УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ
RESILIENT DAMPING SUPPORT OF TURBOMACHINE ROTOR

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин.
Известна упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая радиальный подшипник, установленный на валу, статорный элемент и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку, соединенную со статорным элементом посредством разрезной втулки и образующую с ним демпфирующую полость (RU №2265728, опубл. 10.12.2005).
В известной опоре необходимая жесткость конструкции обеспечивается геометрическими параметрами разрезной втулки, а именно длиной и поперечным сечением балочек, образованных продольными прорезями. В такой конструкции радиусы скруглений балочек являются концентраторами напряжений, особенно в случае восприятия опорой крутящего момента, направленного по оси двигателя. Такая дополнительная нагрузка, возникающая при дефекте подшипника опоры ротора в виде подклинки тел качения, передается с ротора на статор, что приводит к мгновенному разрушению опоры.
Задачей заявленного изобретения является повышение надежности упругодемпферной опоры в процессе эксплуатации.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является снижение напряжений в упругом элементе опоры при действии на нее описанной выше дополнительной нагрузки, и, как следствие, снижается вероятность ее разрушения в случае возникновения дефекта подшипника опоры ротора при работе турбомашины в разы.
Указанный технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре ротора турбомашины, содержащей радиальный подшипник, установленный на валу, статорный элемент и закрепленную на наружном кольце радиального подшипника обечайку, соединенную со статорным элементом посредством упругого кольцевого элемента и образующую с ним демпфирующую полость, согласно заявленному изобретению, упругий кольцевой элемент выполнен в виде гофрированной втулки, гофры которой направлены перпендикулярно продольной оси вала.
Выполнение упругого кольцевого элемента в виде гофрированной втулки без прорезей позволяет достичь вышеприведенного технического эффекта за счет того, что отсутствие прорезей, которые являлись концентраторами напряжений, снижает значения напряжений от описанной выше дополнительной нагрузки, тем самым снижая вероятность разрушения упругого элемента в опоре ротора турбомашины в разы. При этом функциональность, то есть необходимая радиальная податливость упругого элемента, достигается за счет геометрических параметров гофрированной втулки.
На чертеже представлен продольный разрез упругодемпферной опоры с упругим элементом в виде гофрированной втулки.
Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит радиальный подшипник 1, установленный на валу 2, статорный элемент 3 и закрепленную на наружном кольце радиального подшипника обечайку 4, соединенную со статорным элементом 3 посредством упругого кольцевого элемента 5 и образующую с ним демпфирующую полость 6, ограниченную уплотнениями 7, 8. При этом упругий кольцевой элемент 5 выполнен в виде гофрированной втулки, гофры которой направлены перпендикулярно продольной оси вала 2.
Во время работы турбомашины в демпфирующую полость 6 подается под давлением масло. При колебаниях вала 2 происходит смещение обечайки 4 относительно статорного элемента 3 и масло перетекает из области с повышенным давлением в область с более низким давлением, вследствие чего происходит демпфирование колебаний ротора. Максимальная величина смещения обечайки 4 относительно статорного элемента 3 ограничивается радиальными зазорами между уплотнениями 7 и 8 и статорным элементом 3, обеспечивающими допустимые напряжения в гофрированной втулке 5.
Упругий элемент 5, выполненный в виде гофрированной втулки, необходим для получения необходимой жесткости опоры за счет своих геометрических параметров, что позволяет отстроить с рабочих режимов критические частоты вала 2.
В случае увеличения трения в радиальном подшипнике 1 или заклинки тел качения в гофрированной втулке 5 возникают дополнительные касательные напряжения, которые суммируются с напряжениями, возникающими от действия радиальной силы, приходящей с радиального подшипника 1, что при отсутствии концентраторов напряжений в виде прорезей, как в разрезной втулке подобной жесткости, в разы увеличивает прочность упругого элемента 5 опоры вала 2 и снижает вероятность его разрушения при возникновении дефектов в радиальном подшипнике во время работы турбомашины.