УЗЕЛ ПОДШИПНИКА ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА И ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ОБОРУДОВАННЫЙ УКАЗАННЫМ УЗЛОМ Российский патент 2011 года по МПК F16C19/52 F16C33/60 F16C35/73 F01D25/16 F02C7/06 

Настоящее изобретение касается подшипника вращающегося вала турбореактивного двигателя. Оно касается также турбореактивного двигателя, оборудованного указанным узлом подшипника.

Воздуходувка турбореактивного двигателя предназначена для ускорения потока воздуха, засасываемого в наружный канал истечения отработанных газов, который затем последовательно подают во внутренний канал истечения указанных газов, в котором установлены компрессоры, в камеру сгорания, в турбины для разбавления воздухом отработанных газов.

При разрыве лопатки воздуходувки происходит значительный перекос вращающегося вала воздуходувки, что приводит, в свою очередь, к возникновению значительных усилий, которые воздействуют на соседние неподвижные элементы конструкции, вызывая их быстрое разрушение. Необходимо, таким образом, предпринять меры по защите указанных соседних неподвижных элементов конструкции, во избежание их повреждений под действием значительных усилий, передаваемых к ним вращающимся валом.

Во избежание разрушения указанных соседних неподвижных элементов конструкции, можно было бы пойти по пути дополнительного усиления их конструкции, однако реализация подобного решения приведет лишь к утяжелению конструкций, что противоречит целям, которые обычно преследуются конструкторами.

Как правило, в известных конструкциях вращающийся вал опирается на первый подшипник, установленный за воздуходувкой, а также на второй подшипник, установленный за первым подшипником. Термины «за подшипником и за воздуходувкой» используются ниже для того, чтобы обозначить конкретное направление истечения газов.

Известны случаи применения в конструкции турбореактивных двигателей так называемого развязывающего устройства, которое состоит обычно из одного или нескольких плавких элементов и способно (способны) быстро “плавиться” при возникновении таких исключительных обстоятельств, как разрыв лопатки воздуходувки, создавая тем самым ситуацию, при которой чрезмерно высокие усилия уже не будут передаваться от вращающегося вала к соседним неподвижным элементам конструкции. Указанные плавкие элементы используются, как правило, в качестве составных деталей опоры первого подшипника. Благодаря действию эффекта развязки, указанный выше вращающийся вал может поддерживаться в состоянии вращения вокруг своей оси с сохранением определенной гибкости в радиальном направлении. Другими словами, вращающийся вал продолжает вращаться вокруг своей оси инерции, которая находится в радиальном направлении и несколько отклонена относительно геометрической оси двигателя. После остановки двигателя и замедления вращения ротора наступает стабилизация скорости вращения на уровне ее более низкого значения, соответствующего текущей величине скорости поступательного движения летательного аппарата до его возвращения на землю.

Вращающийся вал является составной частью линии вала низкого давления. Как правило, осевое биение вращающегося вала ограничивается осевым упором, располагаемым на уровне первого подшипника.

Встречаются также технические решения, в которых осевой упор располагается на уровне второго подшипника. Такое расположение позволяет применять в качестве первого подшипника роликоподшипник, конструкция которого хорошо приспособлена к условиям воздействия радиальных нагрузок, возникающих в случае разрыва лопатки. При нормальном режиме работы перенос осевых усилий на второй подшипник позволяет получить значительный выигрыш в массе. Кроме того, после реализации эффекта развязки функцию осевого упора начинает выполнять второй подшипник.

Тем не менее, следует заметить, что подобное техническое решение, предусматривающее использование роликоподшипника в качестве первого подшипника, имеет ряд недостатков. В самом деле, после реализации эффекта развязки на уровне первого подшипника, вращение вращающегося вала продолжается уже в аномальном режиме, что вынуждает вал изгибаться на уровне второго подшипника. В результате происходит значительное нарушение соосности второго подшипника, причем указанное нарушение соосности должно будет компенсироваться соответствующим перемещением его подвижных элементов. Возникшая паразитная нагрузка передается затем на соседние неподвижные элементы конструкции всего устройства. Действие указанной нагрузки способно привезти к повреждению этих неподвижных элементов конструкции. Кроме того, постоянно существует опасность разрыва сепаратора подшипника, что может привести к тому, что подшипник в рассматриваемом месте полностью перестанет выполнять свои функции.

В патенте US 6491497 описано расположение второго подшипника, с помощью которого делается попытка преодолеть указанные недостатки. В предлагаемом в этом патенте техническом решении второй подшипник содержит тело качения со сферической поверхностью, закрепленное на втором подшипнике посредством соответствующих органов фиксации. Указанные органы фиксации способны выдерживать нагрузки, присущие нормальному режиму работы устройства, но разрушаются при нарушении соосности или в случае превышения какого-то заранее определенного момента вращения. Указанные органы фиксации состоят из вторичных плавких элементов, дополняющих собой первичные плавкие элементы, располагаемые на уровне опоры первого подшипника. Разрыв органов фиксации обеспечивает возможность небольшого углового перемещения вращающегося вала относительно опоры второго подшипника. Преимуществом подобного расположения второго подшипника является то, что оно позволяет ограничить величину момента, передаваемого вторым подшипником опоре подшипника. Тем не менее, радиальное усилие приходится выдерживать главным образом телу качения. Из этого следует, что усилие, необходимое для разрыва плавких органов фиксации, возрастает пропорционально величине приложенного усилия и зависит от коэффициента трения, а это может привести к нежелательному разрыву опоры второго подшипника.

Задачей рассматриваемого изобретения является нахождение оптимального расположения второго подшипника, альтернативного расположению второго подшипника, применяемому в ранее известных устройствах, которое было бы способно обеспечить реализацию функции угловой развязки в тех случаях, когда нарушается соосность подшипника, или в тех случаях, когда он подвергается действию момента вращения, превышающего заранее предусмотренное значение.

Предлагается узел подшипника вала, вращающегося вокруг оси, относящийся к типу устройств, содержащих тела качения, расположенные между наружным и внутренним кольцами подшипника качения.

Согласно первому отличительному признаку предлагаемого изобретения указанное внутреннее кольцо подшипника качения содержит первое полукольцо, закрепленное на вращающемся валу, и второе полукольцо, а узел подшипника содержит средства удержания в сборе указанных двух полуколец, причем указанные средства удержания способны разрываться или деформироваться в тех случаях, когда подшипник испытывает нарушение соосности или воздействие момента вращения, превышающего заданную величину, для обеспечения возможности осевого перемещения второго полукольца относительно первого полукольца.

Предпочтительно, чтобы указанные средства удержания содержали соединительное кольцо, располагаемое между двух указанных выше полуколец и соединяющее их между собой таким образом, что до момента их разделения внутреннее кольцо подшипника качения представляло собой единое целое и, кроме того, чтобы указанное соединительное кольцо было способно разрываться под действием растягивающих усилий в тех случаях, когда подшипник испытывает такое нарушение соосности, которое превышает заданную величину.

Предпочтительно, чтобы поверхность указанного выше соединительного кольца не прерывалась ни в одном месте. Целесообразно также, чтобы поверхность указанного выше соединительного кольца прерывалась в отдельных местах.

Целесообразно, чтобы указанные два полукольца имели отличающиеся друг от друга конструкции и указанные выше средства удержания содержали распорку, помещенную между вторым полукольцом и блокирующим осевым фланцем, а указанный блокирующий осевой фланец был закреплен на вращающемся валу.

Целесообразно также, чтобы указанная распорка была выполнена в виде шайбы, имеющей зоны пониженной прочности, способные разорваться в тех случаях, когда подшипник испытывает нарушение соосности или находится под действием момента вращения, превышающего заранее предусмотренную величину.

Предпочтительно, чтобы распорка имела кольцеобразный и в значительной степени наклонно расположенный корпус; первую реборду, выходящую из указанного выше корпуса, проходящую в радиальном направлении в сторону расположения внутренней части рассматриваемого устройства и предназначенную для того, чтобы служить распорке поверхностью, которой она опирается на второе полукольцо, и вторую реборду, выходящую из указанного выше корпуса, проходящую в радиальном направлении наружу устройства и предназначенную служить распорке поверхностью, которой она опирается на осевой блокирующий фланец, причем указанный выше промежуточный корпус имеет отверстия, разделенные зонами пониженной прочности.

Предпочтительно также, чтобы указанные зоны пониженной прочности были выполнены с возможностью разрываться под действием сил растяжения.

Целесообразно, чтобы распорка содержала корпус кольцеобразной формы; первые рельефы, отходящие в осевом направлении от поверхности указанного выше корпуса, начинающиеся на первой поверхности последнего и предназначенные для того, чтобы служить распорке поверхностью, которой она опирается на второе полукольцо и вторые рельефы, отходящие в осевом направлении от поверхности указанного выше корпуса, начинающиеся на второй поверхности последнего и предназначенные для того, чтобы служить распорке поверхностью, которой она опирается на блокирующий фланец, причем указанные первые рельефы и указанные вторые рельефы отделены друг от друга зонами корпуса, представляющими собой зоны пониженной прочности.

Целесообразно также, чтобы указанные зоны пониженной прочности были выполнены с возможностью разрываться под действием изгибающих усилий или усилий среза.

Предпочтительно, чтобы узел подшипника содержал деталь удержания, закрепленную на вращающемся валу и способную удерживать второе полукольцо.

Предпочтительно также, чтобы деталь удержания представляла собой деталь в форме тела вращения, содержащую четыре последовательно расположенных сегмента, в числе которых первый сегмент представлял собой фланец, фиксирующий деталь удержания на вращающемся валу; второй сегмент представлял собой тело конической формы; третий сегмент представлял собой опорное кольцо, простирающееся вдоль окружности и предназначенное для того, чтобы служить опорой в радиальном направлении второму полукольцу после его осевого перемещения; и четвертый сегмент представлял собой блокирующий осевой фланец, простирающийся в радиальном направлении и предназначенный для того, чтобы блокировать вдоль оси второе полукольцо после его осевого перемещения.

Предпочтительно также, чтобы узел подшипника содержал, по меньшей мере, одно упорное устройство для предотвращения вращения, препятствующее вращению указанного второго полукольца относительно указанного выше опорного кольца после разделения полуколец. Предпочтительно также, чтобы упорное устройство для предотвращения вращения содержало выемку, предусмотренную в указанном выше опорном кольце, и выступ.

Целесообразно, чтобы узел подшипника содержал, по меньшей мере, один упругий орган для отбрасывания второго полукольца в сторону первого полукольца.

В качестве еще одного объекта предлагается турбореактивный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один узел подшипника, соответствующий первому отличительному признаку предлагаемого изобретения.

Преимуществом предлагаемого изобретения является то, что на предлагаемое им решение рассматриваемой проблемы практически не влияет размер приложенной радиальной нагрузки, так как в противоположность тому, что предусмотрено в уже известных технических решениях, радиальная нагрузка проходит в этом случае уже не через тело качения, а через подшипник.

Другим преимуществом предлагаемого изобретения является то, что разделение двух полуколец обеспечивает создание эффекта угловой развязки, что позволяет, в свою очередь, оставлять без тяжелых последствий значительное нарушение соосности на уровне подшипника и ограничивать усилия, передаваемые к опоре второго подшипника, а следовательно, и к указанным выше соседним неподвижным элементам конструкции.

Предлагаемое изобретение поясняется далее описанием неограничительных вариантов осуществления, приводимых со ссылками на фигуры чертежей, в числе которых:

фиг.1 изображает в упрощенном виде разрез по оси всей конструкции предлагаемого изобретения, применяемой в турбореактивном двигателе;

фиг.2 - в более крупном масштабе разрез по оси части турбореактивного двигателя согласно первому варианту осуществления предлагаемого изобретения, причем показана та часть конструкции, которая непосредственно его касается;

фиг.3 - разрез по оси узла подшипника согласно первому варианту осуществления предлагаемого изобретения;

фиг.4 - в более крупном масштабе вид, демонстрирующий упорное устройство для предотвращения вращения узла подшипника согласно предлагаемому изобретению;

фиг.5 - разрез по оси узла подшипника согласно второму варианту осуществления предлагаемого изобретения;

фиг.6 - в более крупном масштабе чертеж общего вида распорки согласно еще одному варианту осуществления предлагаемого изобретения; и

фиг.7 - в более крупном масштабе чертеж общего вида распорки согласно еще одному варианту осуществления предлагаемого изобретения.

На фиг.1 представлен турбореактивный двигатель 100, содержащий воздуходувку 110 с осью симметрии 120, приводимую во вращение валом 130 и опирающуюся на указанный вал, представляющий собой составную часть линии вала низкого давления 140. Воздуходувка 110 снабжена лопатками 150, расположенными перед входом во внутренний канал 160 (или основной канал истечения воздуха) и перед входом в наружный канал 170, окружающий внутренний канал 160, в котором циркулирует воздух, обеспечивающий реактивную тягу турбореактивного двигателя. Компрессор низкого давления 180 и компрессор высокого давления 190 располагаются во внутреннем канале 160. Вращающийся вал 130, на переднем торце 135 которого установлена воздуходувка 110, выходит из воздуходувки 110 в направлении расположения выходной части турбореактивного двигателя. Вращающийся вал 130 опирается на первый подшипник 10, установленный за воздуходувкой 110, и на второй подшипник 20, располагаемый за первым подшипником 10.

На фиг.2 представлен в более крупном масштабе вращающийся вал 130 с осью симметрии 120, опирающийся на первый подшипник 10 и на второй подшипник 20.

В качестве первого подшипника 10 применяется роликоподшипник, наружное кольцо подшипника качения 12 которого присоединено к детали неподвижной конструкции 14 турбореактивного двигателя посредством плавкого фланца 16, способного разорваться в случае возникновения нагрузки, превышающей значение заранее заданной нагрузки.

В качестве второго подшипника 20 применяется упорный подшипник, выполняющий функцию осевого упора для вращающегося вала 130. Указанный подшипник содержит тела качения 22, удерживаемые в месте их расположения с помощью сепаратора подшипника качения 24 и располагаемые между наружным кольцом подшипника качения 26 и внутренним кольцом подшипника качения 30.

Наружное кольцо подшипника качения 26 закреплено на детали неподвижной конструкции 14. Оно состоит из двух полуколец 28. В другом равноценном варианте предлагаемого изобретения наружное кольцо подшипника качения 26 может быть выполнено в виде одной единой конструкции. Внутреннее кольцо подшипника качения 30 имеет расширительную часть 32, закрепленную на фиксирующем фланце 132 вращающегося вала 130. В рассматриваемом примере указанное крепление выполняется с помощью болтового соединения 34.

Узел второго подшипника согласно предлагаемому изобретению более наглядно показан на фиг.3-4 и 5-7, которые демонстрируют соответственно первый вариант осуществления предлагаемого изобретения и второй вариант осуществления предлагаемого изобретения.

Первый вариант осуществления второго подшипника 20 показан на фигурах 3 и 4. На фигуре 3 представлен в более крупном масштабе, чем на фигуре 2, и изолированно от окружающих его устройств второй подшипник 20. На фигуре 3 показаны в разрезе по оси тела качения 22, сепаратор подшипника качения 24, наружное кольцо подшипника качения 26, выполненное в виде единой конструкции, внутреннее кольцо подшипника качения 30 и его расширительная часть 32.

Согласно первому варианту осуществления предлагаемого изобретения внутреннее кольцо подшипника качения 30 содержит первое полукольцо 36 и второе полукольцо 38, соединенные между собой посредством соединительного кольца 40. Указанное соединительное кольцо 40 может иметь поверхность, которая не прерывается ни в одном месте. Возможен вариант изобретения, согласно которому кольцо может иметь поверхность, которая прерывается в отдельных местах, что позволит выполнять смазку подшипника. Наличие указанной выше жесткой связи двух полуколец 36 и 38 позволяет выполнить внутреннее кольцо подшипника качения 30 в виде единой конструкции. По ширине соединительного кольца 40 предусмотрены две кольцевые канавки, расположенные соответственно на внутренней и на наружной сторонах внутреннего кольца подшипника качения 30. Соединительное кольцо 40 представляет собой зону пониженной прочности внутреннего кольца подшипника качения 30.

Первое полукольцо 36 продлено в радиальном направлении в сторону внутренней части устройства посредством расширительной части 32, заканчивающейся фиксирующим фланцем 320, используемым для прикрепления к фиксирующему фланцу 132 вращающегося вала 130 посредством болтового соединения 34, уже описанного выше (см. фиг.2).

Узел подшипника 20 содержит также деталь удержания 50, выполненную в форме тела вращения, содержащую четыре последовательно расположенных сегмента. Первый сегмент представляет собой фланец фиксации 52, применяемый для закрепления указанной детали удержания 50 на вращающемся валу 130. В рассматриваемом примере указанная деталь прикрепляется к фиксирующему фланцу 132 вращающегося вала 130 с помощью болтового соединения 34, уже описанного выше. Второй сегмент представляет собой тело конической формы 54, которое обеспечивает соединение между собой первого и третьего сегментов. Третий сегмент представляет собой опорное кольцо 56, предназначенное для того, чтобы нести на себе второе полукольцо 38 после разъединения полуколец подшипника, причем соответствующий зазор устанавливается во время работы подшипника в нормальном режиме. Четвертый сегмент, функция которого будет описана ниже, представляет собой блокирующий осевой фланец 58, идущий от опорного кольца 56 в радиальном направлении в сторону наружной части рассматриваемого устройства.

В качестве одного из дополнительных вариантов рассматриваемого изобретения предлагается также узел подшипника 20, содержащий упругий орган 60, функция которого будет описана ниже.

Работа узла подшипника 20 согласно предлагаемому изобретению происходит следующим образом. При работе рассматриваемого узла в нормальном режиме оба полукольца 36, 38 соединены друг с другом и образуют совместно внутреннее кольцо подшипника качения 30, по которому перекатываются тела вращения 22. В ходе работы рассматриваемого устройства может возникнуть нештатная ситуация, в ходе которой произойдет разрыв лопатки 150 воздуходувки 110, что приведет к перекосу и нарушению процесса вращения вращающегося вала 130. На этот случай предусмотрен ввод в действие, на уровне первого подшипника 10, так называемого эффекта развязки. Под действием указанного эффекта развязки происходит нарушение вращения вращающегося вала 130, который начинает прогибаться. В указанных обстоятельствах второй подшипник 20 начинает работать в условиях повышенной радиальной нагрузки, что приводит к нарушению соосности, проявляющейся на уровне этого второго подшипника 20.

В тех случаях, когда нарушение соосности или момент вращения, приложенный ко второму подшипнику 20, начинает превышать заданную величину, соединительное кольцо 40 поддается воздействию усилий растяжения и два полукольца 36, 38 оказываются отсоединенными друг от друга. Разделение указанных полуколец не оказывает никакого воздействия на первое полукольцо 36, закрепленное на вращающемся валу 130. Что же касается второго полукольца 38, то оно приобретает возможность свободно перемещаться в осевом направлении и сдвигаться относительно первого полукольца 36, опираясь при этом, с соблюдением определенного радиального зазора, на опорное кольцо 56. Диапазон указанного осевого перемещения ограничен. В самом деле, блокирующий осевой фланец 58 играет для второго полукольца 38 роль осевого упора. Упругий орган 60, установленный в пространстве между указанными блокирующим осевым фланцем и вторым полукольцом, служит для амортизации удара второго полукольца 38 о блокирующий осевой фланец 58 и также для подвода второго полукольца 38 к первому полукольцу 36 в тех случаях, когда происходит снижение приложенных нагрузок, что позволяет обеспечить возможность реализации фазы авторотации, а иными словами, реализацию фазы возвращения летательного аппарата на землю. В рассматриваемом примере упругий орган выполнен в виде двух упругих шайб 60.

В варианте осуществления предлагаемого изобретения, представленном на фигурах, исключается возможность свободного вращения, после разделения полуколец, второго полукольца 38 относительно опорного кольца 56. В самом деле, узел подшипника 20 снабжен упорным устройством 62, 64 для предотвращения вращения показанным на фиг.4. Указанное упорное устройство, предназначенное для предотвращения вращения, содержит выемку 62, расположенную на наружной в радиальном направлении поверхности опорного кольца 56, и выступ 64, идущий из наружной в радиальном направлении поверхности второго полукольца 38 в направлении внутренней части устройства. Выемка 62 имеет размеры, обеспечивающие возможность осевого перемещения второго полукольца 38 после разделения двух полуколец 36, 38.

Разделение двух полуколец 36, 38 представляет собой угловую развязку на уровне второго подшипника 20. После разделения двух полуколец 36, 38 осевой зазор между ними увеличивается. Указанное обстоятельство приводит к увеличению радиального зазора во втором подшипнике 20 и, следовательно, к компенсации нарушенной соосности, возникшей вследствие прогиба вращающегося вала 130 в процессе его вращения. Указанное увеличение радиального зазора позволяет ограничить момент вращения, передаваемый соседним неподвижным элементам конструкции, и, следовательно, обеспечить защиту последних при возникновении такого непредвиденного и чрезвычайного явления, как разрыв лопатки, по меньшей мере, на протяжении фазы авторотации.

Второй вариант выполнения второго подшипника 20 показан на фиг.5-7. Ниже будут описаны лишь отличия этого варианта от первого варианта осуществления предлагаемого изобретения, описанного выше. Внутреннее кольцо подшипника качения 30 выполнено не в виде единой конструкции, однако оно содержит два полукольца 36, 38, которые имеют полностью отличные друг от друга конструкции. При нормальном режиме работы устройства указанные два полукольца 36, 38 соединены друг с другом и удерживаются друг относительно друга с помощью распорки 70, 80, расположенной между вторым полукольцом 38 и блокирующим осевым фланцем 58. Указанная распорка 70, 80 способна деформироваться в тех случаях, когда в подшипнике 20 происходит нарушение соосности или когда момент вращения превышает заранее предусмотренную величину. В результате деформации распорки 70, 80 происходит уменьшение ее размеров в осевом направлении и сдвиг второго полукольца 38 относительно первого полукольца 36. Одновременно второе полукольцо 38 перемещается вдоль оси в сторону блокирующего осевого фланца 58. Согласно первому и второму подвариантам второго варианта осуществления предлагаемого изобретения распорка 70, 80 выполняется в виде шайбы.

Согласно первому подварианту второго варианта выполнения второго подшипника 20, показанного на фиг.5 и 6, распорка 70 выполнена в виде шайбы, имеющей первую реборду 72 и вторую реборду 74, причем указанные реборды проходят в радиальном направлении по одну и другую сторону от промежуточного корпуса 76, имеющего кольцеобразную, в значительной степени плоскую и наклонную форму. Первая реборда 72 простирается в радиальном направлении от промежуточного корпуса 76 в сторону внутренней части рассматриваемого устройства. При работе рассматриваемого устройства в рабочем режиме эта первая реборда служит для распорки 70 поверхностью, которой она опирается на второе полукольцо 38. Вторая реборда 74 простирается в радиальном направлении от корпуса 76 в сторону наружной части рассматриваемого устройства. При работе рассматриваемого устройства эта вторая реборда служит для распорки 70 поверхностью, которой она опирается на блокирующий осевой фланец 58. Промежуточный корпус 76 имеет отверстия 78, которые перемежаются зонами, представляющими собой зоны пониженной прочности 700. В тех случаях, когда второй подшипник 20 испытывает нарушение соосности или когда он находится под действием момента вращения, превышающего заранее предусмотренную величину, указанные зоны пониженной прочности 700 разрываются под действием растягивающих напряжений. Корпус 76 оказывается в этом случае раздавленным, а две реборды 72, 74 оказываются, в свою очередь, расположенными в одной плоскости. Размер распорки 70 вдоль оси оказывается, в свою очередь, уменьшенным. Второе полукольцо 38 в результате перемещается вдоль оси в направлении расположения блокирующего осевого фланца 58.

Второй подвариант второго варианта осуществления второго подшипника 20 представлен на фиг.7, на которой показана распорка 80, являющаяся альтернативой распорке 70 по первому варианту того же самого варианта осуществления предлагаемого изобретения. Другими словами, обе распорки 70, 80 в функциональном смысле эквивалентны друг другу и распорка 80, соответствующая второму подварианту второго варианта выполнения второго подшипника, может быть заменена распоркой 70, соответствующей первому варианту. Именно по этой причине этот второй вариант и не проиллюстрирован фигурой, аналогичной фиг.5.

Согласно второму подварианту второго варианта осуществления предлагаемого изобретения распорка 80 выполнена в виде шайбы, которая имеет кольцеобразный в значительной степени плоский корпус 82, от которого отходят первые рельефы 84 и вторые рельефы 86, расположенные под углом к указанному выше промежуточному корпусу 82, по одну и другую сторону от последнего. Указанные выше первые рельефы 84 отходят в осевом направлении от первой поверхности 824 промежуточного корпуса 82 и служат распорке 80 поверхностью, которой она опирается на второе полукольцо 38. Указанные вторые рельефы 86 отходят в осевом направлении от второй поверхности 826 промежуточного корпуса 82 и служат распорке 80 поверхностью, которой она опирается на блокирующий осевой фланец 58. Первые рельефы 84 и вторые рельефы 86 отделены друг от друга зонами малой толщины, представляющими собой зоны пониженной прочности 800. В тех случаях, когда второй подшипник 20 испытывает нарушение соосности или когда момент вращения превышает заранее предусмотренную величину, указанные зоны пониженной прочности 800 разрываются под действием изгибающих усилий или напряжений среза. Размер распорки 80 вдоль оси оказывается в этом случае уменьшенным. Первые рельефы 84 и вторые рельефы 86 оказываются, в свою очередь, расположенными в значительной степени в одной и той же плоскости. Все это приводит к тому, что второе полукольцо 38 перемещается вдоль оси в направлении блокирующего осевого фланца 58.

На фиг.5, соответствующей второму варианту осуществления рассматриваемого изобретения, наружное кольцо подшипника качения 26 выполнено в виде двух полуколец 28, тогда как на фиг.2, соответствующей первому варианту осуществления предлагаемого изобретения, наружное кольцо подшипника качения выполнено в виде одной единой конструкции. Эти два альтернативных решения являются эквивалентными и не оказывают никакого влияния на рассматриваемое изобретение.

Кроме того, хотя это и не следует со всей очевидностью из фиг.5, второй вариант выполнения установки второго подшипника может предусматривать использование упругих органов 60, аналогичных тем, которые рекомендовалось применять в соответствии с первым вариантом осуществления предлагаемого изобретения.

Кроме того, хотя это ясно не показано на фиг.5, второй вариант выполнения установки второго подшипника может предусматривать использование устройства для предотвращения вращения 62, 64, аналогичного тому, которое рекомендовалось применять в соответствии с первым вариантом осуществления предлагаемого изобретения.

Изобретение не ограничивается вышеприведенными вариантами осуществления предлагаемого изобретения, но охватывает все эквивалентные варианты, которые могут быть применены специалистом в рассматриваемой области.

Изобретение относится к подшипнику вращающегося вала турбореактивного двигателя. Узел подшипника (20) вала (130), вращающегося вокруг оси (120), содержит тела качения (22), расположенные между наружным кольцом подшипника качения (26) и внутренним кольцом подшипника качения (30). Внутреннее кольцо подшипника качения (30) содержит первое полукольцо, закрепленное на вращающемся валу (130) и второе полукольцо. Узел подшипника (20) содержит средства удержания, предназначенные для удержания в сборе двух полуколец, причем средства удержания выполнены с возможностью разрыва или деформации в случае, если в подшипнике (20) нарушается соосность или когда момент вращения, действующий на подшипник, начинает превышать данную величину, для обеспечения возможности осевого перемещения второго полукольца относительно первого полукольца. Технический результат: достижение оптимального расположения второго подшипника, обеспечивающего реализацию функции угловой развязки в случаях, когда нарушена соосность подшипника, или в случаях, когда подшипник подвергается действию момента вращения, превышающего заранее предусмотренное значение. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Узел подшипника (20) вала (130), вращающегося вокруг оси (120), содержащий тела качения (22), расположенные между наружным кольцом подшипника качения (26) и внутренним кольцом подшипника качения (30), отличающийся тем, что внутреннее кольцо подшипника качения (30) содержит первое полукольцо (36), закрепленное на вращающемся валу (130), и второе полукольцо (38), при этом узел подшипника (20) содержит средства удержания (40, 70, 80), используемые для удержания в сборе двух полуколец (36, 38), причем средства удержания (40, 70, 80) выполнены при возникновении в подшипнике (20) нарушения соосности или при приложении к нему момента вращения, превышающего заданную величину, с возможностью разрыва или деформации, для обеспечения осевого перемещения второго полукольца (38) относительно первого полукольца (36).

2. Узел подшипника (20) по п.1, отличающийся тем, что средства удержания (40, 70, 80) содержат соединительное кольцо (40), помещенное между двух полуколец (36, 38) и соединяющее их между собой таким образом, что до разделения полуколец внутреннее кольцо подшипника качения (30) представляет собой единое целое, причем соединительное кольцо (40) выполнено с возможностью разрыва под действием растягивающих усилий в случаях, когда подшипник (20) испытывает нарушение соосности или когда момент вращения, приложенный к подшипнику, превышает заданную величину.

3. Узел подшипника (20) по п.2, отличающийся тем, что поверхность соединительного кольца (40) не прерывается ни в одном месте.

4. Узел подшипника (20) по п.2, отличающийся тем, что поверхность соединительного кольца (40) прерывается в отдельных местах.

5. Узел подшипника (20) по п.1, отличающийся тем, что два полукольца (36, 38) имеют отличающиеся друг от друга конструкции, при этом средства удержания (40, 70, 80) содержат распорку (70, 80), помещенную между вторым полукольцом (38) и блокирующим осевым фланцем (58), а блокирующий осевой фланец (58) закреплен на вращающемся валу (130).

6. Узел подшипника (20) по п.5, отличающийся тем, что распорка (70, 80) выполнена в виде шайбы, имеющей зоны пониженной прочности (700, 800), подлежащие разрыву в случаях, когда в подшипнике (20) возникает нарушение соосности или когда момент вращения, приложенный к подшипнику, превышает данную величину.

7. Узел подшипника по п.6, отличающийся тем, что распорка (70) содержит кольцеобразный корпус (76), расположенный под наклоном; первую реборду (72), проходящую в радиальном направлении из корпуса (76) в сторону внутренней части устройства и служащую для распорки 70 поверхностью, которой она опирается на второе полукольцо (38); и вторую реборду (74), проходящую в радиальном направлении из корпуса (76) в сторону внешней части рассматриваемого устройства и служащую для распорки 70 поверхностью, которой она опирается на блокирующий осевой фланец (58), при этом в корпусе (76) выполнены отверстия, (78), разделенные зонами пониженной прочности (700).

8. Узел подшипника по одному из пп.6 или 7, отличающийся тем, что зоны пониженной прочности (700) выполнены с возможностью разрыва под действием сил растяжения.

9. Узел подшипника по п.6, отличающийся тем, что распорка (80) содержит кольцеобразный корпус (82), первые рельефы (84), расположенные под углом к поверхности корпуса (82), проходящие вдоль оси от первой поверхности (824) корпуса (82) и служащие указанной распорке (80) поверхностью, которой она опирается на указанное второе полукольцо (38), и вторые рельефы (86), расположенные под углом к поверхности корпуса (82), проходящие вдоль оси от второй поверхности (826) корпуса (82) и служащие указанной распорке (80) поверхностью, которой она опирается на блокирующий осевой фланец (58), при этом первые рельефы (84) и вторые рельефы (86) разделены друг от друга зонами корпуса (76), представляющими собой зоны пониженной прочности (800).

10. Узел подшипника по одному из пп.6 или 9, отличающийся тем, что зоны пониженной прочности (800) выполнены с возможностью разрыва под действием растягивающих усилий или усилий среза.

11. Узел подшипника (20) по п.1, отличающийся тем, что он содержит деталь удержания (50), закрепленную на вращающемся валу (130) и выполненную с возможностью удерживания второго полукольца (38).

12. Узел подшипника (20) по п.11, отличающийся тем, что деталь удержания (50) представляет собой деталь в форме тела вращения, содержащую четыре последовательно установленных сегмента (52, 54, 56, 58), в числе которых первый сегмент представляет собой фланец фиксации (52) детали удержания (50) на вращающемся валу (130), второй сегмент представляет собой тело конической формы (54), третий сегмент представляет собой опорное кольцо (56), проходящее вдоль окружности и служащее опорой в радиальном направлении второму полукольцу (38) после его перемещения вдоль оси, и четвертый сегмент представляет собой блокирующий осевой фланец (58), проходящий в радиальном направлении и предназначенный для блокировки вдоль оси второго полукольца (38) после его перемещения вдоль оси.

13. Узел подшипника (20) по п.12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит упорное устройство для предотвращения вращения (62, 64), предназначенное для предотвращения относительного вращения второго полукольца (38) относительно опорного кольца (56) после отделения друг от друга указанных полуколец.

14. Узел подшипника (20) по п.13, отличающийся тем, что упорное устройство для предотвращения вращения (62, 64) содержит выемку (62), предусмотренную в опорном кольце (56), и выступ (64), предусмотренный во втором полукольце (38).

15. Узел подшипника (20) по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере один упругий орган (60) для отброса второго полукольца (38) в сторону первого полукольца (36).

16. Турбореактивный двигатель (100), отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один узел подшипника (20) по любому из пп.1-15.