Результат интеллектуальной деятельности: УПРУГАЯ ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

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

Известна упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом (через корпус подшипника), выполненным с прорезями, с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющими корпус на наружную и внутреннюю части (патент RU 2529276).

Недостатками известной опоры является недостаточная защищенность элементов конструкции, выполняющих функцию упругого элемента, в случае передачи с ротора на статорный элемент радиальных и окружных усилий, превышающих допустимые, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации ротора турбомашины или в результате дефекта подшипника.

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

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной опоры ротора турбомашины, является повышение надежности опоры в процессе эксплуатации за счет снижения вероятности поломки элементов конструкции, выполняющих функцию упругого элемента.

Указанный технический результат достигается тем, что упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом, в котором выполнены прорези, с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус на внутреннюю и наружную части, согласно настоящему изобретению она снабжена крышкой, жестко соединенной с наружной частью корпуса в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы, при этом на внутренней части корпуса выполнены ответные шлицы, причем упомянутые шлицы и ответные шлицы размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними, с возможностью выборки упомянутых зазоров.

Такое конструктивное исполнение позволяет в случае передачи крутящего момента с ротора на статор, а также чрезмерной радиальной нагрузки, за счет выборки зазоров между поверхностями шлицев и ответных шлицев передавать нагрузки на верхнюю часть статорного элемента через крышку, минуя балочки, образованные прорезями на корпусе, чем предотвращает их поломку и повышает надежность опоры.

На фиг. 1 представлен продольный разрез упругой опоры ротора турбомашины.

На фиг. 2 представлено сечение А-А.

Упругая опора ротора турбомашины содержит установленный на валу 1 радиальный подшипник 2, наружное кольцо которого соединено с корпусом 3 (следует отметить, что возможно соединение наружного кольца радиального подшипника 2 как на прямую, так и через промежуточный элемент, например, корпус подшипника, как в прототипе). При этом корпус 3 выполнен с прорезями, с образованием между ними балочек 4, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус 3 на внутреннюю и наружную части. Упругая опора снабжена крышкой 5, жестко соединенной (например, посредством фланцевого соединения) с наружной частью корпуса 3 в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы 6, при этом на внутренней части корпуса 3 выполнены ответные шлицы 7, причем упомянутые шлицы 6 и ответные шлицы 7 размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними, с возможностью выборки упомянутых зазоров.

Во время работы турбомашины при колебаниях вала 1 балочки 4, образованные прорезями на корпусе 3, выполняют функцию упругого элемента за счет своих геометрических параметров. Это является необходимым для получения требуемой жесткости опоры, что позволяет отстроить с рабочих режимов критические частоты вращения вала 1.

При вращении вала 1 с некритической частотой в процессе эксплуатации или стендовых испытаний балочки 4 также участвуют в передаче радиальной нагрузки с вала 1 на наружную часть корпуса 3 по силовой связи: подшипник 2→внутренняя часть корпуса 3→балочки 4→наружная часть корпуса 3.

При передаче крутящего момента с вала 1 на наружную часть корпуса 3, вызванной нештатной работой подшипника 2, и при превышении допустимой радиальной нагрузки с вала 1, обусловленной условиями эксплуатации или испытаний турбомашины, происходит выборка зазоров между поверхностями шлицев 6 и ответных шлицев 7. Это приводит к изменению силовой связи при передаче нагрузки с вала 1 на наружную часть корпуса 3: подшипник 2→внутренняя часть корпуса 3, →крышка 5→наружная часть корпуса 3, исключая из дальнейшей работы балочки 4 на время критических нагрузок.