Опора ротора турбомашины
Владельцы патента RU 2551452:
Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины содержит корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, а также установленный на валу подшипник, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом. На участке или участках корпуса выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей, с образованием между ними балочек, выполненных наклонными относительно продольной оси опоры. Углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены противоположными по направлению относительно продольной оси опоры. Изобретение позволяет снизить массу и жесткость опоры без увеличения ее осевого габарита и количества деталей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин.
Известна опора ротора турбомашины, содержащая корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник, установленный на валу, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом («Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей», Издание 3-е, переработанное и дополненное, Издательство «Машиностроение», Москва 1969, стр. 466, рис. 11.08б).
Известная опора выбрана в качестве прототипа к заявленному изобретению.
В известной опоре отсутствует упругий элемент, что ограничивает ее применение в турбомашиностроении в случае отстройки критических частот вращения роторов от рабочего диапазона частот вращения.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является снижение жесткости опоры без увеличения осевого габарита, количества деталей опоры, при снижении ее массы и осевого размера опоры, повышение прочности и надежности опоры, минимизация окружных перемещений части опоры в области подшипника от эксплуатационных нагрузок.
Указанный технический результат достигается тем, что опора ротора турбомашины, содержащая корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник, установленный на валу, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом, согласно настоящему изобретению, на участке или участках корпуса выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей, с образованием между ними балочек, выполненных наклонными относительно продольной оси опоры, причем углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены противоположными по направлению относительно продольной оси опоры.
Выполнение не менее двух рядов прорезей на симметричном(ых) относительно продольной оси опоры участке(ах) корпуса с образованием между ними балочек позволяет снизить ее жесткость за счет придания корпусу свойств упругого элемента, без увеличения осевого габарита, количества деталей опоры, при одновременном снижении ее массы.
Выполнение балочек наклонными относительно продольной оси опоры с углами наклона каждого из соседних рядов балочек противоположными по направлению относительно продольной оси опоры позволяет дополнительно снизить массу и осевой размер опоры. Выполнение прорезей наклонными относительно продольной оси опоры позволяет получить меньшую жесткость на меньшем осевом размере, при этом повышается ее прочность, нежели в случае выполнения прорезей традиционным образом на упругом элементе, параллельно продольной оси, за счет частичного перераспределения изгибных напряжений балочек от эксплуатационных нагрузок в напряжения растяжения-сжатия.
Выполнение не менее двух рядов балочек описанным выше образом позволяет минимизировать окружные перемещения части опоры в области подшипника от эксплуатационных нагрузок.
Предпочтительно углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнить равными по значению.
Выполнение углов наклона каждого из соседних рядов балочек равными по значению позволяет получить более равномерное распределение напряжений от эксплуатационных нагрузок по балочкам, что дополнительно повышает надежность заявленной опоры.
На чертеже представлена заявленная опора ротора турбомашины.
Опора ротора турбомашины содержит корпус 1, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник 2, установленный на валу 3, наружная обойма 4 которого жестко соединена с корпусом 1, при этом на симметричном участке или участках корпуса 1 выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей 5, с образованием между ними (рядами радиальных прорезей) балочек 6.
Балочки 6 выполнены наклонными относительно продольной оси опоры, а углы наклона каждого из соседних рядов балочек 6 выполнены равными по значению и противоположными по направлению относительно продольной оси опоры.
Во время работы турбомашины при колебаниях вала 3 балочки 6, образованные прорезями 5 на корпусе 1, 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 3.
1. Опора ротора турбомашины, содержащая корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник, установленный на валу, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом, отличающаяся тем, что на участке или участках корпуса выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей, с образованием между ними балочек, выполненных наклонными относительно продольной оси опоры, причем углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены противоположными по направлению относительно продольной оси опоры.
2. Опора ротора турбомашины по п. 1, отличающаяся тем, что углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены равными по значению.
