Результат интеллектуальной деятельности: УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упруго-демпферных опор роторов турбомашин.

Известна упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая подшипник и закрепленную на его наружной обойме обечайку, соединенную со статорным элементом при помощи разрезной втулки и образующую с ним демпфирующую полость (патент RU 2265728, опубл. 10.12.2005).

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

В известной опоре обечайка контактирует со статорным элементом по поверхности торцевых уступов в плоскости, перпендикулярной продольной оси ротора. Такая конструкция не позволяет передавать радиальную нагрузку от подшипника на статорный элемент непосредственно через обечайку, а не через разрезную втулку и поэтому не предусматривает возможности директивного изменения податливости поры, необходимого в случае работы двигателя в области критических частот вращения ротора с целью снижения динамических прогибов роторов и вибрационных нагрузок на опоры.

Задачей изобретения является создание упругодемпферной опоры ротора турбомашины, в которой устранены описанные выше недостатки.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является повышение ее надежности за счет расширения диапазона рабочих частот вращения ротора и снижения динамических прогибов ротора и вибрационных нагрузок на опору.

Указанный технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре ротора турбомашины, содержащей подшипник и закрепленную на его наружном кольце обечайку, соединенную со статорным элементом при помощи разрезной втулки, согласно изобретению между статорным элементом и обечайкой установлен кольцевой поршень, в котором со стороны, противоположной разрезной втулке, образована управляющая полость, ограниченная крышкой, жестко закрепленной на статорном элементе и сообщенная с маслоподводящим каналом, проходящим через крышку, причем часть поверхности кольцевого поршня и ответная поверхность статорного элемента выполнены коническими относительно продольной оси опоры, с образованием между ними демпфирующей полости, а между статорным элементом и обечайкой установлена пружина, контактирующая по торцам с кольцевым поршнем и обечайкой.

Такое выполнение устройства позволяет передавать радиальную нагрузку с подшипника на статорный элемент непосредственно через обечайку и кольцевой поршень, минуя разрезную втулку, обеспечивая в случае необходимости возможность изменения податливости опоры непосредственно в процессе работы турбомашины, что позволяет изменить значение критической частоты вращения ротора и снизить вибрации турбомашины при работе в области критических частот вращения ротора.

На чертеже представлен продольный разрез заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник 1 и закрепленную на его наружном кольце 2 обечайку 3, соединенную со статорным элементом 4 при помощи разрезной втулки 5, при этом согласно изобретению между статорным элементом 4 и обечайкой 3 установлен кольцевой поршень 6, в котором со стороны, противоположной разрезной втулке 5, образована управляющая полость 7, ограниченная крышкой 8, жестко закрепленной на статорном элементе 4 и сообщенная с маслоподводящим каналом 9, проходящим через крышку 8, причем часть поверхности кольцевого поршня 6 и ответная поверхность статорного элемента 4 выполнены коническими относительно продольной оси опоры с образованием между ними демпфирующей полости 10, а между статорным элементом 4 и обечайкой 3 установлена пружина 11, контактирующая по торцам с кольцевым поршнем 6 и обечайкой 3.

В процессе работы ротора с некритической частотой вращения контакт статорного элемента 4 и кольцевого поршня 6 по коническим поверхностям отсутствует, и радиальная нагрузка с подшипника 1 на статорный элемент 4 передается через разрезную втулку 5, т.е. опора обладает повышенной податливостью. При достижении частоты вращения ротора значения критической частоты и, как следствие, увеличения вибраций турбомашины повышается давление в управляющей полости 7. Кольцевой поршень 6 смещается в осевом направлении до контакта по коническим поверхностям. Теперь радиальная нагрузка от подшипника 1 передается на статорный элемент 4, минуя разрезную втулку 5. Опора уменьшает свою податливость, а критическая частота исчезает из рабочей частоты вращения. При прохождении данной частоты вращения давление в управляющей полости 7 снижается, и за счет пружины 11 кольцевой поршень 6 смещается для образования зазора по коническим поверхностям кольцевого поршня 6 и статорного элемента 4. Податливость опоры опять повышается и исключает критические частоты вращения в данном диапазоне частот вращения. Это расширяет рабочий диапазон работы турбомашины и позволяет исключить наличие критических частот вращения на всех режимах работы турбомашины.