Опора ротора газотурбинного двигателя Российский патент 2020 года по МПК F02C7/06 F16C33/76 

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к подшипниковым опорам роторов газотурбинных двигателей.

Подшипниковые опоры роторов современных высокотемпературных газотурбинных авиадвигателей при работе подвергаются воздействию высоких температур со стороны рабочей среды их газовоздушного тракта, а после его останова - от нагретых до высоких температур массивных элементов конструкции, в связи с чем проблема снижения теплового потока в опору является актуальной. Одним из возможных направлений уменьшения подвода тепла в опору является минимизация объема ее масляной полости.

Известна опора ротора газотурбинного двигателя, включающая подшипник с роликами, наружным кольцом, внутренним кольцом и сепаратором. Во внутреннем кольце подшипника выполнена цилиндрическая беговая дорожка с торцевыми направляющими бортами и проточками (канавками для выхода шлифовального круга) по месту их сопряжения, в которых выполнены отверстия подвода масла. Опора имеет в своем составе контактные уплотнения, локализующие масляную полость опоры (Патент РФ №2293193, опубликован 10.02.2007 г.).

Данная опора предназначена для роторов с высокой частотой вращения и рассчитана на использование общепринятой циркуляционной системы смазки. Поэтому она имеет объемную масляную полость для отделения и сбора масла в жидкой фазе с последующим удалением его откачивающим насосом, с соответствующей увеличенной площадью ее поверхности, контактирующей с воздушной средой предмасляной полости, что способствует повышенному теплоподводу в нее. Это является недостатком данной опоры.

Задачей изобретения является снижение теплового потока в опору ротора газотурбинного двигателя с циркуляционной системой смазки путем уменьшения объема ее масляной полости.

Поставленная задача решается тем, что опора газотурбинного двигателя содержит роликовый подшипник с наружным и внутренним кольцами, между которыми расположены цилиндрические ролики, контактирующие своей цилиндрической поверхностью с открытой беговой дорожкой на внутренней поверхности наружного кольца и с беговой дорожкой на наружной стороне внутреннего кольца, имеющей торцевые борта и проточки для выхода шлифовального круга; на наружной стороне внутреннего кольца выполнены канавки, в которые установлены разрезные графитовые кольца, контактирующие с открытой беговой дорожкой на внутренней стороне наружного кольца, и образующие с наружной поверхностью внутреннего кольца и открытой беговой дорожкой на внутренней стороне наружного кольца масляную полость, при этом для подачи в нее масла в проточках по месту сопряжения беговой дорожки с направляющими бортами внутреннего кольца выполнены отверстия, а для отвода масла во внутреннем кольце выполнены радиальные отверстия.

Расположение масляной полости, ограниченной поверхностями разрезных графитовых колец, наружной поверхностью внутреннего кольца и открытой беговой дорожкой на внутренней стороне наружного кольца, непосредственно в подшипнике позволяет минимизировать ее объем при сохранении всех рабочих функций и, соответственно, сократить площади поверхностей, контактирующих с воздушной средой предмасляной полости, что ведет к снижению теплового потока в опору с циркуляционной системой смазки.

На чертеже показана опора ротора в разрезе.

Опора ротора газотурбинного двигателя содержит роликовый подшипник с наружным 1 и внутренним 2 кольцами, между которыми расположены ролики 3. Наружное кольцо 1 роликового подшипника установлено в корпус опоры 4, а внутреннее кольцо смонтировано на валу 5 ротора газотурбинного двигателя. Ролики 3 контактируют своей цилиндрической поверхностью с открытой беговой дорожкой 6 на внутренней поверхности наружного кольца 1 и беговой дорожкой 7 с торцевыми направляющими бортами 8 на наружной стороне внутреннего кольца 2. Во внутреннем кольце 2 рядом с бортами 8 выполнены канавки 9, и в них установлены разрезные уплотнительные графитовые кольца 10, контактирующие с открытой беговой дорожкой 6 на внутренней стороне наружного кольца 1 и торцами 11 канавок 9 внутреннего кольца, и образующие с наружной поверхностью внутреннего кольца 2 и открытой беговой дорожкой 6 на внутренней стороне наружного кольца масляную полость 12. В местах сопряжения беговой дорожки 7 с торцевыми направляющими бортами 8 выполнены проточки 13 (канавки для выхода шлифовального круга) с отверстиями 14 подачи масла. Для отвода масла из компактной масляной полости 12 подшипника во внутреннем кольце 2 выполнены радиальные отверстия 15. Опора имеет воздушную предмасляную полость 16 с избыточным давлением относительно компактной масляной полости 12 подшипника.

При сборке опоры наружное кольцо 1 подшипника монтируют в корпус опоры 4, а его внутреннее кольцо 2 с роликами 3 и разрезными уплотнительными графитовыми кольцами 10 в канавках 9 - на вал ротора 5. Ролики 3 контактируют своей цилиндрической поверхностью с открытой беговой дорожкой 6 на внутренней поверхности наружного кольца 1 и беговой дорожкой 7 с торцевыми направляющими бортами 8 на наружной стороне внутреннего кольца 2.

При работе двигателя осуществляется подвод масла в компактную масляную полость 12 подшипника по отверстиям 14 в проточках 13, а его отвод - через радиальные отверстия 15. Уплотнение компактной масляной полости 12 подшипника осуществляется разрезными графитовыми кольцами 10, контактирующими с открытой цилиндрической беговой дорожкой 6 на внутренней стороне наружного кольца 1 подшипника и с торцами 11 канавок 9 внутреннего кольца 2 под действием сил упругости (при необходимости возможна установка дополнительных упругих элементов) и избыточного давления в предмасляной полости 16 опоры относительно компактной масляной полости 12 подшипника.

Таким образом, расположение компактной масляной полости 12 непосредственно в подшипнике позволяет сократить площади поверхностей, контактирующих с воздушной средой предмасляной полости, что ведет к снижению теплового потока в опору ротора газотурбинного двигателя с циркуляционной системой смазки.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к подшипниковым опорам роторов газотурбинных двигателей. Задача по снижению теплового потока в опору ротора газотурбинного двигателя с циркуляционной системой смазки решается опорой, содержащей роликовый подшипник с наружным 1 и внутренним 2 кольцами, между которыми расположены ролики 3. Наружное кольцо 1 роликового подшипника установлено в корпус опоры 4, а внутреннее кольцо смонтировано на валу 5 ротора газотурбинного двигателя. Ролики 3 контактируют своей цилиндрической поверхностью с открытой беговой дорожкой 6 на внутренней поверхности наружного кольца 1 и беговой дорожкой 7 с торцевыми направляющими бортами 8 на наружной стороне внутреннего кольца 2. Во внутреннем кольце 2 рядом с бортами 8 выполнены канавки 9, в которые установлены разрезные уплотнительные графитовые кольца 10, контактирующие с открытой беговой дорожкой 6 на внутренней стороне наружного кольца 1 и торцами 11 канавок 9 внутреннего кольца, и образующие с наружной поверхностью внутреннего кольца 2 и открытой беговой дорожкой 6 на внутренней стороне наружного кольца масляную полость 12. В местах сопряжения беговой дорожки 7 с торцевыми направляющими бортами 8 выполнены проточки 13 с отверстиями 14 подачи масла. Для отвода масла из компактной масляной полости 12 подшипника во внутреннем кольце 2 выполнены радиальные отверстия 15. 1 ил.

Опора газотурбинного двигателя, характеризующаяся тем, что содержит роликовый подшипник с наружным и внутренним кольцами, между которыми расположены цилиндрические ролики, контактирующие своей цилиндрической поверхностью с открытой беговой дорожкой на внутренней поверхности наружного кольца и с беговой дорожкой на наружной стороне внутреннего кольца, имеющей торцевые борта и проточки для выхода шлифовального круга; на наружной стороне внутреннего кольца выполнены канавки, в которые установлены разрезные графитовые кольца, контактирующие с открытой беговой дорожкой на внутренней стороне наружного кольца и образующие с наружной поверхностью внутреннего кольца и открытой беговой дорожкой на внутренней стороне наружного кольца масляную полость, при этом для подачи в нее масла в проточках по месту сопряжения беговой дорожки с направляющими бортами внутреннего кольца выполнены отверстия, а для отвода масла во внутреннем кольце выполнены радиальные отверстия.