Патент на изобретение №2347111

(54) РОТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к соединению без сварки дисков в роторе компрессора, и позволяет посредством стяжки только по ободам обеспечить однозначную гарантированную затяжку ротора (без появления зазоров по стыкам). Ротор компрессора газотурбинного двигателя состоит из рабочих колес (3) с выполненными на выносных элементах (5) в соединении с валом (8) шлицами (4). Стяжная гайка (12) на валу (8) расположена только со стороны переднего колеса (6), а за ротором установлена упорная конусная обечайка (7), соединенная с валом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к соединению без сварки дисков в роторе компрессора.

Известен механический ротор компрессора, в котором диски имеют шлицы на выносных упругих элементах (Патент РФ №2106538, F04D 29/32, 1998 г.).

Недостатком известной конструкции является отсутствие выносных упругих элементов на всех дисках.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция ротора компрессора, в котором шлицы всех дисков расположены на выносных упругих элементах (Патент РФ №2235922, F04D 29/60, 2004 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является наличие статически неопределимой конструкции из-за стяжки двумя гайками по торцам ступиц дисков и стяжки за счет упругости дисков и по ободам. При этом на одних переменных режимах (приемистости) теряется затяжка (появляется зазор в стыках) по ступицам, на других режимах (сбросах) теряется затяжка (появляется зазор в стыках) по ободам.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности и ресурса двигателя путем обеспечения гарантированной затяжки ротора по ободам (без появления зазоров по стыкам).

Сущность технического решения заключается в том, что в роторе компрессора газотурбинного двигателя, состоящем из рабочих колес с выполненными на выносных элементах в соединении с валом шлицами, согласно изобретению стяжная гайка на валу расположена только со стороны переднего колеса, а за ротором установлена упорная конусная обечайка, соединенная с валом. Шлицы на выносных элементах в соединении с валом выполнены прямоугольными. Переднее рабочее колесо имеет разнесенные два ряда шлиц. Конусная обечайка имеет полотно и ступицу.

Расположение стяжной гайки на валу только со стороны переднего колеса, а за ротором упорной конусной обечайки, соединенной с валом, позволяет посредством стяжки только по ободам с опорой на переднее колесо и заднюю конусную обечайку при упорном стяжном вале обеспечить однозначную гарантированную затяжку ротора по ободам (без появления зазоров по стыкам), при этом ступицы дисков между собой не стянуты гайкой, а имеют плотное соединение за счет упругости полотен, что устраняет статическую неопределенность по затяжке ротора и повышает надежность и ресурс двигателя.

Выполнение шлиц на выносных элементах в соединении с валом прямоугольными обеспечивает сохранение соосности рабочих колес относительно центрального вала для высоконагруженных роторов, имеющих увеличенную вытяжку от центробежных сил и из-за тепловых взаимных перемещений.

Разнесенные два ряда шлиц на переднем рабочем колесе стабилизируют угловое положение как диска, так и вала и увеличивают жесткость всего ротора.

Выполнение полотна и ступицы на конусной обечайке уменьшает напряжения в верхней части обечайки, что повышает ее надежность.

На фиг.1 – изображен продольный разрез ротора компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг.2 – элемент I на фиг.1.

Ротор 1 компрессора 2 состоит из рабочих колес 3, имеющих шлицы 4 на выносных элементах 5, переднего жесткого колеса 6. За ротором 1 установлена конусная обечайка 7. Ротор стянут центральной стяжкой при помощи упругого вала 8 и опирается на переднюю 9 и заднюю 10 опоры ротора. Рабочие колеса стянуты по ободам 11 колес при помощи стяжной гайки 12. Обечайка 7 имеет полотно 13 и ступицу 14.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя из-за воздействия центробежных сил вытягивается ступица рабочих колес 3, при этом из-за расположения шлиц 4 на выносных элементах 5 рабочие колеса разгружены от воздействия центробежных сил, а нагружены только передачей крутящего момента. Для устранения прогиба ротора в поперечном направлении выполнена стяжка по ободам колес, при этом переднее колесо 6 имеет посадку по двум разнесенным поясам для стабилизации углового положения как диска, так и вала и увеличения жесткости всего ротора. Упругий стяжной центральный вал 8, имея увеличенную вытяжку при сборке со стяжной гайкой 12, обеспечивает сохранение затяжки по ободам рабочих колес (отсутствие зазоров в стыках) на всех режимах работы двигателя.

Для высоконагруженных роторов, имеющих увеличенную вытяжку от центробежных сил и из-за тепловых взаимных перемещений, наиболее предпочтительны прямоугольные шлицы 4, которые выполнены в радиальном направлении, что обеспечивает сохранение соосности рабочих колес относительно центрального вала.

Для уменьшения напряжений в верхней части конусная обечайка 7 усилена полотном 13 и ступицей 14.

Формула изобретения

1. Ротор компрессора газотурбинного двигателя, состоящий из рабочих колес с выполненными на выносных элементах в соединении с валом шлицами, отличающийся тем, что стяжная гайка на валу расположена только со стороны переднего колеса, а за ротором установлена упорная конусная обечайка, соединенная с валом.

2. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что шлицы на выносных элементах в соединении с валом выполнены прямоугольными.

3. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что переднее рабочее колесо имеет разнесенные два ряда шлиц.

4. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что конусная обечайка имеет полотно и ступицу.

РИСУНКИ