RU2563952C1

RU2563952C1 - Resilient damping support of turbomachine rotor

Info

Publication number: RU2563952C1
Application number: RU2014147836/06A
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: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-09-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: resilient damping support of turbomachine rotor contains a bearing, and shell secured on its external raceway, it is connected with stator elements using the split bushing. Between the stator element and shell a ring piston is installed, in it a control cavity is made at the side opposite to the split bushing. The control cavity is limited by the lid rigidly secured on the stator element, and is connected with the oil supply channel passing through the lid. Part of surface of the ring piston and mating surface of the stator element are made cone relatively to the longitudinal axis of the support with creation between them of the damping cavity. Between the stator element and shell a spring is installed, it contacts at the ends with a ring piston and shell.

EFFECT: invention increases reliability of the support of the turbine machine rotor due to widening of range of the work speeds of rotation of the rotor and decreasing of the dynamic deflections of the rotor, and vibration loads acting on the support.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упруго-демпферных опор роторов турбомашин.The invention relates to the field of turbomachinery, and in particular to the design of elastic-damping bearings of rotors of turbomachines.

Известна упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая подшипник и закрепленную на его наружной обойме обечайку, соединенную со статорным элементом при помощи разрезной втулки и образующую с ним демпфирующую полость (патент RU 2265728, опубл. 10.12.2005).Known elastic damper support of the rotor of a turbomachine, containing a bearing and a shell secured to its outer race, connected to the stator element using a split sleeve and forming a damping cavity with it (patent RU 2265728, publ. 10.12.2005).

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution is selected as a prototype.

В известной опоре обечайка контактирует со статорным элементом по поверхности торцевых уступов в плоскости, перпендикулярной продольной оси ротора. Такая конструкция не позволяет передавать радиальную нагрузку от подшипника на статорный элемент непосредственно через обечайку, а не через разрезную втулку и поэтому не предусматривает возможности директивного изменения податливости поры, необходимого в случае работы двигателя в области критических частот вращения ротора с целью снижения динамических прогибов роторов и вибрационных нагрузок на опоры.In a known support, the shell contacts the stator element along the surface of the end ledges in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the rotor. This design does not allow the radial load from the bearing to be transferred to the stator element directly through the shell, and not through the split sleeve, and therefore does not provide for the possibility of a direct change in pore compliance, which is necessary when the engine is operating in the region of critical rotor rotational frequencies in order to reduce dynamic deflections of rotors and vibration support loads.

Задачей изобретения является создание упругодемпферной опоры ротора турбомашины, в которой устранены описанные выше недостатки.The objective of the invention is the creation of an elastic damper support of the rotor of a turbomachine, which eliminated the above disadvantages.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является повышение ее надежности за счет расширения диапазона рабочих частот вращения ротора и снижения динамических прогибов ротора и вибрационных нагрузок на опору.The technical result achieved by using the claimed elastic damper support of the rotor of a turbomachine is to increase its reliability by expanding the range of operating frequencies of the rotor rotation and reducing the dynamic deflection of the rotor and vibration loads on the support.

Указанный технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре ротора турбомашины, содержащей подшипник и закрепленную на его наружном кольце обечайку, соединенную со статорным элементом при помощи разрезной втулки, согласно изобретению между статорным элементом и обечайкой установлен кольцевой поршень, в котором со стороны, противоположной разрезной втулке, образована управляющая полость, ограниченная крышкой, жестко закрепленной на статорном элементе и сообщенная с маслоподводящим каналом, проходящим через крышку, причем часть поверхности кольцевого поршня и ответная поверхность статорного элемента выполнены коническими относительно продольной оси опоры, с образованием между ними демпфирующей полости, а между статорным элементом и обечайкой установлена пружина, контактирующая по торцам с кольцевым поршнем и обечайкой.The specified technical result is achieved by the fact that in the elastic-damping support of the rotor of the turbomachine containing a bearing and a shell secured to its outer ring connected to the stator element by means of a split sleeve, according to the invention, an annular piston is installed between the stator element and the shell, in which from the side opposite to the split a sleeve, a control cavity is formed, bounded by a cover rigidly fixed to the stator element and communicated with an oil supply channel passing through the cover, moreover, part of the surface of the annular piston and the reciprocal surface of the stator element are conical relative to the longitudinal axis of the support, with the formation of a damping cavity between them, and a spring is installed between the stator element and the shell, which contacts the ends of the annular piston and the shell.

Такое выполнение устройства позволяет передавать радиальную нагрузку с подшипника на статорный элемент непосредственно через обечайку и кольцевой поршень, минуя разрезную втулку, обеспечивая в случае необходимости возможность изменения податливости опоры непосредственно в процессе работы турбомашины, что позволяет изменить значение критической частоты вращения ротора и снизить вибрации турбомашины при работе в области критических частот вращения ротора.This embodiment of the device allows you to transfer the radial load from the bearing to the stator element directly through the shell and the annular piston, bypassing the split sleeve, providing, if necessary, the ability to change the flexibility of the support directly during operation of the turbomachine, which allows you to change the value of the critical rotor speed and reduce vibration of the turbomachine when work in the field of critical rotor speeds.

На чертеже представлен продольный разрез заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины.The drawing shows a longitudinal section of the claimed elastic damper support of the rotor of the turbomachine.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник 1 и закрепленную на его наружном кольце 2 обечайку 3, соединенную со статорным элементом 4 при помощи разрезной втулки 5, при этом согласно изобретению между статорным элементом 4 и обечайкой 3 установлен кольцевой поршень 6, в котором со стороны, противоположной разрезной втулке 5, образована управляющая полость 7, ограниченная крышкой 8, жестко закрепленной на статорном элементе 4 и сообщенная с маслоподводящим каналом 9, проходящим через крышку 8, причем часть поверхности кольцевого поршня 6 и ответная поверхность статорного элемента 4 выполнены коническими относительно продольной оси опоры с образованием между ними демпфирующей полости 10, а между статорным элементом 4 и обечайкой 3 установлена пружина 11, контактирующая по торцам с кольцевым поршнем 6 и обечайкой 3.The elastic damper support of the rotor of the turbomachine comprises a bearing 1 and a casing 3 fixed on its outer ring 2, connected to the stator element 4 by means of a split sleeve 5, according to the invention, an annular piston 6 is installed between the stator element 4 and the casing 3, in which from the side opposite a split sleeve 5, a control cavity 7 is formed, limited by a cover 8, rigidly fixed to the stator element 4 and communicated with the oil supply channel 9 passing through the cover 8, and part of the surface is annular of the piston 6 and the counter surface of the stator element 4 are conical relative to the longitudinal axis of the support with the formation of a damping cavity 10 between them, and a spring 11 is installed between the stator element 4 and the shell 3, which contacts the ends of the annular piston 6 and the shell 3.

В процессе работы ротора с некритической частотой вращения контакт статорного элемента 4 и кольцевого поршня 6 по коническим поверхностям отсутствует, и радиальная нагрузка с подшипника 1 на статорный элемент 4 передается через разрезную втулку 5, т.е. опора обладает повышенной податливостью. При достижении частоты вращения ротора значения критической частоты и, как следствие, увеличения вибраций турбомашины повышается давление в управляющей полости 7. Кольцевой поршень 6 смещается в осевом направлении до контакта по коническим поверхностям. Теперь радиальная нагрузка от подшипника 1 передается на статорный элемент 4, минуя разрезную втулку 5. Опора уменьшает свою податливость, а критическая частота исчезает из рабочей частоты вращения. При прохождении данной частоты вращения давление в управляющей полости 7 снижается, и за счет пружины 11 кольцевой поршень 6 смещается для образования зазора по коническим поверхностям кольцевого поршня 6 и статорного элемента 4. Податливость опоры опять повышается и исключает критические частоты вращения в данном диапазоне частот вращения. Это расширяет рабочий диапазон работы турбомашины и позволяет исключить наличие критических частот вращения на всех режимах работы турбомашины.In the process of operation of the rotor with an uncritical speed, there is no contact between the stator element 4 and the annular piston 6 on the conical surfaces, and the radial load from the bearing 1 to the stator element 4 is transmitted through the split sleeve 5, i.e. the support has increased flexibility. When the rotor speed reaches the critical frequency and, as a result, the turbomachine vibrations increase, the pressure in the control cavity 7 increases. The annular piston 6 is displaced in the axial direction until contact on the conical surfaces. Now the radial load from the bearing 1 is transmitted to the stator element 4, bypassing the split sleeve 5. The support reduces its compliance, and the critical frequency disappears from the operating speed. With the passage of this speed, the pressure in the control cavity 7 decreases, and due to the spring 11, the annular piston 6 is displaced to form a gap along the conical surfaces of the annular piston 6 and the stator element 4. The suppleness of the support again increases and excludes critical rotational speeds in this speed range. This extends the operating range of the turbomachine and eliminates the presence of critical speeds at all modes of operation of the turbomachine.

Claims

The elastic damper support of the rotor of the turbomachine, comprising a bearing and a shell mounted on its outer ring, connected to the stator element by means of a split sleeve, characterized in that an annular piston is installed between the stator element and the shell, in which a control cavity is formed from the side opposite to the split sleeve, bounded by a cover rigidly fixed to the stator element, and communicated with an oil supply channel passing through the cover, and part of the surface of the annular piston and the reciprocal the surface of the stator element is conical relative to the longitudinal axis of the support with the formation of a damping cavity between them, and a spring is installed between the stator element and the shell, which contacts the ends of the annular piston and the shell.