ОПОРА РОТОРНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к газотурбинному двигателестроению, и может найти применение в конструкциях опор газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения с керамическим радиально-упорным подшипником.
Известна опора роторной машины, содержащая керамический радиально-упорный подшипник, наружное кольцо которого установлено в статоре. (Патент US 7798724, опубл. 21.09.2010).
Для сохранения центрирующей посадки наружного керамического кольца подшипника в корпусе металлического статора создается искусственный натяг в холодном состоянии, уменьшение которого происходит в процессе повышения температуры опоры при работе из-за разности коэффициентов термического расширения керамических и металлических материалов. Поэтому монтаж наружного кольца подшипника возможен только при разогретом корпусе статора. Это затрудняет демонтаж подшипника, что негативно сказывается на эксплуатации опоры при переборках и дефектации.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в сохранении центрирующей посадки наружного керамического кольца подшипника в металлическом корпусе при повышении температурного состояния опоры.
Дополнительным техническим результатом является обеспечение легкости монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.
Технический результат достигается тем, что в опоре роторной машины, содержащей статор и подшипник с керамическим наружным кольцом, в отличие от известной, наружное кольцо подшипника установлено в обойме, которая установлена в статоре, поджата к нему упорным кольцом и содержит конические скосы, упорное кольцо выполнено с коническими выступами, а со стороны обоих торцев наружного кольца подшипника выполнены наружные скосы, контактирующие с ответными коническими выступами обоймы и упорного кольца, при этом обойма и упорное кольцо выполнены из композиционного материала.
Наружное кольцо подшипника может быть выполнено разъемным.
Обойма и упорное кольцо могут быть выполнены из материала типа «углерод-углерод».
Упорное кольцо может быть закреплено на статоре крепежными элементами.
Для сохранения усилия затяжки крепежные элементы могут содержать медные шайбы.
На фигуре изображена опора роторной машины с керамическим подшипником.
Опора роторной машины содержит статор 1, подшипник 2, который может быть выполнен, например, полностью керамическим или только с керамическим наружным кольцом. Наружное кольцо 3 подшипника может быть выполнено разъемным для обеспечения сборки шарикового подшипника, предназначенного для повышенных осевых нагрузок. Со стороны обоих торцев наружного кольца подшипника выполнены наружные скосы 4 и 5.
Наружное кольцо подшипника установлено в обойме 6, которая запрессована в металлическом статоре 1 и зафиксирована от осевых перемещений фланцевым соединением 7. Наружное кольцо подшипника зафиксировано от осевых перемещений упорным кольцом 8, закрепленным на статоре крепежными элементами, например болтами 9. При этом между обоймой 6 и упорным кольцом 8 обязательно наличие зазора в месте крепежного соединения и торцевой поверхностью наружного кольца подшипника. На обойме выполнены конические скосы 10 и 11, на упорном кольце - конические выступы 12 и 13.
Скосы 4 и 5 наружного кольца подшипника выполнены с возможностью контактирования с ответным коническим скосом 10 обоймы и выступом 13 упорного кольца, а также скос 11 обоймы контактирует с выступом 12 упорного кольца. При этом обойма и упорное кольцо выполнены из композиционного материала, например типа «углерод-углерод».
С целью сохранения усилия затяжки в пакет стяжных крепежных элементов, например, болтов, фиксирующих наружное кольцо, входят медные шайбы 14, коэффициент термического расширения материала которых больше, чем у материала болтов. Медные шайбы необходимы для компенсации вытяжки крепежных элементов при увеличении температуры подшипникового узла с целью сохранения усилия затяжки.
Сборка опоры осуществляется следующим образом.
В корпус статора 1 запрессовывают с большим натягом обойму 6 (в нагретый металлический корпус запрессовывают холодную обойму), в которую устанавливают разъемное наружное кольцо 3 подшипника. Обойму фиксируют от осевых перемещений фланцевым соединением 7. Наружное кольцо 3 обжимается упорным кольцом 8, которое крепят к обойме 6 крепежными элементами 9. При этом между обоймой 6 и упорным кольцом 7 обязательно наличие зазора в месте крепежного соединения.
Предложенная конструкция работает следующим образом.
При нагреве подшипникового узла из-за разницы коэффициентов термического расширения керамических и металлических материалов обоймы 6 и статора 1 происходит интенсивное расширение, при этом величина натяга снимается, но посадка сохраняется. Центрирование наружного кольца подшипника сохраняется из-за того, что наружное кольцо и обойма выполнены из материала с почти одинаковым коэффициентом термического расширения. Наличие конических выступов и скосов позволяет центрировать в обойме наружное разъемное кольцо подшипника в широком температурном диапазоне работы опоры.
Данное конструктивное решение обеспечивает сохранение посадки и центровки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в широком температурном диапазоне работы опоры и обеспечивает легкость монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.