SU958892A1

SU958892A1 - Способ динамической оценки состо ни шарикоподшипника опоры ротора авиационного двигател

Info

Publication number: SU958892A1
Application number: SU802869888A
Authority: SU
Inventors: Петр Сергеевич Коряковцев; Борис Дмитриевич Блинов
Original assignee: Пермский политехнический институт; Предприятие П/Я Р-6837
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1982-09-15

Description

1

Изобретение относитс к авиационному газотурбинному двигателестроению.

Шарикоподшипник опоры ротора вл етс одним из наиболее ответственных узлов, определ ющих надежность и его ресурс . Работоспособность подшипника зависит от осевой и радиальной нагрузок, частоты вращени , смазки и перекоса колец.

Известен способ оценки состо ни шарикоподшипника опоры ротора авиационного двигател путем измерени нагрузок на него с помощью установленного в опоре гидравлического или тензометрического динамометра 1.

Однако этот способ позвол ет измерить лишь очень ограниченное число параметров подшипника и поэтому приближенно оценить состо ние шарикоподшипника.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ динамической оценки состо ни шарикоподшипника опоры ротора авиационного двигател , включающий определение нагрузок на шарикоподшипник и измерение количества шариков, прокатившихс через фиксированное сечение шарикоподшипника за базовое число его

оборотов, при фиксированных внешних услови х работы двигателей и параметрах смазки 2.

Однако этот способ не позвол ет определ ть на работаюшем двигателе перекос

5 колец шарикоподшипника.

Цель изобретени - определение перекоса колец шарикоподшипника на работающем двигателе.

Указанна цель достигаетс тем, что

Claims

,0 дополнительно воспроизвод т услови работы шарикоподшипника в опоре двигател на модельной установке, измер ют на ней момент перекоса колец шарикоподшипника, углы взаимного расположени плоскостей перекоса колец и количество щариков, про15 кативщихс через фиксированное сеченке шарикоподшипника на базовое число оборотов , по результатам измерений на модельной установке и количеству шариков, измеренному на двигателе, определ ют зависи2Q мость угла расположени плоскостей перекоса колец и нагрузок шарикоподшипника от момента перекоса, повтор ют цикл этих операций на модельной установке при изменении параметров смазки шарикоподшипника и по полученным зависимост м определ ют параметры перекоса колец шарикоподшипника в опоре двигател . На фиг. 1 представлено устройство, реализуюшее предлагаемый способ, продольный разрез; на фиг. 2 -разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пространственна схема векторов осевой и радиальной нагрузок FO и Ft, угловой скорости враш,ени ротора ш и момента М перекоса колец; на фиг. 4 - схема нагружени в произвольном случае, если плоскость перекоса колец и плоскость нагрузок шарикоподшипника не совпадают; на фиг. 5 - полученные на установке экспериментальные зависимости количества N шариков от момента М перекоса колец шарикоподшипника , например, опоры ротора компрессора двигател Д-30; на фиг. 6 - зависимость от момента М перекоса угла ср расположени плоскости перекоса колец относительно плоскости нагрузок подшипника , соответствующа замеренному на двигателе количеству шариков; на фиг. 7 - график заисимости количества шариков от момента М перекоса, полученные дл подшипника на установке в услови х работы подшипника, соответствующих услови м его работы на двигателе; на фиг. 8 - то же, при новой температуре масла; на фиг. 9 - то же, при третьем значении температуры масла; на фиг. 10 - совмещенный график зависимости от параметров перекоса М и cf. Модельна установка содержит корпус, включающий основание 1, крыщку 2, вал 3, установленный в корпусе на испытуемом и опорном подшипниках 4 и 5, узел осевого нагружени , имеющий гидроцилиндр 6, узел радиального нагружени , состо щий из гидроцилиндра 7 и каретки 8, опирающейс на вал 3 через роликоподшипники 9 узел создани перекоса колец, включающий стакан 10 и гидроцилиндр 11. Плоскость разъема корпуса установки горизонтальна и проходит через ось вала 3, который приводитс во вращение рессорой 12, соединенной с электроприводом, обеспечивающим бесступенчатое изменение частоты вращени вала в широком диапазоне (не показан). Наружное кольцо испытуемого шарикоподшипника 4 закреплено в стакане 10, цапфы 13 которого установлены в подшипниках 14, обща ось которых перпендикул рна оси. вала 3, лежит в плоскости разъема корпуса и проходит через среднюю плоскость подшипника. На периферии стакана 10 размещен рычаг 15, взаимодействующий с гидроцилиндром 11 дл создани перекоса. Плоскость создани перекоса, его направление и направление осевой нагрузки на установке посто нны. Дл обеспечени возможности изменени направлени перекоса относительно плоскости направлений осевой и радиальной нагрузок гидроцилиндр 7 радиального нагру ени закреплен на втулке 16, установленной в корпусе установки на подшипниках 17 и св занный посредством зубчатой передачи 18 с приводом 19. Идентичность посадки наружного кольца испытуемого шарикоподшипника 4 на двигателе и установке обеспечиваетс использованием детали 20 опоры двигател дл закреплени кольца в стакане 10. Модельна установка работает следующим образом. Устанавливают шарикоподшипники 4 двигател на модельную установку, сохран услови работы подшипника в опоре двигател , посадку колец, температуру масла и т. д. Воспроизвод т на установке приложение нагрузок идентичных нагрузкам на шарикоподшипник 4, измеренных на двигателе. При этом осевую нагрузку FQ. создают гидроцилиндром 6, воздействующим на наружное кольцо опорного подшипника 5. Радиальную нагрузку F,- создают гидроцилиндром 7, воздействующим на каретку 8, опирающуюс на вал 3 через роликоподшипники 9. Радиальна нагрузка Fj- испытуемого шарикоподшипника 4 равна гдеРр-усилие, создаваемое гидроцилиндром 7; а и I - рассто ние от опорного подшипника 5 до оси гидроцилиндра 7 и испытуемого шарикоподшипника 4. Перекос наружного кольца шарикоподшипника 4 относительно внутреннего создаетс воздействием на конец рычага 15 гидроцилиндром 11. Момент перекоса М РП С, где PJ, - усилие, создаваемое гидроцилиндром 11; С - рассто ние между ос ми гидроцилиндра 11 и цапф 13 стакана 10. Перекос колец шарикоподшипника 4 обеспечивают медленным вращением втулки 16 через передачу 18 от привода 19. Дл изменени направлени перекоса относительно плоскости нагрузок включают привод 19 вращени втулки 16 и при достижении гидроцилиндром 11 требуемого углового положени относительно плоскости перекоса отключают привод 19. Таким образом, на установке может быть установлено любое относительное положение между направлением нагрузок, воспринимаемых подшипником, направлением его вращени и направлением перекоса колец. Установка позвол ет создать дл подшипника услови работы идентичные тем, в которых он находитс при pa6ote на двигателе . Перекос колец подшипника 4 опоры ротора газотурбинного двигател характеризуетс по величине моментом сил, перекашивающих наружное кольцо относительно внутреннего в плоскости оси подшипника (моментом перекоса М), а по направлению -углом расположени плоскости перекоса относительно плоскости осевой и радиальной нагрузок подшипника (например, углом т, отсчитываемым в направлении вращени подшипника от вектора М момента перекоса до вектора произведени радиальнрй jaгрузки на вектор осевой нагрузки Ft, Fa). Способ динамической оценки состо ни шарикоподшипника 4 опоры ротора авиационного двигател осуществл етс в следующей последовательности. На интересующем режиме работы двигател определ ют осевую и радиальную нагрузки шарикоподшипника 4, измер ют количество шариков Нщ, прокатившихс через фиксированное сечение шарикоподшипника 4 за базовое число его оборотов. При этом фиксируют частоту вращени и параметры смазки подщипника: температуру и расход смазки на подшипник (перепад давлени на срезе смазочных форсунок). После этого став т шарикоподшипник 4 двигател на модельную установку, дополнительно воспроизвод т услови работы подшипника 4 в опоре двигател на этой установке: посадка колец, приложение нагрузок , подвод и температуру масла, воспроизвод т на установке услови работы подшипника на интересующем режиме работы двигател (измеренные осевую и радиальную нагрузки, частоту вращени и услови смазки) и при фиксированном измеиении моментов и углов взаимного расположени плоскостей перекоса колец и нагрузок щарикоподшипника 4 вновь измер ют количество щариков NUI, прокатившихс через фиксированное сечение подщипника за то же базовое число оборотов, измер момент перекоса колец и углы взаимного расположени плоскостей перекоса колец. По результатам измерений на модельной установке и количеству шариков, измеренному на двигателе (фиг. 5), определ ют зависимость угла расположени плоскостей перекоса колец и нагрузок шарикоподшипника от момента перекоса (фиг. 6). Повтор ют все вышеперечисленные операции на модельной установке при изменении параметров смазки (например, температуры масла) и получают графики зависимостей , при температуре масла 70°С (фиг. 7), 85°С (фиг. 8) и 45°С (фиг. 9). , Совмещают эти графики (фиг. 10) и по точке их пересечени (общей точке) наход т действительные параметры перекоса колец шарикоподшипника в опоре двигател . Аналогичные результаты мегут быть получены, если мен ть услови смазки за счет установки в опору и на модельную установку последовательно нескольких однотипных подшипников. Результаты определени параметров перекоса колец шарикоподшипника на работающем двигателе, получаемые при реализации предлагаемого способа, позвол ют проводить тщательные исследовани всех аспектов работоспособности и надежности шарикоподшипника и разрабатывать самые эффективные меропри ти по повышению ресурса подшипника и двигател в целом. Формула изобретени Способ динамической оценки состо ни шарикоподшипника опоры ротора авиационного двигател , включающий определение нагрузок на шарикоподшипник и измерение количества шариков, прокатившихс через фиксированное сечение шарикоподшипника за базовое число его оборотов, при фиксированных внещних услови х работы двигател и параметрах смазки, отличающийс тем, что, с целью определени перекоса колец шарикоподшипника на работающем двигателе, дополнительно воспроизвод т услови работы шарикоподшипника в опоре двигател на модельной установке, измер ют на ней момент перекоса колец шарикоподшипника , углы взаимного расположени плоскостей перекоса колец и количество шариков, прокатившихс через фиксированное сечение шарикоподшипника за базовое число оборотов, по результатам измерений на модельной установке и количеству шариков , измеренному на двигателе, определ ют зависимость угла расположени плоскостей перекоса колец и нагрузок шарикоподшипника от момента перекоса, повтор ют цикл этих операций на модельной установке при изменении параметров смазки шарикоподшипника и по полученным зависимост м определ ют параметры перекоса колец шарикоподшипника в опоре двигател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Надежность и ресурс авиационных газотурбинных двигателей. М., «Машиностроение , 1969, с. 283.
2.Авторское свидетельство СССР № 574644, кл. G 01 L 5/02, 1977.

Ь)

ФигА

Момент перекоса колеи, М,кгс-м

5Qт

Фиг.5

56000

1

и

II

«

4

§ 5

cs If

s.

«

4« ь

i j

il О 7Cn г, т Фиг.10 МуКгс-н