ОПОРА ВАЛА

Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в опорах газотурбинных двигателей (ГТД).
Известна опора вала, которая содержит корпус и подшипник с наружным и внутренним кольцами, сепаратором и шариками, при этом у обоих торцов подшипника образованы полости смазки. Также опора содержит каналы для охладителя, выполненные в корпусе. (Патент GB №2187239, кл. F16С, 1987 г.)
Недостатком такой конструкции является низкая эффективность охлаждения смазки, которая обусловлена удаленностью каналов с охлаждающей жидкостью от полости смазки подшипника. Кроме того, в такой опоре отсутствует охлаждение колец подшипника, которые в процессе работы также нагреваются.
Также известна опора вала, которая содержит корпус и подшипник с наружным и внутренним кольцами, сепаратором и шариками. У обоих торцов подшипника образованы полости, каждая из которых разделена перегородками на полость смазки, сообщенную с подшипником и полость охлаждения, сообщенную с каналом для охладителя, выполненным между корпусом и валом. (Авторское свидетельство №1712696, кл. F16C заявл. 03.03.1989 г.)
В такой опоре, охлаждающая жидкость подводится в полости охлаждения, расположенные рядом с полостями для смазки, тем самым эффективно охлаждая ее. Кроме того, в такой опоре охлаждается и наружное кольцо подшипника. Однако, использование в газотурбинном двигателе в качестве охладителя жидкости - не эффективно, так как в этом случае требуется специальный источник охладителя, что приводит к усложнению конструкции. Кроме того, в такой опоре отсутствует охлаждение внутреннего кольца подшипника, а также не обеспечена транспортировка смазки в подшипник, соответственно отсутствуют циркуляция смазки, и не обеспечивается вынос продуктов приработки из подшипника.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является охлаждение опоры с помощью рабочего тела газотурбинного двигателя - воздуха. Дополнительной технической задачей является обеспечение циркуляции смазки в такой опоре.
Указанный технический результат достигается тем, что опора вала, преимущественно газотурбинного двигателя, содержит корпус и подшипник с наружным и внутренним кольцами, сепаратором и шариками. У обоих торцов подшипника образованы полости, каждая из которых разделена перегородками на основную полость смазки, сообщенную с подшипником и полость охлаждения, сообщенную с каналом для охладителя, выполненным между корпусом и валом.
Новым в полезной модели является то, канал для охладителя сообщен с источником воздуха, например промежуточной ступенью компрессора или входом в двигатель, а полости охлаждения сообщены с полостями сброса с одинаковым давлением. Между внутренним кольцом и валом выполнен канал, сообщенный через отверстие в валу с источником воздуха.
Для обеспечения циркуляции смазки в подшипнике между внутренним кольцом и сепаратором, выполнены направляющие каналы для смазки, расширяющиеся в направлении шариков, при этом внутренняя поверхность сепаратора выполнена конической. Под валом в нижней части основной полости для смазки образована дополнительная полость, сообщенная с основной полостью.
На прилагаемом чертеже изображена опора газотурбинного двигателя.
Опора вала 1, которая содержит корпус 2 и подшипник, включающий наружное и внутреннее кольца 3 и 4, сепаратор 5 и шарики 6, при этом у обоих торцов подшипника образованы полости. Каждая полость разделена перегородкой 7 на основную полость 8 смазки, сообщенную с подшипником и полость 9 охлаждения, сообщенную с каналом 10 для охладителя, выполненным между корпусом 2 и валом 1. Канал 10 для охладителя сообщен с источником воздуха, а полости 9 охлаждения сообщены с полостями 11 сброса с одинаковым давлением. Между внутренним кольцом 4 и валом 1 выполнен канал 12, сообщенный через отверстие 13 в валу 1 с источником воздуха.
Между внутренним кольцом 4 и сепаратором 5, выполнены направляющие каналы 14 для смазки, расширяющиеся в направлении шариков 6, при этом внутренняя поверхность 15 сепаратора 5 выполнена конической. Под валом 1 в нижней части основной полости 8 смазки образована дополнительная полость 15, сообщенная с основной полостью 8.
Охлаждение опоры происходит следующим образом
Сжатый воздух от промежуточной ступени компрессора или со входа в двигатель поступает через канал 10 в полость 9 охлаждения, тем самым охлаждая как наружное кольцо 3 подшипника, так и перегородку 7, за счет чего охлаждается смазка в подшипнике. Далее отработанный воздух сбрасывается в полости 11, в которых поддерживается одинаковое давление, что исключает вынос смазки воздухом из полости 8 подшипника.
Параллельно с этим сжатый воздух также подается в полый вал 1, а далее через отверстие 13 в валу 1 поступает в канал 12, проходя по которому, охлаждает внутреннее кольцо подшипника, после чего также сбрасывается в полость 11.
Циркуляция смазки в подшипнике осуществляется следующим образом.
Основные полости 8 смазки подшипников и дополнительные полости 15 заполнены пластичной смазкой. При вращении ротора смазка попадает на перегородки 7 и, стекая по ним, попадает на сепаратор 5, далее под действием центробежных сил по направляющим каналам 14 транспортируется к наружному кольцу 3 подшипника, осуществляя смазку и охлаждение шариков 6, сепаратора 5 и внутренних поверхностей колец 3 и 4 подшипника. Далее смазка вытесняется из подшипника по зазорам между сепаратором 5 и наружным кольцом 3 в основные полости 8 и сообщенные с ними дополнительные полости 15, тем самым, имея возможность выносить продукты приработки из подшипника, которые в конечном итоге осаждаются в дополнительной полости 15.
Таким образом, охлаждение колец подшипника и его смазки с помощью воздуха, позволяет использовать такую опору в газотурбинном двигателе без усложнения конструкции. А за счет, направляющих каналов между внутренним кольцом и сепаратором обеспечивается циркуляция смазки в такой опоре.