Узел соединения фиксируемого элемента с валом турбомашины

 

Изобретение предназначено дли повышения надежности узла крепления детали на валу путем устранения концентраторов напряжений. Контуры сопрягаемых се(чений валаЛ и расточки 1 фиксируемого элемента 2, имеющие выступы 4, выполнены в виде удлиненной перициклоидь(. При этом узел снабжён демпфирующими элементами 5, расположенными между валом З'и фикЬируемым элементом 2 в области криволинейных сечений последних. Элементы 5 выполнены из фторопласта или кап рол она. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.фиг?-5Ию о о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 04 0 29/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юй

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4726691/29 (22) 02.08.89 (46) 15.02.92. Бюл. hh 6 (71) Сумское машиностроительное научнопроизводственное объединение им.

М.В.Фрунзе (72) Ю,С.Зинченко, Н.В.Малик, Л.В.Черепов, С.А.Мовчан (53) 621.671 (088.8) (56) Патент Великобритании hk 1438211, кл. F 04 0 25/02, опублик. 1976. (54) УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ФИКСИРУЕМОГО

ЭЛЕМЕНТА С ВАЛОМ ТУРБОМАШИНЫ Ж 1712666 А1 (57) Изобретение предназначено для повышения.надежности узла крепления детали на валу путем устранения концентраторов напряжений. Контуры сопрягаемых сечений вала,3 и расточки 1 фиксируемого элемента

2, имеющие выступы 4; выполнены в виде удлиненной перициклоидь1 .- При этом узел снабжен демпфирующими элементами 5, расположенными между валом 3 и фиксируемым элементом 2 в области криволинейных сечений последних. Элементы 5 выполнены из фторопласта или капролона.

5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1712666

Изобретение относится к турбонасосои компрессоростроению и может быть использовано в конструкциях роторов многоступенчатых насосов, компрессоров и турбин, в частности в конструкциях узлов соединения вала турбомашины с рабочими колесами, муфтой или упорным гребнем осевого подшипника скольжения.

Целью изобретения является повышение надежности путем устранения концентраторов напряжений в сопрягаемых деталях.

На фиг. 1 изображена конструкция вала турбомашины с фиксируемыми элементами, общий вид; на фиг. 2 — сечение А1.2 — A1,2 на фиг. 1; на фиг. 3 — то же, с демпфирующими элементами; на фиг, 4 — то же, с демпфирующими элементами, заглубленными в тело фиксируемого элемента; на фиг. 5 — то же, со смещением демпфирующих элементов; на фиг. 6- то же, с демпфирующими элементами, заглубленными в тело вала; на фиг. 7— то же, с демпфирующими элементами яйцевидной формы; на фиг, 8 — то же, частный случай выполнения перициклоиды.

Узел соединения фиксируемого элемента с валом турбомашины включает в себя расточку 1 в фиксируемом элементе 2 и сопряженный с ним ответный профиль поперечного сечения вала 3, выполненные в виде криволинейного многоугольника с тремя дугообразными выступами 4.

При этом контуры поперечных сечений вала 3 и расточки 1 выполнены в виде удлиненной перициклоиды, каждая из точек которой определяется из уравнений; х= cos - — àcos rp, 0

2 4 у= sin - — à sin р, 0 . а»

2 4

1 Da О! г где а - — — — — = — эксцентриси2 2 2 4 тет; .

r — радиус окружности, которая катится без скольжения своей внутренней стороной по неподвижной окружности радиуса R>, Da, Di — диаметры окружностей — описанной и вписанной в перициклоиду; р- угол поворота заготовки в процессе обработки. Узел может быть снабжен демпфирующими элементами 5, расположенными между валом 3 и фиксируемым элементом 2 в области криволинейных сечений последних и выполненными из фторопласта или капролона. В фиксируемом элементе 2 могут быть выполнены углубления 6 под демпфирующие элементы 5, контактирующие с валом 3.

Углубления 6 с демпфирующими элемента10

15 ми 5 могут быть смещены к максимально удаленным от оси вала 3 точкам перициклоиды в направлении, противоположном направлению вращения вала 3. В валу 3 могут быть выполнены углубления 7 поддемпфирующие элементы 5, контактирующие с фиксируемым элементом 2. Кроме того, демпфирующие элементы 5 могут иметь поперечное, сечение яйцевидной формы и ориентированы тупыми концами в направлении, противоположном направлению вращения вала 3. Как частный случай перициклоиды возможно выполнение расточки 1 и профиля вала 3 с плоскими поверхностями, сопрягаемыми с закругленными выступами 4, т.е. при радиусе неподвижной окружности R<, равной бесконечности, Узел соединения вала турбомашины с

20 фиксируемым элементом работает следующим образом.

При работе привода турбомашины крутящий момент от него передается валу 3 через полумуфту, являющуюся фиксируе25 мым на валу 3 элементом 2. От вала 3 крутящий момент передается рабочим колесам, также являющимися фиксируемыми элементами 2. Помимо рабочих колес и полумуфты. фиксируемым элементом является

30 также упорный гребень осевого подшипника скольжения, воспринимающий остаточное осевое усилие от вала 3 турбомашины.

При этом фиксирующие элементы 2 за счет выполнения их расточки 1 и ответной повер35 хности вала 3 самоцентрируются,и заклиниваются на валу 3, что предотвращает раскрытие посадки и повышает нагрузочную способность осевого подшипника и передаваемый крутящий момент через

40 полумуфту и к рабочим колесам. Такая форма расточки 1 фиксируемого элемента 2 и ответной поверхности вала 3 способствует также устранению концентраторов напряжений в сопрягаемых элементах.

Возникающие в процессе работы турбомашины аэродинамические пульсации рабочей среды воспринимаются его корпусом и ротором, в частности валом 3 и фиксируе50 мыми элементами 2. Демпфирующие элементы 5 воспринимают пульсирующую нагрузку и sa счет сил упругости в самих элементах 5 и фрикционного трения поверхностей элементов 5 о расточку 1 элементов

55 5 и сопрягающуюся с ней поверхность вала3. Кроме того, демпфирующие элементы 5 выполняют как бы роль элементов предварительного натяга при монтаже и установке фиксируемых элементов 2 на вал 3. Эти же элементы 5 позволяют предотвратить угло1712666 вые перемещения элементов 2 относительно вала 3.

При смещении демпфирующих элемен- . тов 5 к максимально удаленным от оси вала 3 точкам перициклоиды, т.е, дугообразным" 5 выступам 4 в направлении, противополож- ном направлению вращения вала 3, nos шается их демпфирующая способность, поскольку крутящий момент от привода; и пульсирующая нагрузка воспринимаются: в 10 наиболее нагруженных точках контакта вала 3 с фиксируемыми элементами 2, где наибольшая величина плеча сил; действующих на контактирующие поверхности, Повышению .расклинивающей спосОб- 15 ности демпфирующих элементов 2 способствует выполнение их яйцеобразной формы и ориентация их тупыми концами 8 в на-, правлении, противоположном направлению вращения вала 3, поскольку .20 наибольшая ширина демпфирующих элементов.5 приходится на наиболее нагруженную часть узла соединения.

В случае выполнения углублений 7 под демпфирующие элементы 5 в теле вала 3; 25 перемычки между углублениями 7 выполня-. ют как быть роль ребер жесткости, что повышает жесткость вала 3.

Возможна конструкция узла соедйне-. ния с плоскими сопрягаемыми поверхностя. 30 ми расточки 1 и вала 3, что повышает технологичность изготовления элементов, входящих в данный узел.

Технологически выполнить поверхность вала 3 и ответную поверхность рас- 35 точки 1 фиксируемого элемента 2 не представляет особых сложностей, так как. внутренняя поверхность расточки 1 может быть получена как шлифовкой, так и путем протяжки. Наружная поверхность вала.:.3 40 также может быть получена шлифовкой. .

Формула изобретения

1. Узел соединения фиксируемого элемента с валом турбомашины, включающий расточку в фиксируемом элементе и сопрягаемый с ним ответный профиль поперечного сечения вала, выполненные в виде криволинейного многоугольника с тремя дугообразными выступами, о т л и ч а ю-: шийся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения концентраторов напряжений в сопрягаемых деталях, контуры поперечных сечений вала и расточки выполнены в виде удлиненной перициклоиды.

2; Узел по п.1, отличающийся тем, что он снабжен демпфирующими элементами, расположенными между валом и фиксируемым элементом в области криволинейных сечений последних и выполненными из фторопласта или капролона, 3. Узел по.п.2, отличающийся тем, что в фиксируемом элементе выполнены углубления под демпфирующие элементы, контактирующие с валом.

4. Узел по п.3, отличающийся тем, что углубления с демпфирующими элементами смещены к максимально удаленным от оси вала точкам перициклоиды в направлении, противоположном направлению вращения вала.

5. Узел по п,2, отл и чаю щийс я тем, что в вале выполнены углубления под демпфирующие элементы, контактирующие с фиксируемым элементом.

6, Узел по п 2, отличающийся тем, что демпфирующие элементы имеют поперечное сечение яйцевидной формы и ориентированы тупым концом в направлении, противоположном направлению вращения вала, 1712666

1712666

1712666

Составитель Л. Черепов

Редактор С. Лисина Теехред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Заказ 523 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., 4/5

Произволеs енно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул. Га арина, 101