УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛА ТРАНСМИССИИ И ВАЛА РОТОРА СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2016 года по МПК F02C7/36 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) и может найти применение в конструкциях узлов соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины.

Известен узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины («Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей», под ред. Б.Н. Леонова и А.С. Новикова, изд.: ОАО «Рыбинский дом печати» 2000 г., стр. 30), содержащий кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры. Отбор мощности от ротора силовой турбины (СТ) осуществляется посредством трансмиссионного вала, соединенного с валом ротора СТ упругой дисковой муфтой, при этом центрирование конца трансмиссионного вала со стороны силовой турбины ГТД относительно вала ротора силовой турбины производится в плоскости диска муфты.

Недостатком такого соединения валов является значительное влияние трансмиссионного вала на динамическое состояние ротора силовой турбины в процессе работы двигателя, вызванное значительными размерами и массой вала трансмиссии по сравнению с ротором СТ и приводящее к ухудшению эксплуатационных характеристик ГТД. При этом указанное влияние тем больше, чем дальше от ближайшей радиальной опоры ротора силовой турбины расположено место соединения вала ротора силовой турбины с валом трансмиссии.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является уменьшение взаимного динамического влияния вала трансмиссии и ротора силовой турбины в процессе работы двигателя.

Технический результат достигается тем, что в узле соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины, содержащем кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры, в отличие от известного внутри вала ротора силовой турбины установлена переходная втулка, контактирующая посредством наружных кольцевых буртов на ее концевых частях с его внутренней поверхностью, причем на внутренней поверхности переходной втулки выполнена кольцевая сферическая проточка, которая сопряжена с наружной сферической поверхностью втулки, установленной на валу трансмиссии, при этом кольцевая сферическая проточка выполнена в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из его радиальных опор, а на конце переходной втулки со стороны ротора силовой турбины закреплена заглушка, с помощью которой вал трансмиссии фиксируется относительно вала ротора СТ в осевом направлении.

Заглушка имеет Т-образную форму и сопряжена с валом трансмиссии при помощи штока с резьбой, проходящего через осевое отверстие в цапфе вала трансмиссии, и гайки.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез узла соединения валов трансмиссии и ротора силовой турбины; фиг. 2 - вид А; фиг. 3 - вид Б.

Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины содержит (фиг. 1) кольцевой переходник 1, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу 2 ротора силовой турбины. К фланцу переходника 1, крепится передний фланец упругой, например, 2-дисковой металлической муфты 3, задний фланец которой крепится к фланцу вала 4 трансмиссии. На валу 2 ротора размещены радиальные опоры 5 и 6. Внутри вала 2 ротора силовой турбины установлена переходная втулка 7, которая посредством наружных кольцевых буртов 8 и 9, выполненных на ее концевых частях, контактирует с его внутренней поверхностью 10. Переходная втулка 7 крепится внутри вала 2 ротора СТ с помощью гайки 11 (фиг. 3), при этом передний по направлению потока газовоздушной смеси бурт 8 втулки 7 центрируется относительно вала 2 ротора СТ по цилиндрической посадке с натягом. Между стенками втулки 7 и вала 2 ротора СТ образуется кольцевой канал, который вместе с отверстиями, выполненными в стенке переднего бурта 8 втулки 7, предназначен для подвода воздуха на наддув переднего контактного уплотнения маслокартера. На внутренней поверхности 12 переходной втулки 7 в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу 2 ротора радиальной опоры 5, выполнена кольцевая проточка 13, при этом поверхность кольцевой проточки имеет сферическую форму и с минимально возможным зазором сопрягается с наружной сферической поверхностью втулки 14, установленной на валу 4 трансмиссии по цилиндрической посаде с минимально возможным зазором (фиг. 2). С передней стороны по направлению потока переходной втулки 7 установлена резьбовая Т-образная заглушка 15 с цилиндрическим штоком, ось которого совпадает с осью вала 2 ротора СТ. Шток заглушки 15 проходит через осевое отверстие 16 в цапфе вала 4 трансмиссии с радиальным зазором, в пределах которого обеспечивается возможность перекоса оси вала 4 трансмиссии относительно оси ротора СТ. С помощью шайбы 17, податливых, например, неметаллических шайб 18 и самоконтрящейся гайки 19, навинчиваемой на резьбовой конец штока заглушки 15, вал 4 трансмиссии фиксируется относительно вала 2 ротора СТ в осевом направлении.

Во время работы двигателя передача момента вращения (мощности) от вала ротора СТ на вал трансмиссии осуществляется с помощью упругой муфты, установленной на конце вала ротора СТ, при этом радиальное центрирование конца вала трансмиссии (со стороны СТ) относительно вала ротора СТ осуществляется в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости воздействия усилий на вал ротора одной из его радиальных опор.

В результате за счет центрирования конца вала трансмиссии, расположенного со стороны силовой турбины, относительно вала ротора СТ в плоскости максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из радиальных опор данное техническое решение позволяет уменьшить взаимное динамическое влияние ротора СТ и трансмиссии в процессе работы двигателя.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и может найти применение в конструкциях узлов соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины. Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины содержит кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии. На валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры, а внутри указанного вала установлена переходная втулка, контактирующая посредством наружных кольцевых буртов на ее концевых частях с его внутренней поверхностью. На внутренней поверхности переходной втулки выполнена кольцевая сферическая проточка, которая сопряжена с наружной сферической поверхностью втулки, установленной на валу трансмиссии. Кольцевая сферическая проточка расположена в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из его радиальных опор. На конце переходной втулки, со стороны ротора силовой турбины, закреплена заглушка, сопряженная с валом трансмиссии. Изобретение позволяет уменьшить взаимное динамическое влияния валов ротора силовой турбины и трансмиссии в процессе работы двигателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины, содержащий кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры, отличающийся тем, что внутри вала ротора силовой турбины установлена переходная втулка, контактирующая посредством наружных кольцевых буртов на ее концевых частях с его внутренней поверхностью, причем на внутренней поверхности переходной втулки выполнена кольцевая сферическая проточка, которая сопряжена с наружной сферической поверхностью втулки, установленной на валу трансмиссии, при этом кольцевая сферическая проточка выполнена в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из его радиальных опор, а на конце переходной втулки со стороны ротора силовой турбины закреплена заглушка, сопряженная с валом трансмиссии.

2. Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины по п. 1, отличающийся тем, что заглушка имеет Т-образную форму и сопряжена с валом трансмиссии при помощи штока с резьбой, проходящего через осевое отверстие в цапфе вала трансмиссии, и гайки.