УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛА ТРАНСМИССИИ И ВАЛА РОТОРА СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ
JOINT ASSEMBLY BETWEEN TRANSMISSION SHAFT AND ROTOR SHAFT OF POWER TURBINE

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) и может найти применение в конструкциях узлов соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины.
Известен узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины («Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей», под ред. Б.Н. Леонова и А.С. Новикова, изд.: ОАО «Рыбинский дом печати» 2000 г., стр. 30), содержащий кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры. Отбор мощности от ротора силовой турбины (СТ) осуществляется посредством трансмиссионного вала, соединенного с валом ротора СТ упругой дисковой муфтой, при этом центрирование конца трансмиссионного вала со стороны силовой турбины ГТД относительно вала ротора силовой турбины производится в плоскости диска муфты.
Недостатком такого соединения валов является значительное влияние трансмиссионного вала на динамическое состояние ротора силовой турбины в процессе работы двигателя, вызванное значительными размерами и массой вала трансмиссии по сравнению с ротором СТ и приводящее к ухудшению эксплуатационных характеристик ГТД. При этом указанное влияние тем больше, чем дальше от ближайшей радиальной опоры ротора силовой турбины расположено место соединения вала ротора силовой турбины с валом трансмиссии.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является уменьшение взаимного динамического влияния вала трансмиссии и ротора силовой турбины в процессе работы двигателя.
Технический результат достигается тем, что в узле соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины, содержащем кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры, в отличие от известного внутри вала ротора силовой турбины установлена переходная втулка, контактирующая посредством наружных кольцевых буртов на ее концевых частях с его внутренней поверхностью, причем на внутренней поверхности переходной втулки выполнена кольцевая сферическая проточка, которая сопряжена с наружной сферической поверхностью втулки, установленной на валу трансмиссии, при этом кольцевая сферическая проточка выполнена в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из его радиальных опор, а на конце переходной втулки со стороны ротора силовой турбины закреплена заглушка, с помощью которой вал трансмиссии фиксируется относительно вала ротора СТ в осевом направлении.
Заглушка имеет Т-образную форму и сопряжена с валом трансмиссии при помощи штока с резьбой, проходящего через осевое отверстие в цапфе вала трансмиссии, и гайки.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез узла соединения валов трансмиссии и ротора силовой турбины; фиг. 2 - вид А; фиг. 3 - вид Б.
Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины содержит (фиг. 1) кольцевой переходник 1, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу 2 ротора силовой турбины. К фланцу переходника 1, крепится передний фланец упругой, например, 2-дисковой металлической муфты 3, задний фланец которой крепится к фланцу вала 4 трансмиссии. На валу 2 ротора размещены радиальные опоры 5 и 6. Внутри вала 2 ротора силовой турбины установлена переходная втулка 7, которая посредством наружных кольцевых буртов 8 и 9, выполненных на ее концевых частях, контактирует с его внутренней поверхностью 10. Переходная втулка 7 крепится внутри вала 2 ротора СТ с помощью гайки 11 (фиг. 3), при этом передний по направлению потока газовоздушной смеси бурт 8 втулки 7 центрируется относительно вала 2 ротора СТ по цилиндрической посадке с натягом. Между стенками втулки 7 и вала 2 ротора СТ образуется кольцевой канал, который вместе с отверстиями, выполненными в стенке переднего бурта 8 втулки 7, предназначен для подвода воздуха на наддув переднего контактного уплотнения маслокартера. На внутренней поверхности 12 переходной втулки 7 в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу 2 ротора радиальной опоры 5, выполнена кольцевая проточка 13, при этом поверхность кольцевой проточки имеет сферическую форму и с минимально возможным зазором сопрягается с наружной сферической поверхностью втулки 14, установленной на валу 4 трансмиссии по цилиндрической посаде с минимально возможным зазором (фиг. 2). С передней стороны по направлению потока переходной втулки 7 установлена резьбовая Т-образная заглушка 15 с цилиндрическим штоком, ось которого совпадает с осью вала 2 ротора СТ. Шток заглушки 15 проходит через осевое отверстие 16 в цапфе вала 4 трансмиссии с радиальным зазором, в пределах которого обеспечивается возможность перекоса оси вала 4 трансмиссии относительно оси ротора СТ. С помощью шайбы 17, податливых, например, неметаллических шайб 18 и самоконтрящейся гайки 19, навинчиваемой на резьбовой конец штока заглушки 15, вал 4 трансмиссии фиксируется относительно вала 2 ротора СТ в осевом направлении.
Во время работы двигателя передача момента вращения (мощности) от вала ротора СТ на вал трансмиссии осуществляется с помощью упругой муфты, установленной на конце вала ротора СТ, при этом радиальное центрирование конца вала трансмиссии (со стороны СТ) относительно вала ротора СТ осуществляется в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости воздействия усилий на вал ротора одной из его радиальных опор.
В результате за счет центрирования конца вала трансмиссии, расположенного со стороны силовой турбины, относительно вала ротора СТ в плоскости максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из радиальных опор данное техническое решение позволяет уменьшить взаимное динамическое влияние ротора СТ и трансмиссии в процессе работы двигателя.