RU1812356C - Комбинированна опора вала - Google Patents

Abstract

Использование: в газотурбинных двигател х . Сущность: в комбинированной опоре рабоча  полость шарикоподшипника сообщена каналами с .жиклерами с каналами подвода рабочей жидкости под давлением в гидростатическом подшипнике. Шарикоподшипник смонтирован на промежуточном элементе с обращенным к гидростатическому подшипнику коническим торцом, Промежуточный элемент охватывает цапфу вала с зазором . Такое выполнение обеспечивает подачу рабочей жидкости в рабочую полость шарикоподшипника дл  его охлаждени  до вступлени  в работу гидростатического подшипника . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано во всех отрасл х народного хоз йства дл  опор валов в машинах и механизмах, работающих с большими частотами вращени  валов.

Цель изобретени  - повышение безопасности работы опоры при ее использовании в роторе ГГД.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство - разрез общего вида опоры: на фиг. 2 - графические зависимости, построенные по результатам экспериментов, пока- зывающие изменение температуры шарикоподшипника комбинированной опоры в зависимости от Частоты вращени  вала при разных режимах охлаждени .

Предлагаема  комбинированна  опора вала, представленна  на фиг. 1. содержит гидростатический подшипник 1 с каналами подвода 1 рабочей жидкости под давлением к нему, авиационный шарикоподшипник 2 с рабочими полост ми II. Ill и промежуточный

элемент 3 с обращенным к гидростатическому подшипнику 1 коническим торцем.

Гидростатический подшипник 1 смонтирован на цапфе вала 4 и удерживаетс  от осевого перемещени  гайкой 5. Несущие карманы 6 гидростатического подшипника 1 через жиклеры 7, каналы 8 сообщаютс  с каналами I подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника 1. Выходы каналов 10 каналов подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника 1 закрыты технологическими заглушками 11.

Шарикоподшипник 2 расположен корпусе 12 опоры, соосно установлен гидростатическому подшипнику 1 на охватывающем цапфу вала 4 с зазором промежуточном элементе 3 с обращенным к гидростатическому подшипнику 1 коническим торцем и удерживаетс  от осевого перемещени  гайкой 13 и крышкой 14.

Полость It шарикоподшипника 2 сообщаетс  с каналами I подвода рабочей жид00

к со ел о

кости под давлением гидростатического подшипника 1 через каналы 15 и жиклеры

16. а полость III шарикоподшипника 2 через форсунки 17 имеют св зь с автономной системой подачи жидкости.

Корпус 12 комбинированной опоры закрываетс  крышками 14 и 18, которые имеют уплотнени  19 и 20. Полость кольцевой проточки 21 герметизируетс  с помощью уплотнений 22 и 23. Крепление корпуса 12 опоры к корпусу 24 двигател  осуществл етс  через отверсти  26 в корпусе 12.

Опора работает следующим образом.

При малой частице вращени  вала 4 гидростатический подшипник 1 плотно прижат к промежуточному элементу 3 и они вращаютс  как одно целое. Величина зазора в ГСП (Згсп 0 и частоты вращени  внутреннего кольца шарикоподшипника 2 и вала А при этом равны. Охлаждение шарикоподшипника 2 осуществл етс  жидкостью, котора  поступает к нему через.форсунки 17 из автономной системы охлаждени , а также жиклеры 16 из каналов 1 подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника 1. Температура шарикоподшипника 2 при подаче охлаждающего масла через форсунки 17 (дм.шп. 190 кг/ч) и дополнительно через жиклеры 16 измен етс  по графической зависимости 1 (крива  со значком х) на фиг. 2.

Увеличение частоты вращени  вала 4 приводит к росту давлени  жидкости в несущих карманах 6 ГСП 1. Это приводит к по влению зазора 3гсп между ГСП 1 -и промежуточным элементом 3, что способен вует проскальзыванию промежуточного элемента 3 и внутреннего кольца, шарикоподшипника 2 относительно ГСП 1 и вала 4. С по влением зазора 5гсл начинает расход жидкости через ГСП 1. С момента вступлени  в работу гидростатического подшипника 1 (пв 6000 об.мин.1) температура шарикоподшипника 2 за счет срабатывани  части оборотов на гидростатическом подшипнике 1 и дополнительного масла, посту лающего к шарикоподшипнику 2 через зазор бгсп. измен етс  по графику 2 (значок /5). Например, при (пв 10 000 об. мин.1 температура шарикоподшипника 2tn на 40°С ниже температуры, показанной на графике 1 фиг, 2 при тех же услови х.

В аварийной ситуации, когда вышла из стро  автономна  система охлаждени  шарикоподшипника 2 (забились форсунки 17, обрыв трубопровода и т.д.) и жидкость прекращает поступать к нему через форсунки

17. а гидростатический подшипник 1 еще не вступил в работу (пв 6000 об.мин ), т.е.

зазор 5гсп 0, температура шарикоподшипника 2 возрастает до 90°С (график 3 на фиг. 2). В нашем решении представлены графики , показывающие изменение температуры

шарикоподшипника tn°C по оборотам, при температуре охлаждающего масла (МК-8) на входе Т.М.БХ 30°С. В реальных же двигател х температура охлаждающей жидкости на входе в подшипник составл ет т,м.вх 7090°С . Температура шарикоподшипника в этом случае, при пв 6000 об.мин 1, составл ла бы in- 115... 135°С (выше температуры отпуска его деталей tn - 120°C), а это может привести к потере его работоспособности

5 из-за недопустимых изменений вследствие термических расширений посадок колец подшипника и его расчетных внутренних зазоров .

Применение дополнительных каналов

0 15 в ГСП 1 позволит поступать жидкости из каналов I подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника в полость II шарикоподшипника 2. Эта жидкость охлаждает шарикоподшипник 2 в мо5 мент выхода из стро  автономной системы (о,м.шп 0) до вступлени  в работу ГСП 1 (дм.гсп 0), т.е. до достижени  частоты вращени  вала пв 6000 об.мин , Поддержива  его температуру по графику 4 (фиг, 2), тем

0 самым сохран ет работоспосрбность шарикоподшипника 2. При 6000 об.мин и далее работает ГСП 1, тогда температура шарикоподшипника 2 будет измен тьс  по кривой 4 (штрихова  лини ) фиг. 2.

5 Предлагаема  комбинированна  опора применительно к авиационным ГТД, состо ща  из шарикоподшипника 2 и конического ГСП 1, с Перераспределением скоростей между ними, включающа  три системы ох0 лаждени , позволит повысить надежность и безопасность работы авиационного шарикоподшипника 2, а дополнительные каналы 15 и жиклеры 16, а также использование насосного эффекта вала, позвол ет сохра5 нить его работоспособность в аварийной ситуации в случае отказа автономной системы и до момента вступлени  в работу ГСП (пв 6000 об.мин график 2, 4 фиг. 2). Форму л а изобретени 

0 Комбинированна  опора вала, содержаща  смонтированный на цапфе вала гидростатический подшипник с каналами подвода рабочей жидкости под давлением в его несущие карманы и шарикоподшипник.

5 соосно установленный с гидростатическим

на охватывающем цапфу вала с зазором

промежуточном элементе с обращенным к

гидростатическому подшипнику кониче . ским торцом, отличающа с  тем, что,

. с целью повышени  безопасности в работе

опоры при ее использовании в роторе ГТД, она снабжена выполненными в гидростатическом , подшипнике дополнительными каналами с жиклерами, соедин ющими

рабочую полость шарикоподшипника с основными каналами подвода рабочей жидкости под давлением гидростатического подшипника.

Фиг.2