УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА Российский патент 1997 года по МПК F04D29/04 F16C27/04 

Изобретение относится к области динамической устойчивости роторов и может быть использовано в опорах с подшипниками качения гибких роторов турбонасосных агрегатов (ТНА) ЖРД.

Известна опора с пластинчатым демпфером, содержащая корпус опоры, подшипник качения, установленную по наружному кольцу подшипника втулку, на внешней поверхности которой установлен пластинчатый демпфер, крышку и фиксатор, предотвращающий проворачивание втулки и пластин демпфера. (Вибрации в технике: справочник в шести томах. 1980. Т. 3. Колебания машин, конструкций их элементов, с. 287, рис. 12).

Известная опора обладает следующими недостатками:
величина радиальных перемещений ротора определяется радиальными зазорами в опоре между пластинами демпфера, втулкой и корпусом. Величина зазоров в опоре выбирается из условия нормального функционирования элементов конструкции изделия. Но от величины этих зазоров зависит величина радиального поджатия пластинчатого демпфера и его демпфирующие характеристики. Поэтому при заданной величине зазоров в опоре невозможно обеспечить оптимальные демпфирующие характеристики демпфера;
при вращении ротора за счет трения в подшипнике вместе с наружным кольцом подшипника может проворачиваться втулка и происходить взаимное смещение по окружности пластин демпфера. Для исключения проворачивания втулки и смещений пластин демпфера опора снабжена фиксатором, взаимодействующим со втулкой и пластинами демпфера и крышкой. На фиксатор действует передаваемое от втулки окружное усилие от момента трения в подшипнике. Наличие одного фиксатора на крышке приводит к тому, что на втулку, а следовательно, и на демпфер, действует радиальная сила. Радиальная сила ухудшает подвижность опоры, приводит к одностороннему поджатию демпфера и создает окружную неоднородность упругих и демпфирующих характеристик демпфера.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков опоры. Это достигается тем, что в опоре, содержащей корпус опоры, подшипники качения, установленную по наружному кольцу подшипника втулку, с внешней поверхности которой установлен пластинчатый демпфер, крышку и фиксатор втулки пластин демпфера, на втулке со стороны торцов демпфера выполнены круговые ребра, одно из которых установлено относительно корпуса опоры с зазором, ограничивающим радиальные перемещения опоры, а фиксаторы выполнены на ребрах втулки раздельно для пластин демпфера и втулки, при этом количество фиксаторов втулки не менее двух и расположены они равномерно по окружности.

На фиг. 1 представлена конструкция опоры, а на фиг. 2 поперечный разрез А-А опоры по месту фиксатора демпфера, где: 1 ротор, 2, 3 шарикоподшипник, 4, 5 наружное колесо шарикоподшипника, 6 втулка, 7 внешняя поверхность втулки, 8 пластинчатый демпфер, 9, 10 контактные поверхности демпфера, 11 корпус опоры, 12, 13 круговое ребро, 14 зазор, 15 фиксатор демпфера, 16 фиксатор втулки, 17 крышка.

Ротор 1 установлен на двух опорах. Каждая опора состоит из двух шарикоподшипников 2, 3. По наружным кольцам 4, 5 шарикоподшипников установлена втулка 6, на внешней поверхности 7 которой установлен пластинчатый демпфер 8 с натягом по контактным поверхностям 9, 10 со втулкой 6 и корпусом опоры 11. Для обеспечения оптимальных демпфирующих характеристик требуемый натяг по контактным поверхностям достигается при сборке доработкой втулки 6 по ее внешней поверхности 7. Со стороны торцов на втулке 6 по обе стороны демпфера выполнены круговые ребра 12 и внутренняя поверхность корпуса опоры 11 образуют зазор 14, ограничивающий деформации демпфера 8. Величина зазора в ограничителе выбирается из условия допустимых радиальных перемещений ротора относительно уплотнений насоса и турбины и составляет 0,3 мм. Взаимное смещение в окружном направлении пластин демпфера 8 исключается фиксатором 15, выполненном на ребре 12 со стороны демпфера.

На ребре 13 выполнены три равномерно расположенные по окружности фиксатора 16 втулки 6, взаимодействующие с пазами, выполненными на корпусе опоры 11. Крышка 17 исключает осевое смещение втулки 6.

При работе под действием динамических нагрузок от дисбаланса ротор 1 совместно с подшипниками 2, 3 и втулкой 6 перемещается в радиальном направлении, в результате чего пластинчатый демпфер 8 поджимается в направлении перемещения, увеличивая натяг по контактным поверхностям 9, 10 в направлении перемещая и уменьшая натяг в противоположном направлении. В результате этого происходит взаимное проскальзывание пластин демпфера и за счет сил трения между пластинами осуществляется эффективное демпфирование динамических нагрузок.

Под действием динамической нагрузки, вызванной дисбалансом, ротор обкатывает в наружном направлении демпфер. Исключение связанного с этим окружного смещения пластин демпфера обеспечивается фиксатором 15. Динамическая нагрузка и момент трения в шарикоподшипниках создают на втулке 6 момент сил, способствующий ее проворачиванию. Проворачивание втулки исключается фиксаторами 16. Благодаря равномерному по окружности расположению фиксаторов 16 на все фиксаторы действуют одинаковые силовые нагрузки, что исключает воздействие на втулку радиального усилия от фиксаторов и обеспечивает высокие демпфирующие свойства демпфера.

При работе возможно кратковременное воздействие радиальных усилий на опору, способных вызвать радиальное перемещение ротора, превышающее зазоры в уплотнениях насоса и турбины. Возможность износа уплотнений и связанного с этим ухудшения характеристик насоса и турбины исключаются, так как радиальные перемещения ротора ограничиваются зазором 14 между круговым ребром 12 и корпусом опоры 11.

Предлагаемая опора ротора обладает высокими демпфирующими свойствами и является эффективным средством повышения ресурса подшипников и снижения вибраций агрегата. Применение опоры снижает нагрузки на опоры и радиальные перемещения ротора на всех режимах работы в том числе при резонансных колебаниях и при автоколебаниях ротора.

Использование: в опорах с подшипниками качения гибких роторов турбонасосных агрегатов (ТНА) ЖРД. Сущность изобретения: упруго-демпферная опора содержит корпус опоры 11, шарикоподшипники 2, 3, установленную по наружному кольцу подшипника втулку 6, с внешней поверхности которой установлен пластинчатый демпфер 8, крышку 17 и фиксаторы втулки пластин демпфера. На втулке во стороны торцев демпфера выполнены круговые ребра 12, 13, одно из которых установлено относительно корпуса опоры с зазором 14, ограничивающим радиальные перемещения опоры, а фиксаторы выполнены на ребрах втулки раздельно для пластин демпфера и втулки, при этом количество фиксаторов втулки не менее двух и расположены они равномерно по окружности. 2 ил.

1. Упругодемпферная опора ротора с пластинчатым демпфером, 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, отличающаяся тем, что со стороны торцев демпфера выполнены круговые ребра, одно из которых установлено относительно корпуса опоры с зазором, ограничивающим радиальные перемещения опоры, а фиксаторы выполнены на ребрах втулки раздельно для пластин демпфера и втулки, при этом количество фиксаторов втулки не менее двух и расположены они равномерно по окружности.