Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции межвальных опор роторов турбомашин.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана опора ротора турбомашины, содержащая роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в валу шестерни центральной конической передачи, а внутреннее кольцо установлено и зафиксировано на валу турбины в осевом направлении (см. рис. 6.13, «Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей: Учеб. пособие. /Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, К.А. Малиновский, В.Г. Попов - М.: Высш. шк.; 2002).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:

В известной опоре дефект проскальзывания устраняется радиальным смещением узла центральной конической передачи в радиальном направлении, изначально ломая ось вращения и создавая, тем самым, дополнительную радиальную нагрузку. Это исключает взаимозаменяемость узлов, снижается модульность турбомашины. Излом оси негативно сказывается на шлицевых соединениях рессоры с возможным износом и снижением работоспособности. При этом зазор в шлицевых соединениях может парировать радиальное смещение узла центральной конической передачи и не подгрузить подшипник, приводя к дефекту проскальзывания в подшипнике.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является исключение дефекта проскальзывания межвального роликового подшипника без радиального смещения узла центральной конической передачи, повышая тем самым взаимозаменяемость узлов и модульность турбомашины.

Указанный технический результат достигается тем, что опора ротора турбомашины, содержащая роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в валу шестерни центральной конической передачи, а внутреннее кольцо зафиксировано на валу турбины в осевом направлении, при этом, согласно настоящему изобретению, опора содержит посадочное кольцо под внутреннее кольцо роликового подшипника с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у вала турбины, установленное на последнем и зафиксированное на нем в осевом направлении, причем внутренний диаметр посадочного кольца выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру, а ось вала турбины совпадает с осью роликового подшипника.

Исключение дефекта проскальзывания межвального роликового подшипника, который конструктивно недогружен радиальной силой, происходит за счет дополнительной радиальной нагрузки, возникающей из-за излома оси вращения, воздействующей на внутреннее кольцо подшипника. Эта нагрузка возникает на рабочих частотах вращения с нагревом опоры от посадочного кольца, выполненного из материала с повышенным коэффициентом температурного расширения, чем вал турбины. Это приводит к радиальному смещению внутреннего кольца подшипника относительно наружного кольца подшипника и вала турбины и создает необходимую нагрузку на подшипник. Причем при выставлении соосности и сборки двигателя оси вышеперечисленных элементов совпадают, что обеспечивает взаимозаменяемость узлов и повышает модульность турбомашины.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурой чертежа, на которой изображен продольный разрез заявленной опоры ротора турбомашины.

Опора ротора турбомашины содержит роликовый подшипник 1, наружное кольцо 2 которого установлено в валу шестерни центральной конической передачи 3, а внутреннее кольцо 4 зафиксировано на валу турбины 5 в осевом направлении, при этом заявленная опора дополнительно содержит посадочное кольцо 6 под внутреннее кольцо 4 роликового подшипника 1 с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у вала турбины 5, установленное на последнем и зафиксированное на нем в осевом направлении, причем внутренний диаметр посадочного кольца 6 выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру, а ось вала турбины 5 совпадает с осью роликового подшипника 1.

Внутреннее кольцо 4 и посадочное кольцо 6 зафиксированы на валу турбины 5 в осевом направлении, например, посредством гайки 7.

Работа заявленной опоры ротора турбомашины осуществляется следующим образом.

В процессе работы турбомашины с увеличением температуры внутреннее кольцо 4 роликового подшипника 1 смещается в радиальном направлении относительно оси вращения за счет большего расширения, чем у вала турбины 5, посадочного кольца 6, внутренний диаметр которого выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру. При этом происходит смешение оси вращения внутреннего кольца 4 роликового подшипника 1 относительно оси вращения вала турбины 5. Это приводит к созданию дополнительной радиальной нагрузки и исключает дефект проскальзывания в подшипнике.