Опора ротора газотурбинного двигателя

Опора роторов ГТД, в том числе с МРП, включает подшипник с двумя рядами шариков, с внутренним кольцом со сферическим профилем дорожки качения, с наружным кольцом с гладкой цилиндрической дорожкой качения, с сепаратором, в конструкцию которого интегрирован маслораспределительный коллектор, каналы подвода масла, вал ротора и корпус подшипника (или вал второго ротора). Во внутреннем кольце подшипника дополнительно выполнены каналы, служащие для подвода масла к маслораспределительному коллектору сепаратора и к подшипнику. Конструкция опоры ротора ГТД позволяет валу (или валам) совершать перемещения в угловых направлениях (перекашиваться) в пределах до 2,5° (за счет сферичности профиля дорожки качения внутреннего кольца и зазоров между шариками и сепаратором) и в осевом направлении, компенсируя термические расширения роторов (за счет гладкой цилиндрической дорожки качения наружного кольца). Применение двухрядного сферического шарикового подшипника позволяет сохранить его грузоподъемность на уровне заменяемого роликового подшипника.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к области турбостроения, а именно к опорам роторов газотурбинного двигателя (ГТД), в том числе с межроторными подшипниками (МРП), и может быть использована в транспортном и энергетическом машиностроении.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Опоры роторов ГТД с подшипниками качения, в том числе межроторными, являются одними из узлов, определяющих безопасность работы двигателя в целом, т.к. выход подшипников из строя переводит ГТД в аварийное состояние. МРП отличаются от обычных подшипников ГТД более сложными условиями работы. Они воспринимают изменения радиальной нагрузки, связанные с дисбалансом двух роторов, их взаимной прецессией и угловыми перемещениями роторов, обусловленные их колебаниями при возникновении резонансов различной интенсивности, а также работают в условиях смены тепловых потоков (прямых и обратных) при переходе с режима на режим работы ГТД.

Известен узел опоры ГТД, в котором на подшипник с роликом, внутренним кольцом и сепаратором масло через отверстия, выполненные в цапфе вала масло попадает в кольцевые коллекторы и через форсунки подается в подшипник в осевом направлении (патент РФ 2144995, P02C 7/06, дата публикации - 2000.01.27) - аналог.

Недостатком данной конструкции является, то, что масло из форсунок под действием центробежных сил отбрасывается непосредственно на наружное кольцо подшипника, а на внутреннее кольцо подшипника масло попадает в незначительном количестве, недостаточном для обеспечения надежной работы подшипника и двигателя в целом

Так же известен узел опоры ГТД, содержащий подшипник с роликом, внутренним кольцом и сепаратором, соединенный каналами подвода масла с валом. В этом решении используется подшипник, содержащий сепаратор, в конструкцию которого интегрирован маслораспределительный коллектор («крылышки»), а также каналы, выполненные во втулке и позволяющие осуществлять подвод масла к подшипнику (патент РФ 2293193, МПК F02C7/06, дата публикации 2007.02.10) - прототип.

Общим недостатком рассмотренных конструкций является возможное повреждение роликового подшипника, связанное с угловыми перекосами его колец в эксплуатации выше допустимых пределов (~4).

Повышение надежности эксплуатации опор роторов ГТД, в том числе с МРП, обеспечивается применением подшипника с расширенным диапазоном допустимых эксплуатационных углов перекоса его колец (до 2,5°) - радиального двухрядного сферического шарикового подшипника.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

При создании данной полезной модели решается задача расширения арсенала технических средств, направленных на повышение надежности эксплуатации опор роторов ГТД; в том числе с МРП, технический результат заключается в расширении диапазона допустимых эксплуатационных углов перекоса колец подшипника с целью предотвращения возможных его повреждений.

Существенные признаки:

опора роторов ГТД, радиальный двухрядный сферический шариковый подшипник качения с наружным кольцом, имеющим сферический профиль дорожки качения, с внутренним кольцом, имеющим гладкую цилиндрическую дорожку качения, с сепаратором, интегрирующим в своей конструкции маслораспределительный коллектор.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертеже показаны:

Фиг. 1 - Продольный разрез опоры ротора ГТД;

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Опора роторов ГТД (Фиг. 1) включает подшипник 1 с двумя рядами шариков 2, с внутренним кольцом со сферической дорожкой качения 3, с наружным кольцом с гладкой цилиндрической дорожкой качения 4, с сепаратором 5, в конструкцию которого интегрирован маслораспределительный коллектор, каналы 6 подвода масла, вал 7 ротора и корпус подшипника 8 (в случае МРП - вал второго ротора). Во внутреннем кольце 3 подшипника дополнительно выполнены каналы 9, служащие для подвода масла к маслораспределительному коллектору сепаратора и к подшипнику 1.

Конструкция опоры ротора ГТД позволяет валу 7 (или валам 7 и 8 в случае МРП) совершать перемещения в угловых направлениях в пределах до 2,5° (за счет сферичности профиля беговой дорожки внутреннего кольца 3 и зазоров между шариками 2 и сепаратором 5), в осевом направлении, компенсируя термические расширения роторов, - за счет гладкой цилиндрической дорожки качения наружного кольца 4. Применение двухрядного сферического шарикового подшипника позволяет сохранить его грузоподъемность на уровне роликового подшипника.

Опора ротора ГТД, отличающаяся тем, что содержит радиальный двухрядный сферический шариковый подшипник качения с внутренним кольцом, имеющим сферический профиль дорожки качения, с наружным кольцом, имеющим гладкую цилиндрическую дорожку качения, и с сепаратором, интегрирующим в своей конструкции маслораспределительный коллектор.

РИСУНКИ