20 Опоры роторов

В опорах современных ГТД применяют подшипники качения, нередко ограничивающие надежность и ресурс работы. Подшип­ники роторов работают при значительных нагрузках, больших угловых скоростях и повышенных температурных режимах.

Подшипники, применяемые в ГТД. В ГТД применяют, несмотря на некоторые недостатки (большие радиальные размеры и большая масса), исключительно подшипники качения, обладающие по сравнению с подшипниками скольжения рядом преимуществ: способностью работать при больших частотах вращения, малыми размерами по длине, значительно меньшими коэффициентами трения. Меньшее трение в подшипнике требует и меньшего количества смазочного масла для его охлаждения. Для роторов авиационных двигателей используют шариковые и роликовые подшипники средних, легких и сверхлегких серий, классов точности 4 и 5. В опорах компрессоров и турбин применяются преимущественно шариковые и роликовые подшипники с точеными неразъемными сепараторами, разделяющими шарики и ролики по окружности1, что исключает трение непосредственно между ними.

Под действием осевой силы в подшипнике образуется угол контакта α, которым определяется допустимая величина вос­принимаемой подшипником осевой силы.

Рис. 4.49. Типы применяемых однорядных шариковых и роликовых подшипников (подвод и отвод масла): а — шариковый двухточечный подшипник с буртиком; б — трехточечный подшипник с пазами на наружном кольце; в — четырехточечный подшипник с отверстиями для под­вода масла; г — подшипник с технологическим буртиком под съемник; д, е — роликовые подшипники с центрированием сепаратора по наружному кольцу, ж — с центрированием сепаратора по внутреннему кольцу; э — подшипник с крепежным фланцем; и — график работоспособности подшипников при различных способах отвода масла

Подшипники, приведенные на рис. 4.49, б, в, имеют разъемные кольца – наружное либо внутреннее. Разъем позволяет увеличить число шариков, углубить беговые дорожки и использовать неразъемный более прочный сепаратор. Увеличение числа шариков уменьшает контактные напряжения в точках контакта, большая глубина канавок в кольцах дает возможность иметь увеличенный угол контакта α, а следовательно, и возможность воспринимать большую осевую силу по сравнению с подшипниками двухточечного контакта при прочих равных условиях.

Роликовые подшипники, используемые в ГТД (рис. 4.49, д, е, ж, з), различаются тем, что буртики, удерживающие ролики от осевого перемещения внутри подшипника, выполнены на наружном или внутреннем кольце. Такая конструкция подшипников дает возможность перемещения одного кольца по отношению к другому при различном удлинении ротора и корпуса двигателя при изменении их теплового режима работы. В подшипниках с фиксацией роликов во внутреннем кольце имеет место меньшее гидравлическое сопротивление выходу масла из подшипника, благодаря чему рабочая температура подшипника обеспечивается при меньшем количестве подаваемого на охлаждение масла.

Для уменьшения диаметральных размеров и массы подшип­ника иногда внутреннее кольцо подшипника отсутствует. В этом случае ролики катятся по цементированным или азотированным поверхностям вала, выполняемым с высокой точностью.

Внутреннее кольцо роликового подшипника на валу РВД уста­новлено через промежуточную втулку , под которой выполнена магистраль подвода масла к подшипнику. Часть масла, подаваемая из форсунки и прошедшая через подшипник, разбрызгивается импеллером на поверхности, образующие полость за опорой, в том числе и корпуса, тем самым еще раз участвуя в поддержании необходимого теплового режима подшипника.

Система масляных и воздушных уплотнений обеспечивает герметизацию масляных полостей.