Опора роторной машины

Полезная модель относится к газотурбинному двигателестроению, и может найти применение в опорах роторов двигателей авиационного и наземного применения с керамическими подшипниками. Технический результат полезной модели заключается в исключении передачи осевого усилия от центрирующих колец на обжимные втулки при повышении температурного состояния опоры. Технический результат достигается тем, что в опоре роторной машины, содержащей вал и керамический подшипник, внутреннее кольцо подшипника установлено на компенсирующее кольцо, которое в свою очередь установлено в зазоре, образованном между внутренним кольцом подшипника и валом, на наружной поверхности внутреннего кольца подшипника установлены с натягом обжимные втулки, торцевые поверхности внутреннего кольца подшипника выполнены коническими, на валу установлены центрирующие кольца, торцевые поверхности которых выполнены коническими, в одно из центрирующих колец упирается тарельчатая пружина, поджимаемая гайкой, при этом между коническими торцевыми поверхностями центрирующих колец и внутреннего кольца подшипника установлены промежуточные втулки, охватывающие обжимные втулки, при этом промежуточные втулки выполнены из материала с коэффициентом термического расширения близким к коэффициенту термического расширения материала обжимных втулок.

Полезная модель 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 6261061 В1, опубл. 17.07.2001, фиг.6], содержащая вал и керамический подшипник, внутреннее кольцо подшипника установлено на компенсирующее кольцо, которое в свою очередь установлено в зазоре, образованном между внутренним кольцом подшипника и валом, на наружной поверхности внутреннего кольца подшипника установлены с натягом обжимные втулки, торцевые поверхности внутреннего кольца подшипника выполнены коническими, на валу установлены центрирующие кольца, торцевые поверхности которых выполнены коническими, в одно из центрирующих колец упирается тарельчатая пружина, поджимаемая гайкой.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что при повышении температуры и более интенсивном расширении центрирующих колец по сравнению с внутренним керамическим кольцом подшипника торцовые поверхности центрирующих колец оказывают осевое воздействие на обжимные втулки, что может приводить к их осевому смещению и возможному последующему заклиниванию роликов.

Технический результат полезной модели заключается в исключении передачи осевого усилия от центрирующих колец на обжимные втулки при повышении температурного состояния опоры, за счет установки промежуточных втулок, выполненных из того же материала, что и обжимные втулки.

Технический результат достигается тем, что в опоре роторной машины, содержащей вал и керамический подшипник, внутреннее кольцо подшипника установлено на компенсирующее кольцо, которое в свою очередь установлено в зазоре, образованном между внутренним кольцом подшипника и валом, на наружной поверхности внутреннего кольца подшипника установлены с натягом обжимные втулки, торцевые поверхности внутреннего кольца подшипника выполнены коническими, на валу установлены центрирующие кольца, торцевые поверхности которых выполнены коническими, в одно из центрирующих колец упирается тарельчатая пружина, поджимаемая гайкой, в отличие от известной, между коническими торцевыми поверхностями центрирующих колец и внутреннего кольца подшипника установлены промежуточные втулки, охватывающие обжимные втулки, при этом промежуточные втулки выполнены из материала с коэффициентом термического расширения близким к коэффициенту термического расширения материала обжимных втулок.

Промежуточные втулки могут быть выполнены из композиционного материала типа «углерод-углерод».

На фигуре изображена опора роторной машины с керамическим подшипником.

Опора роторной машины содержит вал 1 и керамический подшипник 2. Внутреннее кольцо 3 подшипника установлено на компенсирующее кольцо 4, которое в свою очередь установлено в зазоре 5, образованном между внутренним кольцом подшипника и валом. Торцевые поверхности внутреннего кольца подшипника выполнены коническими. На наружной поверхности внутреннего кольца подшипника установлены с натягом обжимные втулки 6 и 7. На валу 1 по обе стороны от подшипника установлены центрирующие кольца 8 и 9, торцевые поверхности которых выполнены коническими. В одно из центрирующих колец 9 упирается тарельчатая пружина 10, поджимаемая гайкой 11. Между коническими торцевыми поверхностями центрирующих колец 8 и 9 и коническими торцевыми поверхностями внутреннего кольца 3 подшипника установлены промежуточные втулки 12 и 13, охватывающие обжимные втулки 6 и 7. При этом промежуточные втулки 12 и 13 выполнены из материала с коэффициентом термического расширения близким к коэффициенту термического расширения материала обжимных втулок. Промежуточные втулки, например, выполнены из композиционного материала типа «углерод-углерод».

Предложенная конструкция работает следующим образом.

В процессе сборки на вал 1 устанавливается центрирующее кольцо 8 и компенсирующее кольцо 4. Затем последовательно устанавливают промежуточную втулку 12, внутреннее кольцо 3 подшипника с установленными заранее обжимными втулками 6 и 7 и роликами, промежуточную втулку 13 и центрирующее кольцо 9. Полученный пакет деталей обжимается гайкой 11 через тарельчатые пружины 10.

При работе опоры в процессе повышения температуры из-за разницы термических расширений керамики и стали происходит более интенсивное расширение центрирующих колец 8 и 9 по сравнению с керамическим внутренним кольцом 3 подшипника. За счет упругой деформации тарельчатой пружины 10 происходит осевое смещение центрирующего кольца 9 с целью уменьшения образованного зазора. Радиальная нагрузка от центрирующих колец передается только на дополнительные промежуточные втулки 12 и 13, которые воздействуют только на конические поверхности внутреннего кольца 3 подшипника не оказывая никакого влияния на торцы обжимных втулок 6 и 7, т.к. последние выполнены из того же материала, что и промежуточные втулки, тем самым исключается передача осевого усилия от центрирующих колец на обжимные втулки.

Данное конструктивное решение обеспечивает центрирование внутреннего кольца подшипника, отсутствие осевого смещения обжимных втулок и исключение заклинивания роликов в широком температурном диапазоне работы опоры.

1. Опора роторной машины, содержащая вал и керамический подшипник, внутреннее кольцо подшипника установлено на компенсирующее кольцо, которое в свою очередь установлено в зазоре, образованном между внутренним кольцом подшипника и валом, на наружной поверхности внутреннего кольца подшипника установлены с натягом обжимные втулки, торцевые поверхности внутреннего кольца подшипника выполнены коническими, на валу установлены центрирующие кольца, торцевые поверхности которых выполнены коническими, в одно из центрирующих колец упирается тарельчатая пружина, поджимаемая гайкой, отличающаяся тем, что между коническими торцевыми поверхностями центрирующих колец и внутреннего кольца подшипника установлены промежуточные втулки, охватывающие обжимные втулки, при этом промежуточные втулки выполнены из материала с коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения материала обжимных втулок.

2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что промежуточные втулки выполнены из композиционного материала типа «углерод-углерод».