Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к размещению опор для вращающихся с большой частотой вращения роторов турбомашин, и может использоваться в наиболее напряженных опорах.The invention relates to gas turbine engines for aviation and ground applications, namely, to the placement of supports for turbomachines rotors rotating with a high rotation speed, and can be used in the most stressed supports.
Известна передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя, содержащая радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу ротора низкого давления, а наружное кольцо в узле конической передачи на внутренней поверхности конической шестерни, контактирующей с рессорой посредством шлицевого соединения, которая контактирует с цапфой ротора высокого давления посредством шлицевого соединения и содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника (см. патент RU 2482303 С1, опубл. 20.05.2013).Known front support of the rotor of the low pressure turbine of a twin-shaft gas turbine engine, comprising an angular contact bearing, the inner ring of which is mounted on the shaft of the low pressure rotor, and the outer ring in the bevel gear assembly on the inner surface of the bevel gear in contact with the spring by means of a spline connection that contacts the trunnion of the high-pressure rotor by means of a spline connection and contains fixing means limiting its axial displacement in the direction from the radial thrust bearing (see patent RU 2482303 C1, publ. 05.20.2013).
К недостаткам такой опоры следует отнести сложность в изготовлении шлицевого соединения конической шестерни и рессоры, которое выполнено винтовым в виде многозаходной резьбы с целью создания осевой нагрузки на наружное кольцо радиально-упорного подшипника. При этом подшипник должен располагаться только в узле конической передачи, так как осевое усилие рессоры зависит от крутящего момента конической передачи и угла подъема шлиц. Это ограничивает место расположения известной опоры. В процессе доводки двигателя изменение осевого усилия потребует изготовления новой шестерни и рессоры. Это увеличивает время доводки двигателя.The disadvantages of such a support include the difficulty in manufacturing a spline connection of a bevel gear and a spring, which is made screw in the form of multiple threads in order to create an axial load on the outer ring of an angular contact bearing. In this case, the bearing should be located only in the bevel gear assembly, since the axial force of the spring depends on the torque of the bevel gear and the angle of rise of the splines. This limits the location of the known support. In the process of fine-tuning the engine, a change in axial force will require the manufacture of a new gear and spring. This increases the engine refinement time.
Задачей заявленного изобретения является создание передней опоры ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя, в которой устранены описанные выше недостатки.The objective of the claimed invention is the creation of the front support of the rotor of the low pressure turbine of a twin-shaft gas turbine engine, which eliminated the above-described disadvantages.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является упрощение конструкции, расширение области применения опоры, сокращение времени доводки двигателя.The technical result achieved by using the claimed invention is to simplify the design, expand the scope of the support, reducing the time of engine refinement.
Указанный технический результат достигается тем, что в передней опоре ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя, содержащей радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу ротора низкого давления, а наружное кольцо в узле конической передачи на внутренней поверхности конической шестерни, контактирующей с рессорой посредством шлицевого соединения, которая контактирует с цапфой ротора высокого давления посредством шлицевого соединения и содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника, при этом, согласно настоящему изобретению, она снабжена кольцевым элементом, установленным на внутренней поверхности конической шестерни и зафиксированным в ней от проворота посредством шлицевого соединения и V-образными элементами, расположенными по окружности, между радиально-упорным подшипником и рессорой, причем кольцевой элемент контактирует по торцу с наружным кольцом, а каждый из V-образных элементов образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения, при этом в месте их соединения установлен груз, а свободные концы качалок соединены с наружным кольцом и рессорой соответственно посредством шарнирных соединений, кроме того, рессора содержит средство фиксации, ограничивающее осевое смещение рессоры в направлении к радиально-упорному подшипнику.The specified technical result is achieved in that in the front support of the rotor of the low-pressure turbine of a twin-shaft gas turbine engine containing an angular contact bearing, the inner ring of which is mounted on the shaft of the low-pressure rotor, and the outer ring in the bevel gear assembly on the inner surface of the bevel gear in contact with the spring by means of a spline connection, which contacts the trunnion of the high-pressure rotor by means of a spline connection and contains fixing means, restricting its axial displacement in the direction from the angular contact bearing, while, according to the present invention, it is equipped with an annular element mounted on the inner surface of the bevel gear and fixed in it from rotation by means of a splined connection and V-shaped elements located around the circumference, between angular contact bearing and spring, and the annular element is in contact at the end with the outer ring, and each of the V-shaped elements is formed by two rocking chairs connected to each other by means of a swivel joint, at the same time, a load is installed at the junction point, and the free ends of the rocking chairs are connected to the outer ring and the spring, respectively, by means of swivel joints, in addition, the spring contains fixing means restricting the axial displacement of the spring towards the angular contact bearing.
Введение простых в изготовлении V-образных элементов с грузами и кольцевого элемента позволяет преобразовывать за счет центробежных сил радиальную нагрузку от грузов в осевую нагрузку, которая давит на наружное кольцо радиально-упорного подшипника, что позволяет отказаться от выполнения шлицевого соединения винтовым в виде многозаходной резьбы, что упрощает конструкцию заявленной опоры. При этом осевая нагрузка зависит от частоты вращения ротора и весовых характеристик грузов. В процессе доводки двигателя для создания нужного осевого усилия достаточно заменить грузы, это сокращает время доводки двигателя. Кроме того, нет необходимости располагать опору только в узле конической передачи. Заявленную опору возможно применить между вращающимися роторами в любом месте двигателя, без привязки к узлу конической передачи, что расширяет область применения заявленной опоры.The introduction of easy-to-manufacture V-shaped elements with weights and an annular element allows us to convert the radial load from the loads into axial load due to centrifugal forces, which presses on the outer ring of the angular contact bearing, which allows us to refuse to make a spline connection with a screw in the form of multiple threads, which simplifies the design of the claimed support. In this case, the axial load depends on the rotor speed and weight characteristics of the goods. In the process of fine-tuning the engine to create the desired axial force, it is enough to replace the loads, this reduces the time of fine-tuning the engine. In addition, there is no need to position the support only in the bevel gear assembly. The claimed support can be used between rotating rotors anywhere in the engine, without reference to the bevel gear assembly, which expands the scope of the claimed support.
На чертеже представлен продольный разрез заявленной передней опоры ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя.The drawing shows a longitudinal section of the claimed front support of the rotor of the low pressure turbine of a twin-shaft gas turbine engine.
Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный подшипник 1, внутреннее кольцо 2 которого установлено на валу 3 ротора низкого давления, а наружное кольцо 4 в узле конической передачи на внутренней поверхности 5 конической шестерни 6, контактирующей с рессорой 7 посредством шлицевого соединения 8, которая в свою очередь контактирует с цапфой 9 ротора высокого давления посредством шлицевого соединения 10 и содержит средство фиксации, ограничивающее ее (рессоры 7) осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника 1, выполненное в виде бурта 11 на рессоре 7, с возможностью его упора в торцевую поверхность 12 цапфы 9, при этом заявленная опора снабжена кольцевым элементом 13, установленным на внутренней поверхности 5 конической шестерни 6 и зафиксированным в ней от проворота посредством шлицевого соединения 14 и V-образными элементами, расположенными по окружности, между радиально-упорным подшипником 1 и рессорой 7, причем кольцевой элемент 13 контактирует по торцу 15 с наружным кольцом 4, а каждый из V-образных элементов образован двумя качалками 16, 17, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения 18, при этом в месте их соединения установлен груз 19, а свободные концы качалок соединены с наружным кольцом 4 и рессорой 7 соответственно посредством шарнирных соединений 20, 21, кроме того, рессора 7 содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении к радиально-упорному подшипнику 1, выполненное в виде бурта 22 на рессоре 7, с возможностью его упора в торцевую поверхность 23 конической шестерни 6.The front support of the rotor of the low pressure turbine of a twin-shaft gas turbine engine contains an angular contact bearing 1, the inner ring 2 of which is mounted on the shaft 3 of the low pressure rotor, and the outer ring 4 in the bevel gear assembly on the inner surface 5 of the bevel gear 6 in contact with the spring 7 by means of a spline connection 8, which in turn is in contact with the pin 9 of the high-pressure rotor by means of a spline connection 10 and contains fixing means limiting it (springs 7) axial displacement in the direction from the angular contact bearing 1, made in the form of a collar 11 on the spring 7, with the possibility of its abutment against the end surface 12 of the pin 9, while the claimed support is equipped with an annular element 13 mounted on the inner surface 5 of the bevel gear 6 and fixed in it from turning by means of a spline connection 14 and V-shaped elements located around the circumference between the angular contact bearing 1 and the spring 7, and the annular element 13 is in contact along the end 15 with the outer ring 4, and each of the V-shaped elements formed by two rockers 16, 17, connected to each other by means of a swivel joint 18, while at the place of their connection, a load 19 is installed, and the free ends of the rockers are connected to the outer ring 4 and the spring 7, respectively, by means of swivel joints 20, 21, in addition, the spring 7 contains a fixing means, limiting its axial displacement in the direction of the angular contact bearing 1, made in the form of a collar 22 on the spring 7, with the possibility of its abutment in the end surface 23 of the bevel gear 6.
При работе двигателя с ростом частоты вращения ротора высокого давления грузы 19 за счет центробежных сил оказывают через качалки 16 и 17 осевое давление на кольцевой элемент 13 и рессору 7, при этом рессора упирается буртом 11 в торец 12 цапфы 9. Кольцевой элемент 13 давит на наружное кольцо 4 подшипника 1. При низких частотах вращения грузы 19 не коснутся вала 3 за счет контакта бурта 22 в торец 23 конической шестерни 6.When the engine is running with an increase in the rotational speed of the high-pressure rotor, the loads 19 exert axial pressure through the rockers 16 and 17 on the annular element 13 and the spring 7, while the spring abuts against the end 12 of the axle 9 with the shoulder 11. The annular element 13 presses on the outer ring 4 of the bearing 1. At low speeds, the loads 19 will not touch the shaft 3 due to the contact of the shoulder 22 in the end face 23 of the bevel gear 6.
