Результат интеллектуальной деятельности: УПРУГО-ДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА

Изобретение относится к области динамической устойчивости роторов и может быть использовано в опорах с подшипниками качения высокооборотных роторов турбомашин, в частности турбонасосных агрегатов (ТНА) жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), имеющих критические частоты вращения меньше рабочих.

Для снижения уровня виброактивности и радиальных динамических нагрузок на опоры высокооборотных роторов турбомашин при работе на резонансных режимах и при значительной разбалансировке ротора, например в ТНА ЖРД, применяют упруго-демпферные опоры (демпферы), которые состоят из пакета кольцевых многослойных гофрированных пластин, устанавливаемых в коаксиальное пространство между наружными кольцами подшипников и внутренними поверхностями корпусов турбомашины.

Каждая гофрированная пластина пакета имеет продольный сквозной паз на всю ширину. В собранном пакете пазы пластин совмещаются и образуют единый паз, который используется для совмещения с фиксатором корпуса, предохраняющего пакет пластин от проворота.

Упруго-демпферная опора должна обладать окружной изотропией упругих и демпфирующих свойств, которая обеспечивает эффективность опоры в снижении виброактивности ротора и радиальных динамических нагрузок, действующих на опоры, а также центрирование ротора в корпусе при сборке турбомашины с установкой пакета пластин с натягом по сопрягаемым поверхностям.

Известна упруго-демпферная опора, содержащая корпус опоры, подшипники качения, установленную по наружному кольцу подшипника втулку, с внешней поверхности которой установлен пластинчатый демпфер, крышку и фиксатор втулки и пластин демпфера (Патент RU 2099606 C1 - прототип).

Известная опора обладает следующими недостатками: общий сквозной паз по пакету гофрированных пластин, совмещенный с фиксатором, ухудшает центрирование ротора в корпусе при сборке турбомашины и окружную изотропию упругих и демпфирующих свойств опоры, которая приводит к увеличению виброактивности ротора и радиальных динамических нагрузок, действующих на опоры.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности центрирования ротора в корпусе турбомашины, снижение виброактивности ротора и радиальных динамических нагрузок, действующих на опоры. Это достигается тем, что в упруго-демпферной опоре, содержащей корпус опоры, по крайней мере один подшипник качения, втулку, установленную по наружному кольцу подшипника, с внешней поверхности которой установлен пакет гофрированных пластин со сквозным продольным пазом, фиксатор пакета пластин, сквозные пазы каждой пластины или группы пластин в пакете смещены относительно друг друга по окружности, а на торце пакета пластин выполнен дополнительный паз, совмещенный с фиксатором.

Кроме того, дополнительный паз совпадает со сквозным пазом одной или группы пластин и совмещен с фиксатором.

Предлагаемая упруго-демпферная опора ротора представлена на фиг. 1, на фиг. 2 - вариант упруго-демпферной опоры, где:

1 - ротор;

2 - корпус опоры;

3 - подшипник;

4 - втулка;

5 - пакет гофрированных пластин;

6 - сквозной продольный паз;

7 - фиксатор пакета пластин;

8 - дополнительный паз;

9, 10 - сопрягаемые с пакетом пластин поверхности.

Ротор 1 установлен на двух опорах. Каждая опора состоит по крайней мере из одного подшипника качения 3. По наружным кольцам подшипников установлена втулка 4, на внешней поверхности 9 которой установлен пакет гофрированных пластин 5 с натягом по контактной поверхности 10 со втулкой 4 и поверхностью 9 корпуса опоры 2.

Для обеспечения окружной изотропии упругих и демпфирующих свойств опоры и повышения точности центрирования в корпусе диаметра втулки 4 под наружное кольцо подшипника 3 при установке пакета гофрированных пластин с натягом по контактным поверхностям 9, 10 сквозные продольные пазы каждой или группы гофрированных пластин пакета смещены относительно друг друга по окружности. Для исключения проворота пакета пластин и обеспечения взаимного положения в окружном направлении гофрированных пластин в пакете 5 применен фиксатор 7, совмещенный с дополнительным пазом 8, выполненным на торце пакета гофрированных пластин.

При установке упруго-демпферной опоры в корпус турбомашины происходит радиальное сжатие пакета гофрированных пластин из-за посадки его с натягом по сопрягаемым поверхностям. При этом в упруго-демпферной опоре должна быть получена в допускаемых пределах соосность посадочного диаметра под установку подшипника относительно посадочного диаметра корпуса, которая определяет центрирование ротора в статоре турбомашины и обеспечивает работоспособность составных частей турбомашины в целом, в том числе щелевых уплотнений между ротором и статором.

При работе высокооборотной турбомашины на ротор действуют динамические нагрузки от дисбаланса и от радиальных нагрузок, возникающих при прохождении критических частот вращения. Упруго-демпферные опоры ротора должны иметь окружную изотропию упругих и демпфирующих свойств, которая обеспечивает надежное снижение до допускаемого уровня нагрузок, действующих на подшипники.

Предлагаемая конструкция упруго-демпферной опоры со смещением сквозного паза каждой или группы пластин в пакете относительно друг друга по окружности позволяет повысить окружную изотропию упругих и демпфирующих свойств опоры, а также точность центрирования ротора в корпусах при сборке турбомашины, что повышает работоспособность ротора при воздействии динамических нагрузок, возникающих от дисбаланса, и радиальных нагрузок, возникающих при прохождении критических частот вращения.

Эффективность применения предлагаемой конструкции упруго-демпферной опоры увеличивается с уменьшением размера применяемого в опоре подшипника качения. С уменьшением размерности подшипника ухудшается окружная изотропия упругих и демпфирующих свойств опоры, имеющий пакет гофрированных пластин с единым продольным пазом.

Применение упруго-демпферной опоры со смещением продольного сквозного паза пластин по окружности в пакете повышает точность центрирования ротора в корпусе турбомашины и снижает уровень его виброактивности, радиальных динамических нагрузок на опоры при резонансных колебаниях и автоколебаниях.