RU2729579C1 - Compressor rotor front support - Google Patents

Compressor rotor front support Download PDF

Info

Publication number
RU2729579C1
RU2729579C1 RU2019112563A RU2019112563A RU2729579C1 RU 2729579 C1 RU2729579 C1 RU 2729579C1 RU 2019112563 A RU2019112563 A RU 2019112563A RU 2019112563 A RU2019112563 A RU 2019112563A RU 2729579 C1 RU2729579 C1 RU 2729579C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
front support
compressor
thin
engine
Prior art date
Application number
RU2019112563A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Скиба
Алексей Петрович Воронков
Александр Витальевич Гумеров
Олег Игоревич Болдырев
Александр Васильевич Шкуренков
Сергей Валерьевич Кузьмин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
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" filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Priority to RU2019112563A priority Critical patent/RU2729579C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729579C1 publication Critical patent/RU2729579C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162—Bearing supports

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft engine building, particularly, to gas turbine engine rotor support assemblies. Problem of increasing gas-dynamic efficiency of compressor due to provision of stable optimum values of radial clearances between rotor blades and compressor stator is solved by the fact that in front support of compressor rotor including radial-thrust ball bearing 1, installed by its outer casing 2 in housing of bearing 3 of housing of front support 4 with thin-walled conical diaphragm 5 and flange 6 fixed to intermediate housing of engine 7, housing of front support 4 is equipped with coaxial coupling sleeve in form of thin-walled conical diaphragm 8, fixed to housing of bearing 3 and to intermediate housing of engine 7 with provision of compressive force in thin support wall cone diaphragm 5 of front support.
EFFECT: thus increasing bending stiffness of conical diaphragm of compressor rotor front support housing due to its preliminary loading with compression force to ensure stable optimum radial clearances between rotor blades and compressor stator provides high level of gas-dynamic efficiency of compressor.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к узлам опор роторов газотурбинных двигателей.SUBSTANCE: invention relates to aircraft engine building, namely to assemblies of rotor bearings of gas turbine engines.

Известна передняя опора ротора компрессора низкого давления авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя АИ-25 (А.С. Виноградов, «Конструкция ТРДД АИ-25», СГАУ, г. Самара, 2013 г.) с шариковым радиально-упорным подшипником. Корпус передней опоры состоит из корпуса подшипника и тонкостенной конической диафрагмы с фланцем, который крепится к разделительному корпусу двигателя шпильками. Наружная обойма подшипника и втулка контактного уплотнения установлены в корпус подшипника и затянуты гайкой. Внутренняя обойма подшипника и роторные детали радиально-торцевого контактного графитового масляного уплотнения стянуты гайкой на валу ротора.Known front support of the rotor of the low-pressure compressor of the aircraft by-pass turbojet engine AI-25 (AS Vinogradov, "Design of turbojet engine AI-25", SSAU, Samara, 2013) with a ball angular contact bearing. The front support housing consists of a bearing housing and a thin-walled conical diaphragm with a flange that is bolted to the motor spacer housing. The outer bearing race and the contact seal sleeve are installed in the bearing housing and tightened with a nut. The inner race of the bearing and the rotor parts of the radial-face contact graphite oil seal are tightened with a nut on the rotor shaft.

Недостаток известного устройства состоит в том, что в условиях работы двигателя летательного аппарата уровень изгибной жесткости тонкостенной конической диафрагмы корпуса передней опоры ротора компрессора недостаточен и радиальные зазоры между лопатками ротора и статора должны быть увеличены выше диапазона оптимальных значений, обеспечивающих высокий уровень газодинамической эффективности компрессора.The disadvantage of the known device is that under the operating conditions of the aircraft engine, the level of bending stiffness of the thin-walled conical diaphragm of the housing of the front support of the compressor rotor is insufficient and the radial clearances between the rotor and stator blades must be increased above the range of optimal values that provide a high level of gas-dynamic efficiency of the compressor.

Общеизвестные методы повышения изгибной жесткости конических диафрагм корпусов опор: увеличение толщины, оребрение мест сопряжения конической диафрагмы с фланцем и т.п. малоэффективны из-за существенного роста массы конструкции.Well-known methods of increasing the bending stiffness of conical diaphragms of support bodies: increasing the thickness, ribbing of the points where the conical diaphragm mates with the flange, etc. ineffective due to a significant increase in the mass of the structure.

Задачей изобретения является повышение газодинамической эффективности компрессора за счет обеспечения стабильных оптимальных значений радиальных зазоров между лопатками ротора и статора компрессора путем увеличения изгибной жесткости конической диафрагмы корпуса передней опоры ротора компрессора двигателя.The objective of the invention is to increase the gas-dynamic efficiency of the compressor by ensuring stable optimal values of the radial clearances between the blades of the rotor and the stator of the compressor by increasing the bending stiffness of the conical diaphragm of the housing of the front support of the compressor rotor of the engine.

Указанная задача решается тем, что в передней опоре ротора компрессора, включающей радиально-упорный шариковый подшипник, установленный своей наружной обоймой в корпус подшипника корпуса передней опоры с тонкостенной конической диафрагмой и фланцем, закрепленным к промежуточному корпусу двигателя, корпус передней опоры снабжен соосной ему стяжной втулкой в виде тонкостенной конической диафрагмы, закрепленной к корпусу подшипника и к промежуточному корпусу двигателя с обеспечением сжимающего усилия в тонкостенной конической диафрагме корпуса передней опоры.This problem is solved by the fact that in the front bearing of the compressor rotor, which includes an angular contact ball bearing, installed by its outer cage in the bearing housing of the front support housing with a thin-walled conical diaphragm and a flange fixed to the intermediate engine casing, the front support housing is equipped with a withdrawal sleeve coaxial to it in the form of a thin-walled conical diaphragm fixed to the bearing housing and to the intermediate motor housing to provide a compressive force in the thin-walled conical diaphragm of the front support housing.

На фиг. 1 показан продольный разрез передней опоры ротора компрессора, на фиг. 2 - место соединения корпуса передней опоры и стяжной втулки.FIG. 1 shows a longitudinal section of the front support of the compressor rotor, FIG. 2 - the junction of the front support housing and the withdrawal sleeve.

Радиально-упорный шариковый подшипник 1 передней опоры компрессора своей наружной обоймой 2 установлен в корпус подшипника 3 корпуса передней опоры 4. Корпус передней опоры 4 состоит из корпуса подшипника 3, тонкостенной конической диафрагмы 5 и фланца 6. Корпус передней опоры 4 с помощью фланца 6 крепится к промежуточному корпусу двигателя 7. Стяжная втулка 8 выполнена в виде тонкостенной конической диафрагмы 9 с фланцами 10 и 11, с помощью которых осуществляется ее крепление винтами 12 в стыке 13 к корпусу подшипника 3 корпуса передней опоры 4 и к промежуточному корпусу двигателя 7.Angular contact ball bearing 1 of the compressor front support with its outer cage 2 is installed in the bearing housing 3 of the front support housing 4. The front support housing 4 consists of a bearing housing 3, a thin-walled conical diaphragm 5 and a flange 6. The front support housing 4 is fastened with a flange 6 to the intermediate casing of the engine 7. The withdrawal sleeve 8 is made in the form of a thin-walled conical diaphragm 9 with flanges 10 and 11, with the help of which it is fastened with screws 12 in the joint 13 to the bearing housing 3 of the housing of the front support 4 and to the intermediate housing of the engine 7.

Сборку передней опоры ротора компрессора начинают с монтажа фланца 6 корпуса передней опоры 4 на промежуточный корпус двигателя 7. Затем устанавливают стяжную втулку 8 фланцем 11 на промежуточный корпус двигателя 7, при этом до затяжки винтов 12 в стыке 13 сопрягаемых плоскостей корпуса подшипника передней опоры 3 и фланца 10 должен быть обеспечен монтажный зазор. После затяжки винтов 12 с выборкой зазора и обеспечением плотности стыка 13 на тонкостенную коническую диафрагму 5 корпуса передней опоры 4 действует усилие предварительного сжатия. Таким образом, в конической диафрагме 5 корпуса передней опоры 4 формируются предварительные напряжения сжатия, а в тонкостенной конической диафрагме 9, соответственно, предварительные напряжения растяжения. После контроля соосности опор двигателя в корпус подшипника 3 монтируют радиально-упорный шариковый подшипник 1 с наружной обоймой 2.The assembly of the front support of the compressor rotor begins with the installation of the flange 6 of the housing of the front support 4 on the intermediate casing of the engine 7. Then, the withdrawal sleeve 8 is installed with the flange 11 on the intermediate housing of the engine 7, while, before tightening the screws 12 at the joint 13 of the mating planes of the bearing housing of the front support 3 and flange 10, a mounting gap must be provided. After tightening the screws 12 with a gap selection and ensuring the tightness of the joint 13, a pre-compression force acts on the thin-walled conical diaphragm 5 of the body of the front support 4. Thus, in the conical diaphragm 5 of the body of the front support 4, compression prestresses are formed, and in the thin-walled conical diaphragm 9, respectively, tensile prestresses. After checking the alignment of the engine mounts, an angular contact ball bearing 1 with an outer cage 2 is mounted in the bearing housing 3.

Выбор величины монтажного зазора в стыке 13 и, соответственно, усилий предварительного сжатия и растяжения осуществляют по следующим критериям:The choice of the size of the mounting gap in the joint 13 and, accordingly, the forces of preliminary compression and tension is carried out according to the following criteria:

1. Предварительные напряжения сжатия σпр.сж в тонкостенной конической диафрагме 5 корпуса передней опоры 4 должны превышать максимальные действующие рабочие напряжения растяжения σр, т.е. σпр.сж>σр;1. Preliminary compressive stresses σ pr.szh in a thin-walled conical diaphragm 5 of the front support body 4 must exceed the maximum operating tensile stress σ p , i.e. σ pr.szh > σ p ;

2. Суммарные напряжения сжатия σсж.∑ в тонкостенной конической диафрагме 5 корпуса передней опоры 4, равные сумме величин напряжений предварительного сжатия σпр.сж и максимальных действующих рабочих напряжений сжатия σсж., не должны превышать величину напряжений σпц предела пропорциональности для материала тонкостенной конической диафрагмы 5, т.е. σсж.∑=σпр.сж+σсж<σпц и относительные деформации ее материала должны находиться в упругой области.2. The total compression stresses σ compression .∑ in the thin-walled conical diaphragm 5 of the front support body 4, equal to the sum of the values of the pre-compression stresses σ pr.сж and the maximum operating compressive stresses σ compression . , should not exceed the value of stresses σ пц proportionality limit for the material of a thin-walled conical diaphragm 5, i.e. σ comp.∑ = σ sp.sc + σ comp <σ pc and the relative deformations of its material should be in the elastic region.

3. Величина напряжений в тонкостенной конической диафрагме 9 не должна превышать величину напряжений σпц предела пропорциональности для ее материала и относительные деформации должны находиться в упругой области.3. The magnitude of the stresses in the thin-walled conical diaphragm 9 should not exceed the magnitude of stresses σ пц of the proportionality limit for its material and the relative deformations must be in the elastic region.

Повышение изгибной жесткости при приложении сжимающего осевого усилия N для упрощения показано на примере консольной тонкостенной цилиндрической диафрагмы длиной L с диаметром D и толщиной стенки δ, нагруженной изгибающим моментом M или радиальным усилием Р, M=Р×L.For simplicity, an increase in bending stiffness upon application of a compressive axial force N is shown using the example of a cantilever thin-walled cylindrical diaphragm of length L with diameter D and wall thickness δ, loaded with a bending moment M or a radial force P, M = P × L.

Геометрические характеристики ее плоского сечения перпендикулярного оси:Geometric characteristics of its flat section perpendicular to the axis:

F - площадь, F=π×D×δ;F - area, F = π × D × δ;

Jo - момент инерции относительно центра сечения,J o - moment of inertia about the center of the section,

Jo=π×D3×δ/8;J o = π × D 3 × δ / 8;

Bo - изгибная жесткость при чистом изгибе - нагружение только изгибающим моментом M, Bo=Е×Jo, где Е - модуль упругости. При изгибе консольной тонкостенной цилиндрической диафрагмы предварительно нагруженной сжимающим осевым усилием N происходит смещение нейтральной линии сечения от его центра (Рудицын М.Н., Артемов П.Я., «Справочное пособие по сопротивлению материалов», г. Минск. 1961 г.) на величину а, а=Jo×N/F/M;B o - bending stiffness in pure bending - loading only by a bending moment M, B o = E × J o , where E is the elastic modulus. When bending a cantilever thin-walled cylindrical diaphragm pre-loaded with a compressive axial force N, the neutral section line is displaced from its center (Ruditsyn M.N., Artemov P.Ya., "Handbook on the strength of materials", Minsk. 1961) on value a, a = J o × N / F / M;

Ja - момент инерции сечения с учетом смещения нейтральной линии,J a is the moment of inertia of the section taking into account the displacement of the neutral line,

Ja=Jo+а2×F.J a = Jo + a 2 × F.

Ва - изгибная жесткость с учетом смещения нейтральной линии,B a - bending stiffness taking into account the displacement of the neutral line,

Ва=Е×Ja=Е×(Jo+а2×F)=Во×(1+Jo×N2/F/M2) илиB a = E × J a = E × (J o + a 2 × F) = B o × (1 + J o × N 2 / F / M 2 ) or

Ва=K×Во, где K=1+Jo×N2/F/M2;B a = K × B o , where K = 1 + J o × N 2 / F / M 2 ;

Таким образом, значение коэффициента К больше единицы (К>1) свидетельствует о том, что предварительное нагружение сжимающим осевым усилием N консольной тонкостенной цилиндрической диафрагмы ведет к повышению ее изгибной жесткости.Thus, the value of the coefficient K greater than unity (K> 1) indicates that the preliminary loading by the compressive axial force N of the cantilever thin-walled cylindrical diaphragm leads to an increase in its bending rigidity.

Аналогичные зависимости характеризуют повышение изгибной жесткости консольной конической тонкостенной диафрагмы в предварительно напряженном состоянии под действием сжимающего осевого усилия.Similar dependences characterize an increase in the flexural rigidity of a cantilever conical thin-walled diaphragm in a prestressed state under the action of a compressive axial force.

При работе двигателя радиальное и осевое усилия от ротора компрессора (не показан) через наружную обойму 2 радиально-упорного шарикового подшипника 1 передаются на корпус подшипника 3. Результирующее усилие с корпуса подшипника 3 передается на корпус передней опоры 4 и далее на промежуточный корпус двигателя 7 по тонкостенной конической диафрагме 5 через фланец 6, а так же через стык 13, стянутый винтами 12, по фланцу 10, тонкостенной конической диафрагме 9 и фланцу 11 стяжной втулки 8.When the engine is running, the radial and axial forces from the compressor rotor (not shown) through the outer race 2 of the angular contact ball bearing 1 are transmitted to the bearing housing 3. The resulting force from the bearing housing 3 is transmitted to the housing of the front support 4 and then to the intermediate housing of the engine 7 by thin-walled conical diaphragm 5 through flange 6, as well as through joint 13, tightened with screws 12, along flange 10, thin-walled conical diaphragm 9 and flange 11 of withdrawal sleeve 8.

Таким образом, увеличение изгибной жесткости конической диафрагмы корпуса передней опоры ротора компрессора за счет ее предварительного нагружения сжимающим усилием для обеспечения стабильных оптимальных радиальных зазоров между лопатками ротора и статора компрессора, обеспечивает высокий уровень газодинамической эффективности компрессора.Thus, an increase in the bending stiffness of the conical diaphragm of the compressor rotor front support housing due to its preloading with compressive force to ensure stable optimal radial clearances between the compressor rotor and stator blades provides a high level of gas dynamic efficiency of the compressor.

Claims (1)

Передняя опора ротора компрессора, включающая радиально-упорный шариковый подшипник, установленный своей наружной обоймой в корпус подшипника корпуса передней опоры с тонкостенной конической диафрагмой и фланцем, закрепленным к промежуточному корпусу двигателя, отличающаяся тем, что корпус передней опоры снабжен соосной ему стяжной втулкой в виде тонкостенной конической диафрагмы, закрепленной к корпусу подшипника и к промежуточному корпусу двигателя с обеспечением сжимающего усилия в тонкостенной конической диафрагме корпуса передней опоры.The front support of the compressor rotor, including an angular contact ball bearing, installed with its outer cage in the bearing housing of the front support housing with a thin-walled conical diaphragm and a flange fixed to the intermediate engine housing, characterized in that the front support housing is equipped with a withdrawal sleeve coaxial to it in the form of a thin-walled a conical diaphragm fixed to the bearing housing and to the intermediate motor housing to provide a compressive force in the thin-walled conical diaphragm of the front support housing.
RU2019112563A 2019-04-24 2019-04-24 Compressor rotor front support RU2729579C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112563A RU2729579C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Compressor rotor front support

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112563A RU2729579C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Compressor rotor front support

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729579C1 true RU2729579C1 (en) 2020-08-11

Family

ID=72086105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019112563A RU2729579C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Compressor rotor front support

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729579C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6447248B1 (en) * 2000-10-20 2002-09-10 General Electric Company Bearing support fuse
FR2888621A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-19 Snecma Bearing support retaining device for turbomachine e.g. twin-spool turbine, has cables disposed parallel to fusible screw, fixed to bearing supports, and each comprising downstream and upstream ends housed in corresponding troughs
RU2328627C2 (en) * 2002-09-26 2008-07-10 Снекма Мотёр Break releaser
US20160017752A1 (en) * 2009-11-20 2016-01-21 United Technologies Corporation Turbofan Engine Assembly Methods
RU2614018C1 (en) * 2016-03-22 2017-03-22 Публичное Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Пао "Умпо") Rotor shaft bearing of low-pressure compressor of turbojet engine (versions), cylinder constituent of rotor shaft, external tightening component of rotor shaft

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6447248B1 (en) * 2000-10-20 2002-09-10 General Electric Company Bearing support fuse
RU2328627C2 (en) * 2002-09-26 2008-07-10 Снекма Мотёр Break releaser
FR2888621A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-19 Snecma Bearing support retaining device for turbomachine e.g. twin-spool turbine, has cables disposed parallel to fusible screw, fixed to bearing supports, and each comprising downstream and upstream ends housed in corresponding troughs
US20160017752A1 (en) * 2009-11-20 2016-01-21 United Technologies Corporation Turbofan Engine Assembly Methods
RU2614018C1 (en) * 2016-03-22 2017-03-22 Публичное Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Пао "Умпо") Rotor shaft bearing of low-pressure compressor of turbojet engine (versions), cylinder constituent of rotor shaft, external tightening component of rotor shaft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4648645B2 (en) Method and apparatus for mounting a gas turbine engine
US10228019B2 (en) Bearing structure and turbocharger
CN105339589B (en) Rotor for turbo charger unit, the turbo charger unit with rotor and the axle for this rotor
JP2005220906A (en) Turbo-jet engine having fan integral with drive shaft supported by first and second bearings
JP2000179359A (en) Variable rigidity locating link for gearbox
WO2015130370A2 (en) Bearing supports
US9874146B2 (en) Gas turbine engine support strut assembly
JP3867519B2 (en) motor
US20200096041A1 (en) Bearing housing with damping arrangement
US8264111B2 (en) Generator rotor bearing preload method and apparatus
RU2729579C1 (en) Compressor rotor front support
JPS6256330B2 (en)
EP2037147A1 (en) Friction damper
RU113302U1 (en) ROTARY MACHINE SUPPORT
RU2310088C2 (en) Device for connecting shafts of turbine and compressor of gas-turbine engine
KR101914425B1 (en) Assembly method of impeller assembly, supercharger and impeller assembly
FR3103859A1 (en) Balancing device
EP1931014A2 (en) High speed aerospace generator resilient mount
CN113187827A (en) Elastic coupling
JP2749691B2 (en) Ceramic turbocharger rotor
US20190195089A1 (en) Bearing centering spring
US9328627B2 (en) Bearing device and turbomachine having a bearing device
US20210003068A1 (en) Rotating body and turbocharger
RU2351812C1 (en) Plain bearing assembly
RU2032081C1 (en) Axial force regulator gas-turbine engine