RU2578926C1

RU2578926C1 - Turbomachine rotor support

Info

Publication number: RU2578926C1
Application number: RU2015109608/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Заваруев; Лариса Фёдоровна Зенкова; Николай Владимирович Кикоть
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-03-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to turbomachinery, particularly, to design intershaft turbomachine rotor supports. Turbomachine rotor support contains roller bearing and mounting ring at the inner ring roller bearing. Outer ring roller bearing is installed in shaft gear central bevel gear, and the inner ring is fixed on the turbine shaft in axial direction. Set ring has coefficient of thermal expansion, greater than that of the turbine shaft is installed on the latter and is fixed on it in axial direction. Inner diameter of the mounting ring is made with eccentricity in relation to its outer diameter, and turbine shaft axis coincides with axis of roller bearing.

EFFECT: invention enables to avoid slipping of inter-shaft roller bearing without radial displacement unit central bevel gear.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции межвальных опор роторов турбомашин.The invention relates to the field of turbomachinery, and in particular to the construction of shaft joints of rotors of turbomachines.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана опора ротора турбомашины, содержащая роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в валу шестерни центральной конической передачи, а внутреннее кольцо установлено и зафиксировано на валу турбины в осевом направлении (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).As the closest analogue (prototype), a turbomachine rotor support was selected, containing a roller bearing, the outer ring of which is installed in the gear shaft of the central bevel gear, and the inner ring is mounted and fixed on the turbine shaft in the axial direction (see Fig. 6.13, “Operation technology , diagnostics and repair of gas turbine engines: Textbook./U.S. Eliseev, V.V. Krymov, K.A. Malinovsky, V.G. Popov - M .: Higher school; 2002).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:The known technical solution has the following disadvantages:

В известной опоре дефект проскальзывания устраняется радиальным смещением узла центральной конической передачи в радиальном направлении, изначально ломая ось вращения и создавая, тем самым, дополнительную радиальную нагрузку. Это исключает взаимозаменяемость узлов, снижается модульность турбомашины. Излом оси негативно сказывается на шлицевых соединениях рессоры с возможным износом и снижением работоспособности. При этом зазор в шлицевых соединениях может парировать радиальное смещение узла центральной конической передачи и не подгрузить подшипник, приводя к дефекту проскальзывания в подшипнике.In the known support, the slip defect is eliminated by radial displacement of the central bevel gear assembly in the radial direction, initially breaking the axis of rotation and thereby creating an additional radial load. This eliminates the interchangeability of nodes, reduces the modularity of the turbomachine. A kink in the axis negatively affects the spline joints of the springs with possible wear and tear and reduced performance. In this case, the gap in the spline joints can counter the radial displacement of the central bevel gear assembly and not load the bearing, leading to a slip defect in the bearing.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является исключение дефекта проскальзывания межвального роликового подшипника без радиального смещения узла центральной конической передачи, повышая тем самым взаимозаменяемость узлов и модульность турбомашины.The technical result achieved by using the present invention is to eliminate the slip defect of the inter-shaft roller bearing without radial displacement of the central bevel gear assembly, thereby increasing the interchangeability of the assemblies and the modularity of the turbomachine.

Указанный технический результат достигается тем, что опора ротора турбомашины, содержащая роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в валу шестерни центральной конической передачи, а внутреннее кольцо зафиксировано на валу турбины в осевом направлении, при этом, согласно настоящему изобретению, опора содержит посадочное кольцо под внутреннее кольцо роликового подшипника с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у вала турбины, установленное на последнем и зафиксированное на нем в осевом направлении, причем внутренний диаметр посадочного кольца выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру, а ось вала турбины совпадает с осью роликового подшипника.The specified technical result is achieved in that the support of the rotor of the turbomachine, containing a roller bearing, the outer ring of which is installed in the gear shaft of the central bevel gear, and the inner ring is fixed on the turbine shaft in the axial direction, while, according to the present invention, the support contains a seat ring under the inner a roller bearing ring with a coefficient of thermal expansion greater than that of the turbine shaft, mounted on the latter and fixed on it in the axial direction, and in morning diameter of the seat ring is configured eccentrically relative to its outer diameter and a turbine shaft axis coincides with the axis of the roller bearing.

Исключение дефекта проскальзывания межвального роликового подшипника, который конструктивно недогружен радиальной силой, происходит за счет дополнительной радиальной нагрузки, возникающей из-за излома оси вращения, воздействующей на внутреннее кольцо подшипника. Эта нагрузка возникает на рабочих частотах вращения с нагревом опоры от посадочного кольца, выполненного из материала с повышенным коэффициентом температурного расширения, чем вал турбины. Это приводит к радиальному смещению внутреннего кольца подшипника относительно наружного кольца подшипника и вала турбины и создает необходимую нагрузку на подшипник. Причем при выставлении соосности и сборки двигателя оси вышеперечисленных элементов совпадают, что обеспечивает взаимозаменяемость узлов и повышает модульность турбомашины.The exclusion of a slip defect of an inter-shaft roller bearing, which is structurally underloaded with a radial force, occurs due to an additional radial load arising due to a break in the axis of rotation acting on the inner ring of the bearing. This load occurs at operating speeds with heating of the support from the landing ring made of a material with a higher coefficient of thermal expansion than the turbine shaft. This leads to a radial displacement of the inner ring of the bearing relative to the outer ring of the bearing and the shaft of the turbine and creates the necessary load on the bearing. Moreover, when aligning and assembling the engine, the axes of the above elements coincide, which ensures interchangeability of nodes and increases the modularity of the turbomachine.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурой чертежа, на которой изображен продольный разрез заявленной опоры ротора турбомашины.The essence of the present invention is illustrated by the figure of the drawing, which shows a longitudinal section of the claimed support of the rotor of the turbomachine.

Опора ротора турбомашины содержит роликовый подшипник 1, наружное кольцо 2 которого установлено в валу шестерни центральной конической передачи 3, а внутреннее кольцо 4 зафиксировано на валу турбины 5 в осевом направлении, при этом заявленная опора дополнительно содержит посадочное кольцо 6 под внутреннее кольцо 4 роликового подшипника 1 с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у вала турбины 5, установленное на последнем и зафиксированное на нем в осевом направлении, причем внутренний диаметр посадочного кольца 6 выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру, а ось вала турбины 5 совпадает с осью роликового подшипника 1.The support of the rotor of the turbomachine contains a roller bearing 1, the outer ring 2 of which is installed in the gear shaft of the central bevel gear 3, and the inner ring 4 is fixed on the shaft of the turbine 5 in the axial direction, while the claimed support further comprises a seat ring 6 under the inner ring 4 of the roller bearing 1 with a coefficient of thermal expansion greater than that of the shaft of the turbine 5, mounted on the latter and fixed on it in the axial direction, and the inner diameter of the seat ring 6 is made with exce with respect to its outer diameter, and the axis of the shaft of the turbine 5 coincides with the axis of the roller bearing 1.

Внутреннее кольцо 4 и посадочное кольцо 6 зафиксированы на валу турбины 5 в осевом направлении, например, посредством гайки 7.The inner ring 4 and the seating ring 6 are fixed on the shaft of the turbine 5 in the axial direction, for example, by means of a nut 7.

Работа заявленной опоры ротора турбомашины осуществляется следующим образом.The operation of the declared support of the rotor of the turbomachine is as follows.

В процессе работы турбомашины с увеличением температуры внутреннее кольцо 4 роликового подшипника 1 смещается в радиальном направлении относительно оси вращения за счет большего расширения, чем у вала турбины 5, посадочного кольца 6, внутренний диаметр которого выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру. При этом происходит смешение оси вращения внутреннего кольца 4 роликового подшипника 1 относительно оси вращения вала турбины 5. Это приводит к созданию дополнительной радиальной нагрузки и исключает дефект проскальзывания в подшипнике.During operation of the turbomachine with increasing temperature, the inner ring 4 of the roller bearing 1 is shifted in the radial direction relative to the axis of rotation due to greater expansion than the shaft of the turbine 5, the seat ring 6, the inner diameter of which is made with an eccentricity with respect to its outer diameter. When this happens, the axis of rotation of the inner ring 4 of the roller bearing 1 is mixed with respect to the axis of rotation of the turbine shaft 5. This creates an additional radial load and eliminates a slip defect in the bearing.

Claims

A rotor support of a turbomachine, comprising a roller bearing, the outer ring of which is mounted in the gear shaft of the central bevel gear, and the inner ring is fixed on the turbine shaft in the axial direction, characterized in that it contains a seat ring under the inner ring of the roller bearing with a thermal expansion coefficient greater than at the turbine shaft, mounted on the latter and fixed on it in the axial direction, and the inner diameter of the seat ring is made with an eccentricity with respect to its outer diameter, and the axis of the turbine shaft coincides with the axis of the roller bearing.