ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА РОТОРА ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ДВУХВАЛЬНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F01D25/16 F02C7/06 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к размещению опор для вращающихся с большой частотой вращения роторов турбомашин, и может использоваться в наиболее напряженных опорах.

Известна передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя, содержащая радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу ротора низкого давления, а наружное кольцо в узле конической передачи на внутренней поверхности конической шестерни, контактирующей с рессорой посредством шлицевого соединения, которая контактирует с цапфой ротора высокого давления посредством шлицевого соединения и содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника (см. патент RU 2482303 С1, опубл. 20.05.2013).

К недостаткам такой опоры следует отнести сложность в изготовлении шлицевого соединения конической шестерни и рессоры, которое выполнено винтовым в виде многозаходной резьбы с целью создания осевой нагрузки на наружное кольцо радиально-упорного подшипника. При этом подшипник должен располагаться только в узле конической передачи, так как осевое усилие рессоры зависит от крутящего момента конической передачи и угла подъема шлиц. Это ограничивает место расположения известной опоры. В процессе доводки двигателя изменение осевого усилия потребует изготовления новой шестерни и рессоры. Это увеличивает время доводки двигателя.

Задачей заявленного изобретения является создание передней опоры ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя, в которой устранены описанные выше недостатки.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является упрощение конструкции, расширение области применения опоры, сокращение времени доводки двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в передней опоре ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя, содержащей радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу ротора низкого давления, а наружное кольцо в узле конической передачи на внутренней поверхности конической шестерни, контактирующей с рессорой посредством шлицевого соединения, которая контактирует с цапфой ротора высокого давления посредством шлицевого соединения и содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника, при этом, согласно настоящему изобретению, она снабжена кольцевым элементом, установленным на внутренней поверхности конической шестерни и зафиксированным в ней от проворота посредством шлицевого соединения и V-образными элементами, расположенными по окружности, между радиально-упорным подшипником и рессорой, причем кольцевой элемент контактирует по торцу с наружным кольцом, а каждый из V-образных элементов образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения, при этом в месте их соединения установлен груз, а свободные концы качалок соединены с наружным кольцом и рессорой соответственно посредством шарнирных соединений, кроме того, рессора содержит средство фиксации, ограничивающее осевое смещение рессоры в направлении к радиально-упорному подшипнику.

Введение простых в изготовлении V-образных элементов с грузами и кольцевого элемента позволяет преобразовывать за счет центробежных сил радиальную нагрузку от грузов в осевую нагрузку, которая давит на наружное кольцо радиально-упорного подшипника, что позволяет отказаться от выполнения шлицевого соединения винтовым в виде многозаходной резьбы, что упрощает конструкцию заявленной опоры. При этом осевая нагрузка зависит от частоты вращения ротора и весовых характеристик грузов. В процессе доводки двигателя для создания нужного осевого усилия достаточно заменить грузы, это сокращает время доводки двигателя. Кроме того, нет необходимости располагать опору только в узле конической передачи. Заявленную опору возможно применить между вращающимися роторами в любом месте двигателя, без привязки к узлу конической передачи, что расширяет область применения заявленной опоры.

На чертеже представлен продольный разрез заявленной передней опоры ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя.

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный подшипник 1, внутреннее кольцо 2 которого установлено на валу 3 ротора низкого давления, а наружное кольцо 4 в узле конической передачи на внутренней поверхности 5 конической шестерни 6, контактирующей с рессорой 7 посредством шлицевого соединения 8, которая в свою очередь контактирует с цапфой 9 ротора высокого давления посредством шлицевого соединения 10 и содержит средство фиксации, ограничивающее ее (рессоры 7) осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника 1, выполненное в виде бурта 11 на рессоре 7, с возможностью его упора в торцевую поверхность 12 цапфы 9, при этом заявленная опора снабжена кольцевым элементом 13, установленным на внутренней поверхности 5 конической шестерни 6 и зафиксированным в ней от проворота посредством шлицевого соединения 14 и V-образными элементами, расположенными по окружности, между радиально-упорным подшипником 1 и рессорой 7, причем кольцевой элемент 13 контактирует по торцу 15 с наружным кольцом 4, а каждый из V-образных элементов образован двумя качалками 16, 17, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения 18, при этом в месте их соединения установлен груз 19, а свободные концы качалок соединены с наружным кольцом 4 и рессорой 7 соответственно посредством шарнирных соединений 20, 21, кроме того, рессора 7 содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении к радиально-упорному подшипнику 1, выполненное в виде бурта 22 на рессоре 7, с возможностью его упора в торцевую поверхность 23 конической шестерни 6.

При работе двигателя с ростом частоты вращения ротора высокого давления грузы 19 за счет центробежных сил оказывают через качалки 16 и 17 осевое давление на кольцевой элемент 13 и рессору 7, при этом рессора упирается буртом 11 в торец 12 цапфы 9. Кольцевой элемент 13 давит на наружное кольцо 4 подшипника 1. При низких частотах вращения грузы 19 не коснутся вала 3 за счет контакта бурта 22 в торец 23 конической шестерни 6.

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный подшипник, кольцевой элемент и V-образные элементы. Внутреннее кольцо радиально-упорного подшипника установлено на валу ротора низкого давления, а его наружное кольцо установлено в узле конической передачи на внутренней поверхности конической шестерни, контактирующей с рессорой посредством шлицевого соединения. Рессора контактирует с цапфой ротора высокого давления посредством шлицевого соединения и содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника. Кольцевой элемент установлен на внутренней поверхности конической шестерни, зафиксирован в ней от проворота посредством шлицевого соединения и контактирует по торцу с наружным кольцом. V-образные элементы расположены по окружности между радиально-упорным подшипником и рессорой. Каждый из V-образных элементов образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения. В месте соединения качалок установлен груз, а свободные концы качалок соединены с наружным кольцом и рессорой соответственно посредством шарнирных соединений. Рессора содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении к радиально-упорному подшипнику. Изобретение позволяет упростить доводку газотурбинного двигателя. 1 ил.

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя, содержащая радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу ротора низкого давления, а наружное кольцо в узле конической передачи на внутренней поверхности конической шестерни, контактирующей с рессорой посредством шлицевого соединения, которая контактирует с цапфой ротора высокого давления посредством шлицевого соединения и содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника, отличающаяся тем, что она снабжена кольцевым элементом, установленным на внутренней поверхности конической шестерни и зафиксированном в ней от проворота посредством шлицевого соединения и V-образными элементами, расположенными по окружности, между радиально-упорным подшипником и рессорой, причем кольцевой элемент контактирует по торцу с наружным кольцом, а каждый из V-образных элементов образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения, при этом в месте их соединения установлен груз, а свободные концы качалок соединены с наружным кольцом и рессорой соответственно посредством шарнирных соединений, кроме того, рессора содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении к радиально-упорному подшипнику.