RU2535801C1

RU2535801C1 - Turbomachine rotor support

Info

Publication number: RU2535801C1
Application number: RU2013148593/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Еричев; Сергей Александрович Заваруев; Николай Владимирович Кикоть; Наталья Юрьевна Кикоть
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-12-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: rotor support comprises radial thrust bearing with its outer ring fitted in housing mechanically coupled, in its turn, with stator, and rotor journal. Inner ring of said radial thrust bearing is made integral with rotor journal and provided with channels to feed oil to balls and radial thrust ball bearing cage. Said outer ring of said bearing represents s split design. Channels are made in said outer ring between its end surfaces to communicate with oil discharge channels made in the housing of said bearing.

EFFECT: longer life, decreased sizes and weight.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин, содержащих радиально-упорные подшипники.The invention relates to the field of turbomachinery, and in particular to the construction of supports for rotors of turbomachines containing angular contact bearings.

Известна опора ротора компрессора высокого давления, содержащая радиально-упорный шариковый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе, который в свою очередь механически соединен со статором, цапфу ротора (см. рис.6.13 «Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей: Учеб. пособие. / Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, К.А. Малиновский, В.Г. Попов. - М.: Высш. шк.; 2002).A well-known rotor support of a high-pressure compressor, containing an angular contact ball bearing, the outer ring of which is installed in the housing, which in turn is mechanically connected to the stator, the axle of the rotor (see Fig.6.13 "Technology of operation, diagnosis and repair of gas turbine engines: Textbook. manual./ Yu.S. Eliseev, V.V. Krymov, K.A. Malinovsky, V.G. Popov. - M.: Higher school; 2002).

Известная опора имеет относительно короткий срок службы за счет повышенной износостойкости подшипника.The known bearing has a relatively short service life due to the increased wear resistance of the bearing.

Также в известной опоре подшипник располагается на большем диаметре, т.к. его внутреннее кольцо прессуется на цапфе ротора. При этом увеличивается масса роторной части опоры. Тела качения располагаются на большем диаметре, вследствие чего - повышенная центробежная нагрузка от тел качения на наружное кольцо подшипника, большее тепловыделение. Внутренние полукольца подшипника монтируются на цапфу ротора с натягом. Это приводит к надирам посадочных поверхностей при сборке и разборке опоры.Also in the known bearing, the bearing is located on a larger diameter, because its inner ring is pressed onto the axle of the rotor. This increases the mass of the rotor part of the support. The rolling bodies are located on a larger diameter, as a result of which there is an increased centrifugal load from the rolling bodies on the outer ring of the bearing, and more heat is generated. The inner half rings of the bearing are mounted on the axle of the rotor with interference. This leads to nadir landing surfaces during assembly and disassembly of the support.

Для подвода масла на цапфе ротора известной опоры выполнено множество канавок. Их наличие снижает прочность цапфы, так как они выполнены вдоль оси ротора. Поэтому для повышения прочности и снижения концентраторов напряжений в известной опоре масса цапфы переразмерена с целью сохранения требований надежности. Подача масла осуществляется под козырек гайки и далее к подшипнику, поэтому часть резьбы изрезана канавками, что отрицательно может сказаться на надежности пакета деталей, установленных на цапфе.For the supply of oil on the axle of the rotor of the known support made many grooves. Their presence reduces the strength of the trunnion, since they are made along the axis of the rotor. Therefore, to increase strength and reduce stress concentrators in a known support, the trunnion mass is oversized in order to maintain reliability requirements. Oil is supplied under the visor of the nut and further to the bearing, so part of the thread is cut with grooves, which can negatively affect the reliability of the package of parts installed on the axle.

Известная опора имеет дополнительные боковые форсунки для подвода масла под сепаратор, т.к. подача масла под козырек гайки неравномерно охлаждает внутреннее кольцо подшипника. Форсунки усложняют конструкцию опоры и снижают надежность при их возможном засорении.Known support has additional side nozzles for supplying oil under the separator, because the oil supply under the visor of the nut unevenly cools the inner ring of the bearing. Nozzles complicate the construction of the support and reduce reliability in case of their possible clogging.

Задачей заявленного изобретения является создание опоры ротора турбомашины, в которой устранены описанные выше недостатки.The objective of the claimed invention is the creation of a support for the rotor of a turbomachine, in which the disadvantages described above are eliminated.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной опоры ротора турбомашины, является повышение долговечности подшипника и, как следствие, увеличение срока службы опоры в целом, а также уменьшение ее габаритов и массы, снижение расхода масла, что благоприятно скажется на удельных параметрах турбомашины и повысит надежность ее работы.The technical result achieved by using the claimed support of the turbomachine rotor is to increase the durability of the bearing and, as a result, increase the service life of the support as a whole, as well as reduce its dimensions and weight, reduce oil consumption, which will favorably affect the specific parameters of the turbomachine and increase its reliability work.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре ротора турбомашины, содержащей радиально-упорный шариковый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе, который в свою очередь механически соединен со статором, цапфу ротора, согласно настоящему изобретению, внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника выполнено зацело с цапфой ротора и в нем выполнены маслоподводящие каналы к шарикам и сепаратору радиально-упорного шарикового подшипника, при этом наружное кольцо радиально-упорного шарикового подшипника выполнено разъемным, кроме того, в разъемном наружном кольце радиально-упорного шарикового подшипника между торцевыми поверхностями полуколец образованы каналы, сообщенные с маслоотводящими канавками, расположенными в корпусе радиально-упорного шарикового подшипника.The specified technical result is achieved by the fact that in the support of the rotor of the turbomachine containing an angular contact ball bearing, the outer ring of which is installed in the housing, which in turn is mechanically connected to the stator, the rotor journal, according to the present invention, the inner ring of the angular contact ball bearing is made integral with the axle of the rotor and oil supply channels are made to the balls and the cage of the angular contact ball bearing, the outer ring of the angular contact ball the bearing is made detachable, in addition, in the detachable outer ring of the angular contact ball bearing between the end surfaces of the semirings, channels are formed that are in communication with the oil discharge grooves located in the housing of the angular contact ball bearing.

Наличие в разъемном наружном кольце радиально-упорного шарикового подшипника между торцевыми поверхностями полуколец каналов, сообщенных с маслоотводящими канавками, расположенными в корпусе радиально-упорного шарикового подшипника, позволяет эффективно отводить горячее масло от подшипника. Масло покидает наружное кольцо подшипника, не образуя при этом несливаемый остаток в углублении дорожки качения. Также через эти канавки вымываются продукты износа и посторонние элементы. Тем самым повышается долговечность подшипника и, как следствие, увеличивается срок службы опоры.The presence in the detachable outer ring of an angular contact ball bearing between the end surfaces of the semicircle channels connected to the oil discharge grooves located in the housing of the angular contact ball bearing, allows you to effectively divert hot oil from the bearing. The oil leaves the outer race of the bearing without forming an indelible residue in the groove of the raceway. Also, wear products and foreign elements are washed out through these grooves. This increases the durability of the bearing and, as a result, increases the service life of the support.

Выполнение зацело внутреннего кольца подшипника с цапфой ротора уменьшает габариты и массу заявленной опоры, повышается точность позиционирования ротора относительно статора, т.к. исчезают дополнительные биения внутреннего кольца относительно ротора, что приводит повышению долговечности подшипника. Подача масла в кольцевую полость под подшипник приводит к выравниванию осевого температурного градиента внутреннего кольца подшипника, а следовательно, снижает перекосы колец подшипника.Performing the entire inner ring of the bearing with the journal of the rotor reduces the dimensions and weight of the declared support, increases the accuracy of the positioning of the rotor relative to the stator, additional runout of the inner ring relative to the rotor disappears, which leads to increased bearing life. The flow of oil into the annular cavity under the bearing aligns the axial temperature gradient of the inner ring of the bearing, and therefore reduces the distortion of the bearing rings.

Наличие маслопроводящих каналов к сепаратору и шарикам во внутреннем кольце подшипника позволяет более эффективно снимать тепловые потоки от подшипника и ротора. Поэтому опоре потребуется меньшее количество масла, что снижает его расход при работе.The presence of oil-conducting channels to the separator and balls in the inner ring of the bearing allows more efficient removal of heat fluxes from the bearing and rotor. Therefore, the support will require less oil, which reduces its consumption during operation.

В частном случае реализации заявленной опоры ротора турбомашины торцевые поверхности полуколец выполнены коническими относительно продольной оси ротора, что позволяет однозначно сцентрировать два наружных полукольца относительно друг друга. Это необходимо, т.к. наружное кольцо подшипника, как правило, монтируется в корпусе подшипника с небольшим зазором. При этом повышается технологичность опоры, упрощается сборка, не требуются операции по нагреву и охлаждению элементов опоры при сборке.In the particular case of the implementation of the declared support of the rotor of the turbomachine, the end surfaces of the half rings are made conical relative to the longitudinal axis of the rotor, which makes it possible to uniquely center the two outer half rings relative to each other. This is necessary because The outer race of the bearing is usually mounted in the bearing housing with a small clearance. At the same time, the manufacturability of the support is increased, assembly is simplified, and operations on heating and cooling the support elements during assembly are not required.

На фиг.1 представлен продольный разрез заявленной опоры ротора турбомашины.Figure 1 presents a longitudinal section of the claimed support of the rotor of the turbomachine.

На фиг.2 представлен продольный разрез заявленной опоры ротора турбомашины, в которой торцевые поверхности полуколец радиально-упорного шарикового подшипника выполнены коническими относительно продольной оси ротора.Figure 2 presents a longitudinal section of the claimed support of the rotor of the turbomachine, in which the end surfaces of the half rings of an angular contact ball bearing are made conical relative to the longitudinal axis of the rotor.

Опора ротора турбомашины содержит радиально-упорный шариковый подшипник 1, наружное кольцо 2 которого установлено в корпусе 3, который в свою очередь механически соединен со статором 4, цапфу ротора 5, при этом внутреннее кольцо 6 радиально-упорного шарикового подшипника 1 выполнено зацело с цапфой ротора 5 и в нем выполнены маслоподводящие каналы 7 к шарикам и сепаратору 8 радиально-упорного шарикового подшипника 1, а наружное кольцо 2 радиально-упорного шарикового подшипника 1 выполнено разъемным из двух полуколец, между торцевыми поверхностями 9 которых образованы каналы, сообщенные с маслоотводящими канавками 10, расположенными в корпусе 3 радиально-упорного шарикового подшипника 1.The rotor support of the turbomachine contains an angular contact ball bearing 1, the outer ring 2 of which is installed in the housing 3, which, in turn, is mechanically connected to the stator 4, the journal of the rotor 5, while the inner ring 6 of the angular contact ball bearing 1 is integral with the journal of the rotor 5 and oil supply channels 7 are made to the balls and to the cage 8 of the angular contact ball bearing 1, and the outer ring 2 of the angular contact ball bearing 1 is made detachable from two half rings, between the end surfaces s 9 which are formed channels communicated with the oil return grooves 10 disposed in the housing 3 radially thrust ball bearing 1.

Торцевые поверхности 9 полуколец выполнены коническими (фиг.2) относительно продольной оси ротора.The end surfaces 9 of the half rings are made conical (figure 2) relative to the longitudinal axis of the rotor.

В процессе сборки выставляют цапфу ротора 5 относительно статора 4, включающего корпус 3 подшипника 1 с правым наружным полукольцом. При этом корпус 3 подшипника 1 и статор 4 пока не стянуты болтовым соединением. После этого корпус 3 подшипника 1 с правым полукольцом сдвигается максимально в сторону ротора 5. Сепаратор 8 с телами качения монтируется во внутреннем кольце 6 подшипника 1, выполненном зацело с цапфой ротора 5. После этого корпус 3 подшипника 1 смещается влево и стягивается болтами со статором 4. Далее устанавливается левое полукольцо и полученный пакет деталей наружного кольца 2 подшипника 1 обжимается гайкой и контрится.In the assembly process expose the pin of the rotor 5 relative to the stator 4, including the housing 3 of the bearing 1 with a right outer half ring. In this case, the bearing housing 3 and the stator 4 are not yet pulled together by a bolt connection. After that, the housing 3 of the bearing 1 with the right half ring is shifted as far as possible towards the rotor 5. The separator 8 with the rolling bodies is mounted in the inner ring 6 of the bearing 1, made integrally with the axle of the rotor 5. After that, the housing 3 of the bearing 1 is shifted to the left and pulled together with the stator 4 Next, the left half ring is installed and the resulting package of parts of the outer ring 2 of the bearing 1 is crimped with a nut and locked.

В процессе работы опоры радиальная и осевая нагрузка передается от ротора 5 на статор 4 через подшипник 1. Масло подается под внутреннее кольцо подшипника 6 и равномерно через маслопроводящие каналы 7 на тела качения и под сепаратор 8. Эвакуация масла дополнительно осуществляется через маслоотводящие канавки 10 корпуса 3 подшипника 1.During the operation of the support, the radial and axial load is transferred from the rotor 5 to the stator 4 through the bearing 1. The oil is supplied under the inner ring of the bearing 6 and evenly through the oil-conducting channels 7 to the rolling elements and under the separator 8. The oil is evacuated further through the oil-removing grooves 10 of the housing 3 bearing 1.

Claims

1. The rotor support of the turbomachine, comprising an angular contact ball bearing, the outer ring of which is mounted in the housing, which in turn is mechanically connected to the stator, a rotor journal, characterized in that the inner ring of the angular contact ball bearing is integral with the rotor journal and oil supply channels are made to the balls and to the cage of the angular contact ball bearing, while the outer ring of the angular contact ball bearing is made detachable, in addition, in the detachable outer to ltse angular contact ball bearing between the end faces of the half-rings formed channels communicated with the oil return grooves arranged in the housing angular contact ball bearing.

2. The support of the rotor of the turbomachine according to claim 1, characterized in that the said end surfaces of the half rings are conical relative to the longitudinal axis of the rotor.