Упругая опора ротора турбомашины
Авторы патента:
Владельцы патента RU 2529276:
Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Российская Федерация Республика Башкортостан (RU)
Изобретение относится к энергетике. Упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, корпус которого соединен со статорным элементом, причём статорный элемент снабжен прорезями с образованными между ними балочками, сориентированными в радиальном направлении относительно оси опоры. Изобретение позволяет снизить осевые габариты и массу при сохранении необходимых жесткости и надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин.
Известна упругая опора ротора турбодетандера, разработанная П.Л. Капицей, в которой втулка вибратора выполнена с прорезями на боковой поверхности в виде беличьего колеса (Сергеев С.И. Демпфирование механических колебаний. М.: Физматгиз, 1959. 408 с.).
В известной опоре необходимая жесткость конструкции обеспечивается геометрическими параметрами разрезной втулки, а именно длиной и поперечным сечением балочек, образованных продольными прорезями.
Известной опоре присущи следующие недостатки:
- значительные осевые габариты и масса за счет наличия упругого элемента в виде разрезной втулки.
Задачей заявленного изобретения является создание упругой опоры ротора турбомашины, в которой устранены описанные выше недостатки.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной опоры ротора турбомашины, является снижение осевых габаритов и массы при сохранении необходимых жесткости и надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что в упругой опоре ротора турбомашины, содержащей установленный на валу радиальный подшипник, корпус которого соединен со статорным элементом, согласно изобретению статорный элемент снабжен прорезями с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно оси опоры.
Выполнение прорезей на статорном элементе с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно оси опоры, позволяет исключить из конструкции заявленной опоры отдельный элемент в виде разрезной втулки. При этом в настоящем изобретении функции упругого элемента выполняет статорный элемент, что позволяет значительно снизить массу и осевой размер опоры.
В частном случае реализации заявленной опоры ротора турбомашины балочки могут быть выполнены расходящимися по спирали. Подобная реализация балочек на статорном элементе обеспечивает требуемую прочность и необходимую одинаковую жесткость опоры ротора в радиальном направлении.
На фиг.1 представлен продольный разрез упругой опоры ротора турбомашины.
На фиг.2 представлен вид сбоку на статорный элемент упругой опоры ротора турбомашины с прорезями, образующими балочки, расходящиеся по спирали в радиальном направлении.
Упругая опора ротора турбомашины содержит установленный на валу 1 радиальный подшипник 2, корпус 3 которого соединен со статорным элементом 4, при этом статорный элемент 4 непосредственно над местом соединения с корпусом подшипника снабжен прорезями 5 с образованием между ними балочек 6, сориентированных в радиальном направлении относительно оси опоры и расходящихся по спирали.
Во время работы турбомашины при колебаниях вала 1 прорези 5, образующие между собой балочки 6 на статорном элементе 4, выполняют функцию упругого элемента за счет своих геометрических параметров. Это является необходимым для получения требуемой жесткости опоры, что позволяет отстроить с рабочих режимов критические частоты вала 1.
1. Упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, корпус которого соединен со статорным элементом, отличающаяся тем, что статорный элемент снабжен прорезями с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно оси опоры.
2. Упругая опора ротора турбомашины, по п.1, отличающаяся тем, что балочки выполнены расходящимися по спирали.
Похожие патенты:
Газотурбинный двигатель // 2528891
Газотурбинный двигатель, на вал которого надета цилиндрическая втулка, выполненная из немагнитного материала, одним концом упертая в торцевую поверхность колеса турбины, а другим упертая в кольцевой выступ пяты, выполненной из немагнитного материала, надетой на вал, на участке, примыкающем к колесу компрессора.
Газотурбинный двигатель // 2528889
Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого, со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета соосно с цилиндрической втулкой первая чашеобразная цапфа-пята первого магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу турбины, при этом на участке ротора, прилегающем к колесу компрессора, непосредственно на вал надета соосно с ним, с упором в колесо компрессора и торец втулки ротора, вторая чашеобразная цапфа-пята второго магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу компрессора.
Турбина для расширения газа и пара содержит корпус со спиралью, выполненные с возможностью прохождения текучей среды из впускного в выпускной канал через статорную и роторную группы, наружную трубу, а также может содержать торцевой щит, отходящий в радиальном направлении от упомянутой спирали в сторону оси турбинного вала.
Изобретение относится к газотурбинным машинам и может быть использовано при монтаже их роторов. При монтаже ротора газотурбинного двигателя его устанавливают в подшипниковых опорах качения.
Упругодемпферная опора ротора турбомашины // 2525373
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является снижение напряжений в упругом элементе опоры и, как следствие, снижение вероятности ее разрушения в случае возникновения дефекта подшипника опоры ротора при работе турбомашины в несколько раз.
Способ технического обслуживания газотурбинного двигателя (варианты) и газотурбинный двигатель // 2525038
Способ технического обслуживания газотурбинного двигателя, включает разборку его подшипникового отсека и осуществление доступа из передней части газотурбинного двигателя к редуктору, находящемуся в подшипниковом отсеке.
Газотурбинный двигатель и способ разборки передней части конструкции газотурбинного двигателя // 2522344
Газотурбинный двигатель содержит опору центрального узла, узел зубчатой передачи и гибкую опору. Опора центрального узла образует внутреннюю кольцевую стенку для осевого контура и содержащую первые элементы шлицевого соединения.
Упругодемпферная опора ротора турбомашины // 2514527
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является существенное снижение напряжений в балочках разрезной втулки при возникновении дефекта подшипника опоры ротора в виде подклинки тел качения и, как следствие, повышение надежности и долговечности опоры.
Упругодемпферная опора турбомашины // 2513062
В упругодемпферной опоре турбомашины щелевая масляная полость разделена уплотнительными кольцами на глухую демпферную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от подшипника, и жиклерную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от масляного жиклера между диском турбомашины и демпферной полостью.
Турбомашина // 2509216
Изобретение относится к турбомашине, имеющей корпус, вал ротора с установленным, по меньшей мере, одним лопастным колесом, подшипниковый узел, имеющий, по меньшей мере, один активный магнитный подшипник, по меньшей мере, один датчик зазора и контроллер, подключенный к датчику зазора для управления активным магнитным подшипником, в которой для определения положения при помощи датчиков зазора на валу ротора выполнена контрольная поверхность, взаимодействующая с датчиком зазора.
Газотурбинный двигатель // 2529294
Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета первая чашеобразная цапфа-пята первого радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу турбины, при этом на свободном конце вала последовательно установлены с упором друг в друга, вторая чашеобразная цапфа-пята второго радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу компрессора, первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, колесо центробежного компрессора и балансировочная шайба, зафиксированные гайкой. Каждый радиальный магнитный подшипник включает в себя тонкостенную втулку, выполненную из немагнитного материала, на внешней поверхности которой равномерно по ее окружности расположены полюса, выполненные в виде планок трапециевидного сечения, из материала с высокой магнитной проницаемостью, между которыми размещены, контактируя с полюсами боковыми гранями, магнитные планки трапециевидного сечения из магнитного материала, которые по всей осевой длине намагничены в тангенциальном встречном направлении. Магнитные планки широким основанием своего сечения обращены к поверхности тонкостенной втулки, а со стороны их узкого основания размещены клинья, выполненные в виде полос из немагнитного материала, жестко и заподлицо скрепленные с боковыми гранями полюсов, контактирующих с соответствующей магнитной планкой, образуя цилиндрическую поверхность, выходящую в рабочий зазор радиального магнитного подшипника. Кольцевые выступы первой и второй чашеобразных цапф-пят, составляющих радиальные магнитные подшипники, снабжены бандажом из высокопрочного волокна на связующем из твердеющих синтетических смол и размещены в кольцевых пазах соответствующего поперечного сечения, выполненных в проставке, размещенной между корпусами турбины и компрессора, при этом один из кольцевых пазов открыт к компрессору, а другой к турбине. Между поверхностью кольцевых пазов проставки и втулкой размещена гофрированная втулка с продольными гофрами, выполненная из упругого материала. Внутренние поверхности цапфы-пяты покрыты слоем меди и обработаны с высокой чистотой поверхности. Упорный магнитный подшипник содержит подпятник, выполненный из немагнитного материала, размещенный в цилиндрической выточке соответствующей цапфы-пяты, между дном которой и поверхностью подпятника закреплены сектора полюсов из материала с высокой магнитной проницаемостью. Сектора постоянных магнитов и сектора полюсов выполнены в виде планок трапециевидного сечения, контактирующих друг с другом боковыми кромками, при этом магнитные сектора широким основанием своего сечения обращены ко дну цилиндрической выемки, причем узкие основания магнитных секторов перекрыты плоскими клиньями из немагнитного материала, жестко скрепленных своими торцевыми поверхностями с торцевыми поверхностями соответствующих полюсов с образованием плоской поверхности, которая образует с цапфой-пятой рабочий зазор упорного магнитного подшипника. Радиальный и упорный магнитный подшипники, размещенные со стороны турбины, выполнены с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°C. Между подпятником и обращенным к нему дном выточки обоих магнитных подшипников установлена упругая шайба, выполненная в виде шайбообразной пластины из упругого материала, деформированной с образованием кольцевых гофров. Магнитные радиальные и упорные подшипники зафиксированы от поворота вокруг продольной оси вала. Осевой лепестковый газодинамический подшипник содержит проставку и уплотнение компрессора, между которыми размещено дистанционное кольцо, при этом в полости между ними размещены первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, разделенные общей пятой. В зазоре между поверхностью цилиндрической полости проставки и обращенной к ней поверхностью втулки размещен радиальный газодинамический лепестковый подшипник. Достигается обеспечение высокой несущей способности радиального и упорного подшипникового узлов в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежный запуск ГТД при низких температурах, повышение его надежности работы при высоких динамических нагрузках, а также повышение устойчивости ротора к «полускоростному вихрю», повышение механического КПД ГТД. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Опорно-упорный подшипник скольжения // 2530970
Изобретение быть использовано при проектировании элементов стендового оборудования, предназначаемого для позиционирования гироприборов в процессе их точностных испытаний. Технический результат - повышение стабильности положения при позиционировании гироприборов, технологично, ремонтопригодно, при этом подшипник имеет минимизированный зазор, обеспечивающий минимальное смещение в осевом и радиальном направлении от выбранного положения. В опорно-упорном подшипнике скольжения использована образованная семействами прямолинейных образующих поверхность однополостного гиперболоида в качестве контактной поверхности опорно-упорного подшипника скольжения. Поверхность однополостного гиперболоида используется как при изготовлении поверхности неподвижной цапфы корпуса подшипника, так и при изготовлении контактной поверхности охватывающего цапфу, выполненного разъемным и составленного из двух примыкающих друг к другу минимальными диаметрами пластин частей вкладыша поворотной платформы, между которыми помещена для регулировки зазора фольга. В пластинах вкладыша поворотной платформы выполнены три серии сквозных отверстий, где в первую серию отверстий установлены без зазора штифты, ориентирующие при сборке единым образом друг относительно друга части разъемного вкладыша, во вторую серию сквозных отверстий установлены и соединены друг с другом болты с гайками и шайбами, крепящие пластины вкладыша, в третьей серии сквозных отверстий размещены болты с гайками и шайбами для крепления плиты с полезным грузом, при этом в обеих частях вкладыша с внешних сторон второй и третьей серии отверстий выполнены углубления, в которых размещены утопленные в них головки болтов и гайки с шайбами. 4 ил.
Турбина двухроторного газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, воздушный коллектор, предмасляную и масляную полости, роторы высокого и низкого давлений, каналы подачи масла в роликоподшипники, масляные уплотнения, межроторное лабиринтное уплотнение, питающие форсунки. В соответствии с заявленным предложением турбина снабжена опорной кольцевой обечайкой с радиальным буртом, кольцевой гайкой с радиальным буртом на ее боковой поверхности, опорной втулкой и радиально-торцевым масляным уплотнением. Опорная втулка установлена на вале ротора высокого давления и зафиксирована кольцевой гайкой. Опорная кольцевая обечайка выполнена за одно целое с валом ротора низкого давления и установлена с образованием верхней масляной ванны. Радиально-торцевое масляное уплотнение выполнено в виде двух подпятников с расположенными между ними графитовыми уплотнительными кольцами и распорной втулкой с фиксирующей пружиной. Масляные уплотнения между предмасляной и масляной полостями выполнены в виде браслетных графитовых уплотнений. В опорной кольцевой обечайке и в подпятнике, прилегающем к торцу вала ротора низкого давления, выполнены отверстия, сообщенные друг с другом. Кольцевая гайка установлена с образованием средней масляной ванны. Питающие форсунки размещены напротив средней масляной ванны. Позволяет уменьшить подогрев масла в масляной полости, уменьшить невозвратный расход масла, позволяет повысить экологичность двигателя и уменьшить его заметность. 3 ил.
Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин // 2535435
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин. Упругая опора с регулируемой жесткостью содержит подшипник, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, соединенный со статорным элементом посредством радиально-упругого элемента типа «беличьего колеса», а также оправку радиально-упругого элемента. Оправка выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим, закрепленным на статорном элементе. Радиально-упругий элемент выполнен в виде шпилек цилиндрического сечения, а оправка радиально-упругого элемента выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода. Изобретение позволяет обеспечить плавное изменение жесткости опоры при проведении стендовых динамических испытаний роторов турбомашин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Опора ротора турбомашины // 2535801
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин, содержащих радиально-упорные подшипники. Опора ротора содержит радиально-упорный шариковый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе, который в свою очередь механически соединен со статором, и цапфу ротора. Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника выполнено зацело с цапфой ротора и в нем выполнены маслоподводящие каналы к шарикам и сепаратору радиально-упорного шарикового подшипника. Наружное кольцо радиально-упорного шарикового подшипника выполнено разъемным. В разъемном наружном кольце радиально-упорного шарикового подшипника между торцевыми поверхностями полуколец образованы каналы, сообщенные с маслоотводящими канавками, расположенными в корпусе радиально-упорного шарикового подшипника. Изобретение позволяет повысить долговечность подшипника, а также уменьшить габариты и массы опоры ротора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Турбокомпрессор (10, 10′), приводимый в действие отработавшими газами, для двигателя внутреннего сгорания содержит датчик (32) частоты вращения и элемент (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки для осевой фиксации по меньшей мере одного подшипника (24, 26) вала (22) турбокомпрессора. Элемент (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки на периферийной поверхности (46, 46′, 46″) содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие (48, 48′, 48″), через которое датчик частоты вращения проходит через элемент (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки. По меньшей мере одно сквозное отверстие (48, 48′, 48″), по меньшей мере, в своей части имеет по существу коническую форму в радиальном направлении элемента (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки. Достигается упрощение сборочно-монтажных работ за счёт корректировки углового положения втулки непосредственно при установке датчика за счёт конической формы отверстия. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Вентилятор газотурбинного двигателя // 2539249
Вентилятор (1) газотурбинного двигателя включает в себя радиально-упорный подшипник (9), внутреннее кольцо (14) которого закреплено гайкой (10) с радиальными выступами (22) под ключ на резьбовом хвостовике (13) и жиклер (26) подачи масла на смазку. Гайка (10) выполнена с конусным, направленным к оси (15) вентилятора, хвостовиком (16). На наружной поверхности (17) хвостовика (16) установлен в виде радиальных выступов (19) индуктор (18) датчика (20) частоты вращения. На внутренней поверхности (23) конусного хвостовика (16) выполнено радиальное кольцевое ребро (24) с образованием кольцевой полости (25) подвода масла. Полость подвода масла на входе соединена с жиклером (26), а на выходе - с радиальными каналами (30) во внутреннем кольце (14) подшипника. Отношение внутреннего диаметра D внутреннего кольца радиально-упорного подшипника вентилятора к осевому расстоянию L между радиальными выступами индуктора и радиальными выступами резьбового хвостовика гайки находится в пределах 3…6. Отношение внутреннего диаметра D к внутреннему диаметру d радиального кольцевого ребра на конусном хвостовике гайки находится в пределах 1,05…1,2. Путем равномерной подачи масла со стороны внутреннего кольца подшипника, а также путем исключения ложных сигналов на индуктивном датчике повышается надежность вентилятора газотурбинного двигателя. 2 ил.
Упругодемпферная опора ротора турбомашины // 2539909
Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник, установленный на валу, статорный элемент. Статорный элемент содержит обечайку и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку. Последняя обечайка соединена со статорным элементом посредством разрезной втулки и образует с ним демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями. На противолежащих участках обечаек, расположенных между разрезной втулкой и ближайшим к ней уплотнением, выполнены шлицы и ответные шлицы, с образованием зазора между ними. Предпочтительно шлицы и ответные шлицы выполнены прямобочными. Достигается повышение надежности за счет снижения вероятности разрушения разрезной втулки в случае нештатной работы опоры турбомашины, а именно, в случае частичной передачи крутящего момента с вала на статорный элемент. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Упругодемпферная опора турбины // 2540208
Изобретение относится к упругодемпферным опорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В упругодемпферной опоре (1) турбины корпус (2) содержит радиальное ребро (7) с пристыкованными к нему ограничивающими масляную полость (10) фланцами (8) и (9) и стенку (11) с пристыкованными к ней трубами (18) подвода воздуха. Стенка (11) выполнена радиальной с плоской поверхностью (19) стыка с трубами (18) подвода воздуха. Между радиальной стенкой (11) и радиальным ребром (7) выполнена упругая цилиндрическая перемычка (20). Отношение среднего диаметра роликоподшипника D к осевой длине цилиндрической перемычки L находится в пределах 2…6. Отношение осевой длины цилиндрической перемычки L к минимальной толщине цилиндрической перемычки h находится в пределах 10…20. Путем снижения термических напряжений в корпусе упругодемпферной опоры повышается ее надежность, а также снижаются паразитные утечки охлаждающего воздуха. 1 ил.
Упругая опора ротора турбомашины // 2541623
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора содержит установленный на валу подшипник, статорный элемент, обечайку, по меньшей мере, две спицы и кольцевой элемент с фланцем. Обечайка закреплена на наружном кольце подшипника и соединена со статорным элементом через упругий элемент типа «беличье колесо» фланцевым соединением. Спицы жестко закреплены на статорном элементе и расположены в отверстиях между крепежными элементами фланцевого соединения. Фланец кольцевого элемента имеет отверстия под спицы диаметром больше диаметра спиц. Кольцевой элемент установлен с зазором относительно упругого элемента типа «беличье колесо» и одним концом жестко закреплен на обечайке перед упругим элементом типа «беличье колесо». Изобретение позволяет повысить надежность турбомашины. 1 ил.
