RU2603389C1 - Turbojet engine rotor shaft support (versions), turbojet engine rotor shaft support garter seal, turbojet engine rotor shaft support sealing garter assembly, turbojet engine rotor shaft support garter seal ring section - Google Patents
Turbojet engine rotor shaft support (versions), turbojet engine rotor shaft support garter seal, turbojet engine rotor shaft support sealing garter assembly, turbojet engine rotor shaft support garter seal ring section Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603389C1 RU2603389C1 RU2015153569/05A RU2015153569A RU2603389C1 RU 2603389 C1 RU2603389 C1 RU 2603389C1 RU 2015153569/05 A RU2015153569/05 A RU 2015153569/05A RU 2015153569 A RU2015153569 A RU 2015153569A RU 2603389 C1 RU2603389 C1 RU 2603389C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- support
- bracelet
- section
- rotor shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления турбореактивных двигателей.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely to low pressure compressors of turbojet engines.
Известна упругодемпферная опора ротора двигателя, включающая упругий элемент опоры типа «беличье колесо» (С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов и др. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Москва. Машиностроение 1989, стр. 373-377).Known elastic damper support of the rotor of the engine, including the elastic element of the support type "squirrel wheel" (SA Vyunov, Yu.I. Gusev, AV Karpov and others. Design and engineering of aircraft gas turbine engines. Moscow. Engineering 1989, p. 373-377).
Известна опора ротора двигателя, включающая корпус опоры с упругим демпфером типа «беличье колесо» (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва. Наука 2011. стр. 734-736, рис. 15.4, стр. 767).Known engine rotor support, including the support body with an elastic damper of the "squirrel cage" type (NN Sirotin, AS Novikov, AG Paykin, AN Sirotin. Fundamentals of designing the production and operation of aircraft gas turbine engines and power plants in the system of CALS technologies.
Известно радиальное секционное уплотнение вала ротора компрессора, включающее корпус уплотнения, графитовые сегменты, браслетную и осевую пружины и разжимное кольцо (С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов и др. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Москва. Машиностроение 1989, стр. 530-535).A radial sectional seal of the compressor rotor shaft is known, including a seal housing, graphite segments, a bracelet and an axial spring and an expanding ring (S.A. Vyunov, Yu.I. Gusev, A.V. Karpov, etc. Design and development of aircraft gas turbine engines. Moscow, Engineering 1989, p. 530-535).
Известно радиальное секционное уплотнение вала ротора компрессора, включающее графитовые сегменты, обжимающие вал посредством браслетной пружины. Осевыми пружинами сегменты прижимаются к корпусу уплотнения. От проворота сегменты удерживают стопоры. (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва. Наука 2011. стр. 799-780, рис. 17.17).Known radial sectional seal of the rotor shaft of the compressor, including graphite segments, compressing the shaft by means of a bracelet spring. With axial springs, the segments are pressed against the seal housing. Stoppers keep the segments from turning. (NN Sirotin, A.S. Novikov, A.G. Paykin, A.N. Sirotin. Fundamentals of designing the production and operation of aircraft gas turbine engines and power plants in the CALS technology system.
К недостаткам известных решений относится недостаточная раскрытость рабочих параметров элементов опоры ротора компрессора, невысокая проработанность адаптации компрессора к работе в летных условиях высокоманевренного самолета.The disadvantages of the known solutions include the lack of disclosure of the operating parameters of the support elements of the compressor rotor, the low degree of sophistication of the compressor's adaptation to work in flight conditions of a highly maneuverable aircraft.
Задача, решаемая группой изобретений, объединенных единым творческим замыслом, состоит в конструктивной разработке передней опоры вала ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД) с улучшенной системой упругогидравлического демпфирования колебаний вала, повышенным ресурсом двигателя без увеличения габаритов, материалоемкости опоры, трудоемкости монтажа КНД и эксплуатационного обслуживания двигателя.The problem solved by the group of inventions, united by a single creative concept, consists in the constructive development of the front shaft support of the rotor of the low pressure compressor (KND) of the turbojet engine (TRD) with an improved system of elastic-hydraulic damping of the shaft oscillations, an increased engine life without increasing dimensions, material consumption of the support, and the complexity of installation KND and engine maintenance.
Поставленная задача решается тем, что опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя, согласно изобретению, выполнена в качестве передней опоры, снабжена системой упругогидравлического демпфирования и изменения резонансной частоты колебаний вала ротора, содержит роликоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части, первая из которых включает корпус роликоподшипника, выполненный зацело с кольцевыми элементами, промежуточный из которых снабжен отверстиями для отвода масла, разнесенными по периметру с угловой частотой γо.о.м. определенной в диапазоне γо.о.м.=(4,6÷6,6) [ед/рад], а расположенный за ним кольцевой элемент выполнен с Г-образным поперечным профилем и с установленным в нем контактным браслетным уплотнением масляной полости опоры, включающим уплотнительный браслет, подвижно примыкающий к контактной втулке, причем корпус роликоподшипника соединен с корпусом опоры, который охвачен кольцевым элементом внутреннего корпуса входного направляющего аппарата (ВНА) КНД с образованием двух радиально компактных кольцевых полостей, одна из которых снабжена упругим кольцом, которое выполнено тонкостенным разделяющим полость на неодинаковые объемы по разные стороны кольца, в рабочем состоянии компрессора заполненные жидкостью, при этом упругое кольцо снабжено с внешней и внутренней стороны односторонними выступами, взаимно смещенными по окружности через один с угловой частотой γв.у.к., определенной в диапазоне γв.у.к.=(2,2÷4,8) [ед/рад], а вторая из указанных полостей содержит элемент типа «беличье колесо» с функцией изменения резонансной частоты и упругого демпфирования колебаний вала ротора, выполненный в корпусе опоры в виде системы продольных упругих балочек, разделенных прорезями шириной, в (1,1÷2,4) раза превышающей ширину балочек и расположенных с угловой частотой γб.б.к., определенной в диапазоне γб.б.к.=(7,2÷14,4) [ед/рад], причем статорная часть опоры содержит два кольцевых элемента с фланцами, наделенных крышками лабиринтов и прикрепленных к ответному фланцу корпуса опоры, один из указанных элементов замыкает полость «беличьего колеса», другой из указанных элемент разделяет полости суфлирования и наддува воздуха, кроме того, статорная часть опоры включает установленное в корпусе роликоподшипника наружное кольцо последнего, а роторная часть опоры включает цапфу, состоящую из снабженного не менее чем одним уступом полого цилиндрического участка с установленным у фронтального конца цапфы внутренним кольцом роликоподшипника, а на примыкающем к нему участке расположена контактная втулка браслетного уплотнения, упирающаяся в гребешковое кольцо первого лабиринта, которое совместно с ответной крышкой лабиринта разделяет полость суфлирования с полостью наддува воздуха, объем которой ограничен гребешковым кольцом второго лабиринта, установленным на конической диафрагме цапфы, образующей с цилиндрическим участком одно целое и неразъемно соединенной с диском первой ступени вала ротора, при этом внутри цапфы вставлена торцевая втулка с фланцем, разъемно прикрепленным к цапфе с одновременным осевым поджатием внутреннего кольца роликоподшипника, контактной втулки браслетного уплотнения и гребешкового кольца первого лабиринта к уступу цилиндрического участка цапфы.The problem is solved in that the support of the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, according to the invention, is made as a front support, equipped with a system of elastic-hydraulic damping and changing the resonant frequency of the oscillations of the rotor shaft, contains a roller bearing separating the support into the stator and rotor parts, the first of which includes a roller bearing housing made integrally with ring elements, the intermediate of which is provided with oil drain holes spaced around etru with angular frequency γ o.o.m. particular in the range γ o.o.m. = (4.6 ÷ 6.6) [units / rad], and the ring element located behind it is made with a L-shaped transverse profile and with a contact bracelet seal of the support oil cavity installed in it, including a sealing bracelet movably adjacent to the contact sleeve moreover, the roller bearing housing is connected to the support housing, which is surrounded by an annular element of the inner housing of the input guide device (VNA) of the low pressure valve with the formation of two radially compact annular cavities, one of which is equipped with an elastic ring, which is made tone Austen dividing the cavity into unequal volumes on opposite sides of the ring, in the operating state of fluid-filled compressor, wherein the elastic ring is provided with outer and inner side of the one-sided protrusions mutually displaced circumferentially by one angular frequency γ v.u.k. defined in the range of g.u.s. = (2.2 ÷ 4.8) [units / rad], and the second of these cavities contains an element of the “squirrel wheel” type with the function of changing the resonant frequency and elastic damping of the rotor shaft vibrations, made in the support body in the form of a system of longitudinal elastic beams separated by slots wide (1.1 ÷ 2.4) times the width of the beams and located with an angular frequency γ b.s. defined in the range of γ BBQ = (7.2 ÷ 14.4) [units / rad], moreover, the stator part of the support contains two ring elements with flanges, endowed with labyrinth covers and attached to the counter flange of the support housing, one of these elements closes the squirrel-wheel cavity, the other of these, the element separates the venting and pressurization cavities, in addition, the stator part of the support includes an outer ring of the latter installed in the roller bearing housing, and the rotor part of the support includes an axle consisting of a hollow cylindrical cylinder equipped with at least one ledge of the section with the inner ring of the roller bearing installed at the front end of the pin, and on the adjoining section there is a contact sleeve of the bracelet seal, abutting against the scallop ring of the first labyrinth, which together with the maze counter cover separates the venting cavity with the air pressurization cavity, the volume of which is limited by the scallop ring of the second a labyrinth mounted on the conical diaphragm of the trunnion, forming with the cylindrical section one and integrally connected to the disk of the first step and the rotor shaft, while an end sleeve with a flange that is detachably attached to the pin with simultaneous axial compression of the inner ring of the roller bearing, the contact sleeve of the bracelet seal and the scallop ring of the first labyrinth to the ledge of the cylindrical section of the pin is inserted inside the pin.
При этом цилиндрический участок цапфы опоры может быть снабжен с внутренней стороны кольцевой канавкой, образующей совместно с ответной канавкой в стенке шлицевой трубы воздушный коллектор, выполненный сообщающим полость наддува воздуха с воздушной полостью, расположенной в шлицевой трубе, посредством отверстий в цапфе, разнесенных по периметру с угловой частотой γц, определенной в диапазоне γц=(1,11÷1,85) [ед/рад] и отверстий в шлицевой трубе, разнесенных по периметру с угловой частотой γшт, определенной в диапазоне γшт=(1,59÷1,91) [ед/рад].In this case, the cylindrical section of the support pin can be provided with an annular groove on the inside, which together with the counter groove in the wall of the splined pipe forms an air manifold made by communicating the pressurization cavity with an air cavity located in the splined pipe, through holes in the trunnion spaced around the perimeter with the angular frequency γ c defined in the range γ c = (1.11 ÷ 1.85) [u / rad] and holes in the spline pipe spaced around the perimeter with an angular frequency γ pc defined in the range γ pc = (1.59 ÷ 1.91) [units / rad].
Торцевая втулка цапфы опоры может быть сообщена на входе с напорной частью масляной полости и выполнена в виде стакана интегрированного с конической торцевой диафрагмой, обращенной раструбом к воздушной полости и герметично отделяющей масляную полость втулки от осевого участка воздушной полости в шлицевой трубе, причем стакан разделен на две осевых части, входная из которых выполнена с диаметром, превышающим диаметр глубинной части, в которую заведены шлицевая втулка и установленный в ней вал привода маслонасоса передней опоры.The end sleeve of the support journal can be communicated at the inlet with the pressure part of the oil cavity and made in the form of a cup integrated with a conical end diaphragm facing the air cavity and hermetically separating the oil cavity of the sleeve from the axial section of the air cavity in the spline pipe, and the glass is divided into two axial parts, the inlet of which is made with a diameter exceeding the diameter of the deep part into which the spline sleeve and the drive shaft of the front support oil pump are mounted.
Лента упругого кольца может быть снабжена отверстиями с суммарной площадью поперечного проходного сечения перфорации отверстий в ленте упругого кольца, необходимой и достаточной для рабочего демпфирующего перетока жидкости за период однократного колебательного нажатия вала на внутренний выступ упругого кольца в объеме, составляющем в штатной ситуации работы компрессора не более (1×10-1) от демпферного объема указанной жидкости в локальной полости между смежными внешними выступами кольца.The elastic ring tape may be provided with openings with a total cross-sectional area of the perforation of the holes in the elastic ring tape, which is necessary and sufficient for the working damping fluid flow for the period of a single oscillatory pressing of the shaft on the internal protrusion of the elastic ring in a volume that is not more than (1 × 10 -1 ) from the damper volume of the specified liquid in the local cavity between adjacent external protrusions of the ring.
Разность между радиусами внешнего и внутреннего выступов упругого кольца, равная радиальной ширине кольцевой полости между ответными поверхностями кольцевого элемента ступицы внутреннего корпуса ВНА и кольцевого участка корпуса опоры, может быть выполнена превышающей в (3,2÷4,6) раза толщину ленты упругого кольца на участках между выступами, а радиальная высота внешнего выступа кольца относительно внешней поверхности ленты кольца на участках между выступами выполнена в (3,7÷5,4) раза больше аналогичной радиальной высоты внутреннего выступа относительно внутренней поверхности ленты кольца.The difference between the radii of the outer and inner protrusions of the elastic ring, equal to the radial width of the annular cavity between the counter surfaces of the annular element of the hub of the inner housing of the BHA and the annular portion of the support housing, can be made exceeding (3.2–4.6) times the thickness of the tape of the elastic ring by sections between the protrusions, and the radial height of the outer lip of the ring relative to the outer surface of the tape of the ring in the areas between the protrusions is (3.7 ÷ 5.4) times greater than the same radial height of the inner protrusion pa relative to the inner surface of the tape ring.
Опора вала ротора может быть заключена в кольцевом элементе ступицы внутреннего корпуса ВНА, наделенном с внешней стороны силовой конической диафрагмой, которая выполнена за одно целое с указанным элементом корпуса ВНА, обращена раструбом к носовому обтекателю и содержит промежуточный кольцевой элемент с двумя фланцами для крепления маслонасоса опоры и для крепления кожуха, изолирующего масляную полость опоры, а периферийная часть раструба диафрагмы переходящей в силовой обод внутреннего корпуса ВНА, внешняя поверхность которого совмещена с аэродинамическим обводом соответствующего осевого участка внутреннего контура проточной части КНД.The support of the rotor shaft can be enclosed in an annular element of the hub of the internal housing of the BHA, endowed with a power conical diaphragm on the outside, which is integral with the indicated element of the BHA housing, faces the nose fairing and contains an intermediate ring element with two flanges for attaching the support oil pump and for attaching a casing insulating the oil cavity of the support, and the peripheral part of the bell of the diaphragm passing into the power rim of the inner housing of the VNA, the outer surface of which is placed with the aerodynamic contour of the corresponding axial section of the inner contour of the flow part of the low pressure valve.
Поставленная задача решается тем, что во второму варианту опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя, согласно изобретению, выполнена в качестве передней опоры, снабжена системой упругогидравлического демпфирования и изменения резонансной частоты колебаний вала ротора, содержит роликоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части, статорная часть включает кольцевые элементы, один из них промежуточный, выполненный зацело с корпусом роликоподшипника, снабжен отверстиями для отвода масла, а другой оконечный элемент выполнен с Г-образным поперечным профилем и контактным браслетным уплотнением, масляной полости опоры, включающим уплотнительный браслет, причем корпус опоры охвачен кольцевым элементом внутреннего корпуса входного направляющего аппарата КНД с образованием двух кольцевых полостей, одна из которых снабжена тонкостенным упругим кольцом, разделяющим полость на неравные по обе стороны кольца объемы, заполненные жидкостью, причем упругое кольцо снабжено взаимно смещенными через один с внешней и внутренней стороны выступами, а корпус опоры во второй из указанных полостей снабжен кольцевым участком типа «беличье колесо» с системой продольных балочек и прорезей, ширина которых в (1,1÷2,4) раза превышает ширину упругих балочек, причем статорная часть опоры содержит также два наделенных крышками лабиринтов кольцевых элемента с фланцами, прикрепленными к фланцу корпуса опоры, один из которых замыкает полость с «беличьим колесом», а другой разделяет полости суфлирования и наддува воздуха, кроме того, статорная часть опоры включает установленное в корпусе роликоподшипника наружное кольцо последнего, а роторная часть опоры включает цапфу вала с кольцевым уступом, на цилиндрическом участке которой, начиная от фронтального конца цапфы, последовательно размещены внутреннее кольцо роликоподшипника, контактная втулка браслетного уплотнения и многогребешковое кольцо лабиринта, который совместно с ответной крышкой лабиринта разделяет полость суфлирования и полость наддува воздуха, которая ограничена с противоположной стороны вторым лабиринтом, образованным установленной на конической диафрагме цапфы многогребешковым кольцом совместно с ответной крышкой лабиринта, при этом в цапфу вставлена торцевая втулка с фланцем, разъемно прикрепленная к ней с осевым поджатием внутреннего кольца роликоподшипника, контактной втулки браслетного уплотнения и многогребешкового кольца первого лабиринта к уступу цилиндрического участка цапфы.The problem is solved in that in the second embodiment, the support of the rotor shaft of a low-pressure compressor of a turbojet engine, according to the invention, is made as a front support, is equipped with a system of elastic-hydraulic damping and changing the resonant frequency of the oscillations of the rotor shaft, contains a roller bearing separating the support into the stator and rotor parts, the stator part includes ring elements, one of them is intermediate, made integrally with the roller bearing housing, equipped with holes for oil drainage, and d the other end element is made with a L-shaped transverse profile and a contact bracelet seal, an oil cavity of the support, including a sealing bracelet, and the housing of the support is surrounded by an annular element of the inner housing of the input guide device KND with the formation of two annular cavities, one of which is equipped with a thin-walled elastic ring separating a cavity into volumes filled with liquid unequal on both sides of the ring, the elastic ring being provided with mutually displaced through one from the outer and inner sides protrusions, and the support body in the second of these cavities is equipped with an annular portion of the “squirrel wheel” type with a system of longitudinal beams and slots, the width of which (1.1 ÷ 2.4) times exceeds the width of the elastic beams, and the stator part of the support also contains two endowed with the covers of the labyrinths of the annular element with flanges attached to the flange of the support housing, one of which closes the cavity with the “squirrel wheel”, and the other separates the cavity of venting and pressurization of air, in addition, the stator part of the support includes installed in the housing of the roller bearing, the outer ring of the latter, and the rotor part of the support includes a shaft journal with an annular ledge, on the cylindrical portion of which, starting from the front end of the journal, the inner ring of the roller bearing, the contact sleeve of the bracelet seal and the labyrinth multi-row ring, which together with the labyrinth response cover, divide the cavity venting and the cavity of the boost of air, which is limited on the opposite side by a second labyrinth formed by mounted on a conical di the trunnion aperture with a multi-comb ring together with the labyrinth mating cover, while an end sleeve with a flange is inserted into the trunnion, releasably attached to it with axial compression of the inner roller bearing ring, the bracelet seal contact sleeve and the first labyrinth multi-comb ring to the ledge of the cylindrical portion of the trunnion.
При этом упругое кольцо может быть снабжено взаимно смещенными через один с внешней и внутренней стороны ленты кольца выступами, с угловой частотой γв.у.к., определенной в диапазоне γв.у.к.=(2,2÷4,8) [ед/рад].In this case, the elastic ring can be provided with protrusions mutually displaced through one from the outer and inner sides of the ring ribbon, with an angular frequency γ.c. defined in the range of g.u.s. = (2.2 ÷ 4.8) [units / rad].
Промежуточный кольцевой элемент корпуса роликоподшипника может быть выполнен с отверстиями для отвода масла, разнесенными по периметру с угловой частотой γо.о.м. определенной в диапазоне γо.о.м.=(4,6÷6,6) [ед/рад].The intermediate annular element of the roller bearing housing can be made with holes for oil drain, spaced around the perimeter with an angular frequency of γ o.o.m. particular in the range γ o.o.m. = (4.6 ÷ 6.6) [units / rad].
Балочки «беличьего колеса» могут быть выполнены в корпусе опоры с угловой частотой γб.б.к., определенной в диапазоне γб.б.к.=(7,2÷14,4) [ед/рад].The squirrel wheel beams can be made in the support housing with an angular frequency of γ b.s. defined in the range of γ BBQ = (7.2 ÷ 14.4) [units / rad].
Поставленная задача в части узла уплотнительного браслета решается тем, что узел уплотнительного браслета масляной полости опоры вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя, согласно изобретению, включает систему защищающих компрессор от протекания смазочной жидкости из масляной полости, взаимно сообщенных между собой и с полостью суфлирования разгрузочных воздушных каналов браслета, содержащего внутреннее уплотнительное, наружное и тыльное кольца, при этом разгрузочные каналы выполнены во фронтальных гранях и внутренних цилиндрических поверхностях внутреннего уплотнительного и тыльного колец браслета с образованием аэродинамической последовательности каналов, причем каналы на фронтальной грани секции тыльного кольца выполнены щелеобразующими с расходящимся с увеличением радиуса раструбом угла створа канала, при этом не менее двух каналов на фронтальной грани секции выполнены сообщенными с осевыми каналами внутренней цилиндрической поверхности секции кольца браслета, кроме того, осевые каналы на внутренней цилиндрической поверхности секции внутреннего кольца выполнены длиной менее толщины секции кольца и объединены на выходе ограниченным по торцам каналом с функцией коллектора, а поверхность фронтальной грани секции внутреннего кольца, обращенная к корпусу роликоподшипника снабжена дуговым коллектором, объединяющим каналы на указанной грани внутреннего кольца, сообщенные с каналами ответной грани секции наружного кольца.The problem in terms of the assembly of the sealing bracelet is solved by the fact that the assembly of the sealing bracelet of the oil cavity of the shaft support of the rotor of the low-pressure compressor of a turbojet engine, according to the invention, includes a system that protects the compressor from the flow of lubricating fluid from the oil cavity, mutually communicated with each other and with the venting cavity of the discharge air the channels of the bracelet containing the inner sealing, outer and rear rings, while the discharge channels are made in the front gra and the inner cylindrical surfaces of the inner sealing and back rings of the bracelet with the formation of an aerodynamic sequence of channels, the channels on the front edge of the rear ring section being slotted with a diverging angle of the channel angle, with at least two channels on the front edge of the section being made in communication with axial channels of the inner cylindrical surface of the section of the ring of the bracelet, in addition, axial channels on the inner cylindrical surface the spacing of the inner ring section is less than the thickness of the ring section and combined at the outlet with a channel limited by the ends with the collector function, and the surface of the front edge of the inner ring section facing the roller bearing housing is equipped with an arc collector that combines channels on the specified edge of the inner ring in communication with the response channels faces of the outer ring section.
Поставленная задача в части секции кольца браслета решается тем, что секция кольца браслетного уплотнения опоры вала ротора турбореактивного двигателя, согласно изобретению, выполнена как основной элемент секционированного внутреннего кольца в стационарном браслете браслетного уплотнения масляной полости роликоподшипника передней опоры вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя летательного аппарата, при этом секция выполнена с поперечным сечением, вписанным в условный прямоугольник, а торцы секции расположены в условной радиальной плоскости, проходящей через ось вала ротора, секция выполнена длиной Lcp.вн.к. средней окружности внутреннего кольца радиусом Rср.вн.к., составляющей Lcp.=(0,20÷0,33)×2πRср.вн.к., причем фронтальная грань секции снабжена разгрузочными воздушными каналами, а тыльная грань секции выполнена гладкой, кроме того, в средней части внешней цилиндрической поверхности выполнена призматическая выемка для ограниченно подвижного в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях зацепления с боковыми стенками наиболее широкой части стопорного элемента уплотнительного браслета опоры, а внутренняя цилиндрическая поверхность секции внутреннего кольца снабжена не менее чем четырьмя осевыми каналами, соосными ответным каналам внутренней цилиндрической поверхности примыкающих к ней в браслете со смещением по окружности двух смежных секций тыльного кольца браслета, и выполнены длиной менее толщины секции на совокупную ширину, объединяющего каналы дугового коллектора и расположенной за ним уплотнительной кромки, пролонгированной на часть высоты фронтальной грани секции, при этом поверхность фронтальной грани секции внутреннего кольца, обращенная к корпусу роликоподшипника также снабжена дуговым коллектором, объединяющим каналы указанной грани внутреннего кольца с возможностью сообщения со щелеобразующими каналами, имеющими расходящиеся раструбом створы каналов аналогичных граней ответных секций наружного кольца уплотнительного браслета.The problem is solved in part of the section of the bracelet ring is solved by the fact that the section of the ring bracelet seal of the shaft support of the rotor of a turbojet engine, according to the invention, is made as the main element of the sectioned inner ring in the stationary bracelet of the seal of the oil cavity of the roller bearing of the front shaft support of the rotor shaft of the low pressure compressor of an aircraft turbojet engine while the section is made with a cross section inscribed in a conditional rectangle, and the ends of the section are lozheny in conventional radial plane passing through the rotor shaft axis, the section length L formed cp.vn.k. the average circumference of the inner ring of radius R srn.n.k. constituting L cp. = (0.20 ÷ 0.33) × 2πR a.m. moreover, the front face of the section is equipped with unloading air channels, and the rear face of the section is smooth, in addition, a prismatic recess is made in the middle part of the outer cylindrical surface for engagement with the side walls of the widest part of the locking element of the sealing bracelet, which is limitedly movable in axial, radial and tangential directions supports, and the inner cylindrical surface of the inner ring section is provided with at least four axial channels coaxial with the return channel alam of the inner cylindrical surface adjacent to it in the bracelet with a displacement around the circumference of two adjacent sections of the back ring of the bracelet, and are made less than the thickness of the section by the total width, combining the channels of the arc collector and the sealing edge located behind it, extended to part of the height of the front edge of the section, the surface of the front face of the inner ring section facing the roller bearing housing is also provided with an arc collector that combines the channels of the specified face inside ring it to communicate with scheleobrazuyuschimi channels having channel cross-sections diverging flare responses similar facets sections of the outer ring of the sealing band.
Технический результат группы изобретений, достигаемый приведенной совокупностью существенных признаков передней опоры вала ротора КНД ТРД, заключается в повышении эффективности системы упругогидравлического демпфирования колебаний вала, расширении диапазона рабочих режимов устойчивой работы двигателя с демпфированием колебаний вала ротора без вхождения в резонансные частоты и повышении ресурса двигателя в целом. Это достигают совокупностью разработанных в изобретении конструктивных решений передней опоры, а именно, элемента упругого демпфирования колебаний вала типа «беличье колесо» и установленного в корпусе опоры упругого колеса, работающего в зоне сжатия как упругая криволинейная балка, демпфируя часть энергии колебания разработанной в изобретении лентой кольца, выполненной с выступами с внешней и внутренней стороны ленты и калиброванными отверстиями. При вращении вала конструктивное замедление перетока жидкости из зоны сжатия во внешнем участке ленты кольца в зону разряжения в оппозитном участке полости гасит при этом энергию колебаний, что повышает эффективность упругогидравлического демпфирования колебаний вала в целом, а также за счет уменьшения изнашивания элементов опоры КНД повышает ресурс компрессора в 2 раза и продолжительность межремонтной работы на 18-20%. Разработанная в группе изобретений конструкция браслетного уплотнения масляной полости, окружающей роликоподшипник, обеспечивает улучшенную работу опоры подвергаемого рабочим колебаниям вала ротора за счет более плотного прилегания секционированных элементов браслетного уплотнения к подвижной контактной втулке и снижения возможности проникновения масла в полость суфлирования, а также встречного потока горячих газов и воздуха в масляную полость вследствие улучшенного функционального взаимодействия элементов разработанного браслетного уплотнения в результате найденного в изобретении числа и взаимного расположения колец, частоты секций каждого из колец браслета и совокупного расположения соединительных и коллекторных воздушных каналов на цилиндрических поверхностях и фронтальных гранях секций колец с исключением слипания последних и при повышенной адаптивности прилегания элементов колец уплотнительного браслета к поверхности контактной втулки, что также повышает ресурс компрессора и продолжительность межремонтной работы двигателя.The technical result of the group of inventions, achieved by the given set of essential features of the front support of the rotor shaft of the low pressure turbojet engine, is to increase the efficiency of the system of elastic-hydraulic damping of the oscillations of the shaft, expanding the range of operating modes of stable operation of the engine with damping the oscillations of the rotor shaft without entering the resonant frequencies and increasing the engine life in general . This is achieved by the combination of the design solutions of the front support developed in the invention, namely, the element of elastic damping of the oscillations of the shaft of the squirrel-wheel type and the elastic wheel installed in the bearing housing working in the compression zone as an elastic curved beam, damping a part of the vibration energy of the ring band developed in the invention made with protrusions on the outer and inner sides of the tape and calibrated holes. When the shaft rotates, the structural deceleration of the fluid flow from the compression zone in the outer portion of the ring band to the rarefaction zone in the opposite portion of the cavity absorbs the vibration energy, which increases the efficiency of the elastic-hydraulic damping of the shaft vibrations as a whole, and also by reducing the wear of the support elements of the low pressure valve increases the
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 изображена передняя опора вала ротора КНД ТРД, продольный разрез;in FIG. 1 shows the front bearing of the rotor shaft of the low pressure turbojet engine, longitudinal section;
на фиг. 2 - фрагмент упругого кольца, вид сбоку;in FIG. 2 is a fragment of an elastic ring, side view;
на фиг. 3 - лента упругого кольца, вид сверху.in FIG. 3 - tape elastic ring, top view.
на фиг. 4 - контактное браслетное уплотнение вала ротора КНД ТРД, продольный разрез;in FIG. 4 - contact bracelet seal of the rotor shaft of the low pressure turbojet engine, longitudinal section;
на фиг. 5 - фрагмент браслета, соединение стопорным элементом секций внутреннего уплотнительного, наружного и тыльного колец браслетного уплотнения, вид сверху.in FIG. 5 - a fragment of the bracelet, the connection of the locking element sections of the inner sealing, outer and rear rings of the bracelet seal, top view.
Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя летательного аппарата выполнена в качестве передней опоры, снабжена системой упругогидравлического демпфирования и изменения резонансной частоты колебаний вала ротора.The support of the rotor shaft of the low-pressure compressor of an aircraft turbojet engine is made as a front support, equipped with a system of elastic-hydraulic damping and changes in the resonant frequency of the oscillations of the rotor shaft.
Опора вала ротора содержит роликоподшипник 1, разделяющий опору на статорную и роторную части. Статорная часть включает корпус 2 роликоподшипника, выполненный зацело с кольцевыми элементами. Промежуточный элемент 3 снабжен отверстиями 4 для оттока масла, разнесенными по периметру с угловой частотой γо.о.м. определенной в диапазонеThe rotor shaft support comprises a roller bearing 1, separating the support into the stator and rotor parts. The stator part includes a roller bearing
γo.o.м.=Nо.о.м./2π=(4,6÷6,6) [ед/рад],γ ohm. = N o.o.m. / 2π = (4.6 ÷ 6.6) [units / rad],
где Nо.о.м. - общее число отверстий для оттока масла в кольцевом элементе.where N o.o.m. - the total number of holes for the outflow of oil in the annular element.
Расположенный за промежуточным элементом 3 кольцевой элемент 5 выполнен с Г-образным поперечным профилем. В кольцевой элемент 5 установлено контактное браслетное уплотнение 6 масляной полости 7, которое включает уплотнительный браслет, подвижно примыкающий к контактной втулке 8.Located behind the intermediate element 3, the annular element 5 is made with a L-shaped transverse profile. In the annular element 5 is installed
Корпус 2 роликоподшипника соединен с корпусом 9 опоры. Корпус 9 опоры охвачен кольцевым элементом внутреннего корпуса 10 входного направляющего аппарата (ВНА) КНД с образованием двух радиально компактных кольцевых полостей 11 и 12. Кольцевая полость 11 снабжена автономным упругим кольцом 13. Упругое кольцо 13 выполнено тонкостенным, разделяющим полость 11 на неодинаковые по разные стороны кольца 13 объемы, которые в рабочем состоянии компрессора заполнены жидкостью.The roller bearing
Упругое кольцо 13 снабжено с внешней и внутренней стороны односторонними выступами 14 и 15, взаимно смещенными по окружности через один с угловой частотой γв.у.к. в диапазонеThe
γв.у.к.=Nв./2π=(2,2÷4,8) [ед/рад],γ V.O.K. = N in. / 2π = (2.2 ÷ 4.8) [units / rad],
где γв.у.к. - угловая частота внешних и внутренних выступов упругого кольца, Nв. - общее число выступов с обеих сторон ленты упругого кольца.where γ v.u.k. - the angular frequency of the external and internal protrusions of the elastic ring, N in. - the total number of protrusions on both sides of the tape of the elastic ring.
Вторая кольцевая полость 12 содержит элемент типа «беличье колесо» с функцией изменения резонансной частоты и упругого демпфирования колебаний вала ротора, выполненный в корпусе 9 опоры в виде системы продольных упругих балочек 16, разделенных прорезями, выполненных шириной, в (1,1÷2,4) раза превышающей ширину балочек 16, и расположенных с угловой частотой γб.б.к., определенной в диапазонеThe second
γб.б.к.=Nб.б.к./2π=(7,2÷14,4) [ед/рад],γ b.s. = N b.s. / 2π = (7.2 ÷ 14.4) [units / rad],
где Nб.б.к. _ число упругих балочек в «беличьем колесе», разделенных параллельными прорезями.where N b.s. _ the number of elastic beams in the "squirrel wheel", separated by parallel slots.
Статорная часть опоры содержит два кольцевых элемента 17 и 18, наделенных крышками 19 и 20 лабиринтов 21 и 22. Кольцевые элементы 17 и 18 фланцами прикреплены к ответному фланцу корпуса 9 опоры. Кольцевой элемент 17 замыкает полость «беличьего колеса». Кольцевой элемент 18 разделяет полость 23 суфлирования и полость 24 наддува воздуха. Статорная часть опоры включает также установленное в корпусе 2 роликоподшипника 1 наружное кольцо 25 последнего.The stator part of the support contains two
Роторная часть опоры включает цапфу 26, состоящую из снабженного не менее чем одним уступом 27 полого цилиндрического участка 28 и конической диафрагмы 29, неразъемно соединенной с диском первой ступени вала ротора. У фронтального конца цапфы установлено внутреннее кольцо 30 роликоподшипника 1. На примыкающем к нему участке расположена контактная втулка 8 браслетного уплотнения 6, упирающаяся в гребешковое кольцо 31 первого лабиринта 21, которое совместно с ответной крышкой 19 лабиринта разделяет полость 23 суфлирования с полостью 24 наддува воздуха. Объем полости 24 наддува воздуха ограничен гребешковым кольцом 32 второго лабиринта 22, который установлен на конической диафрагме 29 цапфы 25.The rotor part of the support includes a trunnion 26, consisting of a hollow cylindrical section 28 and a
Внутри цапфы 26 вставлена торцевая втулка 33 с фланцем 34, разъемно прикрепленным к цапфе 26 с одновременным осевым поджатием внутреннего кольца 30 роликоподшипника 1, контактной втулки 8 браслетного уплотнения 6 и гребешкового кольца 31 первого лабиринта 21 к уступу 27 цилиндрического участка 28 цапфы.An
Цилиндрический участок 28 цапфы 26 опоры снабжен с внутренней стороны кольцевой канавкой, образующей совместно с ответной канавкой в стенке шлицевой трубы 35 воздушный коллектор 36. Воздушный коллектор 36 выполнен сообщающим полость 24 наддува воздуха с воздушной полостью 37, расположенной в шлицевой трубе 35, посредством отверстий 38 в цапфе и отверстий 39 шлицевой трубе. Отверстия 38 в цапфе разнесены по периметру с угловой частотой γц, определенной в диапазоне γц=(1,11÷1,85) [ед/рад]. Отверстия 39 в шлицевой трубе разнесены по периметру с угловой частотой γшт, определенной в диапазоне γшт=(1,59÷1,91) [ед/рад].The cylindrical section 28 of the support pin 26 is provided on the inside with an annular groove, which together with the mating groove in the wall of the
Торцевая втулка 33 цапфы 26 опоры сообщена на входе с напорной частью масляной полости 40 и выполнена в виде стакана 41 интегрированного с конической торцевой диафрагмой 42. Диафрагма 42 обращена раструбом к воздушной полости 37 и герметично отделяет масляную полость 40 втулки 33 от осевого участка воздушной полости 37 в шлицевой трубе 35. Стакан 41 разделен на две осевых части. Входная часть выполнена с диаметром, превышающим диаметр глубинной части. В глубинную часть стакана 41 заведены шлицевая втулка 43 и установленный в ней вал 44 привода маслонасоса передней опоры.The
Лента 45 упругого кольца 13 снабжена отверстиями 46 с суммарной площадью поперечного проходного сечения перфорации отверстий в ленте 45 упругого кольца 13, необходимой и достаточной для рабочего демпфирующего перетока жидкости за период однократного колебательного нажатия вала на внутренний выступ 15 упругого кольца 13 в объеме, составляющем в штатной ситуации работы компрессора не более 1×10-1 от демпферного объема указанной жидкости в локальной полости между смежными внешними выступами 14 упругого кольца 13. Разность между радиусами внешнего и внутреннего выступов 14 и 15 упругого кольца 13, равная радиальной ширине кольцевой полости между ответными поверхностями кольцевого элемента ступицы внутреннего корпуса 10 ВНА и кольцевого участка корпуса 9 опоры, выполнена превышающей в (3,2÷4,6) раза толщину ленты 45 упругого кольца 13 на участках между выступами. Радиальная высота внешнего выступа 14 кольца 13 относительно внешней поверхности ленты 45 кольца на участках между выступами выполнена в (3,7÷5,4) раза больше аналогичной радиальной высоты внутреннего выступа 15 относительно внутренней поверхности ленты 45 кольца.The
Опора вала ротора заключена в кольцевом элементе ступицы внутреннего корпуса 9 ВНА, наделенном с внешней стороны силовой конической диафрагмой 47. Диафрагма 47 выполнена за одно целое с указанным элементом корпуса 9 ВНА и обращена раструбом к носовому обтекателю. Диафрагма 47 содержит промежуточный кольцевой элемент 48 с двумя фланцами. Промежуточный фланец 49 выполнен для крепления маслонасоса опоры. Концевой фланец 50 выполнен для крепления кожуха, изолирующего масляную полость 7 опоры. Периферийная часть раструба диафрагмы 47 переходящей в силовой обод внутреннего корпуса 9 ВНА, внешняя поверхность которого совмещена с аэродинамическим обводом соответствующего осевого участка внутреннего контура проточной части КНД.The support of the rotor shaft is enclosed in an annular element of the hub of the
Контактное браслетное уплотнение выполнено для уплотнения масляной полости передней опоры вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя летательного аппарата с размещением между масляной полостью и полостью суфлирования опоры. Браслетное уплотнение 6 включает контактную втулку 8, размещенную на цилиндрическом участке 28 цапфы 26 вала ротора с подвижным примыканием к контактным поверхностям колец браслета, упруго-подвижно установленного в пролонгированной части корпуса 2 роликоподшипника. Контактная втулка 8 уплотнения состоит из внутреннего и внешнего колец 51 и 52. Внутреннее кольцо 51 имеет фронтальный упорный торец с Г-образным профилем в поперечном сечении и обращенную к цапфе 26 посадочную поверхность. Внешнее кольцо 52 выполнено с внутренним спиральным оребрением и с обращенной к браслету наружной контактной поверхностью.The contact bracelet seal is designed to seal the oil cavity of the front support of the rotor shaft of the low-pressure compressor of an aircraft turbojet engine with placement between the oil cavity and the venting cavity. The
Браслет выполнен состоящим из трех многосекционных колец. Внутреннее уплотнительное кольцо 53 и радиально охватывающее его наружное кольцо 54 установлены в браслете с фронтальной стороны. Третье кольцо 55 браслета выполнено тыльным и примыкает к первым двум кольцам 53, 54 боковой гранью. Часть граней колец 53, 54, 55 браслета снабжена разгрузочными воздушными каналами 56.The bracelet is made up of three multi-section rings. The inner o-
Внешние цилиндрические поверхности наружного кольца 54 и тыльного кольцо 55 браслета снабжены каждая кольцевым пазом 57 в виде секторного участка с поперечным сечением двоякой кривизны глубиной не более половины внешнего диаметра пружины 58, проложенной в пазу и стягивающей секции колец браслета. От осевого смещения браслет упруго зафиксирован упорным и стопорным кольцами 59 и 60, установленными с тыльной стороны последнего. Для этого в каждой секции тыльного кольца 55 выполнено не менее двух разнесенных по длине дуги секции глухих отверстий 61, в которых установлены упирающиеся в упорное кольцо 59 пружины 62 сжатия с осью, ориентированной параллельной оси вала ротора.The outer cylindrical surfaces of the
Каждая секция наружного и тыльного колец 54 и 55 выполнена с возможностью опирания торцами встык на ответные боковые грани стопорных элементов 63 браслета, имеющих конфигурацию боковых стенок со ступенчатым расширением стопорного элемента в направлении ко входу в КНД. Стопорные элемены 63 ограниченно подвижно в осевом и радиальном направлениях установлены на штифтах корпуса 2 роликоподшипника. Каждая секция внутреннего кольца 53 смещена по окружности относительно осевой плоскости стопорного элемента 63 на половину длины дуги секции и выполнена в средней части с призматической выемкой 64, торцевые стенки которой обращены к стопорному элементу 63, и разнесены на расстояние, достаточное для частичного торцевого зацепления за соответствующий высотный участок оппозитных ступенчатых стенок стопорного элемента 63.Each section of the outer and
Секции каждого кольца 53, 54, 55 браслета выполнены равной длины в пределах кольца и отличаются по длине от кольца к кольцу браслета. Секции внутреннего кольца 53 имеют наибольшую длину, а длина Lн.к. секции наружного кольца 54 выполнена наименьшей из трех указанных колец, и составляетThe sections of each
Lн.к.=2πRср.в.к./Nc.в.к.-Lmax с.э., [мм]L n.c. = 2πR src / N s.v.c. -L max S.E. , [mm]
где Rcp.в.к. - средний радиус секции внутреннего кольца, Nс.в.к. - число секций во внутреннем кольце браслета, Lmax с.э. - максимальная ширина стопорного элемента.where R cp.v.k. - the average radius of the section of the inner ring, N s.v.k. - the number of sections in the inner ring of the bracelet, L max SE - maximum width of the locking element.
Каждое кольцо 53, 54, 55 браслета выполнено из локальных секций, собранных с угловой частотой γс.б.у., определенной в диапазонеEach
γс.б.у.=Nc/2π=(0,47÷0,79) [ед/рад],γ s.b.u. = N c / 2π = (0.47 ÷ 0.79) [units / rad],
где Nc - число секций в кольце уплотнительного браслета.where N c is the number of sections in the ring of the sealing bracelet.
Тыльное кольцо 55 выполнено радиальной высотой, соответствующей суммарной радиальной высоте Σh внутреннего и наружного колец 53 и 54 браслета.The
Узел уплотнительного браслета масляной полости передней опоры вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя летательного аппарата включает систему взаимно сообщенных между собой и с полостью 23 суфлирования опоры вала ротора разгрузочных воздушных каналов 56 уплотнительного браслета, защищающих компрессор от протекания смазочной жидкости из масляной полости 7 опоры вала ротора.The assembly of the sealing bracelet of the oil cavity of the front support of the rotor shaft of the low-pressure compressor of the turbojet engine of the aircraft includes a system of mutually discharging
Каналы 56 выполнены во фронтальных гранях и внутренних цилиндрических поверхностях внутреннего и тыльного колец 53, 55 браслета с образованием аэродинамической последовательности каналов. Каналы 56 на фронтальной грани секции тыльного кольца 55 выполнены щелеобразующими с расходящимся с увеличением радиуса раструбом угла створа канала. Не менее двух каналов на фронтальной грани секции выполнены сообщенными с осевыми каналами 65 внутренней цилиндрической поверхности секции кольца 55 браслета.The
Осевые каналы (на чертежах не показано) на внутренней цилиндрической поверхности секции внутреннего кольца 53 выполнены длиной менее толщины секции кольца и объединены на выходе ограниченным по торцам каналом с функцией дугового коллектора (на чертежах не показано). Поверхность фронтальной грани секции внутреннего кольца 53, обращенная к корпусу 2 роликоподшипника также снабжена дуговым коллектором (на чертежах не показано), объединяющим каналы на указанной грани внутреннего кольца 53, сообщенные с каналами ответной грани секции наружного кольца 54.Axial channels (not shown in the drawings) on the inner cylindrical surface of the
Секция внутреннего уплотнительного кольца 53 браслетного уплотнения 6 масляной полости 7 роликоподшипника 1 передней опоры вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя летательного аппарата выполнена с поперечным сечением, вписанным в условный прямоугольник. Секции выполнены длиной Lср.вн.к. средней окружности внутреннего кольца 53 радиусом Rср.вн.к., составляющейSection of the
Lср.=(0,20÷0,33)×2πRcp.вн.к..L cf. = (0.20 ÷ 0.33) × 2πR cp.v.c. .
Фронтальная грань секции снабжена разгрузочными воздушными каналами 56. Тыльная грань секции кольца 53 выполнена гладкой. В средней части внешней цилиндрической поверхности выполнена призматическая выемка 64 для ограниченно подвижного в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях зацепления с боковыми стенками наиболее широкой части стопорного элемента 63 браслета опоры.The front face of the section is equipped with
Внутренняя цилиндрическая поверхность секции кольца 53 снабжена не менее чем четырьмя осевыми каналами 66, соосными ответным каналам внутренней цилиндрической поверхности примыкающих к ней в браслете со смещением по окружности двух смежных секций тыльного кольца 55 браслета. Каналы 66 выполнены длиной менее толщины секции на совокупную ширину, объединяющего каналы дугового коллектора и расположенной за ним уплотнительной кромки, пролонгированной на часть высоты фронтальной грани секции кольца 52. Поверхность фронтальной грани секции внутреннего кольца 53, обращенная к корпусу 2 роликоподшипника также снабжена дуговым коллектором, объединяющим каналы указанной грани внутреннего кольца 53 с возможностью сообщения с щелеобразующими каналами, имеющими расходящиеся раструбом створы каналов аналогичных граней ответных секций наружного кольца 54 браслета.The inner cylindrical surface of the
Таким образом, за счет конструктивно проработанного корпуса передней опоры вала ротора с установленным в корпусе упругим кольцом с улучшенной системой демпфирования колебаний вала ротора, а также с установленным в корпусе конструкции типа «беличье колесо», достигают расширения диапазона рабочих режимов устойчивой работы двигателя с демпфированием колебаний вала ротора без вхождения в резонансные частоты, чем обеспечивают повышение ресурса компрессора и двигателя в целом.Thus, due to the structurally designed housing of the front support of the rotor shaft with an elastic ring installed in the housing with an improved system for damping the vibrations of the rotor shaft, as well as with a squirrel-wheel-mounted structure, the range of operating modes of stable operation of the engine with vibration damping is expanded the rotor shaft without entering the resonant frequencies, thereby increasing the resource of the compressor and the engine as a whole.
Причем технический результат оптимального демпфирования колебаний вала ротора в рабочем диапазоне режимов вращения вала обеспечивают совокупностью найденных в изобретении параметров упругого кольца 13 - угловой частоты, геометрических параметров и взаимного смещения односторонних выступов 14, 15 с двух сторон ленты 45 по периметру кольца 13, диаметрами и совокупной площадью поперечного сечения переточных отверстий 46 на участке кольца между смежными выступами, а также частотами колебаний вала в рабочих режимах вращения ротора, а именно, угловой частотой общего числа выступов γв.у.к., принимаемой в указанном диапазоне (2,2÷4,8) [ед/рад]. При угловой частоте γв.у.к.>4,8 [ед/рад] происходит неоправданное повышение жесткости кольца 13 между выступами 14, 15, сверхтребуемого для конструктивного замедления демпфирующего перетока жидкости через отверстия 46 в ленте 45 кольца, возрастает нетребуемая процессом демпфирования материало- и трудоемкость изготовления кольца 13. При выходе угловой частоты в область значений γв.у.к.<2,2 [ед/рад] рассогласованно с процессом требуемого упругогидравлического демпфирования снижается роль упругости ленты 45.Moreover, the technical result of optimal damping of oscillations of the rotor shaft in the operating range of the shaft rotation modes is ensured by the combination of the
Кроме того, технический результат выведения критических резонансных частот колебаний вала ротора ниже диапазона рабочих режимов вращения, согласно изобретению, достигается при угловой частоте и геометрических параметрах упругих балочек 16 и прорезей между ними, принимаемых в диапазоне значений (7,2÷14,4) [ед/рад] с одновременным соблюдением условия, при котором ширина прорезей в (1,1÷2,4) раза превышает ширину упругих балочек 16. При соблюдении принятых в изобретении геометрических параметров элементов «беличьего колеса» и соотношения параметров ширины величин «балочка/прорезь» достигают оптимальное сочетание требуемой общей жесткости опоры и функционального назначения элемента упругого демпфирования колебаний вала с необходимым выводом критических резонансных частот ниже рабочего диапазона допустимых колебаний вала ротора. При выходе за пределы найденных в изобретении соотношений значений частоты балочек 16 и прорезей γб.б.к..<7,2 [ед/рад] и γб.б.к.>14,4 [ед/рад] недопустимо снижается эффективность влияния конструкции «беличьего колеса» на жесткость опоры и на допустимые напряжения по запасам прочности при прогибе опоры, и как следствие, не обеспечивает достижение требуемого результата упругого демпфирования колебаний вала.In addition, the technical result of deriving the critical resonant vibration frequencies of the rotor shaft below the range of operating modes of rotation, according to the invention, is achieved with the angular frequency and geometric parameters of the
Пример реализации изобретения.An example implementation of the invention.
При монтаже передней опоры вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя устанавливают на цилиндрический участок 28 цапфы 26 роликоподшипник 1 передней опоры ротора и элементы контактного и бесконтактного уплотнений данной опоры.When mounting the front support of the rotor shaft of the low-pressure compressor of a turbojet engine, a
Цапфу 26 выполняют с переменным диаметром, ступенчато уменьшающимся через уступ 27 от ступицы диска первой ступени к фронтальному концу цапфы. Цапфа 26 выполнена ступенчатой для обеспечения ее равнопрочности по длине и для обеспечения установки контактной втулки 8 браслетного уплотнения 6 и гребешкового кольца 31 первого лабиринта 21 бесконтактного уплотнения, а также внутреннего кольца 30 роликоподшипника 1, исключающих взаимное повреждение посадочных поверхностей указанных элементов. На коническую диафрагму 29 цапфы 26 устанавливают гребешковое кольцо 32 второго лабиринта 22. Гребешковое кольцо 31 лабиринта 21 совместно с ответной крышкой 19 лабиринта разделяет полость 23 суфлирования с полостью 24 наддува воздуха. Объем полости 24 наддува воздуха ограничен в сочетании с крышкой 20 лабиринта гребешковым кольцом 32 второго лабиринта 22. Для подвода воздуха в межлабиринтное пространство в цапфе 26 выполняют группу отверстий 38. Двухярусность гребешков колец 31, 32 лабиринтов 21, 22 обеспечивает исключение прямого прососа воздуха или масляно-воздушной смеси через лабиринты, что увеличивает его эффективность как бесконтактного уплотнения. Внутри цапфы 26 вставляют торцевую втулку 33 с фланцем 34, разъемно прикрепленным к цапфе 26 с одновременным осевым поджатием внутреннего кольца 30 роликоподшипника 1, контактной втулки 8 браслетного уплотнения 6 и гребешкового кольца 31 первого лабиринта 21 к уступу 27 цилиндрического участка 28 цапфы.The pin 26 is performed with a variable diameter, gradually decreasing through the step 27 from the hub of the disk of the first stage to the front end of the pin. The pin 26 is made stepped to ensure equal strength along the length and to ensure the installation of the contact sleeve 8 of the
На следующий в сторону уменьшения диаметра цапфы 23 участок устанавливают контактную втулку 29. Контактную втулку 29 охлаждают маслом, подаваемым по выполненным в цапфе 23 отверстиям 83. Отверстия 83 наклонными для уменьшения осевого размера цапфы 23 и обеспечения уплотнений внутреннего диаметра цапфы, исключающие попадание масла из масляной полости 48 в воздушную полость 50.A
Корпус 2 роликоподшипника выполняют зацело с кольцевыми элементами 3 и 5. Промежуточный элемент 3 снабжают отверстиями 4 для оттока масла. Расположенный за промежуточным элементом 3 кольцевой элемент 5 выполнен с Г-образным поперечным профилем. В кольцевой элемент 5 устанавливают контактное браслетное уплотнение 6 масляной полости 7, которое включает уплотнительный браслет, подвижно примыкающий к контактной втулке 8.The
Корпус 2 роликоподшипника соединен с корпусом 9 опоры. Корпус 9 опоры охвачен кольцевым элементом внутреннего корпуса 10 ВНА КНД с образованием двух радиально компактных кольцевых полостей 11 и 12. В кольцевую полость 11 устанавливают упругое кольцо 13. Упругое кольцо 13 выполнено тонкостенным, разделяющим полость 11 на неодинаковые по разные стороны кольца 13 объемы, которые в рабочем состоянии компрессора заполнены жидкостью типа авиационного моторного масла.The
Упругое кольцо 13 выполняют из стали в виде бесконечной ленты 45. Упругое кольцо 13 снабжают выполненными по периметру ленты кольца односторонними выступами 14, 15 с внешней и внутренней стороны кольца 13, взаимно смещенными по окружности через один с угловой частотой 3,2 [ед/рад]. Выступы 14 с внешней стороны ленты 45 кольца выполняют радиальной высотой превышения над внешней поверхностью ленты, составляющей 1,05 мм. Превышение внутреннего выступа 15 над внутренней поверхностью ленты 45 кольца составляет 0,21 мм. Ленту 45 кольца снабжают перфорацией в виде групп отверстий 46 диаметром 0,7 мм в количестве 4 штук на каждый участок между двумя смежными выступами.The
Кольцевая полость 9 содержит элемент упругого демпфирования колебаний вала ротора, выполненный непосредственно в теле корпуса 6 опоры вала ротора в виде кольцевой конструкции типа «беличье колесо», включающей систему продольно ориентированных разделенных прорезями упругих балочек 16 в количестве 68 балочек.The
Монтаж браслетного уплотнения 6 начинают со сборки уплотнительных колец 53, 54, 55, которую производят на монтажной оправке. Последовательно укладывают вокруг оправки четыре секции внутреннего уплотнительного кольца 53. В выемках каждой секции внутреннего кольца 53 устанавливают стопорные элементы 63. Затем со смещением по окружности на половину длины секции устанавливают между стопорными элементами 63 секции наружного кольца 54 и стягивают два предварительно собранных кольца 53, 54 пружиной 58. После чего поверх собранных колец 53, 54 укладывают между стопорными элементами 63 секции тыльного кольца 55, ориентируя глухие отверстия 61 под осевые пружины 62 в тыльную сторону относительно направления полета. После чего стягивают предварительно собранное тыльное кольцо 55 второй пружиной 58. Собранную заготовку уплотнительного браслета снимают с оправки и переносят в кольцевой элемент 5 корпус 2 роликоподшипника, устанавливая его пазами стопорных элементов 63 на штифты установленного вертикально корпуса 2 роликоподшипника. Устанавливают в глухие отверстия 61 секций тыльного кольца 55 осевые пружины 62 и поджимают свободные концы пружин 62 упорным кольцом 59. Затем фиксируют собранный браслет в корпусе 2 роликоподшипника стопорным кольцом 60 и производят надвижку корпуса 2 роликоподшипника со смонтированным с нем уплотнительным браслетом на контактную втулку 8.Installation of the
Работает передняя опора вала ротора ТРД следующим образом.Works front support of the rotor shaft of the turbojet engine as follows.
Возникающие при вращении вала колебания ротора КНД демпфирует упругогидравлическая система опоры, включающая упругое кольцо 13, заключенное в кольцевой полости 11, заполненной под давлением моторным маслом. При динамическом радиальном колебательном надавливании вала на упругое кольцо 13, работающее в зоне сжатия как упругая криволинейная балка на двух опорах часть энергии колебания демпфируется за счет упругого сопротивления ленты 45 кольца 13 происходит гасящий энергию колебания конструктивно замедленный переток жидкости из зоны сжатия в зону разряжения через калиброванные отверстия 46, чем также гасится энергия колебания вала. При переносе нажатия вала на другие участки кольца 13 процесс демпфирования колебаний повторяется, а в предшествующей зоне происходит конструктивно замедленный перфорацией ленты кольца возвратный переток жидкости, также создающий дополнительное демпфирование колебаний вала.The vibrations of the KND rotor arising during rotation of the shaft are damped by an elastic-hydraulic support system including an
В другой кольцевой полости 12 корпуса опоры, содержащей систему упругих балочек 16, в процессе вращения вала и динамической смены режимов вращения происходит изменение критических частот колебаний вала и через систему балочек 16 происходит вывод критических частот ниже предела диапазона рабочих режимов работы вала, чем достигается повышение безопасной работы компрессора и двигателя в процессе эксплуатации ТРД ЛА.In another
Контактное браслетное уплотнение работает следующим образом. При включенном двигателе в масляной полости 7, окружающей роликоподшипник, устанавливается рабочее давление смазочной жидкости, подвижно замыкаемой уплотняющей кромкой внутреннего уплотнительного кольца 53 браслета. С другой стороны в полость 23 суфлирования нагнетают из полости наддува воздуха избыточное давление с положительным рабочим перепадом относительно давления с масляной полости 7. При этом воздух из полости 23 суфлирования, заходя сверху и снизу браслетного уплотнения 6 заполняет систему воздушных разгрузочных каналов 56 между боковыми гранями и внутренними кольцевыми поверхностями секций колец 53, 54, 55 браслета, предотвращая их слипание и обеспечивая высокие эксплуатационные качества браслетного уплотнения.Contact bracelet seal operates as follows. When the engine is switched on, in the
Таким образом, за счет конструктивно проработанного корпуса передней опоры вала ротора обеспечивают повышение ресурса компрессора и двигателя в целом.Thus, due to the structurally designed case of the front support of the rotor shaft, they provide an increase in the resource of the compressor and the engine as a whole.
Claims (16)
,
где Rср.в.к. - средний радиус секции внутреннего кольца [м], Nс.в.к. - число секций во внутреннем кольце браслета, Lmax с.э. - максимальная ширина стопорного элемента.11. Contact bracelet seal of the support of the rotor shaft of the low-pressure compressor of a turbojet engine, characterized in that it is designed to seal the oil cavity of the front support of the shaft of the rotor of the low-pressure compressor between the oil cavity and the venting cavity of the support and includes a contact sleeve of the seal located on the cylindrical portion of the journal the rotor shaft with a movable abutment to the contact surfaces of the rings of the bracelet, elastically-movably mounted in the prolonged part of the roll case bearing, the contact sleeve of the seal consists of an inner and outer ring, the inner of which has a front stop face with an L-shaped cross-section and a landing surface facing the trunnion, and the outer ring is made with an internal spiral fin and with the outer bracelet facing contact surface, moreover, the bracelet is made up of three multi-section rings, two of which are internal sealing and the outer radially enveloping it are installed in the bracelet with front side, and the third is made back and adjacent to the first two side faces, in addition, part of the faces of the bracelet rings is equipped with unloading air channels, and the outer cylindrical surfaces of the outer and back rings of the bracelet are each equipped with an annular groove in the form of a sector section with a cross section of double curvature not depth more than half of the external diameter of the spring laid in the groove and the tightening section of the rings, while from the axial displacement the bracelet is elastically fixed by the stop and retaining rings installed with t the flax side of the latter, for which at least two blind holes spaced apart along the arc length are made in each section of the rear ring, in which compression springs abutting against the thrust ring are installed with an axis oriented parallel to the axis of the rotor shaft, in addition, each section of the outer and rear rings configured to butt end-to-end on the mating lateral faces of the stopper elements of the bracelet having a configuration of the side walls, with a stepwise expansion of the stopper element towards the entrance to the low pressure switch, and each the inner ring section is circumferentially displaced relative to the axial plane of the locking element by half the arc length of the section and is made in the middle part with a prismatic recess, the end walls of which are facing the locking element and spaced apart by a distance sufficient for partial end engagement of the corresponding height section of the opposed stepped walls of the locking element, in addition, the sections of each ring of the bracelet are made of equal length within the ring and differ in length from the ring to the ring of the bracelet so Thus, the sections of the inner ring have the greatest length, and the length L n.c. sections of the outer ring is the smallest of the three rings indicated and is
,
where R srv.k. - the average radius of the section of the inner ring [m], N s.v.k. - the number of sections in the inner ring of the bracelet, L max SE - maximum width of the locking element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015153569/05A RU2603389C1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Turbojet engine rotor shaft support (versions), turbojet engine rotor shaft support garter seal, turbojet engine rotor shaft support sealing garter assembly, turbojet engine rotor shaft support garter seal ring section |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015153569/05A RU2603389C1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Turbojet engine rotor shaft support (versions), turbojet engine rotor shaft support garter seal, turbojet engine rotor shaft support sealing garter assembly, turbojet engine rotor shaft support garter seal ring section |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603389C1 true RU2603389C1 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015153569/05A RU2603389C1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Turbojet engine rotor shaft support (versions), turbojet engine rotor shaft support garter seal, turbojet engine rotor shaft support sealing garter assembly, turbojet engine rotor shaft support garter seal ring section |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603389C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108223580A (en) * | 2018-03-06 | 2018-06-29 | 中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司 | A kind of gas turbine coupling bomb branch film damper bearing arrangement |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU983340A1 (en) * | 1980-11-24 | 1982-12-23 | Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.С.П.Королева | Flexible damping bearing assembly |
RU2075658C1 (en) * | 1991-01-02 | 1997-03-20 | Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" | Gas-turbine engine rotor support |
RU37401U1 (en) * | 2003-12-29 | 2004-04-20 | Самарская государственная академия путей сообщения | ELASTIC DAMPING ROTOR SUPPORT |
US20140102840A1 (en) * | 2011-05-06 | 2014-04-17 | Eversys Co., Ltd. | Rotary type damper |
-
2015
- 2015-12-15 RU RU2015153569/05A patent/RU2603389C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU983340A1 (en) * | 1980-11-24 | 1982-12-23 | Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.С.П.Королева | Flexible damping bearing assembly |
RU2075658C1 (en) * | 1991-01-02 | 1997-03-20 | Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" | Gas-turbine engine rotor support |
RU37401U1 (en) * | 2003-12-29 | 2004-04-20 | Самарская государственная академия путей сообщения | ELASTIC DAMPING ROTOR SUPPORT |
US20140102840A1 (en) * | 2011-05-06 | 2014-04-17 | Eversys Co., Ltd. | Rotary type damper |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СИРОТИН Н.Н. "КОНСТРУКЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ," М.:РИА "ИМ-ИНФОРМ", 2002, с.51. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108223580A (en) * | 2018-03-06 | 2018-06-29 | 中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司 | A kind of gas turbine coupling bomb branch film damper bearing arrangement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102245860B (en) | Intermediate platform and turbine engine rotor with the same | |
RU2621854C2 (en) | Gas-turbine engine drive shaft device, gas-turbine engine and aircraft | |
US11542819B2 (en) | Split ring seal for gas turbine engine rotor | |
WO2009144191A1 (en) | High pressure turbine for turbine engine with improved mounting of the housing for controlling the radial clearance of mobile blades | |
RU2603389C1 (en) | Turbojet engine rotor shaft support (versions), turbojet engine rotor shaft support garter seal, turbojet engine rotor shaft support sealing garter assembly, turbojet engine rotor shaft support garter seal ring section | |
US20140377070A1 (en) | Axial Turbomachine Compressor Drum with Dual Means of Blade Fixing | |
CA2797804A1 (en) | Structure for extracting compressed air from compressor of gas turbine engine and gas turbine engine with the structure | |
RU2579646C1 (en) | Elastic damper rotor support turbomachinery | |
KR101617938B1 (en) | Intermediate wall for sealing the rear space of a radial-flow compressor | |
US11346448B2 (en) | Carbon seal assembly | |
RU149739U1 (en) | DISC OF THE THIRD STEP OF THE TURBOJET ENGINE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR | |
RU144432U1 (en) | DISC SECOND STAGE OF THE TORBOJET ENGINE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR | |
RU2603386C1 (en) | Turbojet engine rotor shaft support (versions), turbojet engine rotor shaft support body, jet turbine engine rotor shaft support roller bearing housing, turbojet engine rotor shaft support sealing stages | |
RU2603387C1 (en) | Turbojet engine rotor shaft garter seal, turbojet engine rotor shaft sealing garter, jet turbine engine garter seal contact bushing, turbojet engine rotor shaft support | |
RU149748U1 (en) | DISC OF THE FIRST STAGE OF THE ROTOR COMPRESSOR OF THE LOW PRESSURE OF THE TURBO-REACTIVE ENGINE | |
RU2614709C1 (en) | Low-pressure compressor of gas turbine engine of aviation type | |
RU2603375C1 (en) | Gas turbine engine rotor shaft support, gas turbine engine rotor shaft support body (versions), gas turbine engine rotor shaft support roller bearing housing | |
RU2614018C1 (en) | Rotor shaft bearing of low-pressure compressor of turbojet engine (versions), cylinder constituent of rotor shaft, external tightening component of rotor shaft | |
RU2614708C1 (en) | Low-pressure compressor of gas turbine engine of aviation type | |
RU149750U1 (en) | LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR TURNER FOR TURBO-REACTIVE ENGINE, DISC COMPOUNT UNIT FOR THE TURBO-RIVER ENGINE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR, DELIVERY OF A VALVE-DRIVER | |
RU144418U1 (en) | LAST-STAGE DISC OF THE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR OF THE TURBOREACTIVE ENGINE | |
RU2614017C1 (en) | Rotor shaft bearing of low-pressure compressor of turbojet engine (versions), sealing spool of rotor shaft bearing, rotor shaft bearing block, contact hub of rotor shaft bracelet sealing, oil-control ring of rotor shaft | |
RU2603374C1 (en) | Gas turbine engine rotor shaft support (versions), gas turbine engine rotor shaft support unit, gas turbine engine rotor shaft support resilient ring, gas turbine engine rotor shaft trunnion end bushing | |
CN114207254A (en) | Ring for a turbine wheel or turboshaft engine turbine | |
RU2573419C2 (en) | Production of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) and turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |