RU211636U1

RU211636U1 - Radial rotor support

Info

Publication number: RU211636U1
Application number: RU2021136461U
Authority: RU
Inventors: Максим Владимирович Лебедев; Григорий Николаевич Журавлёв; Марина Александровна Хмелярская
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2022-06-16

Abstract

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. 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 наружной поверхности внутреннего кольца выполнены поперечные пазы, при этом внутренняя поверхность внутреннего кольца выполнена с шероховатостью, имеющей глубину микронеровностей Ra (0,08-1,6) мкм.

The utility model relates to the field of engine building and can be used in gas turbine engine (GTE) bearings, in particular in bearing structures with high shaft speeds. The technical result, which this technical solution is aimed at, is to increase the resource of the rotor support, by reducing heat generation in the bearing and the support as a whole, by better retaining the lubricant and increasing the cooling rate. The technical result is achieved by the fact that in the radial support of the rotor, containing a radial bearing mounted in a housing on the rotor, including an outer ring with a central annular groove and an inner ring, rolling elements, separating elements, in contrast to the known, the rolling elements are made in the form of balls, and transverse grooves are made on the outer surface of the inner ring, while the inner surface of the inner ring is made with a roughness having a microroughness depth Ra (0.08-1.6) μm.

Description

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.The utility model relates to the field of engine building and can be used in gas turbine engine (GTE) bearings, in particular in bearing structures with high shaft speeds.

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).The traditional power circuit of the rotor of an aircraft gas turbine engine contains a fixing support with an angular contact ball bearing and a floating support with a radial roller bearing to compensate for thermal movements (Fundamentals of design, production and operation of aircraft gas turbine engines and power plants in the CALS technology system: in 3 books. / N. N. Sirotin, A. S. Novikov, A. P. Paikin, A. N. Sirotin - M. Nauka, 2011, Book 1: Design and strength of gas turbine engines and power plants, p. 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.The main disadvantage of a floating bearing with a radial roller bearing is a defect associated with insufficient lubrication, due to the peculiarity of the contact of the rollers with the rings along a line long in the roller. At the same time, lubrication in the middle of the contact of the rollers with the rings is difficult, which leads to premature failure of the bearing.

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).Radial ball bearings with a beadless cylindrical ring are known, which do not have defects inherent in radial roller bearings during operation (Orlov P.I. “Design Basics: Reference and Methodological Guide”. In 2 books. N. Uchaeva. - M .: Mashinostroenie, 1988, p. 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.The closest is the design of the radial support of the rotor, containing a radial bearing mounted in a housing on the rotor, including the outer and inner rings, one of which has a central annular groove, rolling elements, separating elements (A.A. Inozemtsev, V.L. Sandratsky. Gas turbine engines, JSC Aviadvigatel, Perm, 2006, pp. 197-198). The disadvantage of this design is the increased heat dissipation in the support, due to insufficient lubrication of the bearing, leading to a decrease in durability, reliability and service life of the support.

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.The technical result, which this technical solution is aimed at, is to increase the resource of the rotor support, by reducing heat generation in the bearing and the support as a whole, by better retaining the lubricant and increasing the cooling intensity.

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.The technical result is achieved by the fact that in the radial support of the rotor, containing a radial bearing mounted in a housing on the rotor, including an outer ring with a central annular groove and an inner ring, rolling elements, separating elements, in contrast to the known, the rolling elements are made in the form of balls, and transverse grooves are made on the inner surface of the inner ring, while the outer surface of the inner ring is made with a roughness having a microroughness depth Ra (0.08-1.6) μm.

Заявляемое решение поясняется рисунком, на котором представлен продольный разрез радиальной опоры ротора.The proposed solution is illustrated by a figure, which shows a longitudinal section of the radial bearing of the rotor.

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.The radial bearing of the rotor (figure) contains a radial bearing, which is installed in the housing 1 on the rotor 2. The radial bearing contains the outer ring 3 and the inner ring 4, while on the inner surface of the outer ring 3 there is a central annular groove 5, which is the raceway. Between the rings 3 and 4 there are rolling elements 6, made in the form of balls and held there by means of separating elements 7. In this case, the outer surface 8 of the inner ring 4 is made with a roughness having a microroughness depth Ra (0.08-1.6) μm, and on its inner surface 9 transverse grooves 10 are made.

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.The implementation of the transverse grooves 10 allows better circulation of the air-oil mixture, because the transverse grooves 10 are located along the passage of the axial force, and under the influence of centrifugal force, during operation of the support, the air separation efficiency increases, which leads to cooling of the inner ring 4 of the radial support.

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.Since the contact of the rolling elements 6, made in the form of balls, with the beadless cylindrical ring 4 is carried out at a point, the possibility of insufficient lubrication exchange can be excluded.

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.Due to the fact that the roughness of the outer surface 8 of the ring 4 along its entire length is Ra (0.08-1.6) μm, heat generation at the contact point is reduced. The presence of microroughnesses on the outer surface 8 of the inner ring 4 contributes to a better retention of the lubricant, and the presence of transverse grooves 10 on its inner surface 9 - to a better cooling rate of the support.

Таким образом, за счет уменьшения тепловыделения в подшипнике и опоре в целом, данное техническое решение позволяет повысить ресурс опоры ротора.Thus, by reducing heat generation in the bearing and support as a whole, this technical solution allows to increase the resource of the rotor support.

Claims

Radial rotor bearing containing a radial bearing mounted in a housing on the rotor, including an outer ring with a central annular groove and an inner ring, rolling elements, separating elements, characterized in that the rolling elements are made in the form of balls, and transverse grooves are made on the inner surface of the inner ring , while the outer surface of the inner ring is made with a roughness having a microroughness depth of Ra (0.08-1.6) μm.