УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ НА ПОДШИПНИКОВОЙ ОПОРЕ Российский патент 2007 года по МПК F02C7/36 F16D1/06 

Предлагаемое изобретение относится к области крепления валов двигателей на подшипниковых опорах (или цапфах), в частности, в том случае, когда двигатель представляет собой турбомашину.

Крепление (или соединение) вала двигателя (или машины) на подшипниковой опоре представляет собой сложную операцию, требующую использования специально разработанного устройства крепления. Такое устройство крепления обычно содержит, во-первых, гайку извлечения, снабженную резьбой, взаимодействующей с резьбой вала, во-вторых, контргайку, снабженную резьбой, взаимодействующей с резьбой подшипниковой опоры таким образом, чтобы заблокировать упомянутый вал по отношению к подшипнику в выбранном положении, и, в-третьих, стопор гайки, предназначенный для блокировки упомянутой гайки извлечения или упомянутой контргайки. Устройство такого типа описано, например, в патенте Франции 0359659.

Такое крепление оказывается тем более сложной операцией, что пространство, в которое вводятся данный вал и его подшипниковая опора, является существенно ограниченным и/или загроможденным.

При этом операция отсоединения вала является еще более сложной, в частности в случае турбомашин, в частности турбореактивных двигателей, вследствие того, что несколько валов соединяются с располагающимися друг за другом ступенями, а именно "ступенью низкого давления", "ступенью промежуточного давления" и "ступенью высокого давления". В современных турбомашинах после удаления вала ступени низкого давления болты соединения вала ступени промежуточного давления оказываются недоступными. Кроме того, поскольку вал ступени промежуточного давления не может быть демонтирован через заднюю часть машины, присоединение к ступени высокого давления, располагающейся непосредственно за ступенью промежуточного давления, требует полного демонтажа двигателя. Вследствие значительного числа подлежащих демонтажу элементов (включая редукторы) операции технического обслуживания и ремонта двигателя оказываются особенно дорогостоящими.

Кроме того, поскольку детали, образующие используемые в настоящее время устройства крепления, никак не связаны друг с другом, вероятность потери одной из них или оставления внутри двигателя является относительно высокой.

Таким образом, техническая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить отмеченные выше недостатки или часть из них.

Для этого в данном изобретении предлагается специальное устройство, предназначенное для крепления (или соединения) вала машины на подшипниковой опоре, содержащее гайку извлечения, снабженную резьбой, предназначенной для взаимодействия с первым резьбовым участком вала, и контргайку, снабженную резьбой, предназначенной для взаимодействия со вторым резьбовым участком подшипниковой опоры для того, чтобы заблокировать вал по отношению к подшипнику в некотором выбранном положении.

Предлагаемое устройство, с одной стороны, отличается тем, что:

- i) указанные первый и второй резьбовые участки являются обратными друг относительно друга,

- ii) упомянутая контргайка содержит упор, имеющий переднюю поверхность и первые средства соединения,

- iii) упомянутая гайка извлечения содержит вторые средства соединения и упор, имеющий переднюю поверхность, предназначенную для того, чтобы опираться на заднюю поверхность упора подшипниковой опоры для определения выбранного положения, и заднюю поверхность, на которую будет опираться передняя поверхность упора контргайки в том случае, когда она установлена в положение блокировки.

С другой стороны, предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит стопор гайки, снабженный третьими и четвертыми средствами соединения, выполненными таким образом, чтобы взаимодействовать соответственно с первыми и вторыми средствами соединения для обеспечения соединения при вращении упомянутой гайки извлечения и упомянутой контргайки после того, как они будут установлены в положение блокировки, которое определяет упомянутое выбранное положение.

В соответствии с первым способом осуществления предлагаемого изобретения резьба гайки извлечения размещена на ее внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с упомянутым первым резьбовым участком, который предусмотрен на наружной поверхности вала.

При этом резьба упомянутой контргайки выполнена на ее внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с упомянутым вторым резьбовым участком подшипниковой опоры, который предусмотрен на ее наружной поверхности.

В то же время стопор гайки смонтирован в рассматриваемом здесь варианте осуществления при помощи поступательного движения на гайке извлечения.

Кроме того, указанная гайка извлечения может иметь концевую часть, противоположную ее упору, снабженную, по меньшей мере, двумя зубцами, искривленными в направлении внутрь и образующими ее вторые средства соединения. В этом случае стопор гайки представляет собой первую концевую часть, образующую четвертые средства соединения и выполненную таким образом, чтобы взаимодействовать с упомянутыми зубцами для обеспечения его соединения при вращении с гайкой извлечения. При этом упомянутая первая концевая часть может удерживать стопорное пружинное кольцо упора, предназначенное для взаимодействия с упомянутыми зубцами с тем, чтобы не допустить в случае демонтажа данной системы отсоединения стопора гайки от гайки извлечения. Упомянутые зубцы также могут определять ложемент, в который входят средства блокировки, такие, например, как упругое кольцо блокировки, предназначенные для установки стопора гайки в его положение блокировки.

Кроме того, упомянутая контргайка может иметь концевую часть, продолжающую упор со стороны, противоположной его передней поверхности, и снабженную зубцами, образующими первые средства соединения. В этом случае стопор гайки имеет вторую концевую часть, снабженную зубцами, образующими третьи средства соединения и выполненными с возможностью взаимодействия с зубцами контргайки для обеспечения его соединения по вращательному движению с этой контргайкой.

В соответствии с вторым способом осуществления изобретения резьба гайки извлечения размещена на ее наружной поверхности с возможностью взаимодействия с первым резьбовым участком, который размещен на внутренней поверхности вала.

При этом резьбу упомянутой контргайки предпочтительно выполнять на ее наружной поверхности для обеспечения взаимодействия со вторым резьбовым участком подшипниковой опоры, который предусмотрен на ее внутренней поверхности.

В то же время гайка извлечения имеет первую концевую часть, снабженную наружной резьбой, и вторую концевую часть, противоположную первой концевой части по отношению к ее упору и снабженную на своей наружной поверхности направляющими элементами, образующими вторые средства соединения. При этом стопор гайки имеет первую концевую часть, снабженную направляющими элементами, образующими четвертые средства соединения и выполненными таким образом, чтобы взаимодействовать с направляющими элементами гайки извлечения для обеспечения его соединения при вращении с указанной гайкой извлечения.

Кроме того, упомянутая контргайка может иметь концевую часть, противоположную ее упору и содержащую внутреннюю поверхность, снабженную направляющими элементами, образующими первые средства соединения. В этом случае стопор гайки имеет первую концевую часть, снабженную на наружной поверхности направляющими элементами, образующими третьи средства соединения и выполненными для взаимодействия с направляющими элементами контргайки с целью обеспечения его соединения при вращении с указанной контргайкой. При этом первая часть стопора гайки может быть выполнена таким образом, чтобы быть введенной при помощи поступательного движения между первой концевой частью гайки извлечения и концевой частью контргайки.

Кроме того, стопор гайки также может содержать вторую концевую часть, противоположную его первой концевой части и снабженную, по меньшей мере, одним упором блокировки, предназначенным для взаимодействия с пружинным стопорным кольцом, смонтированным на подшипниковой опоре, для обеспечения блокировки его хода в случае демонтажа системы.

Стопор гайки также может содержать на своей наружной поверхности канавку, в которую входит упругое кольцо блокировки, предназначенное для взаимодействия с канавкой, сформированной на внутренней поверхности подшипниковой опоры, с тем, чтобы установить стопор гайки в его положение блокировки.

Устройство в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет, в частности, обеспечить надежное соединение вала турбомашины с подшипниковой опорой, в частности, в том случае, когда данная турбомашина представляет собой турбореактивный двигатель.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже подробного описания примеров его осуществления со ссылками на приведенные в приложении фигуры чертежей, в числе которых:

фиг.1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе части ступеней низкого давления, промежуточного давления и высокого давления турбореактивного двигателя,

фиг.2 представляет собой схематический перспективный вид в продольном разрезе устройства крепления в соответствии с первым вариантом осуществления предлагаемого изобретения, проиллюстрированного в положении блокировки,

фиг.3 представляет собой схематический перспективный вид в продольном разрезе, иллюстрирующий положение устройства крепления, показанного на фиг.2, после извлечения пружинного кольца блокировки и отвинчивания гайки извлечения при помощи первого специализированного инструмента,

фиг.4 представляет собой схематический перспективный вид второго инструмента, позволяющего извлекать упругое кольцо блокировки из устройства крепления, показанного на фиг.2,

фиг.5 представляет собой схематический вид в продольном разрезе устройства крепления в соответствии со вторым вариантом осуществления предлагаемого изобретения, показанного в положении блокировки,

фиг.6 представляет собой схематический вид в продольном разрезе положения устройства крепления, показанного на фиг.5, после освобождения стопора гайки и отвинчивания гайки извлечения при помощи специализированного инструмента,

фиг.7 представляет собой схематический вид в продольном разрезе варианта выполнения инструмента, обеспечивающего поступательное перемещение стопора гайки и приводящего во вращательное движение гайку извлечения для устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления предлагаемого изобретения, адаптированного для соединения вала и подшипниковой опоры ступени высокого давления.

Чертежи, представленные на приведенных в приложении фигурах, могут служить не только для дополнения описания предлагаемого изобретения, но также, в случае необходимости, способствовать его определению.

Предлагаемое изобретение относится к устройству крепления (или соединения) вала двигателя (или машины) на подшипниковой опоре (или цапфе). В последующем изложении будут приведены ссылки на вал турбомашины, в частности на авиационный турбореактивный двигатель. Однако предлагаемое изобретение не ограничивается только одним этим типом машины.

Прежде всего со ссылками на фиг.1 будет дано точное определение места введения устройства крепления в соответствии с предлагаемым изобретением в рамках упомянутого выше примера его применения.

Турбореактивный двигатель может содержать два или три корпуса (или ступени), размещенных один за другим. Первый корпус 34, или так называемый корпус "низкого давления" (на фиг.1 представлен частично), выполняет функцию всасывания наружного воздуха при помощи вентилятора (на фиг.1 не показан) и последующего его "предварительного сжатия" при помощи первого компрессора. Второй корпус 35, или так называемый корпус "промежуточного давления", выполняет функцию дополнительного сжатия воздуха, уже предварительно сжатого в первом корпусе 34, при помощи второго компрессора 44. Третий корпус 36, или так называемый корпус "высокого давления", выполняет функцию "пересжатия" воздуха, сжатого во втором корпусе 35, при помощи третьего компрессора 45 перед тем, как этот воздух попадет в камеру сгорания 38.

Каждый компрессор содержит несколько ступеней лопаток 39, приводимых во вращательное движение одновременно с вентилятором при помощи вала, который сам приводится во вращательное движение при помощи турбины 43, размещенной по потоку позади камеры сгорания 38. В то же время лопатки 39 располагаются в пространстве, ограниченном кожухом 37.

Для того, чтобы иметь возможность привести во вращательное движение лопатки 39 корпуса, соответствующий вал должен быть соединен с корпусом посредством устройства крепления 46. Каждый корпус содержит подшипниковую опору (или цапфу) 40, с которой соединяется вал посредством устройства крепления 46. На фиг.1 все три зоны соединения очерчены кольцами.

Ниже со ссылками на фиг.2 будет описано устройство крепления 46 в соответствии с первым вариантом осуществления предлагаемого изобретения, предназначенное для соединения вала корпуса промежуточного давления 47 с подшипниковой опорой 40 второго корпуса 35 (или корпуса промежуточного давления) турбореактивного двигателя.

В последующем изложении определяются четыре направления по отношению к центральной полости данного турбореактивного двигателя, в которой располагается вал 47. Так называемое "внутреннее" направление ориентировано внутрь этой полости. Так называемое "наружное" направление ориентировано к наружной части этой полости. Так называемое "переднее" направление ориентировано в сторону задней части турбореактивного двигателя относительно направления течения потока воздуха. Так называемое "заднее" направление ориентировано в сторону передней части турбореактивного двигателя относительно направления течения потока воздуха.

В рассматриваемом ниже примере устройство крепления 46 адаптировано к валу 47, имеющему на наружной поверхности, с одной стороны, первый резьбовой участок 1, а с другой стороны, располагающиеся немного позади по потоку от упомянутого первого резьбового участка 1 и по существу перпендикулярно к нему направляющие элементы (или канавки) 2. Вал 47 также содержит на своей наружной поверхности и немного позади по потоку от направляющих элементов 2 упор 3, проходящий по всей окружности указанного вала и предназначенный для взаимодействия с регулировочной угловой подкладкой 4.

В то же время вал 47 и устройство крепления 46 адаптированы к подшипниковой опоре (или цапфе) 40, содержащей центральную часть 5, выполненную в форме диска с выемкой в его центре для обеспечения возможности прохождения через нее вала 47, и на задней стороне которой выступает по существу круглая и цилиндрическая задняя часть 6, снабженная на своей наружной поверхности вторым резьбовым участком 7 и завершающаяся задней опорной поверхностью 8.

В соответствии с предлагаемым изобретением упомянутые первый 1 и второй 7 резьбовые участки являются обратными друг по отношению к другу.

В то же время на передней стороне упомянутой центральной части 5 выступает круглая цилиндрическая передняя часть 9, которая завершается поверхностью, предназначенной для упора в заднюю поверхность угловой регулировочной подкладки 4. Кроме того, центральная часть 5 содержит на своей внутренней поверхности, по существу между задней частью 6 и передней частью 9, направляющие элементы 10, располагающиеся по существу перпендикулярно к второму резьбовому участку 7 и предназначенные для взаимодействия с направляющими элементами 2 вала 47 в том случае, когда этот вал перемещается поступательно по отношению к подшипниковой опоре 40 в процессе их соединения и разъединения.

Устройство крепления 46 содержит, прежде всего, гайку извлечения (и сжатия) 11, содержащую центральную часть, снабженную на своей внутренней поверхности резьбой 12, предназначенной для взаимодействия с первым резьбовым участком 1 вала 47. Эта центральная часть гайки извлечения продолжается ее передней концевой частью, формирующей круглый упор 13, снабженный задней поверхностью 14 и передней поверхностью 15, предназначенной для того, чтобы опираться на заднюю поверхность упора 8 задней части 6 подшипниковой опоры 40. В то же время указанная центральная часть гайки также продолжается задней концевой частью 16, определяющей средства соединения 17.

Средства соединения 17 в рассматриваемом варианте осуществления изобретения выполнены в виде множества искривленных в направлении внутрь зубцов, равномерно отстоящих друг от друга. Указанные зубцы проходят на некоторое расстояние, определяющее пространство, в котором можно разместить средство блокировки (или запирания) 18, выполненное в виде упругого (разрезного) кольца.

Устройство крепления содержит также контргайку 19, содержащую основную часть, снабженную на ее внутренней поверхности резьбой 20, предназначенной для взаимодействия с вторым резьбовым участком 7 подшипниковой опоры 40, и завершающуюся передней опорной поверхностью, предназначенной для того, чтобы опираться на центральную часть 5 упомянутой подшипниковой опоры 40. Данная основная часть контргайки продолжается концевой частью 21, в задней части которой предусмотрены средства соединения 22, и передняя часть которой определяет переднюю опорную поверхность 23, предназначенную для того, чтобы опираться на заднюю поверхность 14 упора 13 гайки извлечения 11.

Средства соединения 22 выполнены в виде множества зубцов, по существу параллельных оси вала 47.

Устройство крепления 46 содержит также стопор гайки 24, устанавливаемый путем поступательного перемещения на гайку извлечения 11. Стопор гайки 24 содержит первую концевую часть (заднюю) 25, определяющую средства соединения 26, выполненные с возможностью взаимодействия с зубцами 17 для обеспечения соединения указанного стопора с гайкой извлечения 11. Средства соединения 26 могут быть образованы гребенкой, в которой зубья отстоят друг от друга на одинаковые расстояния, меньшие, чем расстояние, разделяющее зубцы 17. Такое взаимодействие между средствами соединения 17 и 26 позволяет соединить при вращении гайку извлечения 11 и стопор гайки 24.

Концы зубьев гребенки 26 поддерживают кольцевой замок упора 27, предназначенный для взаимодействия с искривленными концами зубцов 17 для предотвращения отсоединения в процессе демонтажа системы стопора гайки 24 от гайки извлечения 11.

Стопор гайки 24 содержит также вторую концевую часть (переднюю) 28, снабженную средствами соединения 29, выполненными с возможностью взаимодействия с зубьями 22 контргайки 19 для обеспечения соединения с этой контргайкой.

Указанные средства соединения 29 могут быть выполнены в виде множества зубьев, располагающихся по существу параллельно оси вала 47 с шагом, по существу идентичным шагу зубьев 22 контргайки 19. Такое взаимодействие между средствами соединения 22 и 29 позволяет обеспечить соединение при вращении контргайки 19 и стопора гайки 24.

В то же время двойное взаимодействие различных средств соединения позволяет обеспечить соединение при вращении гайки извлечения 11 и контргайки 19 после того, как они установлены в положение блокировки. Таким образом, любое приведение во вращательное движение гайки извлечения 11 или контргайки 19 не допускается контргайкой 19 или гайкой извлечения 11 вследствие того, что первый резьбовой участок 1 и второй резьбовой участок 7 являются обратными друг по отношению к другу.

Соединение вала 47 с подшипниковой опорой 40 осуществляется следующим образом.

Прежде всего устанавливают контргайку 19 и стопор 24 этой гайки на гайку извлечения 11. Для этого вводят зубья гребенки 26 и стопора гайки 24 между зубцами 17 гайки извлечения 11 и фиксируют блокировочное кольцо 27 на конце зубьев гребенки 26.

Затем окончательно блокируют контргайку 19 на втором резьбовом участке 7 центральной части 5 подшипниковой опоры 40.

После этого обеспечивают поступательное перемещение вала 47 в центральную полость данного турбореактивного двигателя в направлении по потоку сзади вперед вплоть до того момента, когда его первый резьбовой участок 1 слегка перейдет за заднюю поверхность упора 8 подшипниковой опоры 40.

При этом навинчивают гайку извлечения 11, оборудованную своим стопором гайки 24, на первый резьбовой участок 1 вала 47 при помощи первого специализированного инструмента 30, как это показано на фиг.3. Указанный первый специализированный инструмент 30 представляет собой инструмент телескопического типа и снабжен на свой задней (или передней по потоку) концевой части дистанционно убирающимися в радиальном направлении штырями 31, предназначенными для вхождения между парами смежных зубцов 17.

Таким образом гайку извлечения 11 заставляют перемещаться поступательно вплоть до вхождения в опорный контакт передней поверхности 15 ее упора 13 с задней поверхностью упора 8 подшипниковой опоры 40. В процессе выполнения этих первых операций стопор гайки 24 не соединен с контргайкой 19.

После того, как гайка извлечения 11 установлена практически в свое положение блокировки, ее завинчивание завершают при помощи упомянутого первого специализированного инструмента 30. Данная операция вызывает поступательное перемещение вала 47 по отношению к подшипниковой опоре 40. При этом направляющие элементы 2 и 10 вала 47 и подшипниковой опоры 40 взаимодействуют друг с другом, инициируя таким образом их соединение. Завинчивание завершается после того, как передняя поверхность упора передней части 9 подшипниковой опоры 40 войдет в опорный контакт с задней поверхностью угловой регулировочной подкладки 4, и в то же самое время передняя поверхность этой угловой регулировочной подкладки 4 войдет в опорный контакт с задней поверхностью упора 3 вала 47.

После этого остается только обеспечить поступательное перемещение в направлении назад по потоку стопора гайки 24, надвигая его на гайку извлечения 11 вплоть до того момента, когда зубья 29 стопора гайки 24 войдут в тесное взаимодействие с зубьями 22 контргайки 19. Это приводит к освобождению пространства на уровне зубцов 17 гайки извлечения 11 и позволяет соединить при вращении контргайку 19 со стопором гайки 24 и, следовательно, контргайку 19 и гайку извлечения 11.

Затем для окончательной блокировки по поступательному движению совокупности элементов устройства крепления 46 вводят в освободившееся пространство при помощи второго специализированного инструмента 32, схематически представленного на фиг.4, упругое разрезное кольцо 18. Второй специализированный инструмент 32 выполнен телескопическим и снабжен на своей задней (или передней по потоку) концевой части дистанционно убираемыми в радиальном направлении зубцами 33, предназначенными для размещения внутри упругого кольца 18 для обеспечения возможности изменения его диаметра.

Поскольку после этого стопор гайки 24 больше не имеет возможности перемещаться поступательно, гайка извлечения 11 и контргайка 19 оказываются блокированными и взаимно не допускают возможности их приведения в любое вращательное движение вследствие того, что их резьбы 12 и 20 являются обратными. При этом устройство крепления 46, вал 47 и подшипниковая опора 40 оказываются установленными в искомое рабочее положение, схематически проиллюстрированное на фиг.2.

Отсоединение вала 47 от подшипниковой опоры 40 осуществляется путем воспроизведения по существу в обратном порядке описанных выше этапов их соединения. При этом прежде всего осуществляют извлечение упругого блокировочного кольца 18 при помощи упомянутого выше второго специализированного инструмента 32. Затем обеспечивают поступательное перемещение стопора гайки 24 в направлении передней по потоку части вплоть до момента, когда стопорное кольцо 27 окажется в контакте с искривленными концами зубцов 17. Это позволяет отсоединить гайку извлечения 11 от контргайки 19. Для этого вводят первый специализированный инструмент 30 в вал 47, а затем вводят его штыри 31 между зубцами 17 гайки извлечения 11. При этом имеется возможность отвинтить гайку извлечения при помощи этого первого инструмента 30, что заставляет вал 47 перемещаться поступательно в направлении назад по потоку по отношению к подшипниковой опоре 40. При этом отсоединение оказывается действительно эффективным после того, как направляющие элементы 2 и 10 вала 47 и подшипниковой опоры 40 перестают взаимодействовать друг с другом.

В дальнейшем со ссылками на фиг.5 и 6 будет описано устройство крепления в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

В рассматриваемом варианте устройство крепления 46 также адаптировано к валу ступени промежуточного давления 47, содержащему, с одной стороны, располагающийся на его внутренней поверхности первый резьбовой участок 101, а с другой стороны, располагающиеся на его наружной поверхности, немного позади по потоку от упомянутого первого резьбового участка 101 и по существу перпендикулярно к нему, направляющие элементы (или канавки) 102.

В то же время вал 47 и устройство крепления 46 адаптированы к подшипниковой опоре (или цапфе) 40, содержащей центральную часть 105, выполненную с выемкой в центре для обеспечения возможности прохождения через нее вала 47, и на задней стороне которой выступает по существу круглая и цилиндрическая задняя часть 106, снабженная на своей внутренней поверхности вторым резьбовым участком 107 и располагающимся несколько позади по потоку от этого второго резьбового участка 107 упором 108, содержащим заднюю поверхность 109 и переднюю поверхность 110, предназначенную для опирания на заднюю поверхность угловой регулировочной подкладки 111, передняя поверхность которой служит упором на валу 47. Передний по потоку конец задней части 106 содержит стопорное кольцо 112 ограничения хода. В то же время в двух выбранных местах задней части 106 между стопорным кольцом 112 и вторым резьбовым участком 107 предусмотрены две канавки 113 и 114, предназначенные для размещения в них пружинного кольца блокировки 115, как будет показано ниже.

В соответствии с предлагаемым изобретением упомянутые первый 101 и второй 107 резьбовые участки также являются обратными друг относительно друга.

В то же время на передней поверхности центральной части 105 выступает передняя часть 116, которая предпочтительным образом выполнена круглой и цилиндрической и содержит на своей внутренней поверхности направляющие элементы (или канавки) 117 ориентирования, предназначенные для взаимодействия с направляющими элементами 102 вала 47 в том случае, когда этот вал перемещается поступательным образом по отношению к подшипниковой опоре 40 при выполнении фаз соединения или отсоединения.

Устройство крепления 46 содержит, прежде всего, гайку извлечения (или сжатия) 118, содержащую переднюю часть, снабженную на своей наружной поверхности резьбой 119, предназначенной для взаимодействия с первым резьбовым участком 101 вала 47. Эта передняя часть продолжается центральной частью, содержащей на своей наружной поверхности круговой упор 120, имеющей заднюю 121 и переднюю 122 поверхности, предназначенные для того, чтобы опираться на заднюю опорную поверхность 109 упора 108 задней части 106 подшипниковой опоры 40. В то же время упомянутая центральная часть продолжается задней концевой частью, на наружной поверхности которой предусмотрены средства соединения 123. Средства соединения 123 выполнены в виде множества направляющих элементов (или канавок), располагающихся по существу перпендикулярно резьбе 119.

Устройство крепления 46 также содержит контргайку 124, содержащую основную часть, снабженную на своей наружной поверхности резьбой 125, предназначенной для взаимодействия с вторым резьбовым участком 107 подшипниковой опоры 40 и завершающейся передней опорной поверхностью 126, предназначенной для того, чтобы опираться на заднюю поверхность 121 упора 120 гайки извлечения 118. Указанная основная часть упомянутой контргайки содержит также на своей внутренней поверхности средства соединения 127. Средства соединения 127 выполнены в виде множества направляющих элементов, располагающихся по существу перпендикулярно по отношению к резьбе 125.

В то же время основная часть контргайки продолжается передней по потоку концевой частью 128, определяющей заднюю поверхность соединения.

Кроме того, устройство крепления 46 содержит стопор 129 гайки, содержащий первую концевую часть (переднюю) 130, предназначенную для введения путем поступательного перемещения в пространство между внутренней поверхностью контргайки 129 и наружной поверхностью гайки извлечения 118. Концевая часть 130 содержит внутреннюю поверхность, на которой предусмотрены средства соединения 131, выполненные с возможностью взаимодействия с направляющими элементами 123 гайки извлечения 118 для обеспечения их соединения. Средства соединения 131 образованы направляющими элементами (или канавками). Такое взаимодействие между средствами соединения 123 и 131 позволяет обеспечить соединение при вращении гайки извлечения 118 и стопора гайки 129.

В то же время концевая часть 130 содержит также наружную поверхность, на которой предусмотрены средства соединения (не показанные на приведенных в приложении фигурах по соображениям упрощения чертежа), предназначенные для взаимодействия с направляющими элементами 127 контргайки 124 для обеспечения их соединения. Указанные средства соединения образованы направляющими элементами (или канавками). Такое взаимодействие между средствами соединения 127 позволяет обеспечить соединение при вращении контргайки 124 и стопора 129 гайки.

Двойное взаимодействие, обеспечиваемое при помощи различных средств соединения, позволяет реализовать соединение с использованием вращательного движения гайки извлечения 118 и контргайки 124 после того, как они установлены в положение блокировки. Таким образом, любая попытка приведения во вращательное движение гайки извлечения 118 или контргайки 124 предотвращается контргайкой 124 или гайкой извлечения 118 вследствие того, что упомянутые первый 101 и второй 107 участки резьбы являются противоположными.

Упомянутая концевая часть 130 продолжается центральной частью, на наружной поверхности которой предусмотрена круговая канавка 132, предназначенная для размещения в ней пружинного кольца 115. Пружинное кольцо 115 предназначено в том случае, когда оно частично размещается в первой канавке 113 подшипниковой опоры 40, для предотвращения любого поступательного движения стопора 129 гайки. В то же время в том случае, когда пружинное кольцо 115 частично размещается во второй канавке 114 подшипниковой опоры 40 (см. фиг.6), оно позволяет обеспечить блокировку стопора 129 гайки в некотором положении ожидания, в котором гайка извлечения 118 и контргайка 124 не соединены друг с другом.

Указанная центральная часть имеет концевую часть 133, формирующую некоторый упор, предназначенный для того, чтобы опираться на стопорное кольцо 112, установленное на подшипниковой опоре 40 с обеспечением ограничения хода стопора 129 гайки и определения положения ожидания для этого стопора гайки.

Устройство крепления 46 содержит также перегородку 134, размещенную между задней по потоку поверхностью упора 120 гайки извлечения 118 и передней по потоку поверхностью задней части 106 подшипниковой опоры 40. Это позволяет создать некоторый зазор, облегчающий навинчивание и отвинчивание гайки извлечения 118.

Следует отметить, что перегородка 134 может быть сформирована в некоторой части передней поверхности упора 126.

Соединение вала 47 с подшипниковой опорой 40 рассмотрено ниже.

Прежде всего вводят гайку извлечения 118, используя перегородку 134 таким образом, чтобы передняя поверхность 122 ее упора 120 опиралась по существу на заднюю опорную поверхность 109 упора 108 подшипниковой опоры 40.

Затем вводят контргайку 124 и навинчивают ее вплоть до того момента, когда ее передняя опорная поверхность 126 по существу войдет в опорный контакт с задней поверхностью перегородки 134 или даже с задней поверхностью 109 упора 108 подшипниковой опоры 40, в том случае, когда упомянутая перегородка 134 составляет неотъемлемую часть передней поверхности упора 126. Затем устанавливают стопор 129 гайки в заднее положение ожидания, после чего устанавливают стопорное кольцо 112 (в рассматриваемом здесь варианте реализации выполненное в виде упругого кольца).

После этого обеспечивают поступательное движение вала 47 в центральную полость турбореактивного двигателя в направлении против потока движения газов вплоть до того момента, когда его первый резьбовой участок 101 достигнет резьбы 119 гайки извлечения 118. Затем навинчивают гайку извлечения 118 на первый резьбовой участок 101 при помощи специализированного инструмента 134, схематически представленного на фиг.6. Специализированный инструмент 134 выполнен телескопическим и снабжен на своей задней концевой части (или своей передней по потоку части) 135 совокупностью штырей 136, убирающихся в радиальном направлении на некоторое расстояние и предназначенных для размещения в отверстиях 137, предусмотренных в задней концевой части гайки извлечения 118.

В процессе завинчивания направляющие элементы 101 и 119 подшипниковой опоры 40 и гайки извлечения 118 взаимодействуют друг с другом таким образом, чтобы обеспечить направляющее воздействие в процессе поступательного перемещения вала 47 в направлении против потока. Завинчивание завершается в тот момент, когда задняя поверхность вала 47 прижимается к передней поверхности угловой регулировочной подкладки 111.

При этом остается только обеспечить поступательное перемещение стопора 129 гайки в направлении назад по потоку при помощи специализированного инструмента 134 таким образом, чтобы его концевая (передняя) часть 130 могла войти в пространство между внутренней поверхностью контргайки 124 и наружной поверхностью гайки извлечения 118. Такое поступательное движение обеспечивается при помощи одного или нескольких дистанционно убираемых в радиальном направлении штырей 136, установленных в задней концевой части 135 упомянутого инструмента 134.

Взаимодействие различных направляющих элементов обеспечивает при этом соединение с использованием вращательного движения гайки извлечения 118 и контргайки 124 при помощи стопора гайки 129 и подшипниковой опоры 40.

В том случае, когда пружинное кольцо 115 входит в первую канавку 113, стопор гайки 129 располагается в положении блокировки, в котором он не допускает никакого поступательного перемещения гайки извлечения 118 и контргайки 124. При этом гайка извлечения 118 и контргайка 124 взаимно не допускают приведения их во вращательное движение вследствие того, что их резьбы 119 и 127 являются обратными друг по отношению к другу. В этом случае устройство крепления 46, вал 47 и подшипниковая опора 40 располагаются в окончательном рабочем положении, проиллюстрированном на фиг.5.

Отсоединение вала 47 от подшипниковой опоры 40 осуществляется путем воспроизведения по существу в обратном порядке описанных выше этапов соединения этих элементов. При этом прежде всего осуществляют извлечение в результате поступательного перемещения стопора 129 гайки при помощи штырей 138 специализированного инструмента 134. После того, как стопор гайки 129 оказывается заблокированным в своем положении ожидания (то есть упирается в блокировочное кольцо 112, и его пружинное кольцо 115 частично располагается во второй канавке 114 подшипниковой опоры 40), вводят штыри 136 специализированного инструмента 134 в отверстия 137 гайки извлечения 118, после чего отвинчивают гайку извлечения, приводя во вращательное движение упомянутый инструмент 134. Это заставляет вал 47 перемещаться поступательно в направлении назад по потоку по отношению к подшипниковой опоре 40. При этом собственно отсоединение осуществляется после того, как направляющие элементы 102 и 117 вала 47 и подшипниковой опоры 40 перестают взаимодействовать друг с другом, как это проиллюстрировано на фиг.6.

Выше был описан способ соединения и отсоединения, осуществляемый в результате введения некоторого специализированного инструмента в направлении против потока движения газов. Однако можно также вводить упомянутый инструмент в направлении по потоку. В то же время могут быть рассмотрены и другие типы инструментов, в частности ключ 139 с зубцами, схематически представленный на фиг.7. Ключ 139 выполнен с возможностью соединения и отсоединения вала ступени высокого давления 42 и подшипниковой опоры 40 ступени или корпуса высокого давления 45 турбореактивного двигателя.

Устройство крепления в соответствии с предлагаемым изобретением адаптировано для соединения вала с подшипниковой опорой, являющейся элементом не только корпуса промежуточного давления или корпуса высокого давления, как это было описано в предшествующем изложении со ссылками на фиг.2-7, но также и корпуса низкого давления.

Предлагаемое изобретение не ограничивается вышеописанными и приведенными в качестве иллюстративных примеров способами реализации устройства крепления, но охватывает все возможные варианты его реализации, которые могут быть рассмотрены специалистом в данной области техники, не выходя за рамки приведенной ниже формулы этого изобретения.

Изобретение относится к области крепления валов двигателей на подшипниковых опорах, в частности для турбомашин. Устройство крепления вала машины на подшипниковой опоре содержит гайку извлечения, контргайку и стопор гайки. Гайка извлечения содержит вторые средства соединения, упор, имеющий переднюю и заднюю поверхности, и снабжена резьбой, предназначенной для взаимодействия с первым резьбовым участком вала. Контргайка содержит упор, имеющий переднюю поверхность, первые средства соединения и снабжена резьбой, предназначенной для взаимодействия со вторым резьбовым участком подшипниковой опоры с возможностью блокировки вала относительно подшипниковой опоры в выбранном положении. Первый и второй резьбовые участки являются обратными друг относительно друга. Передняя поверхность упора гайки извлечения предназначена для опирания на заднюю поверхность упора подшипниковой опоры для определения выбранного положения. Задняя поверхность упора гайки извлечения предназначена для опирания передней поверхности упора контргайки в том случае, когда контргайка установлена в положение блокировки. Стопор гайки снабжен третьими и четвертыми средствами соединения, выполненными с возможностью взаимодействия соответственно с первыми и вторыми средствами соединения. Стопор гайки обеспечивает соединение при вращении гайки извлечения и контргайки после их установки в положение блокировки, определяющее выбранное положение. Изобретение позволяет упростить техническое обслуживание и ремонт двигателя, а также снизить вероятность попадания внутрь двигателя крепежных деталей. 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство (46) крепления вала (47) машины на подшипниковой опоре (40), содержащее гайку извлечения (11, 118), снабженную резьбой (12, 119), предназначенной для взаимодействия с первым резьбовым участком (1, 101) упомянутого вала (47), и контргайку (19, 124), снабженную резьбой (20, 125), предназначенной для взаимодействия с вторым резьбовым участком (7, 107) упомянутой подшипниковой опоры (40) с возможностью блокировки упомянутого вала относительно подшипниковой опоры в выбранном положении, отличающееся тем, что первый (1, 101) и второй (7, 107) резьбовые участки являются обратными относительно друг друга, контргайка (19, 124) содержит упор, имеющий переднюю поверхность (23, 126) и первые средства соединения (22, 127), гайка извлечения (11, 118) содержит вторые средства соединения (17, 123) и упор (13, 120), имеющий переднюю поверхность (15, 122), предназначенную для опирания на заднюю поверхность упора (8, 108) упомянутой подшипниковой опоры (40) для определения упомянутого выбранного положения, и заднюю поверхность, предназначенную для опирания передней поверхности (23, 126) упора контргайки (19, 124) в том случае, когда контргайка установлена в положение блокировки, при этом данное устройство содержит стопор (24, 129) гайки, снабженный третьими (29) и четвертыми (26, 131) средствами соединения, выполненными с возможностью взаимодействия соответственно с первыми (22, 127) и вторыми (17, 123) средствами соединения для обеспечения соединения при вращении гайки извлечения (11, 118) и контргайки (19, 124) после их установки в положение блокировки, определяющее упомянутое выбранное положение.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резьба (12) гайки извлечения (11) выполнена на ее внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с первым резьбовым участком (1), предусмотренным на наружной поверхности вала (47).3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что резьба (20) контргайки (19) выполнена на внутренней поверхности с возможностью взаимодействия со вторым резьбовым участком (7) подшипниковой опоры (40), предусмотренным на наружной поверхности.4. Устройство по одному из пп.2 или 3, отличающееся тем, что стопор (24) гайки смонтирован на гайке извлечения (11) путем поступательного движения.5. Устройство по одному из пп.2 или 3, отличающееся тем, что гайка извлечения (11) имеет концевую часть (16), противоположную упомянутому упору (13) и снабженную, по меньшей мере, двумя зубцами (17), искривленными в направлении внутрь и образующими упомянутые вторые средства соединения, причем стопор (24) гайки содержит первую концевую часть (25), образующую четвертые средства соединения (26) и выполненную с возможностью взаимодействия с зубцами (17) для обеспечения соединения при вращении с гайкой извлечения (11).6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что первая концевая часть (25) удерживает стопорное пружинное кольцо (27) упора, предназначенное для взаимодействия с зубцами (17) и препятствующее в случае демонтажа системы отсоединению стопора гайки (24) от гайки извлечения (11).7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что зубцы (17) формируют ложемент, в который могут входить средства блокировки (18), предназначенные для размещения стопора гайки (24) в его положении блокировки.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средства блокировки (18) выполнены в виде упругого блокировочного кольца.9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что контргайка (19) имеет концевую часть (21), продолжающую упомянутый упор со стороны, противоположной его передней поверхности (23), и снабженную зубцами (22), образующими упомянутые первые средства соединения, при этом стопор гайки (24) содержит вторую концевую часть (28), снабженную зубцами (29), образующими третьи средства соединения и выполненными с возможностью взаимодействия с зубцами (22) контргайки (19) для обеспечения его соединения при вращении с контргайкой (19).10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резьба (119) гайки извлечения (118) выполнена на ее наружной поверхности с возможностью взаимодействия с первым резьбовым участком (101), размещенным на внутренней поверхности вала (47).11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резьба (125) контргайки (124) выполнена на наружной поверхности с возможностью взаимодействия со вторым резьбовым участком (107) подшипниковой опоры (40), который размещен на внутренней поверхности.12. Устройство по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что гайка извлечения (118) формирует первую концевую часть, снабженную наружной резьбой (119), и вторую концевую часть, противоположную первой концевой части по отношению к ее упору (120) и снабженную на своей наружной поверхности направляющими элементами (123), образующими вторые средства соединения, при этом стопор (129) гайки содержит первую концевую часть (127), снабженную направляющими элементами (131), образующими упомянутые четвертые средства соединения и выполненными с возможностью взаимодействия с направляющими элементами (123) гайки извлечения (118) для обеспечения его соединения при вращении с гайкой извлечения (118).13. Устройство по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что контргайка (124) содержит концевую часть, противоположную упору (126) и содержащую внутреннюю поверхность, снабженную направляющими элементами (127), образующими первые средства соединения, при этом стопор гайки (129) содержит первую концевую часть (130), снабженную на своей наружной поверхности направляющими элементами, образующими упомянутые третьи средства соединения и выполненными с возможностью взаимодействия с направляющими элементами (127) контргайки (124) с целью обеспечения его соединения при вращении с контргайкой (124).14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что первая часть (130) стопора гайки (129) выполнена с возможностью введения в процессе поступательного движения между первой концевой частью гайки извлечения (118) и концевой частью контргайки (124).15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что стопор (129) гайки содержит вторую концевую часть, противоположную его первой концевой части (130) и снабженную, по меньшей мере, одним упором блокировки (133), предназначенным для взаимодействия с пружинным стопорным кольцом (112), смонтированным на подшипниковой опоре (40) для обеспечения блокировки его хода в случае демонтажа системы.16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что стопор (129) гайки содержит на своей наружной поверхности канавку (132), в которую входит упругое кольцо блокировки (115), предназначенное для взаимодействия с канавкой (113), сформированной на внутренней поверхности подшипниковой опоры (40) для установки стопора (129) гайки в его положение блокировки.17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью обеспечения соединения вала (47) турбомашины с подшипниковой опорой (40).18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что упомянутая турбомашина представляет собой турбореактивный двигатель.