×
11.04.2020
220.018.1415

Способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом турбонасосного агрегата и устройство для его осуществления

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к машинам с вращающимся ротором, и может быть использована при создании турбонасосных агрегатов (ТНА) летательных аппаратов. В способе контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом ТНА осуществляется приложение к ротору собранного ТНА крутящего момента, под действием которого обеспечивается вращение ротора. При этом ротор нагружается поочередно сначала в одну, а затем в другую сторону осевыми усилиями, рассчитываемыми по формуле, включающей: максимально допустимую радиальную статическую нагрузку радиально-упорного подшипника, коэффициент запаса прочности подшипника, массу ротора, ускорение свободного падения. При этом крутящий момент М выбирается из диапазона, зависящего от коэффициента трения в подшипнике и диаметра шейки вала. Изобретения направлены на обеспечение контроля осевых зазоров между колесом и корпусом ТНА летательных аппаратов, гарантирующих надежность работы ТНА. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к машинам с вращающимся ротором, и может быть использована при создании турбонасосных агрегатов (ТНА) летательных аппаратов (ЛА) различного назначения.

Известен способ обеспечения осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом насоса [1. Турк, В.И. Насосы и насосные станции / В.И. Турк. - М: Госстройиздат, 1961. - С. 89.], в котором между колесом насоса и корпусом оставляют небольшие зазоры до 0,25 мм, что предотвращает трение между вращающимся колесом и корпусом и уменьшает утечки жидкости. Уменьшение зазора достигается вставкой бронзовых или чугунных уплотнительных колец в зазор между вращающимся колесом и корпусом. По мере изнашивания уплотнительные кольца можно заменить.

Недостатками данного способа обеспечения осевых зазоров являются усложнение конструкции и невозможность его применения в центробежных насосах с массой ротора до 2 кг, к числу которых относятся ТНА ЛА. Если колесо насоса коснется уплотнительных колец, произойдет заклинивание и разрушение ТНА в силу малой массы и инерции ротора. Другим недостатком этого способа является образование во время работы стружки от истирания уплотнительных колец и попадание ее внутрь ТНА, что может привести к разрушению подшипников, забиванию фильтров топливной системы и аварии ЛА.

Прототипом, наиболее близким к заявляемому способу по совокупности технических признаков, выбран способ обеспечения осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом насоса пригонкой по размерам деталей, являющихся звеньями размерной цепи (колец, прокладок, пластин) [2. Павлович, Л.А., Точность изготовления гидравлических устройств расходных систем / Л.А. Павлович, С.Л. Александров. - М.: Машиностроение, 1986. - С. 28, 29]. По предлагаемому способу ТНА собирают, обеспечивая осевые зазоры между центробежным колесом, установленным на роторе, и корпусом насоса. Осевые зазоры обеспечиваются пригонкой размеров колец, являющихся звеньями размерной цепи.

Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является невозможность напрямую проконтролировать зазоры между центробежным колесом и корпусом насоса в процессе и после пригонки осевых зазоров из-за отсутствия доступа для мерительного инструмента Пригонка зазоров в агрегате и их контроль осуществляются с использованием технологических колец, пересчетом по нескольким измеренным размерам, то есть косвенным способом. В результате суммирования погрешностей нескольких измерений возрастает погрешность пригонки зазоров, а также возможны ошибки из-за человеческого фактора. Ситуация усугубляется тем, что в современных насосах зазоры между колесом насоса и корпусом ТНА выполняются предельно допустимыми с целью снижения потерь давления и повышения эффективности. В результате действия на ротор осевых сил осевые зазоры при работе агрегата уменьшаются на сумму осевого люфта подшипника и конструктивного осевого зазора между кольцом и крышкой, что уменьшает осевые зазоры более чем в два раза. Таким образом, даже небольшая ошибка в пригонке осевых зазоров может привести к касанию центробежного колеса о корпус насоса и разрушению ТНА. При этом ошибку сборки невозможно выявить ни на одном из этапов изготовления, в том числе и при испытаниях ТНА, так как режимы ограничиваются для сохранения ресурса агрегата и целостности стояночных уплотнений.

Заявляемый способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом ТНА совпадает с прототипом по следующему существенному признаку: обеспечение осевых зазоров осуществляется их пригонкой по размерам деталей, являющихся звеньями размерной цепи.

Целью заявляемой группы изобретений является обеспечение контроля осевых зазоров между колесом и корпусом ТНА ЛА, гарантирующих работу ротора без заклинивания.

В предлагаемом способе контроль осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом ТНА осуществляется приложением к ротору собранного ТНА крутящего момента Мкр, под действием которого обеспечивается вращение ротора. При этом ротор нагружается поочередно сначала в одну, а затем в другую сторону осевыми усилиями Fa, рассчитываемыми по формуле:

где С0 - максимально допустимая радиальная статическая нагрузка радиально-упорного подшипника;

K - коэффициент запаса прочности подшипника из диапазона K=5÷8;

mp - масса ротора;

g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2.

Знак плюс в формуле (1) ставится при приложении усилия к ротору в направлении вверх, минус - вниз.

Крутящий момент Мкр выбирается из диапазона Мкр ≤ 1,5⋅Fa⋅μ⋅d,

где μ - коэффициент трения в подшипнике;

d - диаметр шейки вала.

Заявляемое устройство для осуществления способа контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом ТНА состоит из рамы, устройства для приложения крутящего момента, устройства для передачи осевых усилий с устройством для измерения осевых усилий с электронным табло и подвижного узла стыковки. Рама включает нижнюю, промежуточную и верхнюю плиты, соединенные между собой опорами. Промежуточная плита выполнена с возможностью установки в ней ТНА, а на ее верхнюю сторону выведен диск ротора ТНА, содержащий вращающуюся тягу. На верхней стороне верхней плиты размещены устройство для передачи осевых усилий и электронное табло устройства для измерения осевых усилий. Устройство для передачи осевых усилий содержит невращающуюся тягу. Подвижный узел стыковки соединяет невращающуюся тягу от устройства для передачи осевых усилий с вращающейся тягой от диска ротора ТНА посредством радиально-упорного подшипника.

Группа изобретений поясняется чертежами (фиг. 1-4), где на фиг. 1 показан продольный разрез ТНА; на фиг. 2 - вариант исполнения устройства для осуществления способа контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом ТНА; на фиг. 3 - продольный разрез подвижного узла стыковки заявляемого устройства; на фиг. 4 - продольный разрез ТНА при воздействии на ротор осевых усилий Fa.

Группа изобретений осуществляется следующим образом.

Выполняют сборку ТНА. Между центробежным колесом 1, установленным на роторе 2, и корпусом 3 ТНА имеются осевые зазоры Z1 Z2, Z3, Z4, которые обеспечиваются пригонкой размеров S1 S2, S3, S4 колец 4, 5, 6, 7, являющихся звеньями размерной цепи. Собранный ТНА устанавливают на устройство для осуществления способа контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом ТНА.

Устройство представляет собой сварную раму, состоящую из плит: нижней 8, промежуточной 9 и верхней 10, соединенных между собой по четырем углам опорами 11. Нижняя плита 8 является основанием устройства. Промежуточная плита 9 служит для установки ТНА 12. Крепление ТНА 12 осуществляется с нижней стороны плиты 9 при помощи винтов 13. При этом диск 14 ротора 2 ТНА 12 выведен на верхнюю сторону плиты 9 через отверстие 15 в плите 9. На верхней плите 10 установлен силовой винт 16 с динамометром 17, подвижным узлом стыковки А и электронным табло 18. Под подвижным узлом стыковки А крепится моментный ключ 19.

Подвижный узел стыковки А собирается и устанавливается на устройство следующим образом. Снизу на невращающуюся тягу 20, соединенную с силовым винтом 16, заводится фиксатор 21 и устанавливается радиально-упорный подшипник 22. Фиксация подшипника 22 на невращающейся тяге 20 выполняется по торцу внутренней обоймы подшипника винтом 23, который вворачивается в невращающуюся тягу 20. Далее, снизу по наружной обойме подшипника 22 заводится вращающаяся тяга 24 до упора выступом в торец наружной обоймы подшипника 22. Фиксатор 21 навинчивается на вращающуюся тягу 24 до упора в торец наружной обоймы подшипника 22. Собранный подвижный узел стыковки А вращением силового винта 16 опускается вниз до соединения вращающейся тяги 24 с диском 14 ротора 2 ТНА 12. Данная операция является завершающей перед проведением испытаний.

Осевые усилия Fa рассчитываются по формуле (1) и создаются вращением силового винта 16. Передаются осевые усилия Fa через подвижный узел стыковки А на ротор 2 сначала в одну, а затем в другую сторону. Величина Fa измеряется динамометром 17 и контролируется по электронному табло 18.

Осевой люфт δ1 радиально-упорного подшипника 25 составляет половину величины осевых зазоров Z1, Z2, Z3, Z4. В результате действия на ротор 2 прикладываемой осевой силы Fa осевые зазоры Z1, Z2, Z3, Z4 уменьшаются на сумму осевого люфта δ1 подшипника 25 и конструктивного осевого зазора δ2 между кольцом 4 и крышкой 26, что уменьшает осевые зазоры более чем в два раза. Тем самым осевые люфты в радиально-упорном подшипнике 25 и между деталями ТНА полностью исключаются.

При приложении к ротору 2 крутящего момента Мкр и осевых усилий Fa должно обеспечиваться вращение ротора 2 ТНА 12. Если ротор 2 не вращается, а моментный ключ 19 проворачивается, это означает, что пригонка зазоров выполнена с ошибкой и центробежное колесо 1 заклинило о корпус 3. ТНА 12 разбирается, устраняется ошибка и проводится повторная проверка. При положительных результатах проверок ТНА допускается в дальнейшее производство.

Подвижный узел стыковки А обеспечивает передачу на ротор 2 осевых усилий Fa механическим способом, не препятствуя вращению ротора 2, что достигается соединением невращающейся тяги 20 от силового винта 16 с вращающейся тягой 24 от диска 14 ротора 2 посредством радиально-упорного подшипника 22.

Таким образом, техническим результатом группы изобретений является обеспечение контроля осевых зазоров между колесом и корпусом ТНА ЛА, гарантирующих надежность работы ТНА.

Технический результат достигается тем, что контроль осевых зазоров между колесом и корпусом ТНА ЛА обеспечивается:

- приложением к вращающейся тяге от диска ротора ТНА крутящего момента Мкр, выбранного из диапазона Мкр ≤ 1,5⋅Fa⋅μ⋅d, где μ - коэффициент трения в подшипнике; d - диаметр шейки вала;

- передачей на ротор осевых усилий Fa, рассчитываемых по

формуле (1), невращающейся тягой от силового винта;

- соединением невращающейся тяги от силового винта с вращающейся тягой от диска ротора ТНА в подвижном узле стыковки посредством радиально-упорного подшипника.

Предлагаемые способ и устройство могут быть осуществлены с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, они соответствуют критерию «промышленная применимость».

Источники, принятые во внимание:

1. Турк, В.И. Насосы и насосные станции / В.И. Турк. - М.: Госстройиздат, 1961. - 495 с.

2. Павлович, Л.А., Точность изготовления гидравлических устройств расходных систем / Л.А. Павлович, С.Л. Александров. - М.: Машиностроение, 1986. - 72 с.

3. Пат. 2496985 RU, МПК6 F01C 21/02, F04C 18/16. Способ осевого позиционирования подшипников на шейке вала / Ваннесте Софи Крис (BE), Бернартс Барт (BE) - Заявл. 27.09.2010; опубл. 27.10.2013, Бюл. №30.

4. Пат. 159148 RU, МПК6 G01M 13/04, G01B 5/14. Устройство для измерения осевого зазора в шарнирных подшипниках / Колпецов А.К. и др. - Заявл. 27.04.2015; опубл. 10.02.2016, Бюл. №4.

5. Пат. 201464087 CN, МПК G01L 1/04. Motor transmission structure torsion testing device / Сюй Цзянчэнь и др. - Заявл. 16.06.2009; опубл. 12.05.2010.


Способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом турбонасосного агрегата и устройство для его осуществления
Способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом турбонасосного агрегата и устройство для его осуществления
Способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом турбонасосного агрегата и устройство для его осуществления
Способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом турбонасосного агрегата и устройство для его осуществления
Способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом турбонасосного агрегата и устройство для его осуществления
Способ контроля осевых зазоров между центробежным колесом и корпусом турбонасосного агрегата и устройство для его осуществления
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 161 items.
27.03.2016
№216.014.c878

Автоматическая система загрузки ракет в самоходную пусковую установку

Изобретение относится к военной технике. Автоматическая система загрузки ракет в составе подвижного ракетного комплекса состоит из цепных транспортеров и рельсовых направляющих, размещенных на основании контейнеров транспортно-заряжающей машины (ТЗМ) и самоходной пусковой установки (СПУ)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578917
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.041c

Стенд для испытаний шарнирных подшипников

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур. Стенд состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587693
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.0509

Раскрываемый руль

Изобретение относится к ракетной технике. Раскрываемый руль содержит складываемую часть руля (1) и корневую часть (2), закрепленную в приводе (3) управления рулем и установленную в корпусе с возможностью поворота, и привод (5) раскрытия руля со штоком (6) для его продольного перемещения. Шток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587751
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.05.2016
№216.015.3ac3

Термоэмиссионный способ тепловой защиты частей летательных аппаратов

Термоэмиссионный способ тепловой защиты частей летательных аппаратов (ЛА) включает отвод теплового потока от нагреваемой части ЛА к менее нагретой с помощью термоэмиссионного модуля посредством размещения на внутренней поверхности нагреваемых частей ЛА электропроводящего материала или покрытия,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583511
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3b21

Способ одновременного выведения группы спутников на некомпланарные орбиты (варианты)

Группа изобретений относится к формированию систем ИСЗ с некомпланарными орбитами. Способ включает одновременное выведение группы ИСЗ ракетой-носителем (РН). При этом на РН устанавливают гиперзвуковой летательный аппарат (ГЛА), выводимый на баллистическую траекторию, в апогее которой ГЛА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583507
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3db9

Защитная панель летательного аппарата

Изобретение относится к ракетно-космической технике и касается защитных панелей. Защитная панель летательного аппарата (ЛА) состоит из плиток, жестко закрепленных на внешней поверхности ЛА. На каждой плитке выполнены выступ в центральной части и вырезы на краях. Плитки соединены между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583532
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.08.2016
№216.015.4dd5

Корпус гиперзвукового летательного аппарата и способ его изготовления

Группа изобретений относится к авиационной и ракетной технике. Способ изготовления корпуса гиперзвукового летательного аппарата из композиционных материалов характеризуется тем, что изготавливают методом намотки или объемного плетения одну или более оболочек вращения, из которых нарезают по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595354
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4eb2

Способ управления полетом ракеты

Изобретение относится к военной технике, преимущественно к тактическим и оперативно-тактическим комплексам управляемого ракетного оружия (УРО) с баллистическими (аэробаллистическими) и высотными крылатыми ракетами. В состав оптико-электронной корреляционно-экстремальной СН ракеты дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595282
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4efc

Обслуживаемый на орбите автоматический космический аппарат

Изобретение относится к области космической техники. Обслуживаемый на орбите космический аппарат (КА) содержит штатную двигательную установку с топливными баками, систему подачи топлива с заправочной горловиной, целевую аппаратуру, систему управления движением, систему электропитания, силовые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595352
Дата охранного документа: 27.08.2016
13.01.2017
№217.015.7520

Способ определения коэффициента трения подшипника

Изобретение относится к способам измерения трения в подшипниках. Способ определения коэффициента трения подшипника заключается в создании усилия на подшипник от нагрузочного устройства. При этом создается дополнительное усилие от силовозбудителя. Причем усилия, приложенные к подшипнику от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598696
Дата охранного документа: 27.09.2016
Showing 1-10 of 21 items.
10.01.2014
№216.012.9561

Способ балансировки ротора турбины

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для балансировки роторов турбин. Способ заключается в следующем. Для геометрических параметров отливки турбины, сильнее всего влияющих на дисбаланс ротора, с учетом их максимальных отклонений, рассчитывают величины масс, смещенные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503935
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.02.2014
№216.012.9f80

Датчик угла наклона

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано, например, при горизонтально-наклонном бурении скважин. Сущность изобретения: датчик угла наклона объектов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506540
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2015
№216.013.2944

Банная печь-каменка

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при оборудовании индивидуальных или приусадебных бань для отопления, подогрева воды и пароснабжения. Достигаемый технический результат - создание простой, технологичной конструкции печи-каменки, обеспечивающей повышенную тепловую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542021
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.06.2016
№217.015.0509

Раскрываемый руль

Изобретение относится к ракетной технике. Раскрываемый руль содержит складываемую часть руля (1) и корневую часть (2), закрепленную в приводе (3) управления рулем и установленную в корпусе с возможностью поворота, и привод (5) раскрытия руля со штоком (6) для его продольного перемещения. Шток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587751
Дата охранного документа: 20.06.2016
25.08.2017
№217.015.b138

Контрольный ротор для проверки балансировочного станка

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для проверки балансировочных станков и подтверждения их характеристик. Контрольный ротор состоит из вала и диска, на валу установлены радиально-упорные подшипники, зафиксированные от осевого перемещения разрезными стопорными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613017
Дата охранного документа: 14.03.2017
25.08.2017
№217.015.bfa1

Стенд тарировки телесистем

Изобретение относится к области добывающей нефтяной и газовой промышленности, в частности к бурению наклонно направленных и горизонтальных скважин, и предназначено для проведения метрологической аттестации датчиков телеметрических систем для выявления погрешности угла наклона при бурении в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617142
Дата охранного документа: 21.04.2017
26.08.2017
№217.015.ea83

Датчик угла наклона объекта

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано при горизонтально-наклонном бурении скважин. Датчик угла наклона объекта, чувствительный элемент которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627991
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb2e

Узел стыковки разделяемых объектов летательных аппаратов

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в конструкциях систем разделения объектов летательных аппаратов (ЛА), где требуется снижение ударных нагрузок и импульса от действия средства разделения на точность выведения конечных ступеней объекта, в частности в заднем узле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628282
Дата охранного документа: 15.08.2017
13.02.2018
№218.016.2069

Фиксатор разделяемых объектов летательных аппаратов

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в конструкциях систем разделения объектов летательных аппаратов (ЛА). Целью изобретения является создание надежного фиксатора разделяемых объектов ЛА для соединения без люфта сложных разделяемых объектов большой массы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641532
Дата охранного документа: 18.01.2018
04.04.2018
№218.016.3501

Мультипликатор двойного действия

Изобретение относится к гидросистемам транспортных средств. Мультипликатор состоит из дифференциального поршня, механизма реверсирования, обратных клапанов, гидрокомпенсатора, гидроаккумулятора, фильтра и штуцеров. Обратные клапаны содержат демпфирующие полости с дроссельными отверстиями. Все...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645881
Дата охранного документа: 28.02.2018
+ добавить свой РИД