УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА
RESILIENT DAMPING SUPPORT

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для применения в установках, к которым предъявляются повышенные требования с точки зрения их виброактивности, а именно к опорам ротора авиационных газотурбинных двигателей.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является упругодемпферная опора, содержащая установленный на ротор подшипник, демпфер, расположенный в корпусе подшипника, образованный концентрично установленными с зазором между ними наружной и внутренней втулками, уплотнительные кольца, крышку для герметизации демпфера и отверстия для подачи масла в подшипник и демпфер (SU №1684548 МПК F16C 27/00, F16F 9/14, 1991 г.).
Недостатком такой конструкции опоры является - сложная конструкция, наличие кольцевой щели между внутренней и наружной втулками демпфера, что приводит к свободному перемещению масла по окружности, и как следствие недостаточному демпфированию ротора, а наличие уплотнительных колец между втулками демпфера к их износу, утечкам масла и также к снижению демпфирования.
Задачей изобретения является создание демпфирующего устройства повышенной надежности.
Ожидаемый технический результат - снижение виброактивности, выравнивание демпфирующих свойств по окружности, упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что известная упругодемпферная опора, содержащая установленный на ротор подшипник, демпфер, расположенный в корпусе подшипника, образованный концентрично установленными с зазором между ними наружной и внутренней втулками, уплотнительные кольца, крышку для герметизации демпфера и отверстия для подачи масла в подшипник и демпфер, по предложению, опора снабжена перфорированным профильным кольцом, вдоль оси которого по внешней и внутренней поверхности выполнены чередующиеся выступы при отношении расстояния между выступами по дуге к диаметру кольца в пределах 0,26…0,32, перфорационные отверстия выполнены между выступами, а наружные выступы смещены относительно внутренних на половину расстояния между ними, кольцо установлено в зазор демпфера, при этом в крышке дополнительно выполнено отверстие для слива масла из демпфера, причем отверстие, расположенное в крышке, диаметрально противоположно относительно отверстия подвода масла.
Выполнение выступов на демпфирующем кольце предовращает перетекание масла в окружном направлении и разбивает кольцевую щель между втулками на отдельные сегменты, в которых масло оказывает дополнительное сопротивление силам от неуравновешенности ротора и совместно с упругими свойствами демпферного кольца обеспечивает стабильное демпфирование на весь ресурс работы изделия, смещение наружных выступов на демпфирующем кольце на полшага относительно внутренних выступов максимально позволяет прогибаться кольцу от действия неуравновешенности ротора, а смещение отверстий подачи и слива масла - наиболее равномерно заполнять маслом все сегменты демпферного кольца.
Выступы, выполненные вдоль оси по наружной и внутренней поверхностям, и расположены друг от друга при отношении расстояния по длине дуги к диаметру кольца L/D в пределах 0,26…0,32 и со смещением на полшага верхних выступов относительно внутренних, Выбор отношения обусловлен необходимой жескостью профильного демпферного кольца. Для улучшения циркуляции масла между выступами выполнены отверстия, а в крышке дополнительно выполнено отверстие для слива масла, расположенное диаметрально противоположно относительно отверстия подвода масла.
На фиг. 1 показан продольный разрез элемента опоры турбины.
На фиг. 2 - поперечный разрез демпферного кольца.
Опора турбины содержит корпус подшипника 1 с отверстием 2, наружную втулку 3, демпферное кольцо 4 с сегментами 5, выступами 6 и 7, отверстиями 8, внутреннюю втулку 9, крышку 10 с канавками 11 и 12 и отверстием 13, регулирующие шайбы 14, роликоподшипник 15, вал турбины 16. В канавку 11 установлено уплотнительное кольцо 17 (медное или резиновое или силиконовое), в канавку 12 установлено уплотнительное кольцо 18 (резиновое или медное или силиконовое), причем кольцо 18 устанавливается с меньшим натягом, обеспечивающим радиальное смещение вала турбины 16. Болты 19 крепят крышку 10 к корпусу 1.
При работе масло подается в полость сегмента 5 демпферного кольца 4 через отверстие 2 корпуса 1, затем через отверстия 8 и через осевой зазор Т между торцом демпфера 4 и крышкой 10 распределяется по всем сегментам демпфера снаружи и изнутри, создавая во всех полостях сегментов 5 равномерное давление масла. Выступы 6 и 7 на демпферном кольце 4 препятствуют свободному перетеканию масла в окружном направлении. Уплотнительное кольцо 17 после обжатия стыка болтами 17 сминается и обеспечивает герметичность стыка между крышкой 10 и торцом наружного стакана 3. Уплотнительное кольцо 18 обеспечивает уплотнение стыка между крышкой 10 и торцом внутренней втулки 9 и должно обеспечивать радиальное перемещение внутренней втулки 9 относительно крышки 7. Масло из полости демпферного кольца 5 сбрасывается через отверстие 13 в крышке 10, причем расположение отверстия 13 в крышке 10 диаметрально противоположно относительно оси турбины отверстию подвода масла 2 в корпусе подшипника 1. Регулировочная шайба 14 обеспечивает осевой зазор Т между крышкой 10 и торцем демпферного кольца 4 для свободного перемещения демпфера в радиальном направлении.
Взаимное расположение наружных и внутренних выступов 6 и 7 на демпферном кольце 4 и отверстий 8 - для перетекания масла из щелей 5. При соотношении расстояния по дуге между выступами 6 и 7 к диаметру кольца L/D менее 0,26 у демпфера появляется излишняя жесткость и снижаются демпфирующие свойства, а при соотношении L/D более 0,32 возникает повышенный прогиб, что приводит к повышенному износу лабиринтов и торцов рабочих лопаток, что снижает КПД турбины. На изделии 117С и 96ФП соотношение L/D=0,28…0,29, что обеспечивает работу изделий в пределах нормы. Расположение отверстий подвода и слива масла диаметрально противоположно относительно оси опоры приводит к более равномерному заполнению полостей демпферного кольца.
Такая конструкция опоры с упруго масляным профильным демпферным кольцом обеспечит надежную работу, т.к. наличие выступов исключит перетекание масла в окружном направлении, а соотношение L/D=0,26…0,32 - к улучшению демпфирования и снижению уровня вибраций на всем ресурсе работы двигателя.