окружающий вентилятор турбореактивного двигателя, и опорное кольцо, соединенное с выпускным корпусом.

Изобретение относится к области техники турбовальных двигателей, более конкретно к опоре (14) для, по меньшей мере, одного подшипника для горячей части турбовального двигателя.

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.

Приводная конструкция для газотурбинного двигателя содержит: вал вентилятора; раму, поддерживающую вал вентилятора; зубчатую систему, приводящую во вращение вал вентилятора; гибкую несущую конструкцию, по меньшей мере частично поддерживающую зубчатую систему, и входной узел зубчатой системы. Изгибная жесткость (KFSBEND) гибкой несущей конструкции относительно продольной оси двигателя и изгибная жесткость (KICBEND) входного узла относительно указанной оси вращения составляют менее 20% изгибной жесткости (KframeBEND) рамы относительно указанной оси. Изгибная жесткость (KICBEND) входного узла относительно продольной оси двигателя составляет менее 5% изгибной жесткости (KGMBEND) зоны зубчатого зацепления между солнечной шестерней и планетарными шестернями зубчатой системы относительно указанной оси. Изгибная жесткость (KFSBEND) гибкой несущей конструкции относительно указанной оси составляет менее 8% изгибной жесткости (KGMBEND) указанной зоны зубчатого зацепления относительно указанной оси. Достигается предотвращение потерь эффективности и сокращения срока службы приводной конструкции и газотурбинного двигателя в целом. В результате возможно рассогласование подшипников скольжения в составе зубчатой передачи и находящихся в зацеплении зубьев. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Приводная конструкция для газотурбинного двигателя содержит: вал вентилятора; раму, поддерживающую вал вентилятора; зубчатую систему, приводящую во вращение вал вентилятора; гибкую несущую конструкцию, по меньшей мере частично поддерживающую зубчатую систему, и входной узел зубчатой системы. Поперечная жесткость (KFS) гибкой несущей конструкции и поперечная жесткость (KIC) входного узла составляют менее 20% поперечной жесткости (Kframe) рамы. Поперечная жесткость (KFS) гибкой несущей конструкции составляет менее 8% поперечной жесткости (KGM) зоны зубчатого зацепления между солнечной шестерней и планетарными шестернями зубчатой системы, а поперечная жесткость (KIC) входного узла составляет менее 5% поперечной жесткости (KGM) указанной зоны зубчатого зацепления. Достигается предотвращение потерь эффективности и сокращения срока службы приводной конструкции и газотурбинного двигателя в целом. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Двухвальный турбореактивный двигатель содержит передний вентилятор, модуль высокого давления с ротором высокого давления, модуль турбины низкого давления, промежуточный корпус, содержащий упорный подшипник ротора высокого давления. Ротор высокого давления удерживается в подшипнике посредством соединительной гайки. При демонтаже указанного двигателя после удаления модуля турбины низкого давления с соответствующим валом без снятия вентилятора сзади в центральное пространство, освобожденное модулем турбины низкого давления, по оси двигателя вводят устройство для нагрева и нагревают изнутри соединительную гайку. После нагрева соединительной гайки вводят задний отвинчивающий инструмент и прикладывают к нему отвинчивающий момент, при этом величина момента меньше величины, при которой усилия на зубья могли бы их разрушить. В случае неудачной попытки демонтажа сзади, осуществляют демонтаж вентилятора, чтобы освободить упомянутую соединительную гайку спереди, нагревают соединительную гайку и размещают передний отвинчивающий инструмент для приложения отвинчивающего момента к соединительной гайке. Другое изобретение группы относится к устройству для нагрева, предназначенному для осуществления указанного выше способа и содержащему каретку с установленным на ней трубчатым элементом. Трубчатый элемент выполнен с возможностью введения в упомянутое центральное пространство и оснащен с одной стороны средством для производства горячего газа в трубчатом элементе и боковым отверстием на расстоянии от упомянутой стороны. Группа изобретений позволяет упростить способ демонтажа двухвального турбореактивного двигателя. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх