Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к узлам крепления дисков турбины на валу двигателя. Известен узел соединения диска с валом ротора газотурбинного двигателя, содержащий вал с торцевым фланцем и центрирующей поверхностью и диск с ответным фланцем и с посадочной цилиндрической поверхностью, стянутыми между собой болтами. (Г.С.Скубачевский, Авиационные газотурбинные двигатели, М.: Машиностроение, 1969 г., стр.120, рис. 5,03).
Наиболее близким техническим решением к изобретению является ротор турбомашины, содержащий диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической поверхности на фланцах (см. патент РФ №2279571, МПК F04D 29/26, опубл. 10.07.2006 г.).
Недостатком такого соединения является то, что при эксплуатации за счет разных температурных расширений соединяемых деталей в рассмотренном выше соединении, а также за счет разных радиальных деформаций деталей в поле центробежных сил происходит расслабление радиальной посадки между валом и цапфой диска по посадочной цилиндрической поверхности до зазора, что может привести к появлению дисбаланса ротора и существенным вибрациям, что недопустимо.
Задачей изобретения является увеличение натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности для обеспечения плотной посадки по посадочной цилиндрической поверхности на фланцах цапфы диска и вала на всех режимах работы двигателя, а не только при сборке.
Указанная задача достигается тем, что в роторе турбомашины, содержащем диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической посадочной поверхности на фланцах, охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности.
Новым в изобретении является то, что охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности.
Выполнение на охватываемом относительно цилиндрической посадочной поверхности фланце цилиндрического выступа с радиальными прорезями для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности позволяет иметь плотную центрирующую посадку по посадочной цилиндрической поверхности на фланцах цапфы диска и вала на всех режимах работы двигателя, а не только при сборке. При этом на этапе проектирования можно подобрать геометрию цилиндрического выступа с радиальными прорезями в нем (высоту и ширину) так, что исходная посадка по посадочной цилиндрической поверхности не будет меняться до зазора и будет обеспечивать гарантированный натяг на всех эксплуатационных режимах работы ротора турбомашины.
На фиг.1 представлен продольный разрез ротора турбомашины, у которого охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец цапфы диска снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями.
На фиг.2 представлен продольный разрез ротора турбомашины, у которого охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец вала снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями в нем.
На фиг.3 представлен поперечный разрез фланца вала с цилиндрическим выступом и радиальными прорезями.
Ротор турбомашины содержит диск 1 с цапфой 2 и вал 3, фланцы 4 и 5 которых соединены стяжными болтами 6 с гайками 7 и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической посадочной поверхности 8 на фланцах 4 и 5. Охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности 8 фланец 5 (фланец 5 цапфы 2 диска 1 на фиг.1) или фланец 4 (фланец 4 вала 3 на фиг.2) снабжен цилиндрическим выступом 9 с радиальными прорезями 10. Поскольку посадочной поверхностью цапфы 2 диска 1 на валу 3 является цилиндрическая посадочная поверхность 8 на фланцах 4 и 5, стяжные болты 6 установлены в ответных отверстиях во фланцах 4 и 5 с зазором.
В процессе работы при вращении ротора на элементы разрезанного выступа 9 фланца 5 цапфы 2 диска 1 (фиг.1) или разрезанного выступа 9 фланца 4 вала 3 (фиг.2) действуют равномерно распределенные по окружности радиальные силы, которые приводят к дополнительному радиальному перемещению фланца цапфы диска (или фланца вала) по радиусу, что, в свою очередь, приводит к увеличению радиуса охватываемой поверхности цапфы диска (или вала). Такое перемещение охватываемой поверхности изменяет посадку в сторону увеличения натяга между валом и цапфой диска по посадочной цилиндрической поверхности, что обеспечивает жесткое крепления диска к валу на всех режимах работы двигателя.
Изобретение позволяет обеспечить плотную посадку по цилиндрической поверхности на фланцах цапфы диска и вала, а значит, и надежную взаимную радиальную центровку диска и вала на всех режимах работы двигателя, а не только при сборке. Это избавляет двигатель от появления дисбаланса ротора турбомашины во время его эксплуатации и дополнительных вибраций двигателя.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ДИСКА С ВАЛОМ РОТОРА ДВИГАТЕЛЯ | 2004 |
|
RU2269007C1 |
Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты), цилиндрическая составляющая вала ротора, внешний стяжной элемент вала ротора | 2016 |
|
RU2614018C1 |
Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты), каскад уплотнений опоры вала ротора, узел опоры вала ротора, контактная втулка браслетного уплотнения вала ротора, маслоотражательное кольцо вала ротора | 2016 |
|
RU2614017C1 |
Опора вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты), корпус задней опоры вала ротора, элемент вала ротора, полифункциональный внешний стяжной элемент вала ротора, соединительный элемент вала ротора, корпус подшипника задней опоры вала ротора | 2016 |
|
RU2614029C1 |
ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА РОТОРА ВЕНТИЛЯТОРА ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2014 |
|
RU2602470C2 |
ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ | 2014 |
|
RU2555599C1 |
Опора вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты), корпус опоры вала ротора и корпус шарикоподшипника опоры вала ротора | 2016 |
|
RU2614020C1 |
Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя авиационного типа (варианты) | 2016 |
|
RU2614708C1 |
ОПОРА КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ТУРБОМАШИНЫ | 2015 |
|
RU2596899C1 |
РОТОР ТУРБОМАШИНЫ | 2013 |
|
RU2516983C1 |
Ротор турбомашины относится к авиадвигателестроению, в частности к узлам крепления дисков на валу двигателя. Ротор турбомашины содержит диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической посадочной поверхности на фланцах. Охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями в нем, для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора. Увеличение натяга производится путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности. Изобретение позволяет обеспечивать плотную посадку цапфы диска относительно вала на всех режимах работы ротора турбомашины путем подбора геометрии выступа. 3 ил.
Ротор турбомашины, содержащий диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы относительно друг друга по цилиндрической посадочной поверхности на фланцах, отличающийся тем, что охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями в нем для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности.
ДЕТАЛЬ РОТОРА КОМПРЕССОРА, УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ ДИСКАМИ С СИСТЕМАМИ ЛОПАТОК НА ЛИНИИ РОТОРА КОМПРЕССОРА, ТУРБОМАШИНА И СПОСОБ МОНТАЖА СВЯЗИ (ВАРИАНТЫ) | 2004 |
|
RU2279571C2 |
US 7186079 A1, 11.05.2006 | |||
ЛОВИНСКИЙ С.И | |||
Конструкция и основы проектирования авиационных ГТД | |||
- М.: Машиностроение, 1977, с.120-123, 39-44 | |||
ТУРБИНА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2002 |
|
RU2232901C2 |
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ГАЗОВОЙ ТУРБИНОЙ | 2002 |
|
RU2224892C2 |
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА | 2004 |
|
RU2269006C1 |
Авторы
Даты
2009-12-10—Публикация
2008-04-28—Подача