УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
GAS TURBINE ENGINE RESILIENT DAMPING BEARING SUPPORT

Изобретение относится к упругодемпферным опорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.
Известна упругодемпферная опора двигателей семейства CF34 - 10Е, в которой наружное кольцо роликоподшипника закреплено без упругого элемента сзади, а наружное кольцо шарикоподшипника закреплено в упругом элементе спереди («Иностранные авиационные двигатели», выпуск 14, Москва, ЦИАМ, 2005 год, стр.75-79).
Недостатком известной конструкции является отсутствие упругого и масляного демпфирования роликоподшипника.
Наиболее близкой к заявляемой является упругодемпферная опора газотурбинных двигателей семейства GP 7200, которая содержит расположенные внутри корпуса шарикоподшипник с упругим элементом, имеющим прорези, и роликоподшипник. При этом наружное кольцо роликоподшипника закреплено с масляным демпфированием без упругого элемента спереди, а наружное кольцо шарикоподшипника выполнено заодно с упругим элементом и закреплено сзади («Иностранные авиационные двигатели», выпуск 14, Москва, ЦИАМ, 2005 г., стр.176-192).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является отсутствие у роликоподшипника упругого элемента при наличии масляного демпфирования, а также неравномерный зазор масляного демпфера по окружности из-за неудовлетворительного центрирования в упругом элементе.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности опоры газотурбинного двигателя за счет упругого демпфирования в роликоподшипнике и равномерного радиального зазора в масляном демпфере.
Технический результат достигается тем, что упругодемпферная опора газотурбинного двигателя содержит расположенные внутри корпуса шарикоподшипник с упругим элементом, имеющим прорези, и роликоподшипник, который снабжен зигзагообразным упругим элементом с прорезями, при этом длина прорезей, выполненных на зигзагообразном упругом элементе роликоподшипника, меньше в 1,5…5 раз длины прорезей, выполненных на упругом элементе шарикоподшипника.
При этом зигзагообразный упругий элемент может быть выполнен заодно с наружной обоймой роликоподшипника.
Упругий элемент выполнен заодно с наружной обоймой шарикоподшипника.
Наличие у роликоподшипника зигзагообразного упругого элемента с прорезями обеспечивает дополнительное демпфирование ротора и центрирование с обеспечением равномерной масляной пленки. Кроме того, уменьшается радиальное перемещение ротора при приемистости и сбросе режимов, что уменьшает рабочие радиальные зазоры по лопаткам турбокомпрессора.
Выполнение длины L прорезей на зигзагообразном упругом элементе роликоподшипника меньше в 1,5…5 раз длины L1 прорезей на упругом элементе шарикоподшипника обеспечивает превышение жесткости зигзагообразного упругого элемента роликоподшипника по отношению к жесткости упругого элемента шарикоподшипника, что повышает надежность опоры газотурбинного двигателя.
Выполнение зигзагообразного упругого элемента заодно с наружной обоймой роликоподшипника и выполнение упругого элемента заодно с наружной обоймой шарикоподшипника также повышает надежность опоры за счет отсутствия гаек.
На фиг.1 изображен продольный разрез упругодемпферной опоры газотурбинного двигателя.
На фиг.2 показан поперечный разрез упругодемпферной опоры по зигзагообразному упругому элементу роликоподшипника.
На фиг.3 приведен поперечный разрез упругодемпферной опоры по упругому элементу шарикоподшипника.
На фиг.4 показано выполнение наружных обойм шарикоподшипника и роликоподшипника заодно, соответственно, с упругим элементом и зигзагообразным упругим элементом.
Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя состоит из корпуса 1, в котором установлены упругие элементы 2 и 3, при этом упругий элемент 2 выполнен зигзагообразной формы. Упругие элементы 2 и 3 посредством гаек 4 и 5 зафиксированы, соответственно, с наружной обоймой 6 роликоподшипника 7 и наружной обоймой 8 шарикоподшипника 9. Роликоподшипник 7 выполнен с роликами 10, а шарикоподшипник 9 - с шариками 11. Упругие элементы 2 и 3 установлены, соответственно, над роликоподшипником 7 и шарикоподшипником 9. Между корпусом 1 и зигзагообразным упругим элементом 2 роликоподшипника 7 выполнена кольцевая масляная полость 12, в которую через отверстия 13 поступает масло, которое служит для демпфирования колебаний ротора 14. Уплотнительные кольца 15 на наружной поверхности зигзагообразного упругого элемента 2 ограничивают и уплотняют масляную полость 12. Зигзагообразный элемент 2 роликоподшипника 7 выполнен с прорезями 16, а упругий элемент 3 шарикоподшипника 9 выполнен с прорезями 17. Длина L прорезей 16 на зигзагообразном упругом элементе 2 роликоподшипника 7 выполнена в 1,5-5 раз меньше, чем длина L1 прорезей 17 на упругом элементе 2 шарикоподшипника 9.
Выбор указанного соотношения длин L прорезей 16 и L1 прорезей 17 обусловлен тем, что только данное соотношение обеспечивает превышение жесткости зигзагообразного упругого элемента 2 роликоподшипника 7 по отношению к жесткости упругого элемента 3 шарикоподшипника 9. Выполнение соотношений длин L и L1 менее 1,5 не позволяет получить превышение жесткости упругого элемента 2 над упругим элементом 3 для передачи большей части радиального усилия от ротора через опору роликоподшипника 7, а выполнение соотношений длин L и L1 более 5 увеличивает жесткость опоры роликоподшипника 7 до величины, когда перестает работать масляный демпфер.
Для повышения надежности опоры зигзагообразный упругий элемент 2 может быть выполнен заодно с наружной обоймой 6 роликоподшипника 7, а упругий элемент 3 - заодно с наружной обоймой 8 шарикоподшипника 9, Такое выполнение позволяет исключить использование гаек 4 и 5 в конструкции опоры.
Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя работает следующим образом.
При работе двигателя и при колебаниях вала ротор 14, находящийся в опоре роликоподшипника 7, гарантированно центрируется при помощи упругого элемента 2, имеющего большую жесткость, передающего в основном радиальное усилие, и масляной пленки кольцевой полости 12, в которой обеспечивается равномерный зазор. Шарикоподшипник 8 воспринимает в основном осевую нагрузку. При демпфировании энергия колебаний ротора 14 расходуется на перекачку масла по окружности. Кроме масляного демпфирования колебаний ротора 14 в опоре роликоподшипника 7 происходит дополнительное демпфирование в упругих элементах 2 и 3, соответственно, роликоподшипника 7 и шарикоподшипника 9, что позволяет также уменьшить выработку по лопаткам и лабиринтам.