×
17.03.2019
219.016.e2a9

Результат интеллектуальной деятельности: Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способам определения осевой нагрузки, действующей на упорный подшипник, в частности к способам, позволяющим настроить эту нагрузку на опорах работающих газотурбинных двигателей. Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя включает измерение осевой нагрузки на требуемом режиме работы на базовом двигателе из серии с одновременным замером давления во внутренней полости двигателя, определяющей осевую нагрузку. В качестве внутренней полости двигателя, определяющей осевую нагрузку, используют думисную полость компрессора, ограниченную лабиринтным уплотнением компрессора и лабиринтным уплотнением на валу ротора. Полость сообщают с выпускной системой с по меньшей мере одним отверстием перепуска в настроечном элементе для регулирования давления в думисной полости компрессора. Определяют площади зазоров во всех кольцевых полостях зубьев лабиринтного уплотнения компрессора (F…F) с учетом вытяжки зубьев лабиринтного уплотнения за счет теплового расширения и действия центробежных сил и определяют суммарную площадь отверстий перепуска в настроечном элементе выпускной системы F, при которой осевая нагрузка каждого двигателя из серии не превышает нормированную осевую нагрузку базового двигателя, после чего устанавливают требуемое значение площади отверстий перепуска. При этом площадь отверстий перепуска определяют по формуле: где: γ…γ - удельный вес воздуха в кольцевых полостях зубьев лабиринтного уплотнения компрессора; F…F - площади зазоров кольцевых полостей зубьев лабиринтного уплотнения компрессора; 1…i - количество зубьев лабиринтного уплотнения компрессора. Изобретение позволяет обеспечить требуемый ресурс двигателей в серии за счет настройки осевой нагрузки для каждого двигателя, которая не превышает нормированное значение, при этом сохраняется уровень экономичности серийного производства двигателей, поскольку настройка производится без использования дорогостоящего оборудования, препарировки двигателя, используются только результаты обмеров геометрических характеристик деталей двигателя, которые производят в процессе их изготовления на серийных двигателях. 2 ил.

Изобретение относится к способам определения осевой нагрузки, действующей на упорный подшипник, в частности к способам, позволяющим настроить эту нагрузку на опорах работающих газотурбинных двигателей.

Известен способ осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя, включающий измерение осевой нагрузки на требуемом режиме работы на базовом двигателе из серии с одновременным замером давления во внутренней полости двигателя, определяющей осевую нагрузку (патент RU №2392464 F02C 7/06 от 20.06 2010 г.).

Недостатком такого решения является то, что для каждого двигателя серии необходимо либо напрямую измерять осевую нагрузку, либо препарировать внутренние полости двигателя, определяющие осевую нагрузку, что при условии товарной поставки продукции заказчику часто бывает невозможно, поскольку в этом случае в результате установки датчиков давления или тензодатчиков сверлятся корпуса двигателя, прокладываются каналы препарировки и т.д. Таким образом, после испытаний требуются промежуточные сборки-разборки двигателя, чтобы максимально устранить последствия влияния препарировки на характеристики двигателя, что является достаточно трудоемким и повышает уровень затрат на эксплуатацию двигателей в серии.

Также в данном решении не учитывается тот факт, что геометрические размеры двигателей в серии могут изменяться в пределах допусков изготавливаемого двигателя. При увеличении требуемого ресурса, особенно для двигателей стационарного назначения, например, до 50000…70000 часов, даже незначительный разброс допусков приводит к недопустимому изменению осевой нагрузки, что в целом снижает ресурс двигателя.

Задача изобретения - обеспечение требуемого ресурса работы двигателя при сохранении уровня экономичности в процессе его эксплуатации.

Технический результат - обеспечить настройку осевой нагрузки до нормированного значения.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном способе настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя, включающем измерение осевой нагрузки на требуемом режиме работы на базовом двигателе из серии с одновременным замером давления во внутренней полости двигателя, определяющей осевую нагрузку, по предложению, в качестве внутренней полости двигателя, определяющей осевую нагрузку, используют думисную полость компрессора, ограниченную лабиринтным уплотнением компрессора и лабиринтным уплотнением на валу ротора, полость сообщают с выпускной системой с, по меньшей мере, одним отверстием перепуска в настроечном элементе для регулирования давления в думисной полости компрессора, определяют площади зазоров во всех кольцевых полостях зубьев лабиринтного уплотнения компрессора (F1…Fi) с учетом вытяжки зубьев лабиринтного уплотнения за счет теплового расширения и действия центробежных сил и определяют суммарную площадь отверстий перепуска в настроечном элементе выпускной системы Fп, при которой осевая нагрузка каждого двигателя из серии не превышает нормированную осевую нагрузку базового двигателя, после чего устанавливают требуемое значение площади отверстий перепуска, при этом площадь отверстий перепуска определяют по формуле:

где

γ1…γi - удельный вес воздуха в кольцевых полостях зубьев лабиринтного уплотнения компрессора;

F1…Fi - площади зазоров кольцевых полостей зубьев лабиринтного уплотнения компрессора;

1…i - количество зубьев лабиринтного уплотнения компрессора.

Основной вклад в величину осевой нагрузки, действующей на упорный подшипник ротора газотурбинного двигателя, вносит уровень давлений и геометрические характеристики думисной полости компрессора, особенно уровень давлений и геометрические характеристики лабиринтного уплотнения компрессора.

При серийном производстве двигатели различаются в значениях диаметральных зазоров по лабиринтному уплотнению компрессора в пределах допуска на изготовление. Но и этого бывает достаточно, чтобы изменить осевую нагрузку так, что это приведет к уменьшению ресурса работы двигателя.

Сообщение думисной полости компрессора с выпускной системой с настроечными элементами позволяет регулировать уровень осевой нагрузки путем изменения уровня «стравливания» воздуха, поступающего из думисной полости компрессора в выпускную систему, тем самым регулируя давление в думисной полости и настраивая осевую нагрузку на требуемую величину.

Определение площади зазоров во всех кольцевых полостях лабиринтного уплотнения компрессора для каждого двигателя серии на основе обмеров и с учетом вытяжки зубьев лабиринтного уплотнения за счет теплового расширения и действия центробежных сил позволяет определить реальную площадь зазоров кольцевых полостей зубьев лабиринтного уплотнения компрессора для конкретного двигателя.

Расчетная формула для определения величины площади отверстий перепуска настроечных элементов выводится на основании общеизвестной формулы для определения потерь давления (И.Е. Идельчик. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., «Машиностроение», 1975, стр. 27):

где

Р1 - давление на входе в лабиринтное уплотнение компрессора;

Рдум - давление в думисной полости компрессора;

G1 - расход воздуха через лабиринтное уплотнение компрессора;

ζ - коэффициент сопротивления;

γ1…γi - удельный вес воздуха;

F1…Fi - площади зазоров кольцевых полостей зубьев лабиринтного уплотнения компрессора;

g - ускорение силы тяжести;

1…i - количество зубьев лабиринтного уплотнения компрессора.

Из формулы [1], путем преобразований и введения обозначений имеем:

где

Из уравнения неразрывности известно, что расход через лабиринтное уплотнение компрессора равен расходу в думисной полости компрессора:

где

G2 - расход воздуха в думисной полости компрессора, определяемый также из формулы для определения потерь давления (И.Е. Идельчик «Справочник по гидравлическим сопротивлениям». М., «Машиностроение», 1975, стр. 28) путем преобразований и введения обозначений:

Рп - давление на выходе из выпускной системы;

Рдум - давление в думисной полости компрессора;

Fп - площадь отверстий перепуска настроечных элементов выпускной системы;

γП - удельный вес воздуха, поступающего в выпускную систему.

Далее, приравняв формулы для определения расходов, имеем:

Поскольку величина по статистике от двигателя к двигателю в серии меняется незначительно, то площадь отверстий перепуска настроечных элементов выпускной системы в большей степени зависит от площади зазоров кольцевых полостей лабиринтного уплотнения компрессора, т.е. от тех зазоров лабиринтного уплотнения компрессора, с какими был изготовлен и собран конкретный двигатель.

Для серии двигателей возможно набрать статистику изменений величины удельного веса воздуха по кольцевым полостям зубьев лабиринтного уплотнения компрессора, и, таким образом, для одного типа двигателя в серии возможно использовать постоянные значения . Поэтому площадь отверстий перепуска настроечных элементов будет зависеть только от площадей кольцевых полостей зубьев лабиринтного уплотнения компрессора, которые определены, исходя из знаний по обмерам лабиринтного уплотнения в процессе его изготовления.

Способ поясняется графическими материалами:

на фиг. 1 - схема думисной полости компрессора;

на фиг. 2 - площади зазоров кольцевых полостей лабиринтного уплотнения компрессора.

Газотурбинный двигатель, реализующий предлагаемый способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора, содержит компрессор 1, думисную полость компрессора 2, ограниченную лабиринтным уплотнением компрессора 3 и лабиринтным уплотнением на валу ротора 4, и сообщенную с выпускной системой 5 с настроечными элементами 6 для регулирования давления в думисной полости компрессора. Лабиринтное уплотнение компрессора 3 содержит кольцевые полости зубьев 7.

Способ реализуют следующим образом:

На одном из серии двигателей - базовом двигателе - производят прямое измерение осевой нагрузки на упорный подшипник ротора. Уровень осевой нагрузки, например, на стационарном газотурбинном двигателе составил 500 кгс. На основании расчетов на долговечность подшипника, определяют, что данная осевая нагрузка является оптимальной для данного типа двигателей и принимают это значение в качестве нормированной осевой нагрузки.

Одновременно замеряют давления в думисной полости компрессора 2 и по кольцевым полостям лабиринтного уплотнения компрессора 7.

Для остальных двигателей серии по результатам обмеров зазоров лабиринтного уплотнения компрессора 3, которые производят в процессе изготовления и сборки компрессора 1, определяют площади зазоров во всех кольцевых полостях зубьев 7 лабиринтного уплотнения компрессора 3 (F1…Fi) с учетом вытяжки зубьев лабиринтного уплотнения компрессора 3 за счет теплового расширения и действия центробежных сил.

Поскольку удельный вес воздуха γ1…γi в кольцевых полостях лабиринтного уплотнения компрессора 7 прямо пропорционален давлению в этих полостях, а температура меняется незначительно, то по замерам давления определяют:

И по формуле [1]:

рассчитывают площадь отверстий перепуска настроечных элементов 6 выпускной системы 5.

Далее устанавливают в выпускную систему 5 требуемое количество с необходимой площадью отверстий перепуска настроечных элементов 6.

На одном из двигателей, где были установлены настроечные элементы в выпускной системе думисной полости компрессора, определенные в соответствие с расчетной формулой [1], был произведен поверочный замер осевой нагрузки, который не превысил уровень осевой нагрузки, замеренной на базовом двигателе, а именно 500 кгс.

Это позволяет без прямого измерения осевой нагрузки на упорный подшипник ротора обеспечить уровень осевой нагрузки, не превышающий нормированное значение, путем установки настроечных элементов в выпускной системе по расчетной формуле [1] на всех остальных двигателях серии.

Реализация изобретения позволяет обеспечить требуемый ресурс двигателей в серии за счет настройки осевой нагрузки для каждого двигателя, которая не превышает нормированное значение, при этом сохраняется уровень экономичности серийного производства двигателей, поскольку настройка производится без использования дорогостоящего оборудования, препарировки двигателя, используются только результаты обмеров геометрических характеристик деталей двигателя, которые производят в процессе их изготовления на серийных двигателях.


Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя
Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя
Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя
Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя
Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 110 items.
09.08.2018
№218.016.7985

Контактное радиально-торцевое графитовое уплотнение ротора турбомашины

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбомашин для уплотнения кольцевых щелей между статором и ротором. Контактное радиально-торцевое графитовое уплотнение ротора турбомашины содержит последовательно установленные в кольцевой полости набор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663368
Дата охранного документа: 03.08.2018
10.08.2018
№218.016.7b36

Способ работы нагнетающего насоса маслоагрегата турбореактивного двигателя (трд), нагнетающий насос и его рабочее колесо

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к нагнетающим насосам маслосистемы ТРД. Нагнетающий насос (НН) выполнен сблокированным с откачивающим насосом в составе корпуса маслоагрегата. Очищенное масло подают в шестеренно-центробежный рабочий орган НН. Рабочий орган...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663783
Дата охранного документа: 09.08.2018
05.09.2018
№218.016.82d3

Способ и устройство охлаждения вала авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к подводу охладителя к валу авиационного газотурбинного двигателя, и может быть использовано в транспортном машиностроении. Способ охлаждения вала авиационного ГТД с внутренней полостью заключается в том, что вал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665797
Дата охранного документа: 04.09.2018
13.09.2018
№218.016.8719

Способ работы форсажного комплекса турбореактивного двигателя (трд) и форсажный комплекс, работающий этим способом (варианты), способ работы трд и трд, работающий этим способом

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. В способе работы ТРД перевод форсажного комплекса в режим промежуточного и полного форсажа производят перемещением РУД САУиР из углового положения α последовательно в угловые диапазоны α и производят последовательное автоматическое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666835
Дата охранного документа: 12.09.2018
03.10.2018
№218.016.8cef

Способ обнаружения резонансных колебаний ротора газотурбинного двигателя

Изобретение относится метрологии, в частности к способам для вибрационной диагностики ротора газотурбинного двигателя. Согласно способу устанавливают датчики на неподвижных частях турбомашины, запускают двигатель и равномерно увеличивают число оборотов исследуемого ротора. При этом в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668358
Дата охранного документа: 28.09.2018
03.10.2018
№218.016.8d01

Способ установки кольца уплотнения в опоры турбины

Изобретение относится к технологиям сборки авиационных двигателей и энергетических установок, методам контроля и обеспечения сборочных параметров и особенностей технологического процесса сборки и конструкции оснастки, в частности к методам контроля параметров при сборке опоры ротора турбины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668311
Дата охранного документа: 28.09.2018
03.10.2018
№218.016.8d45

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя (ТРД) относится к авиадвигателестроению. Предварительно расчетно-экспериментальным методом определяют коэффициент К, учитывающий изменение температуры газа перед турбиной при изменении частоты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668310
Дата охранного документа: 28.09.2018
07.12.2018
№218.016.a461

Турбореактивный двигатель и способ его работы

Изобретения относятся к турбореактивному двигателю и способу его работы. Одновальный двухконтурный турбореактивный двигатель содержит компрессор, турбину, основную непрерывно-детонационную камеру сгорания с каналами подачи топлива, топливными форсунками и инициатором детонации, газодинамический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674172
Дата охранного документа: 05.12.2018
07.12.2018
№218.016.a4ac

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя содержит раздаточный коллектор с узлом для соединения с источником высокотемпературного воздуха, коллектор с узлом для соединения с источником низкотемпературного воздуха, междисковую полость, сообщенную с источником...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674229
Дата охранного документа: 05.12.2018
07.12.2018
№218.016.a4c6

Плоское сопло турбореактивного авиационного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции плоских сопел турбореактивных двигателей. Плоское сопло содержит последовательно установленные и шарнирно соединенные друг с другом корпус, дозвуковые створки и сверхзвуковые створки, а также внешние створки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674232
Дата охранного документа: 05.12.2018
Showing 31-40 of 344 items.
10.06.2014
№216.012.cede

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518729
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.cf05

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, теплообменник. Каждая из сопловых лопаток выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518768
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.06.2014
№216.012.d293

Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя

Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, установленные в нем надроторную вставку и сопловой аппарат с периферийными отверстиями, соединенными с системой подвода охлаждающего воздуха, ротор с рабочими лопатками с каналами охлаждения и выступом по периметру торцевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519678
Дата охранного документа: 20.06.2014
20.07.2014
№216.012.de82

Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам для смазки опорных подшипников роторов турбомашин. Особенностью предложенной конструкции является использование для привода во вращение откачивающего насоса размещенного внутри масляной полости опорного подшипника...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522748
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e780

Способ испытаний газотурбинного двигателя

Изобретение относится к авиации, в частности к способу определения настроечного значения температуры газа для выключения охлаждения турбины при испытаниях и эксплуатации газотурбинного двигателя. При реализации заявленного способа испытаний газотурбинного двигателя повышается точность подсчета...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525057
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.08.2014
№216.012.e8be

Выходное устройство турбины

Изобретение относится к конструкции опорных или установочных устройств выходного устройства турбины. Выходное устройство турбины содержит полые аэродинамические профилированные стойки, размещенные за рабочим колесом последней ступени турбины, а также аэродинамические профилированные контура....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525375
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.08.2014
№216.012.e8c2

Способ охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления

Устройство для охлаждения рабочих лопаток турбины двухконтурного газотурбинного двигателя, у которых внутренняя полость каждой лопатки разделена перегородкой на полость у входной кромки и остальную полость и содержит последовательно установленные воздухо-воздушный теплообменник, управляющие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525379
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.09.2014
№216.012.f7c8

Двухконтурный газотурбинный двигатель

Двухконтурный газотурбинный двигатель содержит компрессор, камеру сгорания, турбину высокого давления, турбину низкого давления с сопловым аппаратом. Внутренние полости соплового аппарата примыкают к стенкам охлаждаемых сопловых лопаток, соединены с полостью отбора охлаждающего воздуха и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529269
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f7cb

Лопатка осевого компрессора

Лопатка осевого компрессора содержит входную кромку, выходную кромку, корыто и спинку с выполненными на ее поверхности вихрегенераторами сферической формы, вогнутыми внутрь лопатки. Каждый вихрегенератор снабжен, по меньшей мере, двумя подводящими каналами с выходными отверстиями диаметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529272
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f7ce

Магнитожидкостное уплотнение вала

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации подвижных друг относительно друга деталей. Магнитожидкостное уплотнение вала обеспечивает повышение надежности уплотнения за счет уменьшения трения между вращающимся валом и щетками. Уплотнение содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529275
Дата охранного документа: 27.09.2014
+ добавить свой РИД