RU2729561C1 - High-pressure rotor support of gas turbine engine - Google Patents

High-pressure rotor support of gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2729561C1
RU2729561C1 RU2019127866A RU2019127866A RU2729561C1 RU 2729561 C1 RU2729561 C1 RU 2729561C1 RU 2019127866 A RU2019127866 A RU 2019127866A RU 2019127866 A RU2019127866 A RU 2019127866A RU 2729561 C1 RU2729561 C1 RU 2729561C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
balls
oil
pressure rotor
gas turbine
bearing
Prior art date
Application number
RU2019127866A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Игоревич Зубко
Виктор Александрович Лукин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
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 - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2019127866A priority Critical patent/RU2729561C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729561C1 publication Critical patent/RU2729561C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, 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
    • F02C7/06Arrangements of bearings; Lubricating

Landscapes

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

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to gas turbine engines of aircraft and ground applications, in particular to rotors of compressors and turbines. High-pressure rotor support of gas turbine engine, comprising radial thrust bearing, comprising outer and inner rings with smooth running tracks, oil supply and discharge systems, wherein in each possible contact area of balls and races under axial load on the latter there is at least one radial oil-conducting groove.EFFECT: technical result of invention is higher reliability of high-pressure rotor support by reducing effect of oil wedge parameters on balls of its bearing and, as a result, reduced temperature gradient and reduced possibility of slippage.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, в частности опорам роторов компрессоров и турбин.The invention relates to gas turbine engines for aviation and ground use, in particular, supports for compressors and turbines rotors.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является известная опора ротора высокого давления ПС-90А (А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий, Газотурбинные двигатели, ОАО «Авиадвигатель», Пермь, 2007, с. 197 - 199, рис. 4.4.7.1_5). Шарикоподшипниковая опора предназначена для передачи радиального и осевого усилия с ротора высокого давления на корпусные детали. В состав опоры входит радиально - упорный шарикоподшипник с разъемным внутренним кольцом, наружное кольцо, сепаратор. Подача масла осуществляется через форсунки.The closest analogue of the proposed technical solution is the well-known PS-90A high-pressure rotor support (A.A. Inozemtsev, M.A.Nikhamkin, V.L. Sandratsky, Gas turbine engines, Aviadvigatel OJSC, Perm, 2007, p. 197 - 199, Fig. 4.4.7.1_5). The ball bearing support is designed to transmit the radial and axial force from the high pressure rotor to the housing parts. The support includes an angular contact ball bearing with a split inner ring, an outer ring, and a cage. The oil is supplied through the nozzles.

Однако при работе известного подшипника в контактных областях шариков с беговыми дорожками колец будут возникать масляные клинья и наблюдаться проскальзывание шариков при качении, что вызывает повышение рабочей температуры и шумность при работе. При этом допустимая температура достигается только за счет количества охлаждающего масла. Это отрицательно сказывается на работе подшипника и опоры ротора высокого давления в целом.However, during the operation of the known bearing in the contact areas of the balls with the raceways of the rings, oil wedges will appear and slippage of the balls during rolling will occur, which causes an increase in the operating temperature and noise during operation. In this case, the permissible temperature is only reached by the amount of cooling oil. This adversely affects the operation of the bearing and the high pressure rotor support as a whole.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности работы опоры ротора высокого давления за счет уменьшения влияния параметров масляного клина на шарики подшипника и, как следствие, уменьшение температурного градиента и уменьшение возможности проявления проскальзывания.The technical result of the proposed invention is to increase the reliability of the high-pressure rotor support by reducing the influence of the oil wedge parameters on the bearing balls and, as a consequence, reducing the temperature gradient and reducing the possibility of slipping.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной опоре ротора высокого давления газотурбинного двигателя, включающей радиально - упорный подшипник, содержащий наружное и внутреннее кольца с гладкими беговыми дорожками, маслоподводящую и отводящую системы, согласно предложению в каждой возможной контактной области шариков и беговых дорожек под осевой нагрузкой на последних выполнена по меньшей мере одна радиальная маслопроводящая канавка.The specified technical result is achieved by the fact that in the known support of the high-pressure rotor of a gas turbine engine, which includes an angular contact bearing containing an outer and an inner ring with smooth running tracks, an oil supply and discharge system, according to the proposal, in each possible contact area of balls and running tracks under the axial the load on the latter is made at least one radial oil-conducting groove.

Опоры ротора высокого давления содержат подшипник, систему подвода и отвода масла для обеспечения смазки и отвода тепла. Являясь узлом энергообмена, опора работает в условиях воздействия радиальных и осевых нагрузок, температуры и количества смазки. Для шариковых подшипников в связи с действием осевых сил происходит смещение колец друг относительно друга, что увеличивает площадь контактной области шариков с беговыми дорожками колец, где возникает сжатие масляной прослойки с образованием масляных «клиньев» с большим удельным давлением. Результирующая сила, действующая на шарики со стороны масляных клиньев, стремится отжать шарики от поверхности качения и повернуть их в направлении противоположном рабочему вращению. Соотношение сил таково, что сила, действующая со стороны внешнего кольца, больше на величину центробежной силы шариков. Возникающее «скольжение» шариков вызывает износ элементов подшипника, повышение рабочей температуры и шумность.The high pressure rotor mounts contain a bearing, oil supply and return system to provide lubrication and heat dissipation. As an energy exchange unit, the support operates under the influence of radial and axial loads, temperature and quantity of lubricant. For ball bearings, due to the action of axial forces, the rings are displaced relative to each other, which increases the contact area of the balls with the raceways of the rings, where the oil layer is compressed with the formation of oil “wedges” with high specific pressure. The resulting force acting on the balls from the side of the oil wedges tends to squeeze the balls off the rolling surface and turn them in the direction opposite to the working rotation. The ratio of forces is such that the force acting from the side of the outer ring is greater by the value of the centrifugal force of the balls. The resulting "sliding" of the balls causes wear of the bearing elements, an increase in operating temperature and noise.

Снабжение всех возможных контактных областей шариков и беговых дорожек наружного и внутреннего колец радиальными маслопроводящими канавками позволяет обеспечить свободное перетекание масла из полости перед шариками в полость за ними, что способствует уменьшению или исчезновению масляных клиньев перед шариками.The supply of all possible contact areas of the balls and raceways of the outer and inner rings with radial oil-conducting grooves allows the free flow of oil from the cavity in front of the balls to the cavity behind them, which contributes to the reduction or disappearance of oil wedges in front of the balls.

Количество радиальных маслопроводящих канавок выбирают исходя из величины контактной области и размера подшипника.The number of radial oil-conducting grooves is selected based on the size of the contact area and the size of the bearing.

Профиль радиальных маслопроводящих канавок выбирают исходя из прочностных характеристик наружного и внутреннего колец. Площадь проходного сечения канавки выбирают из расчета обеспечения расхода масла в объеме 5- 10% объема масляного клина.The profile of the radial oil-conducting grooves is selected based on the strength characteristics of the outer and inner rings. The area of the flow section of the groove is selected on the basis of ensuring the oil consumption in the amount of 5-10% of the volume of the oil wedge.

На фиг. 1 представлен разрез подшипника опоры ротора высокого давления в статическом состоянии.FIG. 1 shows a sectional view of the bearing of the high pressure rotor support in a static state.

На фиг. 2 представлен разрез подшипника опоры ротора высокого давления при воздействии на него осевой нагрузки.FIG. 2 shows a section of the bearing of the high-pressure rotor support when it is subjected to an axial load.

1 - наружное кольцо подшипника;1 - outer ring of the bearing;

2 - внутреннее кольцо подшипника;2 - inner ring of the bearing;

3 - шарики;3 - balls;

4 - радиальная маслопроводящая канавка;4 - radial oil-conducting groove;

5 - контактная область.5 - contact area.

Подшипник опоры ротора высокого давления состоит из наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2 с гладкими беговыми дорожками и заключенных внутри колец 1, 2 шариков 3. На беговых дорожках наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2 выполнены маслопроводящие радиальные канавки 4. Радиальные маслопроводящие канавки 4 размещены в возможных контактных областях 5 шариков 3 и беговых дорожек наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2, возникающих при воздействии на подшипник осевой силы.The bearing of the high-pressure rotor support consists of an outer ring 1 and an inner ring 2 with smooth running tracks and balls enclosed inside rings 1, 2 3. Oil-conducting radial grooves are made on the running tracks of the outer ring 1 and the inner ring 2 4. Radial oil-conducting grooves 4 are located in possible contact areas 5 of the balls 3 and the raceways of the outer ring 1 and the inner ring 2 arising from the action of the axial force on the bearing.

В процессе работы подшипника при воздействии осевой силы наружное кольцо 1 и внутреннее кольцо 2 смещаются относительно друг друга и шарики 3 контактируют с беговыми дорожками наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2 уже не в точке, как это происходит в статическом состоянии, а в появляющихся противоположно расположенных относительно шариков 3 контактных областях 5. При изменении направления приложения осевой силы на подшипник расположение контактных областей 5 будет иным, поэтому радиальные маслопроводящие канавки 4 размещают во всех возможных контактных областях 5, образующихся при осевой нагрузке подшипника. В контактных областях 5 перед катящимися шариками 3 образуется масляный клин, который отрицательно влияет на качение. Радиальные маслопроводящие канавки 4, размещенные в контактных областях 5, позволяют маслу перетекать из области перед шариками 3 в области за ними, предотвращая значительное повышение давления в подшипнике.In the process of bearing operation, under the action of an axial force, the outer ring 1 and the inner ring 2 are displaced relative to each other and the balls 3 come into contact with the raceways of the outer ring 1 and the inner ring 2 no longer at a point, as it happens in a static state, but in the oppositely located relative to the balls 3 contact areas 5. When the direction of application of the axial force on the bearing changes, the location of the contact areas 5 will be different, therefore, the radial oil-conducting grooves 4 are placed in all possible contact areas 5 formed under the axial load of the bearing. An oil wedge forms in the contact areas 5 in front of the rolling balls 3, which negatively affects rolling. Radial oil-conducting grooves 4, located in the contact areas 5, allow oil to flow from the area in front of the balls 3 to the area behind them, preventing a significant increase in pressure in the bearing.

Claims (1)

Опора ротора высокого давления газотурбинного двигателя, включающая радиально-упорный подшипник, содержащий наружное и внутреннее кольца с гладкими беговыми дорожками, маслоподводящую и отводящую системы, отличающаяся тем, что в каждой возможной контактной области шариков и беговых дорожек под осевой нагрузкой на последних выполнена по меньшей мере одна радиальная маслопроводящая канавка.A support for a high-pressure rotor of a gas turbine engine, including an angular contact bearing, containing an outer and an inner ring with smooth raceways, an oil supply and discharge system, characterized in that in each possible contact area of balls and raceways under axial load on the latter, at least one radial oil channel.
RU2019127866A 2019-09-04 2019-09-04 High-pressure rotor support of gas turbine engine RU2729561C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127866A RU2729561C1 (en) 2019-09-04 2019-09-04 High-pressure rotor support of gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127866A RU2729561C1 (en) 2019-09-04 2019-09-04 High-pressure rotor support of gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729561C1 true RU2729561C1 (en) 2020-08-07

Family

ID=72085902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127866A RU2729561C1 (en) 2019-09-04 2019-09-04 High-pressure rotor support of gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729561C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293193C1 (en) * 2005-06-30 2007-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" Gas-turbine engine support unit
RU2450140C1 (en) * 2011-01-13 2012-05-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Two-rotor gas turbine engine bearing
US9121303B2 (en) * 2008-06-10 2015-09-01 United Technologies Corporation Bearing system
RU173697U1 (en) * 2016-12-13 2017-09-06 Юрий Борисович Назаренко GAS-TURBINE ENGINE ROTOR SUPPORT
RU2666108C1 (en) * 2017-04-12 2018-09-05 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Turbomachine with grease lubricant rotor support

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293193C1 (en) * 2005-06-30 2007-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" Gas-turbine engine support unit
US9121303B2 (en) * 2008-06-10 2015-09-01 United Technologies Corporation Bearing system
RU2450140C1 (en) * 2011-01-13 2012-05-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Two-rotor gas turbine engine bearing
RU173697U1 (en) * 2016-12-13 2017-09-06 Юрий Борисович Назаренко GAS-TURBINE ENGINE ROTOR SUPPORT
RU2666108C1 (en) * 2017-04-12 2018-09-05 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Turbomachine with grease lubricant rotor support

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aramaki et al. The performance of ball bearings with silicon nitride ceramic balls in high speed spindles for machine tools
US7178987B2 (en) Preloaded duplex ball bearing design
US4641977A (en) Bearing system
US10329952B2 (en) Bearing assembly, in particular for a turbomachine, and turbomachine having such a bearing assembly
US8292511B2 (en) Rolling-element bearing
CN112424476B (en) Screw compressor element and machine
US3549222A (en) High speed anti-friction bearing
US8360657B2 (en) Hydrodynamic tapered roller bearings and gas turbine engine systems involving such bearings
RU2303148C1 (en) Gas-turbine engine intershaft support unit
RU2729561C1 (en) High-pressure rotor support of gas turbine engine
Stefani et al. Comparative analysis of bearings for micro-GT: an innovative arrangement
US2074202A (en) Bearing
RU2282067C1 (en) Supporting-thrust slider bearing for shaft of turbomachine
RU2605658C2 (en) Combined radial-axial gas-dynamic spade journal bearing
RU2605703C2 (en) Combined bearing
Roshchin Experimental Estimation of Energy Losses in Tapered Roller Bearings
CN112833093A (en) Bearing arrangement
US20170102025A1 (en) Piston machine
RU162455U1 (en) SELF-INSTALLING INDOOR BEARING
RU2651406C1 (en) Combined bearing
RU2627625C1 (en) Radial intershaft turbomachine rotor support
RU2754280C1 (en) Thrust sliding bearing (options)
RU2450164C1 (en) Screw compressor
US10634152B2 (en) Multi-bearing design for shaft stabilization
RU2609887C2 (en) Gas turbine engine inter-rotor support