RU2514527C1 - Turbo machine rotor elastically damping bearing assembly - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed assembly comprises the bearing fitted on the shaft, stator element and ring secured at bearing outer race and connected therewith by split bush to make a damping chamber. Note here that said split bush has cut-outs with webs arranged there between. In compliance with this invention, said webs are inclined to bearing assembly lengthwise axis and oriented towards turbo machine rotor rotating sense from the side of split bush attachment to stator element.

EFFECT: decreased stress at split bush webs, higher reliability, longer life.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин.The invention relates to the field of turbomachinery, and in particular to the design of elastic-damping supports of rotors of turbomachines.

Известна упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая подшипник, установленный на валу, статорный элемент и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку, соединенную со статорным элементом посредством разрезной втулки и образующую с ним демпфирующую полость, при этом разрезная втулка снабжена прорезями, с образованием между ними балочек, направленных параллельно продольной оси вала (RU 2265728 С1, опубл. 10.12.2005).Known elastic damper support of a rotor of a turbomachine, comprising a bearing mounted on a shaft, a stator element and a shell secured to the outer ring of the bearing connected to the stator element by means of a split sleeve and forming a damping cavity with it, the split sleeve is provided with slots to form beams between them, directed parallel to the longitudinal axis of the shaft (RU 2265728 C1, publ. 10.12.2005).

В известной опоре радиусы скруглений балочек являются концентраторами напряжений, особенно в случае восприятия опорой крутящего момента, направленного по оси двигателя. Такая нагрузка, возникающая при дефекте подшипника опоры ротора в виде подклинки тел качения, передается с ротора на статор, что приводит к мгновенному разрушению опоры.In the known support, the radii of rounding of the beams are stress concentrators, especially in the case of the support receiving the torque directed along the axis of the engine. Such a load arising from a defect of the bearing of the rotor support in the form of a wedge of the rolling elements is transferred from the rotor to the stator, which leads to instant destruction of the support.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является существенное снижение напряжений в балочках разрезной втулки при возникновении дефекта подшипника опоры ротора в виде подклинки тел качения и, как следствие, повышение надежности и долговечности опоры.The technical result achieved by using the declared elastic-damper support of the rotor of the turbomachine is a significant reduction in stresses in the beams of the split sleeve when a bearing defect of the support of the rotor in the form of a wedge of the rolling elements occurs and, as a result, increase the reliability and durability of the support.

Указанный технический эффект достигается тем, что в упругодемпферной опоре ротора турбомашины, содержащей подшипник, установленный на валу, статорный элемент и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку, соединенную со статорным элементом посредством разрезной втулки и образующую с ним демпфирующую полость, при этом разрезная втулка снабжена прорезями, с образованием между ними балочек, согласно изобретению балочки выполнены наклонными относительно продольной оси опоры и сориентированы со стороны крепления разрезной втулки к статорному элементу в направлении вращения ротора турбомашины.The indicated technical effect is achieved by the fact that in the elastic-damping support of the rotor of the turbomachine containing a bearing mounted on the shaft, a stator element and a shell fixed to the outer ring of the bearing connected to the stator element by means of a split sleeve and forming a damping cavity with it, the split sleeve is provided with slots , with the formation of beams between them, according to the invention, the beams are made inclined relative to the longitudinal axis of the support and oriented from the fastening side of the split sleeve and to the stator element in the direction of rotation of the rotor of the turbomachine.

Такое выполнение устройства позволяет снизить влияние скручивающего разрезную втулку момента и частично перевести его из изгибающей балочки нагрузки в растягивающую, что приводит к существенному снижению напряжений в упругом элементе, в частности в радиусах скруглений балочек.This embodiment of the device allows to reduce the influence of the torque twisting the split sleeve and partially transfer it from the bending load beam to the tensile one, which leads to a significant reduction in stresses in the elastic element, in particular in the radii of fillet rolls.

Предпочтительно угол наклона балочек к оси опоры составляет 10-50°.Preferably, the angle of inclination of the beams to the axis of the support is 10-50 °.

При углах наклона балочек разрезной втулки к продольной оси опоры вала менее 10° теряется эффективность снижения напряжений, при углах более 50° возникают сложности в изготовлении разрезной втулки, так как в этом случае прорези в упругом элементе опоры необходимо выполнять слишком узкими.At angles of inclination of the beams of the split sleeve to the longitudinal axis of the shaft support less than 10 °, the effectiveness of reducing stresses is lost, at angles of more than 50 ° there are difficulties in the manufacture of the split sleeve, since in this case the cuts in the elastic element of the support must be made too narrow.

Предпочтительно выполнение балочек в поперечном сечении квадратной формы.Preferably, the implementation of the beams in a cross section of a square shape.

Выполнение балочек такой формы и такого поперечного сечения (как правило, форма балочек в поперечном сечении имеет прямоугольную форму, в том числе и в прототипе) позволяет дополнительно снизить значения напряжений в местах их концентраций в упругом элементе от действия изгибающего момента, возникающего от эксплуатационных нагрузок, в том числе и при возникновении дефекта подшипника опоры ротора в виде подклинки тел качения, в процессе эксплуатации турбомашины.The implementation of the beams of this shape and such a cross section (as a rule, the shape of the beams in the cross section has a rectangular shape, including in the prototype) allows you to further reduce the stress values in the places of their concentration in the elastic element from the action of the bending moment arising from operational loads, including the occurrence of a defect in the bearing of the rotor support in the form of a wedge of the rolling elements during operation of the turbomachine.

На фиг.1 показан продольный разрез упругодемпферной опоры; на фиг.2 - вид А фиг.1.Figure 1 shows a longitudinal section of an elastic damper support; figure 2 is a view a of figure 1.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник 1, установленный на валу 2, статорный элемент 3 и закрепленную на наружном кольце подшипника 1 обечайку 4, соединенную со статорным элементом 3 посредством разрезной втулки 5 и образующую с ним демпфирующую полость 6, ограниченную уплотнениями 7 и 8, при этом разрезная втулка 5 снабжена прорезями 9, с образованием между ними балочек 10, выполненных наклонными относительно продольной оси опоры и сориентированных со стороны крепления разрезной втулки 5 к статорному элементу 3 в направлении вращения вала 2 турбомашины, при этом угол наклона балочек 10 к оси опоры составляет 10-50°, кроме того, балочки в поперечном сечении имеют квадратную форму.The elastic damper support of the rotor of the turbomachine comprises a bearing 1 mounted on the shaft 2, a stator element 3 and a casing 4 fixed to the outer ring of the bearing 1, connected to the stator element 3 by means of a split sleeve 5 and forming a damping cavity 6 bounded by seals 7 and 8, with this split sleeve 5 is equipped with slots 9, with the formation between them of the beams 10, made inclined relative to the longitudinal axis of the support and oriented from the mounting side of the split sleeve 5 to the stator element 3 in the direction rotation of the shaft 2 of the turbomachine, while the angle of inclination of the beams 10 to the axis of the support is 10-50 °, in addition, the beams in cross section are square in shape.

Заявленная опора работает следующим образом.The claimed support works as follows.

Во время работы турбомашины в демпфирующую полость 6 подается под давлением масло. При колебаниях вала 2 происходит смещение обечайки 4 относительно статорного элемента 3, и масло перетекает из области с повышенным давлением в область с более низким давлением, вследствие чего происходит демпфирование колебаний вала 2. Максимальная величина смещения обечайки 4 относительно статорного элемента 3 ограничивается радиальными зазорами по уплотнениям 7 и 8 между обечайкой 4 и статорным элементом 3, обеспечивающими допустимые напряжения в разрезной втулке 5.During operation of the turbomachine, oil is supplied under pressure to the damping cavity 6. When the shaft 2 oscillates, the shell 4 is displaced relative to the stator element 3, and the oil flows from the high-pressure region to the lower pressure region, as a result of which the vibrations of the shaft 2 are damped. The maximum displacement of the shell 4 relative to the stator element 3 is limited by radial clearance 7 and 8 between the shell 4 and the stator element 3, providing the permissible stresses in the split sleeve 5.

Упругий элемент 5, выполненный в виде разрезной втулки, введен в конструкцию для получения необходимой жесткости опоры за счет своих геометрических параметров, что позволяет отстроить с рабочих режимов критические частоты вращения вала 2.The elastic element 5, made in the form of a split sleeve, is introduced into the structure to obtain the necessary stiffness of the support due to its geometric parameters, which allows you to build up critical speeds of shaft rotation 2 from the operating modes.

В случае увеличения трения в подшипнике 1 или заклинки тел качения возникают дополнительные изгибные и растягивающие напряжения в разрезной втулке 5, которые суммируются с напряжениями, возникающими от действия радиальной и осевой сил, приходящих с вала 2 через подшипник 1. Выполненный описанным выше образом наклон балочек 10 к продольной оси опоры в разы снижает напряжения в упругом элементе 5 от дополнительной нагрузки и, как следствие, увеличивает прочность упругого элемента 5 опоры вала 2 и снижает вероятность его разрушения при возникновении дефектов в подшипнике 1 во время работы турбомашины.In the case of increased friction in the bearing 1 or the rolling element jamming, additional bending and tensile stresses arise in the split sleeve 5, which are summed up with the stresses arising from the action of radial and axial forces coming from the shaft 2 through the bearing 1. The inclination of the beams 10 made as described above to the longitudinal axis of the support at times reduces the stress in the elastic element 5 from the additional load and, as a result, increases the strength of the elastic element 5 of the shaft support 2 and reduces the likelihood of its destruction when venii defects in the bearing 1 during engine operation.

Claims (3)

1. Упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая подшипник, установленный на валу, статорный элемент и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку, соединенную со статорным элементом посредством разрезной втулки и образующую с ним демпфирующую полость, при этом разрезная втулка снабжена прорезями, с образованием между ними балочек, отличающаяся тем, что балочки выполнены наклонными относительно продольной оси опоры и сориентированы со стороны крепления разрезной втулки к статорному элементу в направлении вращения ротора турбомашины.1. The elastic-damper support of the rotor of the turbomachine, comprising a bearing mounted on the shaft, a stator element and a shell fixed to the outer ring of the bearing connected to the stator element by means of a split sleeve and forming a damping cavity with it, the split sleeve is provided with slots, with the formation of beams between them characterized in that the beams are made inclined relative to the longitudinal axis of the support and are oriented from the side of fastening of the split sleeve to the stator element in the direction of rotation of the mouth ora turbomachines. 2. Упругодемпферная опора ротора турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона балочек к оси опоры составляет 10-50°.2. The elastic damper support of the rotor of the turbomachine according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the beams to the axis of the support is 10-50 °. 3. Упругодемпферная опора ротора турбомашины по пп.1 или 2, отличающаяся тем, что балочки в поперечном сечении выполнены квадратной формы. 3. The elastic-damper support of the rotor of the turbomachine according to claims 1 or 2, characterized in that the beams in the cross section are square in shape.

Images