RU2724033C1 - Unloading hydraulic device - Google Patents

Unloading hydraulic device Download PDF

Info

Publication number
RU2724033C1
RU2724033C1 RU2019139731A RU2019139731A RU2724033C1 RU 2724033 C1 RU2724033 C1 RU 2724033C1 RU 2019139731 A RU2019139731 A RU 2019139731A RU 2019139731 A RU2019139731 A RU 2019139731A RU 2724033 C1 RU2724033 C1 RU 2724033C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axial
rotor
housing
bearing
thrust
Prior art date
Application number
RU2019139731A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Ящелтов
Original Assignee
Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" filed Critical Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Priority to RU2019139731A priority Critical patent/RU2724033C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724033C1 publication Critical patent/RU2724033C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in designs of gas turbine engines (GTE), in particular, in structures of supports, in which it is required to reduce axial load on radial, radial-thrust or thrust bearings. Unloading hydraulic device comprises housing with axial stop (1), at that housing with axial stop (1) is located in housing of support (2) containing bearing, and trunnion (5) of rotor (6) is equipped with thrust ledge (7). Between walls of axial stop (1) and thrust ledge (7) of trunnion (5) there is a working hydraulic cavity of increased pressure, which provides control of axial force directed to opposite side of axial force acting on rotor (6). At the same time working hydraulic cavity is equipped with seals (9) and can be located outside of bearing housing (2) containing bearing.EFFECT: simplified design of the support and increased reliability due to reduction and regulation of axial loads coming to the bearings from the rotor to ensure their operability and reduction of axial vibrations from the rotor.3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях газотурбинных двигателей (ГТД), в частности в конструкциях опор, в которых требуется снизить осевую нагрузку на радиальные, радиально-упорные или упорные подшипники.The invention relates to the field of engineering and can be used in the construction of gas turbine engines (GTE), in particular in the construction of bearings in which it is necessary to reduce the axial load on radial, angular contact or thrust bearings.

Известны конструкции гидродинамических упорных сегментных подшипников скольжения («Судовые паровые и газовые турбины и их эксплуатация» авторы Слободняк Л.И., Поляков В.И., Учебник. - Л.: Судостроение, 1983 г., рис. 7.13, стр. 243. Патент РФ №2459984 МПК F16C 17/06, опубл. 27.08.2012), которые способны воспринимать осевую нагрузку от ротора.Known designs of hydrodynamic thrust segmented plain bearings ("Ship steam and gas turbines and their operation" authors Slobodnyak LI, Polyakov VI, Textbook. - L .: Shipbuilding, 1983, Fig. 7.13, p. 243 RF patent No. 2459984 IPC F16C 17/06, publ. 08.27.2012), which are able to absorb axial load from the rotor.

Недостатком таких конструкций является то, что они имеют сложную конструкцию, значительные габаритные размеры, большую массу, кроме этого к деталям подшипника скольжения предъявляются высокие требования к точности изготовления, обеспечению форм рабочих поверхностей сегментов и опорной поверхности диска ротора, обеспечению расчетной величины рабочего зазора между сегментом и диском, особенно при повышенных температурах жидкости (для исключения сухого и пограничного трения-скольжения в контакте сегментов с диском ротора), увеличенный расход жидкости через подшипник для снятия высоких тепловыделений, возникающих в подшипнике, а также они трудоемки в изготовлении и не применялись в авиации.The disadvantage of such structures is that they have a complex structure, significant overall dimensions, and large mass; in addition, high demands are placed on the details of the sliding bearing to ensure manufacturing accuracy, ensure the shapes of the working surfaces of the segments and the supporting surface of the rotor disk, and ensure the estimated value of the working gap between the segment and the disk, especially at elevated liquid temperatures (to exclude dry and boundary friction-sliding in the contact of the segments with the rotor disk), increased liquid flow through the bearing to remove high heat generated in the bearing, and they are laborious to manufacture and not used in aviation .

Наиболее близкой к техническому решению является конструкция разгрузочного гидравлического устройства, содержащего корпус с осевым упором, при этом корпус с осевым упором расположен в корпусе опоры, содержащей подшипник, а цапфа ротора снабжена упорным выступом («Николаевские газотурбинные двигатели и установки. История создания»; Под общ. ред. докт. техн. наук В.И. Романова. - Николаев: Изд-во «Юг-Информ», 2005 г., стр. 121). К недостаткам данной конструкции можно отнести ее большие габаритные размеры и массу, а также сложность конструкции, что приводит к усложнению регулировки осевых нагрузок, и повышению трудоемкости ее изготовления.Closest to the technical solution is the design of the unloading hydraulic device containing a housing with an axial stop, while the housing with an axial stop is located in a support housing containing a bearing, and the axle of the rotor is equipped with a persistent protrusion ("Nikolaev gas turbine engines and installations. History of creation"; general editorial doctorate of technical sciences V.I. Romanov. - Nikolaev: Publishing house "South-Inform", 2005, p. 121). The disadvantages of this design include its large overall dimensions and weight, as well as the complexity of the design, which complicates the adjustment of axial loads and increases the complexity of its manufacture.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является упрощение конструкции опоры и повышение ее надежности, за счет снижения и регулирования осевых нагрузок, приходящих на подшипники от ротора, для обеспечения их работоспособности и снижения осевых вибраций от ротора.The technical result, which this technical solution is aimed at, is to simplify the design of the support and increase its reliability by reducing and regulating the axial loads coming to the bearings from the rotor to ensure their performance and reduce axial vibrations from the rotor.

Технический результат достигается тем, что в разгрузочном гидравлическом устройстве, которое содержит корпус с осевым упором, при этом корпус с осевым упором расположен в корпусе опоры, содержащей подшипник, а цапфа ротора снабжена упорным выступом, в отличие от известного между стенками осевого упора и упорного выступа цапфы образована рабочая гидравлическая полость повышенного давления, которая обеспечивает регулирование осевой силы, направленной в противоположную сторону осевой силы, действующей на ротор. При этом рабочая гидравлическая полость снабжена уплотнениями и может быть расположена вне корпуса опоры, содержащей подшипник.The technical result is achieved in that in the unloading hydraulic device, which contains a housing with an axial stop, while a housing with an axial stop is located in a support housing containing a bearing, and the rotor trunnion is equipped with a stop protrusion, in contrast to the axial stop and the stop protrusion known between the walls trunnions formed working hydraulic cavity of high pressure, which provides the regulation of axial force directed in the opposite direction of the axial force acting on the rotor. In this case, the working hydraulic cavity is equipped with seals and can be located outside the bearing housing containing the bearing.

Заявленное решение поясняется рисунком, на котором изображен вид опоры с разгрузочным гидравлическим устройством с кольцевой полостью разгружения.The claimed solution is illustrated by the figure, which shows the type of support with a discharge hydraulic device with an annular cavity of unloading.

Разгрузочное гидравлическое устройство (фиг.) содержит корпус с осевым упором 1. Он контактирует с корпусом опоры 2, в котором размещено наружное кольцо 3 подшипника. Внутреннее кольцо 4 подшипника установлено на цапфе 5 ротора 6, снабженной упорным выступом 7. Между стенками осевого упора 1 опоры (статор) и упорного выступа 7 цапфы 5 (ротор) расположена рабочая гидравлическая полость 8 повышенного давления (нагнетания и циркулирования жидкости). Рабочая гидравлическая полость 8 обеспечивает регулирование осевой силы, направленной в противоположную сторону осевой силы, действующей на ротор, вследствие чего выполняется разгружение подшипника, удерживающего ротор 6 в осевом направлении. На торцевых частях рабочей полости 8 размещены уплотнения 9.The unloading hydraulic device (Fig.) Contains a housing with an axial stop 1. It is in contact with the housing of the support 2, in which the outer ring 3 of the bearing is located. The inner ring 4 of the bearing is mounted on the axle 5 of the rotor 6, equipped with a thrust protrusion 7. Between the walls of the axial stop 1 of the support (stator) and the thrust protrusion 7 of the axle 5 (rotor) there is a working hydraulic cavity 8 of increased pressure (pumping and circulating fluid). The working hydraulic cavity 8 provides adjustment of the axial force directed in the opposite direction of the axial force acting on the rotor, as a result of which the bearing that holds the rotor 6 in the axial direction is unloaded. On the end parts of the working cavity 8 there are seals 9.

В рабочую гидравлическую полость 8 подается жидкость, например масло, давлением настроенной величины. Полость 8 может иметь кольцевую или другую форму. Удержание жидкости в рабочей полости 8 обеспечивается за счет применения уплотнений 9, ограничивающих ее расход в полости 10 и 11.In the working hydraulic cavity 8, a liquid, for example oil, is supplied with a pressure of a set value. The cavity 8 may have an annular or other shape. The retention of fluid in the working cavity 8 is ensured by the use of seals 9, limiting its flow rate in the cavity 10 and 11.

Например, в качестве уплотнений могут быть применены торцевые графитовые контактные уплотнения (возможно секторные, применяемые для минимизации утечек масла в авиационных двигателях), которые смазываются маслом и работоспособны при следующих условиях в месте контакта рабочих поверхностей: скоростях скольжения [V]≤100 м/с, допустимом параметре давления на скорости скольжения [PV]≤50 МПа×м/с и температуре не более [t]≤350°С (ограничиваются свойствами применяемых жидкостей и материалов контактных пар трения-скольжения).For example, end-face graphite contact seals (possibly sector ones used to minimize oil leakage in aircraft engines) that are lubricated and workable under the following conditions at the contact point of working surfaces can be used as seals: sliding speeds [V] ≤100 m / s , the permissible pressure parameter at the sliding speed [PV] ≤50 MPa × m / s and a temperature no more than [t] ≤350 ° С (limited by the properties of the used liquids and materials of contact friction-slip pairs).

Настройка требуемого давления жидкости в рабочей гидравлической полости 8 может выполняться клапанами, которые могут устанавливаться в трубопроводе нагнетания. Например на режимах взлетный, набор высоты и крейсерский, когда давление жидкости в трубопроводе нагнетания достигнет установленной величины нижней границы назначенного диапазона, открывается первый клапан (обратный) и масло поступает в рабочую гидравлическую полость 8. При дальнейшем повышении давления, до верхней границы назначенного диапазона, открывается второй клапан (редукционный) и избыточное давление сбрасывается. Вследствие чего может обеспечиваться требуемый диапазон давления жидкости в полости 8 гидравлического устройства.Setting the required fluid pressure in the working hydraulic cavity 8 can be performed by valves that can be installed in the discharge pipe. For example, in the takeoff, climb and cruise modes, when the fluid pressure in the discharge pipe reaches the set value of the lower limit of the designated range, the first valve (check) opens and the oil enters the working hydraulic cavity 8. With a further increase in pressure, to the upper limit of the designated range, a second valve (pressure reducing) opens and the excess pressure is relieved. As a result, the required range of fluid pressure in the cavity 8 of the hydraulic device can be provided.

Под действием повышенного давления масла в рабочей гидравлической полости 8 и подобранной величине рабочей торцевой площади (Sp) осевого упора 1, создается осевая сила, направленная в противоположную сторону осевой силы, действующей от ротора (Fa), вследствие чего снижается осевая нагрузка, приходящая на подшипник. Охлаждение гидравлического устройства при необходимости может обеспечиваться за счет циркуляции жидкости с расходом (Gм), т.е. может отводиться нагретая жидкость и поступать охлажденная.Under the action of increased oil pressure in the working hydraulic cavity 8 and the selected value of the working end area (Sp) of the axial stop 1, an axial force is generated directed in the opposite direction of the axial force acting from the rotor (Fa), thereby reducing the axial load coming to the bearing . The cooling of the hydraulic device, if necessary, can be ensured by circulating the fluid at a rate (Gm), i.e. heated liquid may be discharged and cooled may flow.

В результате гидравлическое устройство этого типа может:As a result, a hydraulic device of this type can:

- обеспечить значительное снижение величины осевой нагрузки, приходящей на подшипник от ротора, вследствие чего обеспечивается его работоспособность и надежность конструкции;- to provide a significant reduction in the magnitude of the axial load coming to the bearing from the rotor, as a result of which its performance and reliability are ensured;

- обеспечить демпфирование осевых колебаний ротора, вследствие чего также снизятся нагрузки, приходящие на подшипник, и увеличится его ресурс. Демпфирование осевых колебаний ротора положительно скажется и на ресурсе других деталей конструкции;- to provide damping of the axial vibrations of the rotor, as a result of which the loads coming to the bearing will also decrease and its service life will increase. Damping of axial vibrations of the rotor will positively affect the resource of other structural parts;

- минимизировать детали опоры, снизить ее массу и изделия в целом;- minimize the details of the support, reduce its weight and products in general;

- упростить конструкцию опоры и изделия в целом, включая регулирование давлений в полостях от газовой среды, снизить требование по точности изготовления деталей, снизить тепловыделения в опоре и прокачку жидкости через нее, вследствие чего снизятся трудоемкость изготовления и стоимость изделия в целом.- to simplify the design of the support and the product as a whole, including the regulation of the pressure in the cavities from the gaseous medium, reduce the requirement for the accuracy of the manufacture of parts, reduce heat generation in the support and pumping fluid through it, as a result of which the complexity of manufacturing and the cost of the product as a whole will decrease.

Таким образом, в конструкции опоры применено гидравлическое устройство расчетных габаритных размеров, обеспечивающее требуемый диапазон осевой нагрузки, приходящей на подшипник от ротора и осуществляющее демпфирование осевых вибраций ротора, упрощена ее конструкция, уменьшены ее габаритные размеры, снижена масса и трудоемкость изготовления, применена широко используемая конструкция уплотнений (контактные графитовые уплотнения), вследствие чего обеспечивается работоспособность подшипника и надежность конструкции.Thus, in the construction of the support, a hydraulic device of calculated overall dimensions is used, which provides the required range of axial load coming to the bearing from the rotor and dampes the axial vibrations of the rotor, its design is simplified, its overall dimensions are reduced, the weight and laboriousness of manufacturing are reduced, the widely used design is applied seals (contact graphite seals), as a result of which the bearing is functioning and the structure is reliable.

Claims (3)

1. Разгрузочное гидравлическое устройство, содержащее корпус с осевым упором, при этом корпус с осевым упором расположен в корпусе опоры, содержащей подшипник, а цапфа ротора снабжена упорным выступом, отличающееся тем, что между стенками осевого упора и упорного выступа цапфы образована рабочая гидравлическая полость повышенного давления, которая обеспечивает регулирование осевой силы, направленной в противоположную сторону осевой силы, действующей на ротор.1. A hydraulic unloading device comprising a housing with an axial stop, wherein the housing with an axial stop is located in the bearing housing containing the bearing, and the rotor journal is provided with a thrust protrusion, characterized in that a working hydraulic cavity is formed between the walls of the axial thrust and the thrust protrusion of the axle pressure, which provides regulation of the axial force directed in the opposite direction of the axial force acting on the rotor. 2. Разгрузочное гидравлическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что рабочая гидравлическая полость снабжена уплотнениями.2. The unloading hydraulic device according to claim 1, characterized in that the working hydraulic cavity is equipped with seals. 3. Разгрузочное гидравлическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что может быть расположено вне корпуса опоры с подшипником.3. The hydraulic unloading device according to claim 1, characterized in that it can be located outside the bearing housing with a bearing.
RU2019139731A 2019-12-04 2019-12-04 Unloading hydraulic device RU2724033C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139731A RU2724033C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Unloading hydraulic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139731A RU2724033C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Unloading hydraulic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724033C1 true RU2724033C1 (en) 2020-06-18

Family

ID=71095804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139731A RU2724033C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Unloading hydraulic device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724033C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1421540A (en) * 1972-11-24 1976-01-21 Rolls Royce Shaft bearing assemblies
RU2303148C1 (en) * 2005-12-08 2007-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Gas-turbine engine intershaft support unit
RU2542656C1 (en) * 2014-03-06 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Connecting assembly of rotors of compressor and turbine of gas turbine engine
RU2579646C1 (en) * 2014-12-10 2016-04-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Elastic damper rotor support turbomachinery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1421540A (en) * 1972-11-24 1976-01-21 Rolls Royce Shaft bearing assemblies
RU2303148C1 (en) * 2005-12-08 2007-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Gas-turbine engine intershaft support unit
RU2542656C1 (en) * 2014-03-06 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Connecting assembly of rotors of compressor and turbine of gas turbine engine
RU2579646C1 (en) * 2014-12-10 2016-04-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Elastic damper rotor support turbomachinery

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Николаевские газотурбинные двигатели и установки. История создания; Под общ. ред. докт. техн. наук В.И. Романова. - Николаев: Изд-во Юг-Информ, 2005 г., стр. 121. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2224103B1 (en) Bearing support apparatus with squeeze film damper
CN101087969B (en) Device for sealing a space between first and second components
US3708215A (en) Hybrid boost bearing assembly
US7470064B2 (en) Axial thrust bearing
US9022658B2 (en) Journal bearing pad for turbine
CN107795577B (en) Radial sliding bearing
Martsinkovsky et al. Designing radial sliding bearing equipped with hydrostatically suspended pads
US5205652A (en) Nonlinear spring supported hydrodynamic bearing
US4095806A (en) Seal arrangement
CN210565782U (en) Squeeze film damping bearing
RU2724033C1 (en) Unloading hydraulic device
CN108591473B (en) Mechanical sealing device
Stefani et al. Comparative analysis of bearings for micro-GT: an innovative arrangement
RU185233U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE ROTOR SUPPORT
Martsynkovskyy et al. Thrust bearing with fluid pivot
US10082037B2 (en) Gas turbine having at least two shafts designed as hollow shafts at least in some areas and arranged coaxially relative to one another
RU2647021C1 (en) Gas turbine engine inter-rotor support
RU2083860C1 (en) Turbo-pump unit
RU160032U1 (en) SUPPORT ASSEMBLY
Glavatskih et al. Influence of oil viscosity grade on thrust pad bearing operation
Xu et al. Bidirectional Trapezoidal Versus Unidirectional Spiral Groove Performance in Dry Gas Seals
Artiles et al. Design analysis of Rayleigh-step floating-ring seals
Kai et al. Thermal characteristic analysis of novel three-pad radial gas foil hydrodynamic bearings
RU173697U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE ROTOR SUPPORT
RU2351813C1 (en) Plain bearing