ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2023 года по МПК F02K3/06 F02C7/06 F01D21/04 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно относится к конструкции турбореактивного двигателя.

Известен турбореактивный двигатель, содержащий ротор вентилятора, прикрепленный к приводному валу, удерживаемому первым подшипником и вторым подшипником, установленными на указанной конструкции и прикрепленными при помощи опорных частей для подшипников, причем первый подшипник установлен на неподвижной конструкции турбореактивного двигателя при помощи устройства, которое допускает его отсоединение от неподвижной конструкции, причем второй подшипник установлен на удерживающей части для подшипника при помощи соединения, действующего как шаровой шарнир (Патент на изобретение РФ №2361100 от 04.02.2005, МПК F02C 7/06, опубл. 10.07.2009 бюл. №19).

Недостатком данной конструкции является наличие шарового шарнира в опоре второго подшипника, что может привести к негативному влиянию на суммарную податливость ведущего валов и вала вентилятора.

Наиболее близким является турбореактивный двигатель, содержащий вентилятор, вал вентилятора и ведущий вал, причем вал вентилятора установлен в первой и второй опорах, причем вторая опора содержит корпус, содержащий радиальный кольцевой фланец, выполненный на осевом цилиндрическом участке и наклонный кольцевой участок, направленный радиально внутрь относительно ведущего вала, корпус второй опоры с одной стороны соединен с неподвижным элементом первой опоры, а в выемку вала вентилятора установлено кольцо с помощью крепления шип-паз (Патент РФ на изобретение №2386050 от 04.02.2005, МПК F02K 3/04, опубл. 10.04.2010 бюл. №10).

Недостатками данной конструкции двигателя является низкая работоспособность турбореактивного двигателя, связанная с низкой надежностью крепления второй опоры из-за наличия крепежных винтов, работающих только на сжатие, соединяющих радиальный кольцевой фланец корпуса опоры второго подшипника с опорным фланцем внешнего кольца корпуса подшипника, а так же связанная с образованием застойных зон масла, вызывающих скопление загрязнений у подшипника.

Техническим результатом является повышение работоспособности турбореактивного двигателя, которое осуществляется благодаря повышению надежности работы турбореактивного двигателя.

Увеличение надежности крепления корпуса второй опоры с внешним кольцом подшипника достигается благодаря тому, что корпус второй опоры закреплен с помощью призонных болтов, имеющих более высокий ресурс работы по сравнению с крепежными винтами, через радиальный кольцевой фланец, через дополнительный центральный радиальный кольцевой фланец корпуса второй опоры с опорным фланцем внешнего кольца подшипника.

Повышение надежности работы второй опоры благодаря исключению образования застойных зон масла в области подшипника второй опоры, которые могут привести к скоплению загрязнений в области около внутреннего кольца подшипника и около внутренней поверхности осевого цилиндрического участка и наклонного кольцевого участка и выходу подшипника из строя, что достигается выполнением кольца вала с первой и второй наклонными поверхностями с возможностью перемешивания масла за счет расположения его радиальной наружной первой конической поверхности дальше от оси двигателя, чем внутренняя радиальная поверхность наклонного кольцевого участка, направленными в сторону наклонного кольцевого участка корпуса опоры подшипника, и в сторону внутреннего кольца подшипника.

Технический результат достигается тем, что турбореактивный двигатель, содержащий вентилятор, вал вентилятора и ведущий вал, причем вал вентилятора установлен в первой и второй опорах, причем вторая опора содержит корпус, содержащий радиальный кольцевой фланец, выполненный на осевом цилиндрическом участке, и наклонный кольцевой участок, направленный радиально внутрь относительно ведущего вала, корпус второй опоры с одной стороны соединен с неподвижным элементом первой опоры, а в выемку вала вентилятора установлено кольцо с помощью крепления шип-паз, в отличие от известного корпус второй опоры дополнительно снабжен на внешней поверхности центральным радиальным кольцевым фланцем, направленным радиально вверх относительно ведущего вала, причем радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец сопряжены с радиальным ребром жесткости, с другой стороны корпус соединен с помощью призонных болтов, проходящих через радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец корпуса второй опоры с опорным фланцем внешнего кольца корпуса подшипника, кольцо вала установлено с возможностью перемешивания масла за счет расположения его радиальной наружной поверхности дальше от оси вращения двигателя, чем внутренняя радиальная поверхность наклонного кольцевого участка, причем кольцо снабжено наружной первой конической поверхностью, направленной в сторону наклонного кольцевого участка корпуса опоры подшипника, и второй конической поверхностью, направленной в сторону внутреннего кольца подшипника, кольцо вала снабжено сквозными отверстиями, ось которых направлена на внутреннюю поверхность осевого цилиндрического участка.

На фигуре 1 показана конструкция турбореактивного двигателя.

Позициями показаны:

1 - вентилятор;

2 - вал вентилятора

3 - ось вращения;

4 - радиальный фланец вентилятора;

5 - центрирующий буртик радиального фланца вентилятора;

6 - радиальный фланец вала;

7 - крепежные болты;

8 - ведущий вал;

9 - шлицевое соединение;

10 - упорный торец вала вентилятора;

11 - упорный торец ведущего вала;

12 - стяжная гайка;

13 - цилиндрический поясок с пазами;

14 - первая опора;

15 - вторая опора;

16 - неподвижный элемент (корпус первой опоры подшипника);

17 - корпус второй опоры;

18 - радиальный кольцевой фланец;

19 - осевой цилиндрический участок;

20 - наклонный кольцевой участок;

21 - центральный осевой кольцевой фланец;

22 - ребро жесткости;

23 - призонные болты;

24 - опорный фланец внешнего кольца подшипника;

25 - внешнее кольцо подшипника;

26 - выемка ведущего вала;

27 - кольцо;

28 - наружная первая коническая поверхность кольца;

29 - вторая коническая поверхность;

30 - внутреннее кольцо подшипника;

31 - внутренняя радиальная поверхность наклонного кольцевого участка.

Турбореактивный двигатель содержит вентилятор 1, вал вентилятора 2 и ведущий вал 3. Вентилятор 1 установлен на валу вентилятора 2. При этом вентилятор 1 содержит направленный в сторону оси вращения 3 двигателя радиальный фланец 4 с центрирующим буртиком 5. Радиальный фланец 4 вентилятора 1 сопряжен с радиальным фланцем 6 вала вентилятора 2. Радиальные фланцы 4, 6 вала вентилятора 2 и вентилятора 1 соединены между собой крепежными болтами 7.

В свою очередь, вал вентилятора 2 установлен на ведущем валу 8 через шлицевое соединение 9. Упорные торцы 10, 11 вала вентилятора 2 и ведущего вала 8 соответственно выполнены с возможностью соприкосновения между собой, причем одновременно вал вентилятора 2 и ведущий вал 8 снабжены стяжной гайки 12, имеющей цилиндрический поясок 13 с пазами, для стягивания валов 2 и 8 между собой. Шлицевое соединение 9 обеспечивает совместное вращение двух валов.

Вал вентилятора 8 установлен в первой 14 и второй опорах 15.

Первая опора 14 содержит подшипник, установленный в неподвижном элементе 16.

Вторая опора 15 содержит корпус опоры 17. Корпус 17 опоры 15 содержит радиальный кольцевой фланец 18, выполненный на осевом цилиндрическом участке 19 корпуса 17, и наклонный кольцевой участок 20, направленный радиально внутрь относительно ведущего вала 8. Корпус 17 опоры 15 дополнительно снабжен центральным радиальным кольцевым фланцем 21, который выполнен на внешней поверхности цилиндрического участка 19, направленным радиально вверх относительно ведущего вала 8. Радиальный кольцевой фланец 18 корпуса 17 и центральный радиальный кольцевой фланец 21 сопряжены с ребром жесткости 22 корпуса 17. Ребро жесткости 22 выполнено радиально относительно оси вращения 3 двигателя на осевом цилиндрическом участке 19 корпуса 17 между радиальным кольцевым фланцем 18 и центральным радиальным кольцевым фланцем 21. Причем ребро жесткости 22 выполнено сужающимся в сторону крепления с неподвижным элементом 16 первой опоры 14.

Корпус 17 второй опоры 15 с одной стороны соединен с неподвижным элементом 16 первой опоры 14. С другой стороны корпус 17 соединен с помощью призонных болтов 23, проходящих через центральный радиальный кольцевой фланец 21 и радиальный кольцевой фланец 18 корпуса 17 второй опоры 15 с опорным фланцем 24 внешнего кольца 25 подшипника. Такая конструкция увеличивает надежность крепления корпуса 17 к внешнему кольцу подшипника 25, обеспечивая безотказную работу опоры подшипника, тем самым увеличивая работоспособность самого турбореактивного двигателя. Призонные болты 23 работают не только на соединение деталей конструкции второй поры 15, но и на удержание их от сдвига, обладают более высокой прочностью соединения по сравнению с винтами.

В выемку 26 вала вентилятора 2 установлено кольцо 27. Кольцо 27 закреплено на валу 2 с помощью крепления шип-паз. Такая конструкция обеспечивает фиксацию кольца 27 в окружном направлении относительно вала 2 для обеспечения их совместного вращения.

При этом кольцо 27 вала вентилятора 2 установлено с возможностью перемешивания масла. Кольцо 27 содержит наружную первую коническую поверхностью 28, направленную в сторону наклонного кольцевого участка 20 корпуса 17 опоры 15, и вторую коническую поверхность 29, направленную в сторону внутреннего кольца 30 подшипника. Перемешивание масла осуществляется за счет расположения наружной первой конической поверхности 28 кольца 27 дальше от оси вращения двигателя 3, чем внутренняя радиальная поверхность 31 наклонного кольцевого участка 20.

Благодаря возможности кольца 27 перемешивать масло происходит исключение образования застойных зон масла в области подшипника второй опоры 15, тем самым достигается возможность непрерывной работы второй опоры 15, тем самым повышается работоспособность самого турбореактивного двигателя.

Кольцо 27 может быть снабжено сквозными отверстиями (не показаны), ось которых направлена на внутреннюю поверхность 31 наклонного кольцевого участка 20.

При работе турбореактивного двигателя вращение от ведущего вала 8 передается на вал вентилятора 2 и на сам вентилятор 1. При этом неподвижный элемент 16 первой опоры 14, корпус 17 второй опоры 15 и промежуточный корпус (не показан) образуют масляный картер, в который подводится масло для охлаждения деталей первой 14 и второй 15 опор.

При этом кольцо 27 вращается совместно с ведущим валом 8 и осуществляет перемешивание масла внутри масляного картера. Перемешивание масла осуществляется за счет расположения наружной первой конической поверхности 28 кольца 27 дальше от оси вращения двигателя 3, чем внутренняя радиальная поверхность 31 наклонного кольцевого участка 20.

При этом около внутреннего кольца 30 подшипника второй опоры 15 не образуется застойной зоны масла, что благоприятно сказывается на работу подшипника, второй опоры 15 и двигателя в целом.

Благодаря тому, что турбореактивный двигатель, содержащий вентилятор, вал вентилятора и ведущий вал, причем вал вентилятора установлен в первой и второй опорах, причем вторая опора содержит корпус, содержащий радиальный кольцевой фланец, выполненный на осевом цилиндрическом участке и наклонный кольцевой участок, направленный радиально внутрь относительно ведущего вала, корпус второй опоры с одной стороны соединен с неподвижным элементом первой опоры, а в выемку вала вентилятора установлено кольцо с помощью крепления шип-паз, отличающийся тем, что корпус второй опоры дополнительно снабжен на внешней поверхности центральным радиальным кольцевым фланцем, направленным радиально вверх относительно ведущего вала, причем радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец сопряжены с радиальным ребром жесткости, с другой стороны корпус соединен с помощью призонных болтов, проходящих через радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец корпуса второй опоры с опорным фланцем внешнего кольца корпуса подшипника, кольцо вала установлено с возможностью перемешивания масла за счет расположения его радиальной наружной поверхности дальше от оси вращения двигателя, чем внутренняя радиальная поверхность наклонного кольцевого участка, причем кольцо снабжено наружной первой конической поверхностью, направленной в сторону наклонного кольцевого участка корпуса опоры подшипника, и второй коническую поверхностью, направленной в сторону внутреннего кольцо подшипника, кольцо вала снабжено сквозными отверстиями, ось которых направлена на внутреннюю поверхность осевого цилиндрического участка, достигается повышение работоспособности турбореактивного двигателя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно относится к конструкции турбореактивного двигателя. Турбореактивный двигатель, содержащий вентилятор, вал вентилятора и ведущий вал, причем вал вентилятора установлен в первой и второй опорах, причем вторая опора содержит корпус, содержащий радиальный кольцевой фланец, выполненный на осевом цилиндрическом участке, и наклонный кольцевой участок, направленный радиально внутрь относительно ведущего вала, корпус второй опоры с одной стороны соединен с неподвижным элементом первой опоры, а в выемку вала вентилятора установлено кольцо с помощью крепления шип-паз, в отличие от известного корпус второй опоры дополнительно снабжен на внешней поверхности центральным радиальным кольцевым фланцем, направленным радиально вверх относительно ведущего вала, причем радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец сопряжены с радиальным ребром жесткости, с другой стороны корпус соединен с помощью призонных болтов, проходящих через радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец корпуса второй опоры с опорным фланцем внешнего кольца корпуса подшипника, кольцо вала установлено с возможностью перемешивания масла за счет расположения его радиальной наружной поверхности дальше от оси вращения двигателя, чем внутренняя радиальная поверхность наклонного кольцевого участка, причем кольцо снабжено наружной первой конической поверхностью, направленной в сторону наклонного кольцевого участка корпуса опоры подшипника, и второй конической поверхностью, направленной в сторону внутреннего кольца подшипника, кольцо вала снабжено сквозными отверстиями, ось которых направлена на внутреннюю поверхность осевого цилиндрического участка. Достигается повышение надежности работы турбореактивного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Турбореактивный двигатель, содержащий вентилятор, вал вентилятора и ведущий вал, причем вал вентилятора установлен в первой и второй опорах, причем вторая опора содержит корпус, содержащий радиальный кольцевой фланец, выполненный на осевом цилиндрическом участке, и наклонный кольцевой участок, направленный радиально внутрь относительно ведущего вала, корпус второй опоры с одной стороны соединен с неподвижным элементом первой опоры, а в выемку вала вентилятора установлено кольцо с помощью крепления шип-паз, отличающийся тем, что корпус второй опоры дополнительно снабжен на внешней поверхности центральным радиальным кольцевым фланцем, направленным радиально вверх относительно ведущего вала, причем радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец сопряжены с радиальным ребром жесткости, с другой стороны корпус соединен с помощью призонных болтов, проходящих через радиальный кольцевой фланец и центральный радиальный кольцевой фланец корпуса второй опоры с опорным фланцем внешнего кольца корпуса подшипника, кольцо вала установлено с возможностью перемешивания масла за счет расположения его радиальной наружной поверхности дальше от оси вращения двигателя, чем внутренняя радиальная поверхность наклонного кольцевого участка, причем кольцо снабжено наружной первой конической поверхностью, направленной в сторону наклонного кольцевого участка корпуса опоры подшипника, и второй конической поверхностью, направленной в сторону внутреннего кольца подшипника.

2. Турбореактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что кольцо вала снабжено сквозными отверстиями, ось которых направлена на внутреннюю поверхность осевого цилиндрического участка.