RU2622161C1

RU2622161C1 - Elastic damping support of rotor

Info

Publication number: RU2622161C1
Application number: RU2016119854A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Георгиевич Кравченко; Виктор Иванович Попов; Андрей Владимирович Лодыгин
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-06-13

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: elastic-damper support of the rotor (1) comprises a bearing housing (2), at least one rolling bearing (3), a bushing (4) mounted over the outer bearing ring (3), from the outer surface of the package (5) corrugated plates with a through longitudinal groove, a retainer (7) of the bag (5). The through grooves of each plate or group of plates of the package (5) are offset relative to each other along the circumference. At the end of the bag (5) an additional groove is made, combined with a lock.

EFFECT: increasing the accuracy of the centering of the rotor in the turbomachine housing, reducing the vibratory activity of the rotor and radial dynamic loads acting on the supports.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области динамической устойчивости роторов и может быть использовано в опорах с подшипниками качения высокооборотных роторов турбомашин, в частности турбонасосных агрегатов (ТНА) жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), имеющих критические частоты вращения меньше рабочих.The invention relates to the field of dynamic stability of rotors and can be used in bearings with rolling bearings of high-speed rotors of turbomachines, in particular turbopump units (TNA) of liquid-propellant rocket engines (LRE) having critical rotational speeds less than working ones.

Для снижения уровня виброактивности и радиальных динамических нагрузок на опоры высокооборотных роторов турбомашин при работе на резонансных режимах и при значительной разбалансировке ротора, например в ТНА ЖРД, применяют упруго-демпферные опоры (демпферы), которые состоят из пакета кольцевых многослойных гофрированных пластин, устанавливаемых в коаксиальное пространство между наружными кольцами подшипников и внутренними поверхностями корпусов турбомашины.To reduce the level of vibrational activity and radial dynamic loads on the supports of high-speed rotors of turbomachines when operating in resonant modes and with a significant unbalance of the rotor, for example, in TNA LPRE, elastic-damper supports (dampers) are used, which consist of a package of annular multilayer corrugated plates installed in coaxial the space between the outer rings of the bearings and the inner surfaces of the casings of the turbomachine.

Каждая гофрированная пластина пакета имеет продольный сквозной паз на всю ширину. В собранном пакете пазы пластин совмещаются и образуют единый паз, который используется для совмещения с фиксатором корпуса, предохраняющего пакет пластин от проворота.Each corrugated plate of the package has a longitudinal through groove over the entire width. In the assembled package, the grooves of the plates are combined and form a single groove, which is used to align with the housing lock, which protects the package of plates from rotation.

Упруго-демпферная опора должна обладать окружной изотропией упругих и демпфирующих свойств, которая обеспечивает эффективность опоры в снижении виброактивности ротора и радиальных динамических нагрузок, действующих на опоры, а также центрирование ротора в корпусе при сборке турбомашины с установкой пакета пластин с натягом по сопрягаемым поверхностям.The elastic-damping support must have a circumferential isotropy of elastic and damping properties, which ensures the effectiveness of the support in reducing the rotor vibrational activity and radial dynamic loads acting on the supports, as well as centering the rotor in the housing during assembly of the turbomachine with the installation of a plate package with an interference fit on mating surfaces.

Известна упруго-демпферная опора, содержащая корпус опоры, подшипники качения, установленную по наружному кольцу подшипника втулку, с внешней поверхности которой установлен пластинчатый демпфер, крышку и фиксатор втулки и пластин демпфера (Патент RU 2099606 C1 - прототип).Known elastic damper bearing, comprising a bearing housing, rolling bearings, a sleeve mounted on the outer ring of the bearing, a plate damper, a cover and a retainer of the sleeve and damper plates mounted on its outer surface (Patent RU 2099606 C1 - prototype).

Известная опора обладает следующими недостатками: общий сквозной паз по пакету гофрированных пластин, совмещенный с фиксатором, ухудшает центрирование ротора в корпусе при сборке турбомашины и окружную изотропию упругих и демпфирующих свойств опоры, которая приводит к увеличению виброактивности ротора и радиальных динамических нагрузок, действующих на опоры.The known support has the following disadvantages: a common through groove along the package of corrugated plates combined with a retainer impairs the centering of the rotor in the housing during assembly of the turbomachine and the circumferential isotropy of the elastic and damping properties of the support, which leads to an increase in the vibrational activity of the rotor and radial dynamic loads acting on the supports.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности центрирования ротора в корпусе турбомашины, снижение виброактивности ротора и радиальных динамических нагрузок, действующих на опоры. Это достигается тем, что в упруго-демпферной опоре, содержащей корпус опоры, по крайней мере один подшипник качения, втулку, установленную по наружному кольцу подшипника, с внешней поверхности которой установлен пакет гофрированных пластин со сквозным продольным пазом, фиксатор пакета пластин, сквозные пазы каждой пластины или группы пластин в пакете смещены относительно друг друга по окружности, а на торце пакета пластин выполнен дополнительный паз, совмещенный с фиксатором.The objective of the present invention is to increase the accuracy of centering of the rotor in the housing of the turbomachine, reducing the vibration activity of the rotor and the radial dynamic loads acting on the bearings. This is achieved by the fact that in the elastic damper bearing containing the bearing housing, at least one rolling bearing, a sleeve mounted on the outer ring of the bearing, from the outer surface of which a packet of corrugated plates with a through longitudinal groove is installed, a plate pack retainer, through grooves of each plates or groups of plates in the package are offset relative to each other around the circumference, and at the end of the package of plates an additional groove is made, combined with the latch.

Кроме того, дополнительный паз совпадает со сквозным пазом одной или группы пластин и совмещен с фиксатором.In addition, the additional groove coincides with the through groove of one or a group of plates and is combined with the latch.

Предлагаемая упруго-демпферная опора ротора представлена на фиг. 1, на фиг. 2 - вариант упруго-демпферной опоры, где:The proposed elastic-damper support of the rotor is shown in FIG. 1, in FIG. 2 is a variant of an elastic-damping support, where:

1 - ротор;1 - rotor;

2 - корпус опоры;2 - support housing;

3 - подшипник;3 - bearing;

4 - втулка;4 - sleeve;

5 - пакет гофрированных пластин;5 - a package of corrugated plates;

6 - сквозной продольный паз;6 - through longitudinal groove;

7 - фиксатор пакета пластин;7 - latch package plate;

8 - дополнительный паз;8 - an additional groove;

9, 10 - сопрягаемые с пакетом пластин поверхности.9, 10 - mating with the package of plates of the surface.

Ротор 1 установлен на двух опорах. Каждая опора состоит по крайней мере из одного подшипника качения 3. По наружным кольцам подшипников установлена втулка 4, на внешней поверхности 9 которой установлен пакет гофрированных пластин 5 с натягом по контактной поверхности 10 со втулкой 4 и поверхностью 9 корпуса опоры 2.Rotor 1 is mounted on two supports. Each bearing consists of at least one rolling bearing 3. A sleeve 4 is installed on the outer rings of the bearings, on the outer surface 9 of which there is a package of corrugated plates 5 with an interference fit on the contact surface 10 with the sleeve 4 and the surface 9 of the bearing housing 2.

Для обеспечения окружной изотропии упругих и демпфирующих свойств опоры и повышения точности центрирования в корпусе диаметра втулки 4 под наружное кольцо подшипника 3 при установке пакета гофрированных пластин с натягом по контактным поверхностям 9, 10 сквозные продольные пазы каждой или группы гофрированных пластин пакета смещены относительно друг друга по окружности. Для исключения проворота пакета пластин и обеспечения взаимного положения в окружном направлении гофрированных пластин в пакете 5 применен фиксатор 7, совмещенный с дополнительным пазом 8, выполненным на торце пакета гофрированных пластин.To ensure the circumferential isotropy of the elastic and damping properties of the support and to improve the centering accuracy in the bushing 4 diameter housing under the outer ring of the bearing 3 when installing a package of corrugated plates with interference on contact surfaces 9, 10, the through longitudinal grooves of each or a group of corrugated plate plates are offset relative to each other circles. To prevent rotation of the package of plates and ensuring mutual position in the circumferential direction of the corrugated plates in the package 5, a latch 7 is used, combined with an additional groove 8 made at the end of the package of corrugated plates.

При установке упруго-демпферной опоры в корпус турбомашины происходит радиальное сжатие пакета гофрированных пластин из-за посадки его с натягом по сопрягаемым поверхностям. При этом в упруго-демпферной опоре должна быть получена в допускаемых пределах соосность посадочного диаметра под установку подшипника относительно посадочного диаметра корпуса, которая определяет центрирование ротора в статоре турбомашины и обеспечивает работоспособность составных частей турбомашины в целом, в том числе щелевых уплотнений между ротором и статором.When installing an elastic-damper support in the turbomachine body, the package of corrugated plates is radially compressed due to its interference fit on mating surfaces. At the same time, in the elastic damper support, the alignment of the bore diameter for mounting the bearing relative to the bore diameter of the housing, which determines the centering of the rotor in the stator of the turbomachine and ensures the operability of the components of the turbomachine as a whole, including gap seals between the rotor and stator, must be obtained within the permissible limits.

При работе высокооборотной турбомашины на ротор действуют динамические нагрузки от дисбаланса и от радиальных нагрузок, возникающих при прохождении критических частот вращения. Упруго-демпферные опоры ротора должны иметь окружную изотропию упругих и демпфирующих свойств, которая обеспечивает надежное снижение до допускаемого уровня нагрузок, действующих на подшипники.During operation of a high-speed turbomachine, dynamic loads from imbalance and from radial loads that occur during passage of critical rotational speeds act on the rotor. The elastic-damper bearings of the rotor must have a circumferential isotropy of elastic and damping properties, which provides a reliable reduction to the permissible level of loads acting on the bearings.

Предлагаемая конструкция упруго-демпферной опоры со смещением сквозного паза каждой или группы пластин в пакете относительно друг друга по окружности позволяет повысить окружную изотропию упругих и демпфирующих свойств опоры, а также точность центрирования ротора в корпусах при сборке турбомашины, что повышает работоспособность ротора при воздействии динамических нагрузок, возникающих от дисбаланса, и радиальных нагрузок, возникающих при прохождении критических частот вращения.The proposed design of an elastic-damper support with a displacement of the through groove of each or a group of plates in the package relative to each other around the circumference makes it possible to increase the circumferential isotropy of the elastic and damping properties of the support, as well as the accuracy of centering of the rotor in the housings during assembly of the turbomachine, which increases the efficiency of the rotor under dynamic loads arising from imbalance, and radial loads arising from the passage of critical speeds.

Эффективность применения предлагаемой конструкции упруго-демпферной опоры увеличивается с уменьшением размера применяемого в опоре подшипника качения. С уменьшением размерности подшипника ухудшается окружная изотропия упругих и демпфирующих свойств опоры, имеющий пакет гофрированных пластин с единым продольным пазом.The effectiveness of the proposed design of elastic-damper bearings increases with a decrease in the size of the rolling bearing used in the support. With a decrease in the dimension of the bearing, the circumferential isotropy of the elastic and damping properties of the support worsens, having a package of corrugated plates with a single longitudinal groove.

Применение упруго-демпферной опоры со смещением продольного сквозного паза пластин по окружности в пакете повышает точность центрирования ротора в корпусе турбомашины и снижает уровень его виброактивности, радиальных динамических нагрузок на опоры при резонансных колебаниях и автоколебаниях.The use of an elastic-damping support with a displacement of the longitudinal through groove of the plates around the circumference in the package increases the accuracy of centering of the rotor in the turbomachine body and reduces the level of its vibration activity, radial dynamic loads on the supports during resonance vibrations and self-oscillations.

Claims

1. An elastic-damper rotor bearing, comprising a bearing housing, at least one rolling bearing, a sleeve mounted on the outer ring of the bearing, from the outer surface of which a packet of corrugated plates with a through longitudinal groove is installed, a latch of a plate package, characterized in that through the grooves of each plate or group of plates of the package are offset relative to each other around the circumference, and at the end of the package of plates an additional groove is made, combined with the latch.

2. The elastic-damper support of the rotor according to claim 1, characterized in that the additional groove coincides with the through groove of one or a group of plates and is combined with the latch.