Штифтовое соединение для вала турбомашины

Изобретение относится к области турбомашиностроения, преимущественно к авиадвигателестроению, а именно к штифтовым соединениям частей вала турбины низкого давления (ТНД) газотурбинного двигателя. Штифтовое соединение для вала турбомашины, состоящее по меньшей мере из двух соосно расположенных частей вала (1, 3), с выполненными на их торцах выступом (4) и ответным пазом (2) соответственно, и соединенных между собой штифтами (5). Штифты (5) расположены в окружном направлении вала. Штифты (5) установлены наклонно к радиальному направлению относительно оси вала, причем угол наклона (6) каждого следующего штифта (5) выполнен в отличную от предыдущего сторону. Углы наклонов (6) штифтов (5) к радиальному направлению относительно оси вала равны. Углы наклонов (6) штифтов (5) к радиальному направлению относительно оси вала образуют острый угол не более 15°. Изобретение обеспечивает увеличение прочности и надежности штифтового соединения с наклонными штифтами, за счет увеличения площади поверхности среза последних и восприятия центробежных нагрузок не только натягом и вальцовкой удерживающих штифт вдоль оси, но и боковой поверхностью штифта, частично снимающей нагрузку в поперечном направлении, а также в частных случаях реализации позволяет сохранить существующие заготовки частей вала ТНД, используемые для соединения радиальными штифтами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области турбомашиностроения, преимущественно к авиадвигателестроению, а именно к штифтовым соединениям частей вала турбины низкого давления (ТНД) газотурбинного двигателя.

Известно штифтовое соединение для вала ТНД авиационного газотурбинного двигателя, содержащее по меньшей мере две соосно расположенные части вала ТНД, с выполненными на торцах выступом и ответным пазом соответственно, и соединенных между собой штифтами, расположенными в окружном направлении вала ТНД (Основы конструирования, производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий: в 3 кн. / Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 2011. Кн. 1: Конструкция и прочность ГТД и ЭУ. - 2011. -1087 с., см. стр. 528, рис. 10.20).

Недостатками известного штифтового соединения частей вала ТНД турбомашины является радиальное расположение штифтов, что в случае недостаточного натяга и/или некачественной развальцовки может привести к потере штифта в результате действия центробежных сил в работе, а также восприятие штифтом передаваемой соединением срезающей нагрузки по площади среза, подобной кругу, то есть минимальная площадь среза для штифта.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является устранение описанных недостатков, что увеличивает прочность и надежность вновь разрабатываемого штифтового соединения с наклонными штифтами, относительно радиальных штифтов, за счет увеличения площади поверхности среза последних и восприятия центробежных нагрузок не только натягом и вальцовкой удерживающих штифт вдоль оси, но и боковой поверхностью штифта, частично снимающей нагрузку в поперечном направлении, а также в частных случаях реализации позволяет сохранить существующие заготовки частей вала ТНД, используемые для соединения радиальными штифтами.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном штифтовом соединении для вала ТНД, состоящем по меньшей мере из двух соосно расположенных частей вала, с выполненными на их торцах выступом и ответным пазом соответственно, и соединенных между собой штифтами, расположенными в окружном направлении вала. При этом штифты установлены наклонно к радиальному направлению относительно оси вала, причем угол наклона каждого следующего штифта выполнен в отличную от предыдущего сторону.

Кроме того, углы наклонов штифтов к радиальному направлению относительно оси вала равны.

При этом, углы наклонов штифтов к радиальному направлению относительно оси вала образуют острый угол не более 15°.

Выполнение штифтов с углом наклона оси к радиальному направлению относительно оси вала ТНД увеличивает площадь поверхности среза последних, а также снижает вероятность потери штифта в работе от действия центробежных сил, что повышает прочность и надежность штифтового соединения конструкции вала ТНД.

Выполнение угла наклона оси к радиальному направлению каждого следующего в окружном направлении штифта в отличную от предыдущего сторону, в частном случае реализации, в противоположную сторону от предыдущего, позволяет увеличить расстояние между отверстиями под штифты на каждой части вала ТНД, тем самым снизив влияние зон концентрации напряжений вокруг последних друг на друга, что повышает прочность и надежность штифтового соединения конструкции вала ТНД.

Выполнение углов наклонов штифтов к радиальному направлению относительно оси вала ТНД равными позволяет равномерно распределить передаваемую нагрузку на большую часть области штифтового соединения, что повышает прочность и надежность штифтового соединения конструкции вала ТНД.

Выполнение угла наклона оси штифтов к радиальному направлению относительно оси вала ТНД с образованием острого угла не более 15° позволяет в частном случае реализации использовать заготовки отдельных частей существующего вала ТНД, предназначенных для соединения радиальными штифтами.

На чертеже представлен вариант установки штифтов, плоскость угла наклона каждого из которых проходит через ось вала ТНД турбореактивного двигателя.

Штифтовое соединение для вала ТНД авиационного ГТД, содержащее часть 1 вала ТНД, на торце которой выполнен цилиндрический паз 2, и ответную часть 3 вала ТНД, на торце которой выполнен цилиндрический выступ 4 с возможностью входить в паз 2 и контактировать по меньшей мере с одной поверхностью последнего. При этом в области соединения частей 1, 3 вала ТНД наклонно установлены штифты 5, ось каждого из которых наклонена к радиальному направлению относительно оси вала ТНД, при этом угол наклона 6 (α) расположен в плоскости, проходящей через ось вала ТНД, а наклон каждого последующего штифта 5 в окружном направлении выполнен в противоположную сторону от предыдущего. Данный частный вариант штифтового соединения позволяет увеличить передаваемую последним срезающую нагрузку и повысить его надежность относительно традиционного соединения с радиальными штифтами. При этом, для выполнения данного штифтового соединения возможно использовать существующие заготовки частей вала ТНД, так как для них можно использовать угол наклона оси штифтов 5 до 15° включительно при том же диаметре штифтов 5. Иначе осевой размер паза 2 на части 1 вала и выступа 4 на ответной части 3 вала ТНД должен быть увеличен. Использование существующих заготовок частей 1, 3 вала ТНД также влияет на надежность соединения в лучшую сторону, так как производство новых заготовок требует освоения нового технологического процесса их производства, что на ранних этапах может привести к ряду технологических дефектов. А использование существующих заготовок сохраняет известную вероятность технологических дефектов, что по совокупности признаков увеличивает надежность штифтового соединения.

При сборке штифтового соединения выступ 4 ответной части 3 вала ТНД заводят в паз 2, выполненный на торце части 1, обеспечив при этом посадку с натягом по контактирующим цилиндрическим поверхностям (например, разогреванием охватывающей детали). После чего, устанавливают собранные части 1, 3 вала ТНД на сверлильный станок и выполняют совместные наклонные отверстия под штифты 5. Далее устанавливают с натягом штифты 5 в совместные отверстия и завальцовывают по наружной поверхности вала ТНД.

В процессе работы ТНД газотурбинного двигателя основные нагрузки (осевая сила, крутящий момент) передаются с ответной части 3 вала ТНД на часть 1. Эти нагрузки большей своей частью воспринимаются штифтами 5, которые дополнительно нагружены центробежными силами, действующими в радиальном направлении. Прочность и надежность соединения, при этом, обеспечивается прочностью штифтов 5 и соединяемых частей 1, 3 вала ТНД в области паза 2 и выступа 4. Наклон оси штифтов 5 увеличивает площадь поверхности среза последних, которая подобна эллипсу, что снижает напряжения среза в штифтах 5. Это также увеличивает расстояние между отверстиями под штифты 5, что снижает влияние зон концентрации напряжений вокруг отверстий друг на друга и увеличивает область передачи нагрузки, что увеличивает прочность вала ТНД вокруг штифтового соединения.

Наклонное расположение штифтов 5 к радиальному направлению позволяет частично воспринимать центробежные силы, действующие на штифты 5, боковой поверхностью последних, что помогает удерживать их в отверстиях и повышает надежность соединения.

Реализация штифтового соединения частей 1, 3 вала ТНД газотурбинного двигателя с наклонными штифтами 5 позволяет передавать большие срезающие нагрузки через штифты 5 и работать последним в поле больших центробежных сил, что повышает прочность и надежность соединения в целом.

1. Штифтовое соединение для вала турбомашины, состоящее по меньшей мере из двух соосно расположенных частей вала, с выполненными на их торцах выступом и ответным пазом соответственно, и соединенных между собой штифтами, расположенными в окружном направлении вала, отличающееся тем, что штифты установлены наклонно к радиальному направлению относительно оси вала, причем угол наклона каждого следующего штифта выполнен в отличную от предыдущего сторону.

2. Штифтовое соединение по п. 1, отличающееся тем, что углы наклонов штифтов к радиальному направлению относительно оси вала равны.

3. Штифтовое соединение по п. 1, отличающееся тем, что углы наклонов штифтов к радиальному направлению относительно оси вала образуют острый угол не более 15°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Муфта соединительная содержит две связанные между собой полумуфты.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам для соединения совместно вращающихся частей. Коническая втулка выполнена в форе усеченного конуса, имеет сквозной боковой разрез.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях тракторов и дорожно-строительных машин. Планетарная муфта сцепления с регулируемой жесткостью упругого элемента содержит связанный с двигателем планетарный редуктор, пневмогидравлический аккумулятор, гидронасос, механически связанный с солнечной шестерней редуктора, и гидрораспределитель.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях тракторов и дорожно-строительных машин. Планетарная муфта сцепления с бесступенчатым регулированием жесткости упругого элемента содержит связанный с двигателем планетарный редуктор, пневмогидравлический аккумулятор, гидронасос, механически связанный с солнечной шестерней редуктора, и гидрораспределитель.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к соединению совместно вращающихся частей. Коническая втулка в форме усеченного конуса с цилиндрическим отверстием вдоль продольной оси выполнена из состыкованных между собой соосных частей, заключенных между поперечными плоскостями, параллельными основанию конуса, причем каждая часть втулки также заключена между поперечными плоскостями, параллельными основанию конуса.

Сеялка // 2494594
Сеялка содержит групповой роторный привод, множество дозаторов семян для дозирования семян, основанного на вращательном входном движении, гибкие ведущие валы, проходящие от группового роторного привода к отдельным дозаторам семян.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для выборочного достоверного контроля качества резьбовых и гребенчатых полумуфт, используемых в механизмах различного назначения.

Изобретение относится к конструкции для монтажа диска генератора импульсов (Р) на торцевую поверхности вращающейся стенки (9), состоящей из плеча кривошипа (3) и противовеса (4) коленчатого вала (С) двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении, например, для наращивания валов токарных автоматов и в других областях, где требуется соосное соединение валов или других деталей с передачей крутящего момента между ними.

Теплофикационная парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора относится к энергетике и может быть применена для тепло- и электроснабжения потребителей в новых микрорайонах городов.

Изобретение относится к управлению авиационным двигателем. Способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове заключается в уменьшении частоты вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления.

Газотурбинный двигатель содержит редуктор, соединенный с возможностью вращения с приводным валом вентилятора, и компрессор высокого давления. Газотурбинный двигатель выполнен с возможностью поддержания температуры на выходе компрессора высокого давления в диапазоне от 621 до 732°C при взлете, а отношение скоростей истечения, определяемое как отношение скорости истечения вентиляторной струи к скорости истечения основной струи, находится в диапазоне от 0,75 до 0,90 при полете с крейсерской мощностью двигателя на высоте около 10668 метров (35000 футов) со скоростью около 0,80 числа Маха.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к газотурбинным двигателям газоперекачивающего агрегата. Единый механизм передачи крутящего момента агрегатам двигателя включает газодинамически связанные между собой соосные валы роторов высокого давления (РВД) и роторов низкого давления (РНД) модуля газогенератора и вал ротора модуля силовой турбины.

Опорный узел редукторной системы турбомашины содержит опору, имеющую более податливую часть и менее податливую часть. Менее податливая часть содержит стопор, ограничивающий осевое перемещение редукторной системы в турбомашине.

Система передачи мощности для турбомашины содержит передаточный вал, связанный с валом двигателя с помощью средств соединения и приводящий в действие оборудование или вспомогательные средства.

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная система, содержащая газовую турбину (23), первую нагрузку (71) и вторую нагрузку (72), приводимые в действие с помощью газовой турбины.

Газотурбинный двигатель содержит гибкую опору для зубчатой передачи привода вентилятора. Первая турбинная секция имеет первую выходную площадь и способна вращаться с первой скоростью.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Единый механизм передачи крутящего момента агрегатам двухвального, двухконтурного авиационного ТРД, имеющего газодинамически связанные между собой соосные валы РВД и РНД, включает соединенные с РВД с возможностью передачи агрегатам крутящего момента от турбины высокого давления ЦКП и кинематически соединенные с ней редукторы приводов КДА и КСА.

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.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, преимущественно к авиадвигателестроению, а именно к штифтовым соединениям частей вала турбины низкого давления газотурбинного двигателя. Штифтовое соединение для вала турбомашины, состоящее по меньшей мере из двух соосно расположенных частей вала, с выполненными на их торцах выступом и ответным пазом соответственно, и соединенных между собой штифтами. Штифты расположены в окружном направлении вала. Штифты установлены наклонно к радиальному направлению относительно оси вала, причем угол наклона каждого следующего штифта выполнен в отличную от предыдущего сторону. Углы наклонов штифтов к радиальному направлению относительно оси вала равны. Углы наклонов штифтов к радиальному направлению относительно оси вала образуют острый угол не более 15°. Изобретение обеспечивает увеличение прочности и надежности штифтового соединения с наклонными штифтами, за счет увеличения площади поверхности среза последних и восприятия центробежных нагрузок не только натягом и вальцовкой удерживающих штифт вдоль оси, но и боковой поверхностью штифта, частично снимающей нагрузку в поперечном направлении, а также в частных случаях реализации позволяет сохранить существующие заготовки частей вала ТНД, используемые для соединения радиальными штифтами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх