Узел соединения фиксируемого элемента с валом турбомашины — SU 1712666 (original) (raw)
(57) Изобретение шения. надежност на валу путем уст напряжений. Конт вала,3 и расточки 2, имеющие высту удлиненной пери снабжен демпфи расположенными емым элементом ных сечений по выполнены из фто 5 3.и. ф-лы, 8 ил. предназначено для повыи узла крепления детали ранения концентраторов уры сопрягаемых сеченийфиксируемого элемента пы 4; выполнены в виде иклоидь), При этом узел ующими элементами 5, между валом 3 и фиксиру в области криволинейследних. Элементы 5 ропласта или капролона. 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(71) Сумское машиностроительное научнопроизводственное объединение им.М.В,фрунзе(54) УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ФИКСИРУЕМОГОЭЛЕМЕНТА С ВАЛОМ ТУРБОМАШИНЫ 712666 А 1Изобретение относится к турбонасосои компрессоростроению и может быть использовано в конструкциях роторов многоступенчатых насосов, компрессоров и турбин, в частности в конструкциях узлов соединения вала турбомашины с рабочими колесами, муфтой или упорным гребнем осевого подшипника скольжения.Целью изобретения является повышение надежности путем устранения концентраторов напряжений в сопрягаемых деталях,На фиг. 1 изображена конструкция вала турбомашины с фиксируемыми элементами, общий вид; на фиг. 2 - сечение А 1,2 - А 1,2 на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, с демпфирующими элементами; на фиг, 4 - то же, с демпфирующими элементами, заглубленными в тело фиксируемого элемента; на фиг. 5 - то же, со смещением демпфирующих элементов; на фиг, б - то же, с демпфирующими элементами, заглубленными в тело вала; на фиг. 7 - то же, с демпфирующими элементами яйцевидной формы; на фиг, 8 - то же, частный случай выполнения перициклоиды.Узел соединения фиксируемого элемента с валом турбомашины включает в себя расточку 1 в фиксируемом элементе 2 и сопряженный с ним ответный профиль поперечного сечения вала 3, выполненные в виде криволинейного многоугольника с тремя дугообразными выступами 4.При этом контуры поперечных сечений вала 3 и расточки 1 выполнены в виде удлиненной перициклоиды, каждая из точек которой определяется из уравнений;х= соз- -- асоз у,О2 4у= зи - а зи р,О . а2 4 1 Оа О ггде а - ---- = - эксцентриси 2 2 4тет;г - радиус окружности, которая катится без скольжения своей внутренней стороной по неподвижной окружности радиуса йн,Оа, О - диаметры окружностей - описанной и вписанной в перициклоиду;о- угол поворота заготовки в процессе обработки.Узел может быть снабжен демпфирующими элементами 5, расположенными между валом 3 и фиксируемым элементом 2 в области криволинейных сечений последних и выполненными из фторопласта или капролона. В фиксируемом элементе 2 могут быть выполнены углубления 6 под демпфирующие элементы 5, контактирующие с валом 3. Углубления 6 с демпфирующими элемента 10 15 ми 5 могут быть смещены к максимально удаленным от оси вала 3 точкам перициклоиды в направлении, противоположном направлению вращения вала 3. В валу 3 могут быть выполнены углубления 7 поддемпфирующие элементы 5, контактирующие сфиксируемым элементом 2, Кроме того, демпфирующие элементы 5 могут иметь поперечное, сечение яйцевидной формы и ориентированы тупыми концами в направлении, противоположном направлению вращения вала 3. Как частный случай перициклоиды возможно выполнение расточки 1 и профиля вала 3 с плоскими поверхностями, сопрягаемыми с закругленными выступами 4, т.е. при радиусе неподвижной окружности йн, равной бесконечности,Узел соединения вала турбомашины с20 фиксируемым элементом работает следующим образом,При работе привода турбомашины крутящий момент от него передается валу 3через полумуфту, являющуюся фиксируе 25 мым на валу 3 элементом 2, От вала 3 крутящий момент передается рабочим колесам,также являющимися фиксируемыми элементами 2. Помимо рабочих колес и полумуфты. фиксируемым элементом является30 также упорный гребень осевого подшипника скольжения, воспринимающий остаточное осевое усилие от вала 3 турбомашины.При этом фиксирующие элементы 2 за счетвыполнения их расточки 1 и ответной повер 35 хности вала 3 самоцентрируются,и заклиниваются на валу 3, что предотвращаетраскрытие посадки и повышает нагрузочную способность осевого подшипника и передаваемый крутящий момент через40 полумуфту и к рабочим колесам, Такая форма расточки 1 фиксируемого элемента 2 иответной поверхности вала 3 способствуеттакже устранению концентраторов напряжений в сопрягаемых элементах,45Возникающие в процессе работы турбомашины аэродинамические пульсации рабочей среды воспринимаются его корпусоми ротором, в частности валом 3 и фиксируе 50 мыми элементами 2, Демпфирующие элементы 5 воспринимают пульсирующуюнагрузку и за счет сил упругости в самихэлементах 5 и фрикционного трения поверхностей элементов 5 о расточку 1 элементов55 5 и сопрягающуюся с ней поверхность вала3. Кроме того, демпфирующие элементы 5выполняют как бы роль элементов предварительного натяга при монтаже и установкефиксируемых элементов 2 на вал 3. Эти жеэлементы 5 позволяют предотвратить угловые перемещения элементов 2 относительно вала 3.ГПри смещении демпфирующих элемен- .тов 5 к максимально удаленным от оси вала3 точкам перициклоиды, т.е, дугообразным" 5выступам 4 в направлении, противополож-ном направлению вращения вала 3, повышается их демпфирующая способность,поскольку крутящий момент от привода, ипульсирующая нагрузка воспринимаются в 10наиболее нагруженных точках контакта вала 3 с фиксируемыми элементами 2, где наибольшая величина плеча сил; действующихна контактирующие поверхности,Повышению .расклинивающей спосОбности демпфирующих элементов 2 способствует выполнение их яйцеобразной формыи ориентация их тупыми концами 8 в на-,правлении, противоположном направле-нию вращения вала 3, поскольку .20наибольшая ширина демпфирующих элементов.5 приходится на наиболее нагруженную часть узла соединения.Вслучае выполнения углублений 7 поддемпфирующие элементы 5 в теле вала 3; 25перемычки между углублениями 7 выполня-ют как быть роль ребер жесткости, что повышает жесткость вада 3.Возможна конструкция узла соедйне-.ния с плоскими сопрягаемыми поверхностя. 30ми расточки 1 и вала 3, что повышаеттехнологичность изготовления элементов,входящих в данный узел.Технологически выполнить поверхность вала 3 и ответную поверхность расточки 1 фиксируемого элемента 2 непредставляет особых сложностей, так как.внутренняя поверхность расточки 1 можетбыть получена как шлифовкой, так и путемпротяжки, Наружная поверхность вала. 3 40также может быть получена шлифовкой,. Формула изобретения 1, Узел соединения фиксируемого элемента с валом турбомашины, включающийрасточку в фиксируемом элементе и сопрягаемый с ним ответный профиль поперечного сечения вала, выполненные в видекриволинейного многоугольника с тремядугообразными выступами, о т л и ч а ю-,щ и й с я тем, что, с целью повышениянадежности путем устранения концентраторов напряжений в сопрягаемых деталях,контуры поперечных сечений вала и расточки выполнены в виде удлиненной перициклоиды.2; Узел по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что он снабжен демпфирующими элементами, расположенными между валом ификсируемым элементом в области криволинейных сечений последних и выполненными из фторопласта или капролона,3. Узел по.п.2, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что в фиксируемом элементе выполнены углубления под демпфирующие элементы,контактирующие с валом.4. Узел по п.3, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что углубления с демпфирующими элементами смещены к максимально удаленным отоси вала точкам перициклоиды в направлении, противоположном направлению вращения вала.5.Узел поп,2,отличаю щийся тем,что в вале выполнены углубления под демпфирующие элементы, контактирующие сфиксируемым элементом.6, Узел по п 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что демпфирующие элементы имеют поперечное сечение яйцевидной формы и ориентированы тупым концомв направлении,противоположном направлению вращениявала,1712666 Фиг б ставитель Л. Череред М,Моргентал дактор С. Лисина Теех Корректор В. Гирняк здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Га арина, 101 плср й каз 523 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская. наб., 4/5