RU193789U1 - Turbofan turbofan engine rotor support system - Google Patents

Turbofan turbofan engine rotor support system Download PDF

Info

Publication number
RU193789U1
RU193789U1 RU2019125005U RU2019125005U RU193789U1 RU 193789 U1 RU193789 U1 RU 193789U1 RU 2019125005 U RU2019125005 U RU 2019125005U RU 2019125005 U RU2019125005 U RU 2019125005U RU 193789 U1 RU193789 U1 RU 193789U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flange
supporting frame
housing
bearing
clamps
Prior art date
Application number
RU2019125005U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Серебряков
Владислав Юрьевич Мясников
Илья Игоревич Иванов
Борис Соломонович Блинник
Иван Леонидович Гладкий
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова"
Priority to RU2019125005U priority Critical patent/RU193789U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU193789U1 publication Critical patent/RU193789U1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к системам опор ротора вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД). Система опор ротора вентилятора ТРДД включает несущую раму с установленными на ней подшипниковыми опорами, предназначенными для установки вала ротора, кинематически связанного с вентилятором и компрессором низкого давления, содержащим диск со ступицей. Передняя опора выполнена в виде роликового подшипника, размещенного в конической оболочке, связанной с несущей рамой. Задняя опора выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника, включающего внешнее кольцо, установленное в соответствующем корпусе, содержащем фланец, связанный с соответствующей опорной поверхностью несущей рамы при помощи фиксаторов, и внутреннее кольцо, установленное в коническом корпусе, связанном при помощи фиксаторов с монтажным кольцом, закрепленным на валу ротора. Фиксаторы выполнены с возможностью разрушения при заданном уровне нагрузки. Коническая оболочка роликового подшипника связана с несущей рамой при помощи фиксаторов. Фланец корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника расположен перед соответствующей опорной поверхностью несущей рамы по направлению полета. Система опор снабжена устройством осевого удержания и дополнительного центрирования вала ротора, выполненным в виде Z-образных скоб, установленных осесимметрично с определенным зазором между ступицей диска компрессора низкого давления и средними полками скоб, один из параллельных фланцев каждой скобы направлен в сторону компрессора низкого давления, а противоположно направленный параллельный фланец каждой скобы жестко связан с несущей рамой. Технический результат заключается в повышении надежности системы опор ротора вентилятора ТРДД в процессе его эксплуатации. 3 з.п. ф-ы, 3 ил.The utility model relates to engine building, and in particular to support systems of a rotor of a fan of a turbojet bypass engine (turbofan engine). The fan rotor support system of the turbofan engine includes a bearing frame with bearing supports mounted on it, designed to install a rotor shaft kinematically connected to the fan and low-pressure compressor containing a disk with a hub. The front support is made in the form of a roller bearing placed in a conical shell associated with the supporting frame. The back support is made in the form of an angular contact ball bearing, including an outer ring mounted in a corresponding housing containing a flange connected to the corresponding supporting surface of the supporting frame using clamps, and an inner ring mounted in a conical housing connected by clamps to the mounting ring, fixed to the rotor shaft. The latches are made with the possibility of destruction at a given level of load. The conical shell of the roller bearing is connected to the supporting frame by means of clamps. The flange of the housing of the outer ring of an angular contact ball bearing is located in front of the corresponding supporting surface of the bearing frame in the direction of flight. The support system is equipped with an axial holding device and additional centering of the rotor shaft, made in the form of Z-shaped brackets mounted axisymmetrically with a certain gap between the hub of the low pressure compressor disk and the middle shelves of the brackets, one of the parallel flanges of each bracket is directed towards the low pressure compressor, and the oppositely directed parallel flange of each bracket is rigidly connected to the supporting frame. The technical result consists in increasing the reliability of the turbine fan rotor support system during its operation. 3 s.p. f-s, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к системам опор ротора вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя.The invention relates to engine building, and in particular to support systems of a rotor of a fan of a turbojet dual-circuit engine.

Разрушение рабочей лопатки вентилятора, либо ротора вентилятора может вызывать серьезные проблемы при эксплуатации турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД). В их числе разрушение элементов подвески и отделение двигателя от летательного аппарата (ЛА), возникновение неконтролируемого пожара, передача чрезмерных усилий на элементы силовой схемы ЛА. Для решения этих проблем разработаны конструкторско-технологические решения, направленные на совершенствование силовой схемы вентилятора двигателя путем введения «слабых звеньев» в его опоры. При срабатывании «слабых звеньев» меняется конфигурация и жесткость опор, что позволяет предотвратить опасные последствия.Destruction of the fan blade or fan rotor can cause serious problems in the operation of a turbojet bypass engine (turbofan engine). Among them, the destruction of the suspension elements and the separation of the engine from the aircraft (LA), the occurrence of an uncontrolled fire, the transfer of excessive effort to the elements of the power circuit of the aircraft. To solve these problems, design and technological solutions have been developed aimed at improving the power circuit of the engine fan by introducing “weak links” into its bearings. When the "weak links" are triggered, the configuration and stiffness of the supports change, which helps to prevent dangerous consequences.

Известна система опор ротора вентилятора газотурбинной установки, включающая несущую раму, выполненную в виде кольцевой опоры с фланцем, установленные на раме подшипниковые опоры, предназначенные для установки вала ротора, причем передняя опора выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника, а задняя опора выполнена в виде роликового подшипника, включающего внешнее кольцо, связанное с кольцевой опорой и внутреннее кольцо, связанное с валом вентилятора, и фиксаторы, выполненные с возможностью разрушения при заданном уровне нагрузки (RU 2689258, 2019).A known system of bearings of the rotor of a fan of a gas turbine installation, including a supporting frame made in the form of an annular bearing with a flange, bearing supports mounted on the frame for mounting the rotor shaft, the front bearing is made in the form of an angular contact ball bearing, and the rear bearing is made in the form of a roller bearing, including an outer ring associated with the annular support and an inner ring associated with the fan shaft, and latches made with the possibility of destruction at a given level of load Ways (RU 2689258, 2019).

В известном техническом решении фиксаторы выполнены в виде разрывных винтов, при помощи которых внешнее кольцо роликового подшипника связано с внутренним фланцем кольцевой опоры, а наружный фланец кольцевой опоры связан со статором. Фиксаторы разрушаются, когда на них действуют усилия, превышающие заранее определенный порог, например, при потере лопатки вентилятора.In the known technical solution, the latches are made in the form of explosive screws, by means of which the outer ring of the roller bearing is connected with the inner flange of the ring support, and the outer flange of the ring support is connected with the stator. The latches are destroyed when they are exerted by forces exceeding a predetermined threshold, for example, when a fan blade is lost.

Известна система опор ротора вентилятора газотурбинного двигателя, включающая несущую раму с установленными на ней подшипниковыми опорами, предназначенными для установки вала ротора, кинематически связанного с вентилятором и компрессором низкого давления, содержащим диск со ступицей, причем передняя опора выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника, связанного с несущей рамой при помощи опорного конуса, а задняя опора выполнена в виде установленного на валу ротора роликового подшипника и опорного рычага, один конец которого связан с роликовым подшипником, а другой конец связан с несущей рамой, и фиксатор, выполненный с возможностью разрушения при заданном уровне нагрузки (US 6240719, 2001).A known system of bearings of the rotor of a fan of a gas turbine engine, including a bearing frame with bearings mounted on it, designed to install a rotor shaft kinematically connected to a fan and a low pressure compressor containing a disk with a hub, and the front bearing is made in the form of an angular contact ball bearing connected with a supporting frame using a support cone, and the rear support is made in the form of a roller bearing and a support arm mounted on the rotor shaft, one end of which associated with the roller bearing and the other end connected to the base frame, and a retainer adapted to fracture at a predetermined load level (US 6,240,719, 2001).

В известном техническом решении опорный конус выполнен из двух частей, одна из которых связана с шарикоподшипником передней опоры, а другая часть связана с несущей рамой. При этом фиксатор выполнен в виде предохранителя, установленного между частями опорного конуса. Опорный конус предназначен для удержания вала ротора как в осевом, так и в радиальном направлении. В данном случае система опор работает аналогично с указанным выше техническим решением. Фиксатор разрушаются при потере лопатки вентилятора.In a known technical solution, the support cone is made of two parts, one of which is connected with a ball bearing of the front support, and the other part is connected with a supporting frame. In this case, the latch is made in the form of a fuse installed between the parts of the support cone. The support cone is designed to hold the rotor shaft in both axial and radial directions. In this case, the support system works similarly with the above technical solution. The latch breaks when a fan blade is lost.

При этом в известных технических решениях не предусмотрено средств удержания части ротора, связанной с вентилятором, от вылета по направлению полета, который возможен при разрушении вала после разрушения фиксаторов.Moreover, in the known technical solutions, no means are provided for holding the part of the rotor associated with the fan from flying in the direction of flight, which is possible when the shaft is destroyed after the breakers are destroyed.

Наиболее близкой по технической сущности и назначению к заявляемой полезной модели является система опор ротора вентилятора турбореактивного двигателя, включающая несущую раму с установленными на ней подшипниковыми опорами, предназначенными для установки вала ротора, кинематически связанного с вентилятором и компрессором низкого давления, содержащим диск со ступицей, причем передняя опора выполнена в виде роликового подшипника, размещенного в конической оболочке, связанной с несущей рамой, а задняя опора выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника, включающего внешнее кольцо, установленное в соответствующем корпусе, содержащем фланец, связанный с соответствующей опорной поверхностью несущей рамы при помощи фиксаторов, и внутреннее кольцо, установленное в коническом корпусе, связанном при помощи фиксаторов с монтажным кольцом, закрепленным на валу ротора, причем фиксаторы выполнены с возможностью разрушения при заданном уровне нагрузки (US 6491497, 2002).Closest to the technical nature and purpose of the claimed utility model is a support system of a rotor of a fan of a turbojet engine, including a supporting frame with bearings mounted on it, designed to install a rotor shaft kinematically connected to a fan and a low-pressure compressor containing a disk with a hub, and the front support is made in the form of a roller bearing placed in a conical shell associated with the supporting frame, and the rear support is made in the form of a radial pore ball bearing, comprising an outer ring mounted in a suitable housing containing a flange connected to the corresponding supporting surface of the supporting frame by means of clamps, and an inner ring mounted in a tapered housing connected by clamps with a mounting ring fixed to the rotor shaft, and the clamps made with the possibility of destruction at a given level of load (US 6491497, 2002).

В известном техническом решении коническая оболочка роликового подшипника передней опоры функционально предназначена для удержания вала ротора в радиальном направлении. Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикоподшипника размещено в соответствующем корпусе, который связан с монтажным кольцом, причем контактные поверхности корпуса и монтажного кольца выполнены сферическими, а фиксаторы выполнены в виде пружинных элементов, предназначенных для соединения корпуса подшипника с монтажным кольцом, предотвращения их взаимного поворота и контроля осевой нагрузки на монтажное колесо.In a known technical solution, the conical shell of the roller bearing of the front support is functionally designed to hold the rotor shaft in the radial direction. The inner ring of the angular contact ball bearing is housed in a corresponding housing that is connected to the mounting ring, the contact surfaces of the housing and mounting ring are spherical, and the latches are made in the form of spring elements designed to connect the bearing housing to the mounting ring, preventing their mutual rotation and control axial load on the mounting wheel.

При обрыве лопатки вентилятора в результате дисбаланса возникают значительные по величине радиальные силы, приводящие к разрушению оболочки роликового подшипника передней опоры как фиксатора последней. Вал ротора удерживается за счет радиально-упорного шарикоподшипника. Радиальные силы приводят к возникновению изгибающего момента, действующего на радиально-упорный шарикоподшипник задней опоры. Происходит разрушение фиксаторов и поворот вала ротора относительно сферической поверхности корпуса шарикоподшипника таким образом, что его центр тяжести приближается к оси вращения, что позволяет уменьшить изгибающие напряжения вала ротора и динамические нагрузки на несущую раму. При разрушении вала ротора в сечении, лежащем между передней и задней опорами возникает возможность свободного перемещения части вала, связанной с вентилятором в осевом направлении, что приводит к возможности вылета части вала ротора в направлении полета. Часть вала, связанная с турбиной, удерживается радиально-упорным шарикоподшипником задней опоры от осевого смещения, что может привести к значительному увеличению частоты вращения (раскрутке) части вала и разрушению дисков турбины.When the fan blades break, as a result of the imbalance, considerable radial forces arise, leading to the destruction of the shell of the roller bearing of the front support as a retainer of the latter. The rotor shaft is held by an angular contact ball bearing. Radial forces give rise to a bending moment acting on the angular contact ball bearing of the rear support. The clamps are destroyed and the rotor shaft rotates relative to the spherical surface of the ball bearing housing in such a way that its center of gravity approaches the axis of rotation, which reduces the bending stresses of the rotor shaft and dynamic loads on the supporting frame. When the rotor shaft is destroyed in a section lying between the front and rear bearings, there is the possibility of free movement of the shaft part associated with the fan in the axial direction, which leads to the possibility of the flight of the rotor shaft part in the flight direction. The shaft part associated with the turbine is held by the angular contact ball bearing of the rear support from axial displacement, which can lead to a significant increase in the rotational speed (unwinding) of the shaft part and the destruction of the turbine disks.

Таким образом, общим существенным недостатком известных технических решений является низкий уровень надежности системы опор в процессе эксплуатации двигателя.Thus, a common significant drawback of the known technical solutions is the low level of reliability of the support system during engine operation.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении работоспособности системы опор в процессе эксплуатации турбореактивного двухконтурного двигателя при разрушении лопатки вентилятора или вала ротора.The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the claimed utility model, is to ensure the operability of the support system during operation of a turbojet bypass engine when the fan blades or rotor shaft are destroyed.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемой полезной модели, заключается в повышении надежности системы опор ротора вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя в процессе его эксплуатации.The technical result achieved by the implementation of the proposed utility model is to increase the reliability of the support system of the fan rotor of a turbojet bypass engine during operation.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что система опор ротора вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя включает несущую раму с установленными на ней подшипниковыми опорами, предназначенными для установки вала ротора, кинематически связанного с вентилятором и компрессором низкого давления, содержащим диск со ступицей, причем передняя опора выполнена в виде роликового подшипника, размещенного в конической оболочке, связанной с несущей рамой, а задняя опора выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника, включающего внешнее кольцо, установленное в соответствующем корпусе, содержащем фланец, связанный с соответствующей опорной поверхностью несущей рамы при помощи фиксаторов, и внутреннее кольцо, установленное в коническом корпусе, связанном при помощи фиксаторов с монтажным кольцом, закрепленным на валу ротора, причем фиксаторы выполнены с возможностью разрушения при заданном уровне нагрузки, при этом коническая оболочка роликового подшипника связана с несущей рамой при помощи фиксаторов, фланец корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника расположен перед соответствующей опорной поверхностью несущей рамы по направлению полета, а система опор снабжена устройством осевого удержания и дополнительного центрирования вала ротора, выполненным в виде Z-образных скоб, установленных осесимметрично с определенным зазором между ступицей диска компрессора низкого давления и средними полками скоб, один из параллельных фланцев каждой скобы направлен в сторону компрессора низкого давления, а противоположно направленный параллельный фланец каждой скобы жестко связан с несущей рамой.The claimed technical result is achieved due to the fact that the support system of the rotor of a fan of a turbojet bypass engine includes a supporting frame with bearings mounted on it, designed to install a rotor shaft kinematically connected to a fan and a low pressure compressor containing a disk with a hub, and the front support is made in the form of a roller bearing placed in a conical shell associated with the supporting frame, and the rear support is made in the form of an angular contact ball a bearing comprising an outer ring mounted in a corresponding housing containing a flange connected to the corresponding supporting surface of the supporting frame by means of clamps, and an inner ring mounted in a conical housing connected by clamps with a mounting ring fixed to the rotor shaft, and the clamps are made with the possibility of destruction at a given level of load, while the conical shell of the roller bearing is connected to the supporting frame using clamps, the flange of the housing of the outer ring is glad The angular contact ball bearing is located in front of the corresponding supporting surface of the bearing frame in the direction of flight, and the support system is equipped with an axial holding device and additional centering of the rotor shaft, made in the form of Z-shaped brackets mounted axisymmetrically with a certain clearance between the low pressure compressor hub and the middle shelves staples, one of the parallel flanges of each bracket is directed towards the low-pressure compressor, and the oppositely directed parallel flange of each Oba is rigidly connected to the base frame.

Существенные признаки могут иметь развитие и продолжение, а именно:Essential features may have development and continuation, namely:

несущая рама может быть выполнена в виде кольцевого разделительного корпуса с фланцем, причем фланец корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника расположен перед фланцем кольцевого разделительного корпуса по направлению полета и связан с ним при помощи фиксаторов;the supporting frame can be made in the form of an annular separation housing with a flange, wherein the flange of the outer ring of the angular contact ball bearing is located in front of the flange of the annular separation housing in the direction of flight and is connected with it using clamps;

несущая рама может представлять собой внешнюю часть, выполненную в виде кольцевого разделительного корпуса с фланцем, и внутреннюю часть, выполненную в виде конической оболочки с наружным и внутренним кольцевыми фланцами, причем наружный кольцевой фланец конической оболочки внутренней части несущей рамы жестко связан с фланцем кольцевого разделительного корпуса несущей рамы, а внутренний кольцевой фланец связан с фланцем корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника при помощи фиксаторов, наружный и внутренний кольцевые фланцы конической оболочки внутренней части несущей рамы расположены за соответствующими фланцами кольцевого разделительного корпуса несущей рамы и корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника по направлению полета, а коническая оболочка роликового подшипника связана с внутренней частью несущей рамы при помощи фиксаторов;the supporting frame may be an outer part made in the form of an annular separation housing with a flange, and an inner part made in the form of a conical shell with an outer and inner ring flanges, the outer annular flange of the conical shell of the inner part of the bearing frame is rigidly connected with the flange of the annular separation housing the bearing frame, and the inner annular flange is connected to the flange of the housing of the outer ring of the angular contact ball bearing using clamps, the outer and inner ring s flanges conical shell the inner part of the base frame arranged behind respective flanges of the annular body supporting the separating frame and the housing radially outer ring ball bearing in the direction of flight, and the tapered roller bearing shell associated with the inner part of the supporting frame by means of clamps;

фиксаторы могут быть выполнены в виде болтов.clamps can be made in the form of bolts.

Существенность отличительных признаков полезной модели подтверждается тем, что только совокупность всех признаков, описывающая полезную модель, позволяет повысить надежность системы опор ротора вентилятора в процессе эксплуатации ТРДД за счет предотвращения вылета части вала ротора (осевого удержания), связанной с вентилятором по направлению полета, обеспечения возможности осевого смещения части вала ротора, связанной с турбиной в направлении, противоположном направлению полета, при разрушении вала ротора и обеспечения дополнительного центрирования вала ротора при разрушении лопатки вентилятора.The significance of the distinguishing features of the utility model is confirmed by the fact that only the totality of the features describing the utility model can improve the reliability of the fan rotor support system during the operation of the turbofan engine by preventing the flight of the rotor shaft part (axial retention) associated with the fan in the direction of flight, making it possible axial displacement of the part of the rotor shaft associated with the turbine in the direction opposite to the direction of flight, with the destruction of the rotor shaft and providing additional the centering of the rotor shaft during the destruction of the fan blades.

Настоящая полезная модель поясняется следующим подробным описанием системы опор ротора вентилятора ТРДД и ее работы со ссылками на фигуры 1-3, гдеThis utility model is illustrated by the following detailed description of the turbine fan rotor support system and its operation with reference to figures 1-3, where

на фиг. 1 представлена схема выполнения системы опор с несущей рамой, выполненной в виде кольцевого разделительного корпуса с фланцем;in FIG. 1 shows a diagram of a system of supports with a supporting frame made in the form of an annular dividing body with a flange;

на фиг. 2 представлена Z-образная скоба;in FIG. 2 presents a Z-shaped bracket;

на фиг. 3 представлена схема выполнения системы опор с несущей рамой, выполненной из двух частей.in FIG. 3 shows a diagram of a support system with a supporting frame made of two parts.

Система опор ротора вентилятора ТРДД включает несущую раму с установленными на ней подшипниковыми опорами, предназначенными для установки вала 1 ротора, кинематически связанного с вентилятором (на чертеже не показан) и компрессором 2 низкого давления, содержащим лопатки 3 и диск со ступицей 4 (см. фиг. 1, 3). Передняя опора выполнена в виде роликового подшипника 5, размещенного в конической оболочке 6, связанной с несущей рамой, а задняя опора выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника 7, включающего внешнее кольцо 8, установленное в соответствующем корпусе 9, содержащем фланец 10, связанный с соответствующей опорной поверхностью несущей рамы при помощи фиксаторов 11, и внутреннее кольцо 12, установленное в коническом корпусе 13, связанном при помощи фиксаторов 14 с монтажным кольцом 15, закрепленным на валу 1 ротора. Коническая оболочка 6 роликового подшипника 5 связана с несущей рамой при помощи фиксаторов 16. Фиксаторы 11, 14 и 16 выполнены с возможностью разрушения при заданном уровне нагрузки. Фланец 10 корпуса 9 внешнего кольца 8 радиально-упорного шарикоподшипника 7 расположен перед соответствующей опорной поверхностью несущей рамы по направлению полета.The fan rotor support system of the turbofan engine includes a bearing frame with bearings mounted on it, designed to install the rotor shaft 1 kinematically connected to the fan (not shown in the drawing) and a low pressure compressor 2 containing blades 3 and a disk with a hub 4 (see Fig. . thirteen). The front support is made in the form of a roller bearing 5 placed in a conical shell 6 connected with the supporting frame, and the rear support is made in the form of an angular contact ball bearing 7, including an outer ring 8 mounted in a corresponding housing 9 containing a flange 10 connected to the corresponding the supporting surface of the supporting frame using the clamps 11, and the inner ring 12, mounted in a conical housing 13, connected by means of the clamps 14 with the mounting ring 15, mounted on the shaft 1 of the rotor. The conical shell 6 of the roller bearing 5 is connected to the supporting frame by means of latches 16. The latches 11, 14 and 16 are made with the possibility of destruction at a given load level. The flange 10 of the housing 9 of the outer ring 8 of the angular contact ball bearing 7 is located in front of the corresponding supporting surface of the supporting frame in the direction of flight.

Фиксаторы 11, 14 и 16 могут быть выполнены в виде болтов.The latches 11, 14 and 16 can be made in the form of bolts.

Система опор снабжена устройством осевого удержания и дополнительного центрирования вала 1 ротора, выполненным в виде Z-образных скоб 17, установленных осесимметрично с определенным зазором между ступицей 4 диска компрессора 2 низкого давления и средними полками 18 скоб 17 (см. фиг. 1-3). При этом один из параллельных фланцев 19 каждой скобы 17 направлен в сторону компрессора 2 низкого давления, а противоположно направленный параллельный фланец 20 каждой скобы 17 жестко связан с несущей рамой, например при помощи болтового соединения.The support system is equipped with an axial holding device and additional centering of the rotor shaft 1, made in the form of Z-shaped brackets 17 mounted axially symmetrically with a certain gap between the hub 4 of the compressor disk 2 low pressure and the middle shelves 18 brackets 17 (see Fig. 1-3) . In this case, one of the parallel flanges 19 of each bracket 17 is directed towards the low-pressure compressor 2, and the oppositely directed parallel flange 20 of each bracket 17 is rigidly connected to the supporting frame, for example by means of a bolted connection.

В частном случае реализации несущая рама может быть выполнена в виде кольцевого разделительного корпуса 21 с фланцем 22, который расположен за фланцем 10 корпуса 9 внешнего кольца 8 радиально-упорного шарикоподшипника 7 по направлению полета и связан с ним при помощи фиксаторов 11 (см. фиг. 1).In the particular case of implementation, the supporting frame can be made in the form of an annular dividing housing 21 with a flange 22, which is located behind the flange 10 of the housing 9 of the outer ring 8 of the angular contact ball bearing 7 in the direction of flight and is connected with it using latches 11 (see Fig. one).

В другом частном случае реализации несущая рама представляет собой внешнюю часть, выполненную в виде кольцевого разделительного корпуса 23 с фланцем 24, и внутреннюю часть, выполненную в виде конической оболочки 25 с наружным кольцевым фланцем 26 и внутренним кольцевым фланцем 27 (см. фиг. 3). Наружный кольцевой фланец 26 конической оболочки 25 внутренней части несущей рамы жестко связан (например при помощи болтового соединения) с фланцем 24 кольцевого разделительного корпуса 23 несущей рамы, а внутренний кольцевой фланец 27 связан с фланцем 10 корпуса 9 внешнего кольца 8 радиально-упорного шарикоподшипника 7 при помощи фиксаторов 11. Фланцы 26 и 27 конической оболочки 25 расположены за соответствующими фланцами 24 и 10 по направлению полета. Коническая оболочка 6 роликового подшипника 5 связана с внутренней частью несущей рамы, выполненной в виде конической оболочки 25, при помощи фиксаторов 16.In another particular embodiment, the supporting frame is an outer part made in the form of an annular separation housing 23 with a flange 24, and an inner part made in the form of a conical shell 25 with an outer ring flange 26 and an inner ring flange 27 (see Fig. 3) . The outer annular flange 26 of the conical shell 25 of the inner part of the supporting frame is rigidly connected (for example by bolting) to the flange 24 of the annular separation housing 23 of the supporting frame, and the inner annular flange 27 is connected to the flange 10 of the housing 9 of the outer ring 8 of the angular contact ball bearing 7 when help clamps 11. Flanges 26 and 27 of the conical shell 25 are located behind the corresponding flanges 24 and 10 in the direction of flight. The conical shell 6 of the roller bearing 5 is connected with the inner part of the supporting frame, made in the form of a conical shell 25, using latches 16.

Система опор ротора вентилятора ТРДД работает следующим образом.The support system of the rotor of the fan turbofan engine operates as follows.

В случае разрушения вала 1 ротора в сечении, расположенном между передней и задней опорами (за радиально-упорным шарикоподшипником 7 по направлению полета), под действием некомпенсированной вентилятором осевой силы от турбины низкого давления разрушаются фиксаторы 11, связывающие фланец 10 корпуса 9 внешнего кольца 8 радиально-упорного шарикоподшипника 7 с соответствующей опорной поверхностью несущей рамы, а именно с фланцем 22 кольцевого разделительного корпуса 21 в частном случае реализации (фиг. 1) или с внутренним кольцевым фланцем 27 конической оболочки 25 внутренней части несущей рамы в другом частном случае реализации (фиг. 3). При этом обеспечивается возможность смещения части вала 1 ротора, связанной с турбиной, в направлении, противоположном направлению полета, и возможность работы системы защиты от раскрутки (на чертеже не показана), поскольку фланец 10 корпуса 9 внешнего кольца 8 расположен перед соответствующей опорной поверхностью несущей рамы по направлению полета. Фланцы 19 скоб 17, направленные в сторону компрессора 2 низкого давления, обеспечивают удержание части вала 1 ротора, связанной с вентилятором, и предотвращают ее вылет в направлении полета.In the event of the destruction of the rotor shaft 1 in the section located between the front and rear bearings (behind the angular contact ball bearing 7 in the direction of flight), the clamps 11 connecting the flange 10 of the casing 9 of the outer ring 8 are radially destroyed under the action of an uncompensated axial force from the low-pressure turbine -thrust ball bearing 7 with the corresponding bearing surface of the supporting frame, namely with the flange 22 of the annular separation housing 21 in the particular case of implementation (Fig. 1) or with the inner annular flange 27 of the horse eskoy shell 25 inside of the supporting frame in another particular embodiment (FIG. 3). This provides the possibility of displacement of the part of the shaft 1 of the rotor associated with the turbine in the direction opposite to the direction of flight, and the possibility of the protection system against promotion (not shown), since the flange 10 of the housing 9 of the outer ring 8 is located in front of the corresponding supporting surface of the supporting frame in the direction of flight. The flanges 19 of the brackets 17, directed towards the compressor 2 low pressure, provide retention of the part of the shaft 1 of the rotor associated with the fan, and prevent its flight in the direction of flight.

При обрыве лопатки (на чертеже не показана) вентилятора под действием нагрузки от дисбаланса разрушаются фиксаторы 16, связывающие коническую оболочку 6 роликового подшипника 5 с несущей рамой (а именно с фланцем 22 кольцевого разделительного корпуса 21 в частном случае реализации (фиг. 1) или с конической оболочкой 25 внутренней части несущей рамы в другом частном случае реализации (фиг. 3)), что приводит к их разъединению. Фиксаторы 14, связывающие конический корпус 13 с установленным в нем внутренним кольцом 12 с монтажным кольцом 15, осуществляют таким образом, чтобы произошло их разрушение (срез) под действием изгибающего момента, создаваемого вращающейся несбалансированной массой ротора. В результате среза фиксаторов 14 задняя опора вентилятора (радиально-упорный шарикоподшипник 7) работает как шарнирная опора - воспринимает радиальную нагрузку и не воспринимает нагрузку от изгибающего момента. Разрушение фиксаторов 16 и срез фиксаторов 14 приводят к изменению схемы опирания вала 1 ротора, к изменению динамических характеристик системы и к снижению нагрузок на элементы силовой схемы ТРДД. В этом случае обеспечивается центрирование вала 1 ротора средними полками 18 скоб 17, которые функционируют как дополнительные опоры. Поскольку в результате обрыва лопатки вентилятора и дисбаланса при контакте поверхностей ступицы 4 диска и средних полок 18 скоб 17 возникают значительные силы трения, для устранения возможных вторичных последствий, например пожара, возможно нанесение на контактные поверхности ступицы 4 диска и полок 18 скоб 17 соответствующих антифрикционных и термозащитных покрытий (например нитрид титана TiN).When the blade of the fan breaks (not shown in the drawing) under the influence of an unbalance load, the latches 16 are connected, connecting the conical shell 6 of the roller bearing 5 with the supporting frame (namely, with the flange 22 of the annular separation housing 21 in the particular case of implementation (Fig. 1) or conical shell 25 of the inner part of the supporting frame in another special case of implementation (Fig. 3)), which leads to their separation. The latches 14 connecting the conical body 13 with the inner ring 12 mounted therein with the mounting ring 15 are carried out in such a way that they are destroyed (shear) under the action of a bending moment created by the rotating unbalanced mass of the rotor. As a result of the cutoff of the clamps 14, the rear fan support (angular contact ball bearing 7) works as a hinge support - it perceives radial load and does not perceive load from bending moment. The destruction of the latches 16 and the cut of the latches 14 lead to a change in the support pattern of the rotor shaft 1, to a change in the dynamic characteristics of the system and to a reduction in the loads on the elements of the power circuit of the turbofan engine. In this case, centering of the rotor shaft 1 is ensured by the middle shelves 18 of the brackets 17, which function as additional supports. Since, as a result of the breakdown of the fan blade and imbalance, considerable frictional forces arise when the surfaces of the hub 4 of the disk and the middle shelves 18 of the brackets 17 come into contact, it is possible to apply the corresponding antifriction and anti-friction brackets 17 to the contact surfaces of the hub 4 of the disk and the shelves 18 thermal protective coatings (e.g. titanium nitride TiN).

Геометрические размеры диска со ступицей 4 компрессора 2 низкого давления, скоб 17, а также материал, из которого изготовлены скобы 17, их количество и зазор между контактирующими поверхностями средних полок 18 и поверхностью ступицы 4 диска компрессора 2 низкого давления предварительно определяют расчетным путем с обеспечением требований прочности фланцев 19 и скоб 17 при разрушении вала 1 и обрыве лопатки вентилятора.The geometric dimensions of the disk with the hub 4 of the low-pressure compressor 2, the brackets 17, as well as the material from which the brackets 17 are made, their number and the gap between the contacting surfaces of the middle shelves 18 and the surface of the hub 4 of the disk of the low-pressure compressor 2 are preliminarily determined by calculation to meet the requirements the strength of the flanges 19 and the brackets 17 when the shaft 1 is destroyed and the fan blade is broken.

Техническое решение обеспечивает повышение надежности системы опор ротора вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя в процессе его эксплуатации при разрушении лопатки вентилятора или вала ротора.The technical solution provides increased reliability of the rotor support system of the fan of a turbojet bypass engine during operation when the fan blade or rotor shaft is destroyed.

Claims (4)

1. Система опор ротора вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя, включающая несущую раму с установленными на ней подшипниковыми опорами, предназначенными для установки вала ротора, кинематически связанного с вентилятором и компрессором низкого давления, содержащим диск со ступицей, причем передняя опора выполнена в виде роликового подшипника, размещенного в конической оболочке, связанной с несущей рамой, а задняя опора выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника, включающего внешнее кольцо, установленное в соответствующем корпусе, содержащем фланец, связанный с соответствующей опорной поверхностью несущей рамы при помощи фиксаторов, и внутреннее кольцо, установленное в коническом корпусе, связанном при помощи фиксаторов с монтажным кольцом, закрепленным на валу ротора, причем фиксаторы выполнены с возможностью разрушения при заданном уровне нагрузки, отличающаяся тем, что коническая оболочка роликового подшипника связана с несущей рамой при помощи фиксаторов, фланец корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника расположен перед соответствующей опорной поверхностью несущей рамы по направлению полета, а система опор снабжена устройством осевого удержания и дополнительного центрирования вала ротора, выполненным в виде Z-образных скоб, установленных осесимметрично с определенным зазором между ступицей диска компрессора низкого давления и средними полками скоб, один из параллельных фланцев каждой скобы направлен в сторону компрессора низкого давления, а противоположно направленный параллельный фланец каждой скобы жестко связан с несущей рамой.1. The support system of the rotor of a fan of a turbojet bypass engine, including a supporting frame with bearings mounted on it, designed to install a rotor shaft kinematically connected to a fan and a low-pressure compressor containing a disk with a hub, the front support being made in the form of a roller bearing placed in a conical shell associated with the supporting frame, and the rear support is made in the form of an angular contact ball bearing, including an outer ring mounted in accordance a relevant housing comprising a flange connected to the corresponding supporting surface of the supporting frame by means of clamps, and an inner ring mounted in a conical housing connected by clamps to a mounting ring fixed to the rotor shaft, and the clamps are made with the possibility of destruction at a given load level, characterized in that the conical shell of the roller bearing is connected to the supporting frame by means of clamps, the flange of the housing of the outer ring of the angular contact ball bearing is located In front of the corresponding supporting surface of the bearing frame in the direction of flight, and the support system is equipped with an axial holding device and additional centering of the rotor shaft, made in the form of Z-shaped brackets mounted axisymmetrically with a certain gap between the hub of the low pressure compressor disk and the middle shelves of the brackets, one of the parallel the flanges of each bracket are directed towards the low-pressure compressor, and the oppositely directed parallel flange of each bracket is rigidly connected to the supporting frame. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что несущая рама выполнена в виде кольцевого разделительного корпуса с фланцем, причем фланец корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника расположен перед фланцем кольцевого разделительного корпуса по направлению полета и связан с ним при помощи фиксаторов.2. The system according to claim 1, characterized in that the supporting frame is made in the form of an annular separation housing with a flange, the flange of the housing of the outer ring of an angular contact ball bearing located in front of the flange of the annular separation housing in the direction of flight and connected with it using latches. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что несущая рама представляет собой внешнюю часть, выполненную в виде кольцевого разделительного корпуса с фланцем, и внутреннюю часть, выполненную в виде конической оболочки с наружным и внутренним кольцевыми фланцами, причем наружный кольцевой фланец конической оболочки внутренней части несущей рамы жестко связан с фланцем кольцевого разделительного корпуса несущей рамы, а внутренний кольцевой фланец связан с фланцем корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника при помощи фиксаторов, наружный и внутренний кольцевые фланцы конической оболочки внутренней части несущей рамы расположены за соответствующими фланцами кольцевого разделительного корпуса несущей рамы и корпуса внешнего кольца радиально-упорного шарикоподшипника по направлению полета, а коническая оболочка роликового подшипника связана с внутренней частью несущей рамы при помощи фиксаторов.3. The system according to p. 1, characterized in that the supporting frame is an outer part made in the form of an annular dividing body with a flange, and an inner part made in the form of a conical shell with an outer and inner ring flanges, and the outer annular flange of the conical shell the inner part of the bearing frame is rigidly connected to the flange of the annular separation housing of the bearing frame, and the inner annular flange is connected to the flange of the housing of the outer ring of the angular contact ball bearing in outer and inner annular flanges conical shell the inner part of the base frame arranged behind respective flanges of the annular body supporting the separating frame and the housing radially outer ring ball bearing in the direction of flight, and the tapered roller bearing shell associated with the inner part of the supporting frame by means of clamps. 4. Система по пп. 1-3, отличающаяся тем, что фиксаторы выполнены в виде болтов.4. The system of claims. 1-3, characterized in that the latches are made in the form of bolts.
RU2019125005U 2019-08-07 2019-08-07 Turbofan turbofan engine rotor support system RU193789U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125005U RU193789U1 (en) 2019-08-07 2019-08-07 Turbofan turbofan engine rotor support system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125005U RU193789U1 (en) 2019-08-07 2019-08-07 Turbofan turbofan engine rotor support system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU193789U1 true RU193789U1 (en) 2019-11-14

Family

ID=68580190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125005U RU193789U1 (en) 2019-08-07 2019-08-07 Turbofan turbofan engine rotor support system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU193789U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6240719B1 (en) * 1998-12-09 2001-06-05 General Electric Company Fan decoupler system for a gas turbine engine
US6447248B1 (en) * 2000-10-20 2002-09-10 General Electric Company Bearing support fuse
EP1596038B1 (en) * 2004-05-12 2013-08-07 United Technologies Corporation Gas turbine engine bearing support
US9341116B2 (en) * 2010-09-28 2016-05-17 Snecma Gas turbine engine comprising means for axially retaining a fan of the engine
EP3115551A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-11 General Electric Company Bearing assembly for supporting a rotor shaft of a gas turbine engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6240719B1 (en) * 1998-12-09 2001-06-05 General Electric Company Fan decoupler system for a gas turbine engine
US6447248B1 (en) * 2000-10-20 2002-09-10 General Electric Company Bearing support fuse
EP1596038B1 (en) * 2004-05-12 2013-08-07 United Technologies Corporation Gas turbine engine bearing support
US9341116B2 (en) * 2010-09-28 2016-05-17 Snecma Gas turbine engine comprising means for axially retaining a fan of the engine
EP3115551A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-11 General Electric Company Bearing assembly for supporting a rotor shaft of a gas turbine engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1022438B1 (en) Method and apparatus for supporting a rotatable shaft within a gas turbine engine
US6073439A (en) Ducted fan gas turbine engine
US6240719B1 (en) Fan decoupler system for a gas turbine engine
US4289360A (en) Bearing damper system
CN103912589B (en) Automatically the centripetal thrust force protection bearing arrangement in gap is eliminated
US6494032B2 (en) Ducted fan gas turbine engine with frangible connection
RU2362888C2 (en) Turbomachine with uncoupling device, common for first and second bearings of its control shaft, compressor, consisting uncoupling device, and uncoupling device
US8646978B2 (en) Uncoupling system for an aircraft turbojet engine rotary shaft
US8647049B2 (en) Gas turbine engine casing assembly
US7404678B2 (en) Rotor recentering after decoupling
US6098399A (en) Ducted fan gas turbine engine
US20050241290A1 (en) Turbofan engine with the fan fixed to a drive shaft supported by a first and a second bearing
JP3292714B2 (en) Shaft whirling suppression device
EP3438420B1 (en) Aero-engine and fusing method thereof under fan blade out load
JP2003020909A (en) Turbine engine
JP2002206401A (en) Method and device for supporting rotor assembly imbalanced state
CN103261630A (en) Exhaust gas turbocharger with means for axially securing the shaft when the compressor wheel ruptures
GB2323637A (en) Bearing support for ducted fan engine
JP2002531760A (en) Impeller containment device
CN107060896B (en) Turbine guider link construction and gas-turbine unit with it
GB2531162A (en) Turbo engine comprising a device for braking the fan rotor
RU193789U1 (en) Turbofan turbofan engine rotor support system
US4503667A (en) Turbine overspeed limiter for turbomachines
RU193820U1 (en) Turbofan turbofan engine rotor support system
CN111894737B (en) Rotor support structure and gas turbine

Legal Events

Date Code Title Description
PC92 Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model

Effective date: 20210804