Радиальная опора ротора

Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в подшипниках газотурбинных двигателей (ГТД), в частности в конструкциях опор с высокими частотами вращения валов.
Традиционная силовая схема ротора авиационного газотурбинного двигателя содержит фиксирующую опору с радиально-упорным шариковым подшипником и плавающую опору с радиальным роликовым подшипником для компенсации тепловых перемещений (Основы конструирования, производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий: в 3 кн./ Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.П. Пайкин, А.Н. Сиротин. - М.Наука, 2011, Кн.1: Конструкция и прочность ГТД и ЭУ, стр. 699).
Основным недостатком плавающей опоры с радиальным роликовым подшипником, является дефект, связанный с недостаточным обменом смазки, из-за особенности контакта роликов с кольцами по линии длинной в ролик. При этом смазки в середину контакта роликов с кольцами затруднено, что приводит к преждевременному отказу подшипника.
Известны радиальные шариковые подшипники с безбортовым цилиндрическим кольцом, при работе не имеющие дефектов, присущих радиальным роликовым подшипникам (Орлов П.И. «Основы конструирования: Справочно-методическое пособие». В 2-х кн. Кн.2. Под ред. П.Н. Учаева. - М.: Машиностроение, 1988, стр. 457).
Наиболее близкой является конструкция радиальной опоры ротора, содержащая радиальный подшипник, установленный в корпусе на роторе, включающий наружное и внутреннее кольца, одно из которых имеет центральную кольцевую канавку, элементы качения, сепарирующие элементы (А.А. Иноземцев, В.Л. Сандрацкий. Газотурбинные двигатели. ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2006, стр. 197-198). Недостатком данной конструкции является повышенное тепловыделение в опоре, за счет недостаточности смазывания подшипника, приводящее к снижению долговечности, надежности и ресурса работы опоры.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является повышение ресурса опоры ротора, за счет уменьшения тепловыделения в подшипнике и опоре в целом, путем лучшего удержания смазки и повышения интенсивности охлаждения.
Технический результат достигается тем, что в радиальной опоре ротора, содержащей радиальный подшипник, установленный в корпусе на роторе, включающий наружное с центральной кольцевой канавкой и внутреннее кольца, элементы качения, сепарирующие элементы, в отличие от известного, элементы качения выполнены в виде шариков, а на внутренней поверхности внутреннего кольца выполнены поперечные пазы, при этом наружная поверхность внутреннего кольца выполнена с шероховатостью, имеющей глубину микронеровностей Ra (0,08-1,6) мкм.
Заявляемое решение поясняется рисунком, на котором представлен продольный разрез радиальной опоры ротора.
Радиальная опора ротора (фигура) содержит радиальный подшипник, который установлен в корпусе 1 на роторе 2. Радиальный подшипник содержит наружное кольцо 3 и внутреннее кольцо 4, при этом на внутренней поверхности наружного кольца 3 выполнена центральная кольцевая канавка 5, являющаяся дорожкой качения. Между кольцами 3 и 4 размещены тела качения 6, выполненные в виде шариков и удерживающиеся там при помощи сепарирующих элементов 7. При этом наружная поверхность 8 внутреннего кольца 4 выполнена с шероховатостью, имеющей глубину микронеровностей Ra (0,08-1,6) мкм, а на его внутренней поверхности 9 выполнены поперечные пазы 10.
Выполнение поперечных пазов 10 позволяет более лучшему циркулированию воздушно-масляной смеси, потому что поперечные пазы 10 расположены вдоль прохождения осевой силы, а под воздействием центробежной силы, во время работы опоры, увеличивается эффективность воздухоотделения, что ведет к охлаждению внутреннего кольца 4 радиальной опоры.
Так как контакт тел качения 6, выполненных в виде шариков, с безбортовым цилиндрическим кольцом 4 выполняется по точке, то вероятность недостаточного обмена смазки можно исключить.
Благодаря тому, что шероховатость наружной поверхности 8 кольца 4 по всей своей длине составляет Ra (0,08-1,6) мкм, тепловыделение в точке контакта уменьшается. Наличие микронеровностей на наружной поверхности 8 внутреннего кольца 4 способствует лучшему удержанию смазки, а наличие поперечных пазов 10 на его внутренней поверхности 9 - лучшей интенсивности охлаждения опоры.
Таким образом, за счет уменьшения тепловыделения в подшипнике и опоре в целом, данное техническое решение позволяет повысить ресурс опоры ротора.