RU2596898C1 - Radial inter-shaft turbomachine rotor support - Google Patents

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering. Radial minter-shaft turbomachine rotor support contains double-row roller bearing, including outer ring installed in shaft gear of central bevel gear, two inner rings installed on turbine shaft, outer working surfaces of which are tapered relative to longitudinal axis of the support, spacer ring arranged between internal rings, two separators contacting with each other at the ends and fixed relative to each other against rotation, in which there are two rows of conic rollers, respectively, moreover, the bases of smaller diameter of the conical rollers of different rows are directed in opposite sides, while at the joint are of the separators ends from their inside diameter side wedge shaped annular groove is made, in which there is a split ring made in cross section in the form of triangle, the base of which is its inner surface, moreover, between the split ring and a remote ring the radial clearance is formed.

EFFECT: invention ensures operating capacity of support due to exclusion of defect of slipping of rollers relative to the bearing rings.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к опорам между роторами высокого и низкого давлений.The invention relates to the field of turbomachinery, and in particular to supports between high and low pressure rotors.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана радиальная межвальная опора ротора турбомашины, содержащая однорядный роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в валу шестерни центральной конической передачи, а внутреннее кольцо - на валу турбины (см. рис. 6.13., «Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей: Учеб. пособие. / Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, К.А. Малиновский, В.Г. Попов. - М.: Высш. шк.; 2002. - 355 с.; ил.).As the closest analogue (prototype), the radial spacing support of the turbomachine rotor was selected, containing a single-row roller bearing, the outer ring of which is installed in the gear shaft of the central bevel gear, and the inner ring on the turbine shaft (see Fig. 6.13., “Operation technology, diagnostics and repair of gas turbine engines: Textbook./ Yu.S. Eliseev, V.V. Krymov, K.A. Malinovsky, V.G. Popov. - M .: Higher school; 2002. - 355 p. ; ill.).

Основным недостатком такого технического решения является дефект проскальзывания межвального подшипника из-за его малой радиальной нагрузки. В известной опоре дефект проскальзывания устраняется радиальным смещением узла центральной конической передачи в радиальном направлении, изначально ломая ось вращения и создавая тем самым дополнительную радиальную нагрузку. Это исключает взаимозаменяемость узлов (снижается модульность турбомашины). Излом оси негативно сказывается на шлицевых соединениях рессоры с возможным износом и снижением работоспособности. При этом люфт в шлицевых соединениях может парировать радиальное смещение ЦКП и не нагрузить подшипник на малых частотах вращения, приводя тем самым к дефекту проскальзывания. Применение очень маленьких радиальных люфтов или даже натягов вместо люфтов в роликоподшипнике может ликвидировать дефект проскальзывания, но при таком способе трудно гарантировать значительную долговечность подшипника из-за износа поверхностей качения при обязательных перекосах его колец во время работы. Сочетание двух способов: смещение задней опоры КНД и уменьшение радиального люфта подшипника может привести к поломке его сепаратора. Также при условиях, когда температура внутреннего кольца будет выше температуры наружного кольца, произойдет выборка радиального люфта и разрушение подшипника.The main disadvantage of this technical solution is the slip defect of the inter-shaft bearing due to its low radial load. In the known support, the slip defect is eliminated by radial displacement of the central bevel gear assembly in the radial direction, initially breaking the axis of rotation and thereby creating an additional radial load. This eliminates the interchangeability of nodes (reduces the modularity of the turbomachine). A kink in the axis negatively affects the spline joints of the springs with possible wear and tear and reduced performance. In this case, the play in the spline joints can counter the radial displacement of the CCP and not load the bearing at low speeds, thereby leading to a slip defect. The use of very small radial backlash or even interference instead of backlash in the roller bearing can eliminate the slip defect, but with this method it is difficult to guarantee significant bearing durability due to wear of the rolling surfaces with mandatory misalignment of its rings during operation. The combination of two methods: the displacement of the rear support of the low pressure and the decrease in the radial play of the bearing can lead to breakdown of its cage. Also, under conditions when the temperature of the inner ring is higher than the temperature of the outer ring, radial play will be selected and the bearing will fail.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является обеспечение работоспособности опоры за счет исключения дефекта проскальзывания роликов относительно колец подшипника, возникающего из-за малой радиальной нагрузки и наличия в подшипнике радиального зазора в работе, и обеспечение его работы при выборке радиального люфта в подшипнике.The technical result achieved by using the present invention is to ensure the operability of the support by eliminating the slippage defect of the rollers relative to the bearing rings due to the low radial load and the presence of a radial clearance in the bearing, and to ensure its operation when the radial play is selected in the bearing.

Указанный технический результат достигается тем, что радиальная межвальная опора ротора турбомашины содержит двухрядный роликовый подшипник, включающий наружное кольцо, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, причем основания конусов большего диаметра направлены в противолежащие стороны, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, два сепаратора, контактирующие друг с другом по торцам и зафиксированные относительно друг друга от проворота, в которых соответственно установлены два ряда конических роликов, причем основания меньшего диаметра конических роликов из разных рядов направлены в противолежащие стороны, при этом в месте стыка торцов сепараторов со стороны их внутреннего диаметра выполнена клинообразная кольцевая канавка, в которой установлено разрезное кольцо, выполненное в поперечном разрезе в виде треугольника, основание которого является его внутренней поверхностью, причем между разрезным кольцом и дистанционным кольцом образован радиальный зазор.The specified technical result is achieved by the fact that the radial spacing support of the turbomachine rotor contains a double row roller bearing including an outer ring, the inner working surface of which is cylindrical relative to the longitudinal axis of the support, mounted in the gear shaft of the central bevel gear, two inner rings mounted on the turbine shaft, the outer the working surfaces of which are made conical relative to the longitudinal axis of the support, and the base of the larger diameter cones is directed on opposite sides, a spacer ring installed between the inner rings, two separators that contact each other at the ends and are fixed relative to each other from turning, in which two rows of tapered rollers are respectively installed, and the bases of the smaller diameter of the tapered rollers from different rows are directed into opposite sides, while at the junction of the ends of the separators from the side of their inner diameter, a wedge-shaped annular groove is made in which a split ring is installed, you olnennoe in cross section in the form of a triangle, whose base is its inner surface, wherein a radial gap is formed between the split ring and spacer ring.

Такое выполнение устройства позволяет во время работы турбомашины выбрать радиальный люфт в подшипнике и обеспечить полный контакт всех роликов с наружным и внутренними кольцами независимо от вектора приложения радиальной нагрузки, исключая при этом проскальзывание роликов относительно колец подшипника. При этом нет необходимости смещать узел центральной конической передачи и ломать ось вращения. Повышается модульность турбомашины и увеличивается надежность работы шлицевых соединений. Также, при выборке радиального люфта в подшипнике при неблагоприятных температурных условиях подшипник не заклинивает, т.к. у роликов есть возможность смещения друг к другу в пределах обжатия разрезного кольца.This embodiment of the device allows during operation of the turbomachine to select a radial play in the bearing and to ensure full contact of all rollers with the outer and inner rings, regardless of the radial load application vector, eliminating the slipping of the rollers relative to the bearing rings. There is no need to displace the central bevel gear assembly and break the axis of rotation. The modularity of the turbomachine is increased and the reliability of the spline joints is increased. Also, when selecting radial play in the bearing under adverse temperature conditions, the bearing does not jam, because the rollers have the ability to offset to each other within the compression of the split ring.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами.The essence of the present invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен продольный разрез заявленной радиальной межвальной опоры ротора турбомашины.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the claimed radial inter-shaft support of a turbomachine rotor.

На фиг. 2 изображен вид А.In FIG. 2 is a view of A.

На фиг. 3 изображен вид В без деталей позиций 2 и 3.In FIG. 3 shows a view B without details of positions 2 and 3.

Радиальная межвальная опора ротора турбомашины содержит двухрядный роликовый подшипник 1, включающий наружное кольцо 2, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры (т.е. упомянутая поверхность параллельна продольной оси опоры), установленное в валу шестерни центральной конической передачи 3, два внутренних кольца 4, 5, установленные на валу турбины 6, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры (т.е. каждая из рабочих поверхностей расположена под острым углом к продольной оси опоры), причем основания конусов большего диаметра направлены в противолежащие стороны, дистанционное кольцо 7, установленное между внутренними кольцами 4, 5, два сепаратора 8, 9, контактирующие друг с другом по торцам и зафиксированные относительно друг друга от проворота, например, посредством соединения выступ-паз (см. фиг. 3), в которых соответственно установлены два ряда конических роликов 10,11, причем основания меньшего диаметра конических роликов из разных рядов направлены в противолежащие стороны, при этом в месте стыка торцов сепараторов 8, 9 со стороны их внутреннего диаметра выполнена клинообразная кольцевая канавка, в которой установлено разрезное кольцо 12, выполненное в поперечном разрезе в виде треугольника, основание которого является его внутренней поверхностью, причем между разрезным кольцом 12 и дистанционным кольцом 7 образован радиальный зазор.The radial inter-shaft support of the rotor of the turbomachine contains a double-row roller bearing 1, including an outer ring 2, the inner working surface of which is cylindrical relative to the longitudinal axis of the support (i.e., the said surface is parallel to the longitudinal axis of the support) installed in the gear shaft of the central bevel gear 3, two internal rings 4, 5 mounted on the shaft of the turbine 6, the outer working surfaces of which are conical relative to the longitudinal axis of the support (i.e., each of the working surfaces laid at an acute angle to the longitudinal axis of the support), with the bases of the cones of larger diameter directed to opposite sides, a spacer ring 7 mounted between the inner rings 4, 5, two separators 8, 9, contacting each other at the ends and fixed relative to each other from turning, for example, by connecting the protrusion-groove (see Fig. 3), in which two rows of conical rollers 10.11 are respectively installed, and the bases of the smaller diameter of the conical rollers from different rows are directed to opposite sides ona, while at the junction of the ends of the separators 8, 9 from the side of their inner diameter, a wedge-shaped annular groove is made, in which a split ring 12 is installed, made in cross section in the form of a triangle, the base of which is its inner surface, and between the split ring 12 and spacer ring 7 formed a radial clearance.

При отсутствии вращения радиальный люфт в двухрядном роликовом подшипнике 1 выбран за счет незначительной сжимающей деформации разрезного кольца 12, которое воздействует на конические ролики 10 и 11 в осевом направлении через сепараторы 8 и 9, при этом усилие деформации разрезного кольца 12 настраивается дистанционным кольцом 7. Во время работы опоры усилие поджатия конических роликов 10 и 11 для исключения образования радиального зазора увеличивается за счет центробежных сил от разрезного кольца 12, компенсируя температурные расширения и возрастающие радиальные нагрузки. Это исключает проскальзывание конических роликов 10 и 11 относительно наружного и внутренних колец подшипника 2, 4 и 5, т.е. все ролики участвуют в контакте независимо от вектора приложения радиальной нагрузки, это повышает надежность работы опоры в целом. Такое техническое решение можно реализовать во всех межвальных опорах, а также в опорах недогруженных радиальной нагрузкой. Это расширяет область применения данного технического решения в конструкциях турбомашин.In the absence of rotation, the radial play in the double row roller bearing 1 is selected due to the slight compressive deformation of the split ring 12, which acts on the tapered rollers 10 and 11 in the axial direction through the separators 8 and 9, while the deformation force of the split ring 12 is adjusted by the spacer ring 7. In support operation time, the preload force of the conical rollers 10 and 11 to prevent the formation of a radial clearance is increased due to centrifugal forces from the split ring 12, compensating for the thermal expansion and Astana radial loads. This prevents slipping of the tapered rollers 10 and 11 relative to the outer and inner rings of the bearing 2, 4 and 5, i.e. all rollers participate in contact regardless of the radial load application vector, this increases the reliability of the support as a whole. Such a technical solution can be implemented in all inter-shaft bearings, as well as in bearings underloaded with a radial load. This expands the scope of this technical solution in the design of turbomachines.

Claims (1)

Радиальная межвальная опора ротора турбомашины, характеризующаяся тем, что содержит двухрядный роликовый подшипник, включающий наружное кольцо, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, причем основания конусов большего диаметра направлены в противолежащие стороны, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, два сепаратора, контактирующие друг с другом по торцам и зафиксированные относительно друг друга от проворота, в которых соответственно установлены два ряда конических роликов, причем основания меньшего диаметра конических роликов из разных рядов направлены в противолежащие стороны, при этом в месте стыка торцов сепараторов со стороны их внутреннего диаметра выполнена клинообразная кольцевая канавка, в которой установлено разрезное кольцо, выполненное в поперечном разрезе в виде треугольника, основание которого является его внутренней поверхностью, причем между разрезным кольцом и дистанционным кольцом образован радиальный зазор. Radial inter-shaft bearing of a turbomachine rotor, characterized in that it contains a double-row roller bearing including an outer ring, the inner working surface of which is cylindrical relative to the longitudinal axis of the support, mounted in the gear shaft of the central bevel gear, two inner rings mounted on the turbine shaft, outer working surfaces which are made conical relative to the longitudinal axis of the support, and the bases of the larger diameter cones are directed to opposite sides , a spacer ring installed between the inner rings, two separators in contact with each other at the ends and fixed relative to each other from rotation, in which two rows of tapered rollers are respectively installed, and the bases of the smaller diameter of the tapered rollers from different rows are directed to opposite sides, with at the junction of the ends of the separators from the side of their inner diameter, a wedge-shaped annular groove is made, in which a split ring is installed, made in the transverse cut in the form of a triangle, the base of which is its inner surface, and a radial clearance is formed between the split ring and the spacer ring.

Images