Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
В автомобильной ГТУ мощностью 120 л. с. фирмы Остин короткий ротор установлен на три опоры, две из них являются опорами качения, а третья — передний подшипник компрессора— опора скольжения, которая имеет малые радиальные размеры и не загромождает осевой вход в компрессор.
Так как размещать два подшипника в непосредственной близости нецелесообразно, в ряде установок вместо четырехопорных применяют трехопорные роторы, в которых компрессор выполнен двухопорным, а ротор турбины имеет одну собственную опору и соединен с ротором компрессора жесткой фланцевой муфтой.
'Представляет интерес конструктивное оформление средней опоры трехопорного ротора польской экспериментальной ГТУ мощностью 1000 квт (рис. 199). По обеим сторонам гребня упорного подшипника выполнено два опорных пояска. Общий вкладыш опорно-упорного подшипника закреплен в сферической расточке корпуса. Шейка вала является элементом жесткой муфты, расположенной между компрессором и турбиной. Роторы компрессора и турбины разъединяют вне агрегата.
Можно также совместить подшипники турбокомпрессора и электрогенератора. В ГТУ 16 500 квт фирмы Дженерал — Электрик с четырехопорным ротором три подшипника расположены в пределах агрегата, а четвертым служит передний подшипник генератора.
283
Роторы турбокомпрессоров ГТУ обычно значительно легче,, чем роторы паровых турбин, в то же время из условий жесткости диаметры их шеек должны быть достаточно велики. Этим предопределяются малые удельные нагрузки на подшипники, что может явиться причиной вибрации вала. При консольном роторе нагрузка на задний подшипник обычно незначительна и даже может быть равна нулю или направлена вверх (назовем условно^ опору, прилегающую к диску, передней, а опору, отстоящую от диска, задней). Поэтому проблема устранения вибрации в консольных роторах особо сложна. Борьба с вибрацией слабонаг-руженных опор производится выбором соответствующего зазора
Рис. 199. Опорно-упорный под- Рис. 200. Схема установки вкла-
шипник ГТУ мощностью 1000 кет дышей опорного подшипника
ГТУ фирмы СТАЛ
между валом и вкладышем или приданием вкладышу специальной конфигурации (лимонная расточка и т. п.). Однако эти меры не всегда дают положительный эффект. В ГТУ мощностью 10 000 квт фирмы СТАЛ, где удельные нагрузки в большинстве подшипников составляют 0,7—2,6 кГ/см2, отмечались чрезмерные вибрации роторов. Для обеспечения стабильной работы подшипников их верхние вкладыши были смещены относительно нижних в поперечном направлении (рис. 200); это привело к образованию двойного масляного клина и фиксации положения вала в пространстве. Такая же схема принята и в слабонагруженных подшипниках турбины высокого давления ГТУ мощностью 40 000 квт этой же фирмы.
В консольных двухопорных роторах центр тяжести располагается за пределами опор — между передним подшипником и диском, а задний подшипник воспринимает нагрузку своей верхней половиной. Это создает неопределенность в положении ротора. Задний подшипник нагружен в несколько раз меньше, чем передний, а при большом расстоянии между опорами нагрузка может быть близка к нулю. Ряд заводов и фирм, чтобы не иметь 284
вибраций и расцентровок вала, вводят специальный противовес ла валу ротора между подшипниками (рис. 183, б, д, е и к). Противовес выбирают таким образом, чтобы удельное давление на заднем подшипнике было не ниже допустимого уровня, достаточного для устойчивой работы подшипника. Увеличение удельной нагрузки заднего подшипника может быть достигнуто также сокращением его диаметра.
Роторы с противовесом удобно обрабатывать, балансировать и транспортировать, так как они не требуют специальных приспособлений для предотвращения их опрокидывания. Из этих соображений противовесы вводят даже в консольные трехопорные роторы турбокомпрессоров. В конце вала такого консольного
Рис. 201. Роторы силовых турбин:
а ~ ГТУ «Сатурн» фирмы Солар; б — ГТУ 520 фирмы Боинг
ротора предусматривают шейку для вкладышей, применяемых при балансировке. Таким образом выполнены роторы турбин высокого давления ГТУ 50 000 квт (рис. 183, o), корабельной ГТУ G-6 компании AEI и других турбин.
В консольном роторе силовой турбины ГТУ «Сатурн» фирмы •Солар задний подшипник отсутствует; его опорой служит шестерня, находящаяся в зацеплении с тремя промежуточными шестернями редуктора, расположенными по окружности (рис. 201, а). Под нагрузкой конец вала занимает вполне определенное положение в пространстве; одновременно достигается равномерное распределение крутящего момента по трем потокам.
В консольной силовой турбине ГТУ 520 фирмы Боинг (рис. 201, б) задний подшипник расположен внутри вала колеса второй ступени редуктора — это сокращает осевые размеры.
Упорные подшипники большинства турбокомпрессоров выполняются двусторонними, так как направление осевого усилия может изменяться при различных режимах и условиях работы. В свободных силовых турбинах и турбокомпрессорах, где направление упорного усилия гарантировано, иногда применяют
285
односторонние подшипники с фиксацией вала в противоположном направлении буртиком или заплечиком, выполненным на вкладыше опорного подшипника.
