РОТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2009 года по МПК F04D29/32 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к соединению без сварки дисков в роторе компрессора.

Известен механический ротор компрессора, в котором диски имеют шлицы на выносных упругих элементах (Патент РФ №2106538, F04D 29/32, 1998 г.).

Недостатком известной конструкции является отсутствие выносных упругих элементов на всех дисках.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция ротора компрессора, в котором шлицы всех дисков расположены на выносных упругих элементах (Патент РФ №2235922, F04D 29/60, 2004 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является наличие статически неопределимой конструкции из-за стяжки двумя гайками по торцам ступиц дисков и стяжки за счет упругости дисков и по ободам. При этом на одних переменных режимах (приемистости) теряется затяжка (появляется зазор в стыках) по ступицам, на других режимах (сбросах) теряется затяжка (появляется зазор в стыках) по ободам.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности и ресурса двигателя путем обеспечения гарантированной затяжки ротора по ободам (без появления зазоров по стыкам).

Сущность технического решения заключается в том, что в роторе компрессора газотурбинного двигателя, состоящем из рабочих колес с выполненными на выносных элементах в соединении с валом шлицами, согласно изобретению стяжная гайка на валу расположена только со стороны переднего колеса, а за ротором установлена упорная конусная обечайка, соединенная с валом. Шлицы на выносных элементах в соединении с валом выполнены прямоугольными. Переднее рабочее колесо имеет разнесенные два ряда шлиц. Конусная обечайка имеет полотно и ступицу.

Расположение стяжной гайки на валу только со стороны переднего колеса, а за ротором упорной конусной обечайки, соединенной с валом, позволяет посредством стяжки только по ободам с опорой на переднее колесо и заднюю конусную обечайку при упорном стяжном вале обеспечить однозначную гарантированную затяжку ротора по ободам (без появления зазоров по стыкам), при этом ступицы дисков между собой не стянуты гайкой, а имеют плотное соединение за счет упругости полотен, что устраняет статическую неопределенность по затяжке ротора и повышает надежность и ресурс двигателя.

Выполнение шлиц на выносных элементах в соединении с валом прямоугольными обеспечивает сохранение соосности рабочих колес относительно центрального вала для высоконагруженных роторов, имеющих увеличенную вытяжку от центробежных сил и из-за тепловых взаимных перемещений.

Разнесенные два ряда шлиц на переднем рабочем колесе стабилизируют угловое положение как диска, так и вала и увеличивают жесткость всего ротора.

Выполнение полотна и ступицы на конусной обечайке уменьшает напряжения в верхней части обечайки, что повышает ее надежность.

На фиг.1 - изображен продольный разрез ротора компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1.

Ротор 1 компрессора 2 состоит из рабочих колес 3, имеющих шлицы 4 на выносных элементах 5, переднего жесткого колеса 6. За ротором 1 установлена конусная обечайка 7. Ротор стянут центральной стяжкой при помощи упругого вала 8 и опирается на переднюю 9 и заднюю 10 опоры ротора. Рабочие колеса стянуты по ободам 11 колес при помощи стяжной гайки 12. Обечайка 7 имеет полотно 13 и ступицу 14.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя из-за воздействия центробежных сил вытягивается ступица рабочих колес 3, при этом из-за расположения шлиц 4 на выносных элементах 5 рабочие колеса разгружены от воздействия центробежных сил, а нагружены только передачей крутящего момента. Для устранения прогиба ротора в поперечном направлении выполнена стяжка по ободам колес, при этом переднее колесо 6 имеет посадку по двум разнесенным поясам для стабилизации углового положения как диска, так и вала и увеличения жесткости всего ротора. Упругий стяжной центральный вал 8, имея увеличенную вытяжку при сборке со стяжной гайкой 12, обеспечивает сохранение затяжки по ободам рабочих колес (отсутствие зазоров в стыках) на всех режимах работы двигателя.

Для высоконагруженных роторов, имеющих увеличенную вытяжку от центробежных сил и из-за тепловых взаимных перемещений, наиболее предпочтительны прямоугольные шлицы 4, которые выполнены в радиальном направлении, что обеспечивает сохранение соосности рабочих колес относительно центрального вала.

Для уменьшения напряжений в верхней части конусная обечайка 7 усилена полотном 13 и ступицей 14.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к соединению без сварки дисков в роторе компрессора, и позволяет посредством стяжки только по ободам обеспечить однозначную гарантированную затяжку ротора (без появления зазоров по стыкам). Ротор компрессора газотурбинного двигателя состоит из рабочих колес (3) с выполненными на выносных элементах (5) в соединении с валом (8) шлицами (4). Стяжная гайка (12) на валу (8) расположена только со стороны переднего колеса (6), а за ротором установлена упорная конусная обечайка (7), соединенная с валом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ротор компрессора газотурбинного двигателя, состоящий из рабочих колес с выполненными на выносных элементах в соединении с валом шлицами, отличающийся тем, что стяжная гайка на валу расположена только со стороны переднего колеса, а за ротором установлена упорная конусная обечайка, соединенная с валом.2. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что шлицы на выносных элементах в соединении с валом выполнены прямоугольными.3. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что переднее рабочее колесо имеет разнесенные два ряда шлиц.4. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что конусная обечайка имеет полотно и ступицу.