Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в опорах роторов двигателей авиационного и наземного применения с керамическими подшипниками.
Известна опора роторной машины (Патент US 7798724 B2, опубл. 21.09.2010, фиг.1), содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора.
Основной недостаток известной конструкции состоит в том, что для сохранения центрирующей посадки керамического наружного кольца подшипника в корпусе металлического статора создается искусственный натяг в холодном состоянии, уменьшение которого происходит в процессе повышения температуры опоры при работе из-за разности коэффициентов термического расширения керамических и металлических материалов. Поэтому монтаж наружного кольца подшипника возможен только при разогретом корпусе статора. Это затрудняет демонтаж подшипника, что негативно сказывается на эксплуатации опоры при переборках и дефектации.
Технический результат заключается в сохранении посадки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в металлическом корпусе при повышении температурного состояния опоры.
Дополнительным техническим результатом является обеспечение легкости монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.
Технический результат достигается тем, что опора роторной машины, содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, в отличие от известной, содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника.
Угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки относительно посадочной поверхности статора может составлять 40° - 50°.
Кольцевая втулка может быть изготовлена из материала типа «углерод-углерод».
Фланец может быть изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше коэффициента термического расширения материала подшипника.
Для фиксации наружного кольца подшипника в окружном направлении на другом торце наружного кольца подшипника может быть выполнен выступ, который входит в паз, выполненный на статоре.
На фигуре изображена опора роторной машины с керамическим подшипником.
Опора роторной машины содержит корпус статора 1, керамический подшипник 2, наружное кольцо 3 которого установлено в корпусе статора 1, фланец 4, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку 5. Наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью корпуса статора 1. Один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность 6, контактирующую с ответной конической поверхностью 7 фланца. Для устранения зазора по наружному кольцу угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки к посадочной поверхности статора составляет 40° - 50°. При угле наклона меньше 40° или больше 50° снижается эффект преобразования радиального термического перемещения фланца в осевое смещение кольцевой втулки и наружного кольца подшипника.
При этом кольцевая втулка может быть изготовлена из композиционного материала, например из материала типа «углерод-углерод».
Фланец изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого, отличается от коэффициента термического расширения керамического материала подшипника. Например, фланец изготовлен из магниевого сплава МЛ10, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше коэффициента термического расширения материала подшипника.
На другом торце наружного кольца подшипника выполнен выступ 8, который входит в ответный паз 9, выполненный в корпусе статора. На другом торце наружного кольца подшипника может быть выполнен паз, в который входит выступ, выполненный на корпусе статора (на чертеже не показан).
Сборка опоры осуществляется следующим образом. В корпус статора 1 по конической поверхности устанавливается наружное кольцо 3 подшипника с учетом попадания выступа 8 в паз 9, тем самым обеспечивается окружная фиксация кольца подшипника. Далее устанавливается кольцевая втулка 5 и фланец 4, который фиксируется в окружном и осевом направлениях.
Предложенная конструкция работает следующим образом.
В процессе повышения температуры между корпусом статора 1 и наружным кольцом 3 образуется зазор. Вследствие более интенсивного радиального расширения фланец 4 по конической поверхности 7 оказывает воздействие на ответную коническую поверхность 6 кольцевой втулки 5. Т.е. радиальное термическое расширение фланца 4 преобразуется в осевое перемещение, смещая кольцевую втулку 5 в сторону наружного кольца подшипника, которая, в свою очередь, смещает наружное кольцо подшипника вправо, тем самым, происходит уменьшение зазора между статором и наружным кольцом подшипника. Это возможно за счет того, что кольцевая втулка выполнена из материала, коэффициент термического расширения которого близок к коэффициенту термического расширения керамического материала, и в несколько раз ниже, чем коэффициент термического расширения материала фланца.
Данное конструктивное решение обеспечивает сохранение посадки и центровки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в широком температурном диапазоне работы опоры и обеспечивает легкость монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ОПОРА РОТОРНОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2551692C2 |
РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ АГАФОНОВА | 1999 |
|
RU2158628C1 |
ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА РОТОРА ВЕНТИЛЯТОРА ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2014 |
|
RU2602470C2 |
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 |
РОТОРНО-ЛОПАТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2009 |
|
RU2413853C1 |
Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя авиационного типа (варианты) | 2016 |
|
RU2614708C1 |
ОПОРА ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ), КОРПУС ОПОРЫ ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, КОРПУС РОЛИКОПОДШИПНИКА ОПОРЫ ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, КАСКАД УПЛОТНЕНИЙ ОПОРЫ ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2603386C1 |
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 газотурбинного двигателя (варианты), корпус опоры вала ротора и корпус шарикоподшипника опоры вала ротора | 2016 |
|
RU2614020C1 |
Автоматическое устройство термомеханического управления радиальным зазором между концами рабочих лопаток ротора и статора компрессора или турбины газотурбинного двигателя | 2018 |
|
RU2691000C1 |
Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в опорах роторов двигателей авиационного и наземного применения с керамическими подшипниками. Технический результат заключается в сохранении посадки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в металлическом корпусе при повышении температурного состояния опоры. Дополнительным техническим результатом является обеспечение легкости монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника. Технический результат достигается тем, что опора роторной машины, содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, в отличие от известной, содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
1. Опора роторной машины, содержащая статор и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника.
2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки относительно посадочной поверхности статора составляет 40-50°.
3. Опора по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая втулка изготовлена из материала типа «углерод-углерод».
4. Опора по п.1, отличающаяся тем, что фланец изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше, чем у материала подшипника.
5. Опора по п.1, отличающаяся тем, что на другом торце наружного кольца подшипника выполнен выступ, который входит в паз, выполненный на статоре.
US 7798724 B2, 21.09.2010 | |||
US 6966701 B2, 22.11.2005 | |||
US 6505974 B2, 14.01.2003 | |||
ОПОРА ПОДШИПНИКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2001 |
|
RU2215886C2 |
ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ | 2008 |
|
RU2395702C1 |
ОПОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 1998 |
|
RU2151896C1 |
Авторы
Даты
2012-12-10—Публикация
2011-07-26—Подача