УЗЕЛ МЕЖВАЛЬНОЙ ОПОРЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, в частности к опорам между роторами высокого и низкого давлений.
Известен узел межвальной опоры газотурбинного двигателя, состоящий из роторов высокого и низкого давлений, где для ограничения прогиба внутреннего ротора применен межвальный роликовый подшипник (патент РФ №2038513, МПК F04D 29/04, опубл. 27.06.1995), гладкое наружное кольцо которого установлено в промежуточном валу привода ротора компрессора, а внутреннее кольцо, содержащее кольцевой выступ, торец которого контактирует с торцами роликов, охватывает цилиндрическую втулку, установленную на роторе турбины, при этом во внутреннем кольце подшипника и цилиндрической втулке выполнены маслоподводящие отверстия.
Основным недостатком такой опоры является дефект проскальзывания межвального подшипника из-за малой его радиальной нагрузки. Для ликвидации дефекта проскальзывания необходимо распределение радиальной нагрузки на большее число роликов, за счет обеспечения очень маленьких радиальных люфтов или даже натягов вместо люфтов в роликоподшипнике, но при таком способе трудно гарантировать значительную долговечность подшипника из-за износа поверхностей качения, тем более при обязательных перекосах его колец во время эксплуатации.
Техническим результатом на достижение которого направлена полезная модель, является снижение вероятности возникновения дефекта проскальзывания в межвальном подшипнике.
Технический результат достигается тем, что в узле межвальной опоры газотурбинного двигателя, содержащем роликовый подшипник, гладкое наружное кольцо которого установлено в промежуточном валу привода ротора компрессора, а внутреннее кольцо охватывает цилиндрическую втулку, установленную на роторе турбины, при этом во внутреннем кольце подшипника и цилиндрической втулке выполнены маслоподводящие отверстия, в отличие от известного содержит упорное кольцо с внутренним буртом, расположенное с минимальным зазором относительно, выполненной с уклоном, беговой дорожки внутреннего кольца подшипника, причем, ролики выполнены коническими, а торцы их большего диаметра контактируют с внутренним буртом, при этом упорное кольцо упирается в S-образную осевую пружину, осевой ход которой ограничен торцом упорной втулки, установленной на цилиндрической втулке, а на внешней поверхности упорной втулки выполнена канавка с уплотнительным кольцом, обжатым внешним буртом упорного кольца, при этом торец упорной втулки контактирует с торцом внутреннего кольца подшипника, в котором выполнены маслоподводящие пазы, направленные в кольцевую полость между упорной втулкой и упорным кольцом, в котором установлена S-образная пружина.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез узла межвальной опоры газотурбинного двигателя; фиг. 2 - вид А продольного разреза узла межвальной опоры.
Узел межвальной опоры газотурбинного двигателя (фиг. 1) содержит роликовый подшипник 1, гладкое наружное кольцо 2 которого установлено в промежуточном валу 3 привода ротора компрессора высокого давления 4 от ротора турбины высокого давления, а внутреннее кольцо 5 охватывает цилиндрическую втулку 6, установленную на роторе турбины низкого давления 7. Во внутреннем кольце подшипника и цилиндрической втулке выполнены маслоподводящие отверстия 8. Также в опоре установлено упорное кольцо 9 с внутренним буртом 10. При этом беговая дорожка внутреннего кольца подшипника выполнена с уклоном 11, а ролики 12 выполнены коническими, и торцы большего диаметра 13 роликов контактируют с упорным кольцом 9 в районе его внутреннего бурта 10, расположенного с минимальным зазором относительно беговой дорожки внутреннего кольца подшипника. Упорное кольцо 9 упирается в S-образную осевую пружину 14, осевой ход которой ограничен торцом упорной втулки 15, установленной на цилиндрической втулке 6. При этом на внешней поверхности упорной втулки выполнена канавка с уплотнительным кольцом 16, обжатым внешним буртом 17 упорного кольца 9. Торец упорной втулки 15 контактирует с торцом внутреннего кольца 5 подшипника, в котором выполнены маслоподводящие пазы 18, направленные в кольцевую полость 19 между упорной втулкой 15 и упорным кольцом 9, в котором установлена S-образная пружина 14.
При отсутствии вращения ротора радиальный зазор в подшипнике выбран за счет незначительного осевого усилия S-образной пружины 14. Во время работы с увеличением частоты вращения роторов, масло под действием центробежных сил по пазам 18 внутреннего кольца 5 подшипника попадает в кольцевую полость 19 между упорным кольцом 9 и упорной втулкой 15 и создает давление, которое преобразуется в осевую силу. Тем самым, увеличивается нагрузка на подшипник, снижается вероятность проскальзывания роликов относительно колец подшипник, повышая при этом надежность опоры.
Такое выполнение устройства позволяет во время работы газотурбинного двигателя выбрать радиальный люфт в подшипнике и обеспечить полный контакт всех роликов с обоими кольцами независимо от вектора приложения радиальной силы. При отсутствии вращения ротора радиальный зазор в подшипнике выбран за счет незначительного осевого усилия S-образной пружины. Во время работы с увеличением частоты вращения роторов, масло под действием центробежных сил по пазам внутреннего кольца подшипника попадает в кольцевую полость между упорным кольцом и упорной втулкой и создает давление, которое преобразуется в осевую силу. Тем самым, увеличивается нагрузка на подшипник, снижается вероятность проскальзывания роликов относительно колец подшипник, повышая при этом надежность опоры. При этом гладкое наружное кольцо может смещаться в осевом направлении относительно внутреннего кольца. Так как упорное кольцо вращается с частотой вращения внутреннего кольца подшипника и его внутренний бурт расположен с минимальным зазором относительно внутреннего кольца подшипника, то расхождение линейных скоростей в месте контакта роликов и внутреннего бурта упорного кольца незначительно. Таким образом, тепловыделение в зоне контакта минимально.
Таким образом, предложенная конструкция узла межвальной опоры газотурбинного двигателя позволит снизить вероятность возникновения дефекта проскальзывания в межвальном подшипнике.