[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2461717C1 - Vibration damping device of wide-chord moving blades of fans with high conicity of sleeve, and gas turbine engine fan - Google Patents

Vibration damping device of wide-chord moving blades of fans with high conicity of sleeve, and gas turbine engine fan Download PDF

Info

Publication number
RU2461717C1
RU2461717C1 RU2011109933/06A RU2011109933A RU2461717C1 RU 2461717 C1 RU2461717 C1 RU 2461717C1 RU 2011109933/06 A RU2011109933/06 A RU 2011109933/06A RU 2011109933 A RU2011109933 A RU 2011109933A RU 2461717 C1 RU2461717 C1 RU 2461717C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fan
damping device
friction
blade
booster
Prior art date
Application number
RU2011109933/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Федорович Шорр (RU)
Борис Федорович Шорр
Николай Николаевич Серебряков (RU)
Николай Николаевич Серебряков
Михаил Александрович Морозов (RU)
Михаил Александрович МОРОЗОВ
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority to RU2011109933/06A priority Critical patent/RU2461717C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2461717C1 publication Critical patent/RU2461717C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: vibration damping device of wide-chord moving blades of fan with high sleeve conicity is located between impeller and booster of add stages of fan. Device includes ring-shaped metal plate attached on the outside to disc of fan and/or to booster and bent shaped elements. Elements protrude respectively to each moving blade above ring-shaped plate along its outer diameter. Each of the elements includes elastic part and friction part unbent from elastic part and bent in direction of inner diameter of ring-shaped metal plate. Elements are made so that friction part can be pressed to mating end surface of blade root with centrifugal force of fan without performing any joint vibrations for creation of friction force damping the blade vibrations. Rigidity of element attachment to fan disc and/or to booster allows no joint vibrations of the device and blade root.
EFFECT: higher vibration damping reliability of wide-chord fan blades with high conicity of sleeve due to creation of friction force at movements of friction element of the device and external surface of blade root face.
11 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к демпфером для гашения вибраций рабочих лопаток авиационных газотурбинных двигателей, а именно к устройствам демпфирования колебаний широкохордных рабочих лопаток вентиляторов с большой конусностью (большим подъемом) втулки.The invention relates to a damper for damping the vibrations of the working blades of aircraft gas turbine engines, and in particular to devices for damping the vibrations of wide-chord working fan blades with a large taper (high rise) of the sleeve.

При создании современных авиационных газотурбинных двигателей актуальной задачей является повышение надежности предупреждением усталостных повреждений рабочих лопаток. Их возникновение в значительной мере определяется уровнем вибрационных напряжений в лопатках во всем диапазоне режимов эксплуатации двигателя. Важнейшим фактором, ограничивающим уровень вибраций, является демпфирующая способность лопаток, которая зависит от рассеивания энергии в обтекающем потоке газа (аэродемпфирование) и в материале, замковом соединении, а для ступеней с бандажными или антивибрационными полками - в узле контакта полок (конструкционное демпфирование). Вентиляторы современных газотурбинных двигателей выполняются с широкохордными титановыми рабочими лопатками без антивибрационных полок, часто имеют пустотелую конструкцию пера лопатки и значительную конусность втулки. В таких лопатках конструкционное демпфирование мало, а аэродинамическое резко падает на нерасчетных режимах. В этих условиях для предотвращения опасных резонансных колебаний лопаток становится важным вводить специальные демпфирующие устройства, обеспечивающие повышенное рассеяние энергии путем сухого трения между контактирующими поверхностями при их относительном смещении в процессе колебаний (Б.Ф.Шорр, Г.В.Мельникова, Н.Н.Серебряков «Разработка технологий демпфирования колебаний рабочих лопаток турбин ТВД», ТО №13496, 2009).When creating modern aviation gas turbine engines, the urgent task is to increase reliability by preventing fatigue damage to rotor blades. Their occurrence is largely determined by the level of vibrational stresses in the blades in the entire range of engine operating modes. The most important factor limiting the level of vibration is the damping ability of the blades, which depends on the dispersion of energy in the flowing gas stream (air damping) and in the material, the castle connection, and for steps with retaining or anti-vibration shelves, in the contact node of the shelves (structural damping). Fans of modern gas turbine engines are made with wide-chord titanium working blades without anti-vibration shelves, often have a hollow blade design of the blade and a significant taper of the sleeve. In such blades, structural damping is small, and aerodynamic damping sharply in off-design conditions. Under these conditions, to prevent dangerous resonant vibrations of the blades, it becomes important to introduce special damping devices that provide increased energy dissipation by dry friction between contacting surfaces with their relative displacement during oscillations (B.F. Shorr, G.V. Melnikova, N.N. Serebryakov “Development of technologies for damping the vibrations of the working blades of turbines of turboprop engines”, TO No. 13496, 2009).

В практике авиационного газотурбостроения для демпфирования турбинных (реже компрессорных) лопаток применение получили встроенные фрикционные демпферы в виде вставок, которые устанавливаются под трактовыми полками соседних лопаток и прижимаются к ним под действием собственных центробежных сил (патент США №5205713, 27.04. 1993).In the practice of aviation gas turbine construction for damping turbine (rarely compressor) blades, built-in friction dampers in the form of inserts that are installed under the path shelves of adjacent blades and are pressed to them under the action of their own centrifugal forces have been used (US patent No. 5205713, April 27, 1993).

Однако в широкохордных лопатках (особенно при полых лопатках, изготовляемых по специальным технологиям) трактовые полки отсутствуют, что делает невозможным применение в них устройства демпфирования этого типа.However, in wide-chordate blades (especially with hollow blades manufactured using special technologies), path shelves are absent, which makes it impossible to use this type of damping device.

Для демпфирования колебаний рабочих лопаток известно использование устройств фрикционного типа, действие которых основано на рассеянии энергии колебаний за счет работы сил сухого (кулонова) трения, возникающих при контакте малоподвижного элемента демпфирующего устройства с участком тела колеблющейся лопатки, расположенным внутри ее ножки или в области замкового соединения. Для обеспечения контактного давления используются пружины или другие упругие элементы (патент США №5205714, 27.04. 1993).To damp vibrations of working blades, it is known to use friction-type devices, the action of which is based on the dispersion of vibration energy due to the work of dry (coulomb) friction forces that occur when a sedentary element of a damping device contacts a body part of an oscillating blade located inside its legs or in the area of the lock joint . To ensure contact pressure, springs or other elastic elements are used (US Pat. No. 5,205,714, April 27, 1993).

Также известны устройства демпфирования колебаний, использующие для создания контактного давления центробежную силу инерции элементов конструкции от вращения рабочего колеса через упругие элементы (патент США №6283707, 04.09.2001)Oscillation damping devices are also known that use the centrifugal inertia force of structural elements from impeller rotation through elastic elements to create contact pressure (US Pat. No. 6,283,707, 09.09.2001)

В указанных технических решениях демпфирование осуществляется путем создания специальных устройств, помещаемых внутри пера или замка лопатки, создающих фрикционные силы между устройством и телом внутри пера или замка лопатки. Однако в современных вентиляторах с полыми широкохордными лопатками невозможно применение устройства демпфирования этого типа из-за отсутствия тела пера лопатки.In these technical solutions, damping is carried out by creating special devices placed inside the pen or padlock of the blade, creating frictional forces between the device and the body inside the pen or padlock of the blade. However, in modern fans with hollow wide-chordate blades, it is impossible to use a damping device of this type due to the absence of the body of the feather blade.

При использовании в качестве колеблющегося элемента демпфера внутренней поверхности лопатки точки контакта имеют незначительные относительные перемещения в плоскости поперечных колебаний лопатки, в силу чего такие устройства не позволяют обеспечить надежность демпфирования и, следовательно, предупреждения усталостных повреждений.When the inner surface of the blade is used as the oscillating element of the damper, the contact points have insignificant relative displacements in the plane of the lateral vibrations of the blade, due to which such devices do not provide reliable damping and, therefore, prevent fatigue damage.

В основу изобретения положена задача повышения надежности демпфирования и предупреждения усталостных повреждений широкохордных лопаток с большой конусностью втулки, включая их полое выполнение, и повышение надежности работы вентилятора газотурбинного двигателя.The basis of the invention is the task of improving the reliability of damping and preventing fatigue damage of broad-chordate blades with a large taper of the sleeve, including their hollow execution, and increasing the reliability of the fan of a gas turbine engine.

Техническим результатом является создание устройства демпфирования колебаний для широкохордных лопаток вентиляторов с большой конусностью втулки, применимого в том числе для полых лопаток, повышающее надежность за счет создания силы трения, демпфирующей колебания лопаток, при относительных перемещениях фрикционного элемента устройства и наружной поверхности торца ножки лопатки.The technical result is the creation of an oscillation damping device for wide-chord fan blades with a large taper of the sleeve, which is also applicable for hollow blades, which increases reliability by creating friction damping oscillations of the blades during relative movements of the friction element of the device and the outer surface of the end face of the blade legs.

Предлагаемое изобретение основано на том, что при наиболее возбуждаемых формах колебаний лопатки с большой конусностью втулки возникают достаточно большие относительные перемещения в окружном направлении между торцом ножки лопатки у втулки со стороны выходной кромки и малоподвижными участками обода диска рабочего колеса вентилятора или бустера, непосредственно связанного с рабочим колесом вентилятора.The present invention is based on the fact that with the most excited forms of oscillation of the blade with a large taper of the sleeve, there are sufficiently large relative displacements in the circumferential direction between the end of the blade legs at the sleeve on the output edge side and the inactive parts of the rim of the disk of the fan impeller or booster directly connected with the impeller fan wheel.

Поставленная задача решается тем, что устройство демпфирования колебаний широкохордных рабочих лопаток вентиляторов с большой конусностью втулки, расположенное между рабочим колесом и бустером подпорных ступеней вентилятора (демпфирующее устройство), содержит кольцеобразную металлическую пластину для наружного крепления к диску вентилятора и/или к бустеру и изогнутые профилированные элементы, выступающие соответственно каждой рабочей лопатке над кольцеобразной пластиной по ее внешнему диаметру, каждый из которых включает упругую часть и фрикционную часть, отогнутую от упругой и загнутую в направлении внутреннего диаметра кольцеобразной металлической пластины, выполненные с возможностью прижатия фрикционной части к ответной торцевой поверхности ножки лопатки центробежной силой вентилятора без совершения совместных колебаний для создания силы трения, демпфирующей колебания лопатки.The problem is solved in that the vibration damping device of the broad-chord fan blades with a large taper of the sleeve, located between the impeller and the booster of the retaining stages of the fan (damping device), contains a ring-shaped metal plate for external mounting to the fan disk and / or to the booster and curved profiled elements protruding respectively to each working blade above the annular plate along its outer diameter, each of which includes an elastic the part and the friction part, bent from the elastic and bent in the direction of the inner diameter of the annular metal plate, made with the possibility of pressing the friction part to the mating end surface of the blade legs by the centrifugal force of the fan without performing joint vibrations to create a friction force that dampens the vibrations of the blade.

Упругая и фрикционная части профилированных элементов могут быть выполнены как одно целое.The elastic and friction parts of the profiled elements can be made as a whole.

Упругий элемент может быть отогнут от кольцеобразной металлической пластины на малый угол в направление бустера.The elastic element can be bent from the annular metal plate at a small angle in the direction of the booster.

Кольцеобразная металлическая пластина, фрикционный и упругий элементы могут быть выполнены как одно целое.An annular metal plate, friction and elastic elements can be made as one unit.

Кольцеобразная металлическая пластина может быть выполнена в виде арочной конструкции, для чего имеет подъем в радиальном направлении и отгиб в сторону бустера на небольшой угол.The annular metal plate can be made in the form of an arched structure, for which it has a rise in the radial direction and a bend towards the booster at a small angle.

Кольцеобразная металлическая пластина снабжена отверстиями под болтовые соединения для крепления к диску вентилятора и/или бустеру.The annular metal plate is provided with holes for bolted connections for mounting to a fan disk and / or booster.

Устройство демпфирования может быть выполнено с возможностью радиального хода относительно пера лопатки, для чего профилированные элементы могут быть снабжены приспособлениями для радиальных перемещений, выполненных, например, в виде полозьев.The damping device can be made with the possibility of a radial stroke relative to the feather of the blade, for which the profiled elements can be equipped with devices for radial movements, made, for example, in the form of skids.

Поставленная задача решается также тем, что вентилятор газотурбинного двигателя с широкохордными рабочими лопатками с большой конусностью втулки содержит указанное устройство демпфирования колебаний, жесткость крепления которого к диску вентилятора и/или к бустеру рассчитана на то, чтобы не допустить совместных колебаний устройства демпфирования и ножки лопатки.The problem is also solved by the fact that the fan of a gas turbine engine with wide-chord blades with a large taper of the sleeve contains the specified vibration damping device, the rigidity of which is attached to the fan disk and / or to the booster is designed to prevent joint damping of the damping device and the blade legs.

На контактирующие поверхности торца ножки лопатки и/или фрикционные элементы устройства демпфирования колебаний может быть нанесено износостойкое покрытие.A wear resistant coating may be applied to the contacting surfaces of the end face of the blade legs and / or friction elements of the vibration damping device.

Упругая часть устройства демпфирования может быть выполнена прямолинейной, свободный конец фрикционной части расположен на меньшем радиусе r, чем верхний радиус R ножки лопатки, торцевая поверхность ножки имеет коническую поверхность с небольшим углом конусности по отношению к плоскости вращения, а плоскость крепления смещена в сторону бустера.The elastic part of the damping device can be made rectilinear, the free end of the friction part is located at a smaller radius r than the upper radius R of the blade legs, the end surface of the legs has a conical surface with a slight taper angle with respect to the plane of rotation, and the attachment plane is biased towards the booster.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами, где изображено:The invention is further illustrated by the drawings, which show:

Фиг.1 (а, б) - положение демпфирующего устройства, согласно изобретению, относительно лопатки и бустера рабочего колеса вентилятора с разрезом по ножке лопатки (1,а) и разрезом по профильной вставке (1,б);Figure 1 (a, b) - the position of the damping device according to the invention, relative to the blade and the booster of the fan impeller with a cut along the blade leg (1, a) and a cut along the profile insert (1, b);

Фиг.2 - сектор демпфирующего устройства (вид со стороны вентилятора);Figure 2 - sector damping device (view from the side of the fan);

Фиг.3 (а, б, в) - варианты крепления демпфирующего устройства к частям вентилятора: а) к бустеру, б) к профильной вставке, в) к профильной вставке и бустеру одновременно;Figure 3 (a, b, c) - options for attaching the damping device to the fan parts: a) to the booster, b) to the profile insert, c) to the profile insert and booster at the same time;

Фиг.4 - демпфирующее устройство (вариант выполнения) в виде фасонной пластины, в котором фрикционная часть выступа выполнена заодно целое с упругой частью;Figure 4 is a damping device (embodiment) in the form of a shaped plate in which the friction part of the protrusion is integral with the elastic part;

Фиг.5 - демпфирующее устройство (вариант выполнения), в котором упругая часть плоская, фрикционная часть имеет отгиб в сторону вентилятора, а на торце ножки лопатки имеется участок конической поверхности;5 is a damping device (embodiment), in which the elastic part is flat, the friction part has a limb towards the fan, and at the end of the blade legs there is a section of a conical surface;

Фиг.6 - сектор демпфирующего устройства арочного типа (вариант выполнения);6 is a sector of a damping device of an arched type (embodiment);

Фиг.7 - положение фрикционных поверхностей на торцевой поверхности ножки лопатки и фрикционной части демпфирующего устройства (показан сектор);7 - the position of the friction surfaces on the end surface of the legs of the blades and the friction part of the damping device (sector shown);

Фиг.8 - положение торцевой поверхности ножки лопатки относительно сектора демпфирующего устройства с возможностью радиального хода;Fig - position of the end surface of the legs of the blades relative to the sector of the damping device with the possibility of radial stroke;

Фиг.9 - положение демпфирующего устройства относительно пера лопатки, вид в сборке;Fig.9 - the position of the damping device relative to the pen blades, view in the Assembly;

Фиг.10 - положение демпфирующего устройства с креплением с возможностью радиального хода относительно торца лопатки, вид в сборке.Figure 10 - position of the damping device with fastening with the possibility of a radial stroke relative to the end of the blade, view in the assembly.

В дальнейшем изобретение поясняется на примере вентилятора газотурбинного двигателя, содержащего широкохордные лопатки вентилятора с большой конусностью втулки.The invention is further illustrated by the example of a gas turbine engine fan containing wide-chord fan blades with a large taper of the sleeve.

Рабочее колесо 19 вентилятора состоит из рабочих лопаток, диска и межлопаточных вставок. На фиг.1,а и 1,б показаны рабочее колесо 19 вентилятора и бустер 7, которые соединены между собой цапфой 10. Показана также одна из рабочих лопаток 1, межлопаточная вставка 22 (фиг.1,б), расположенная между ножками соседних лопаток, и часть обода диска 6. Рабочая лопатка имеет профильную часть 2, ножку 4 и хвостовик 5. Проточная часть ограничена нижним контуром 3 на рабочем колесе, образованным внешней поверхностью межлопаточной вставки 22 и бустера 7. Бустер 7 содержит лопатки подпорных ступеней 8.The impeller 19 of the fan consists of impellers, a disk and interscapular inserts. 1, a and 1, b show the impeller 19 of the fan and the booster 7, which are interconnected by a pin 10. Also shown is one of the working blades 1, the interscapular insert 22 (figure 1, b) located between the legs of adjacent blades and a part of the rim of the disk 6. The working blade has a profile part 2, a leg 4 and a shank 5. The flow part is limited by the lower contour 3 on the impeller formed by the outer surface of the interscapular insert 22 and the booster 7. The booster 7 contains the blades of the retaining stages 8.

Устройство 11 демпфирования колебаний широкохордных рабочих лопаток вентиляторов с большой конусностью втулки, расположенное между рабочим колесом и бустером подпорных ступеней вентилятора (устройство 11 демпфирования), согласно изобретению расположено между рабочим колесом вентилятора 19 и бустером 7 и включает в себя кольцеобразную металлическую пластину 16 и профилированные изогнутые элементы (выступы), содержащие упругую часть 15 и фрикционную часть 12.A device 11 for damping oscillations of wide-chord fan blades with a large taper of the sleeve located between the impeller and the booster of the retaining stages of the fan (damping device 11) according to the invention is located between the impeller of the fan 19 and the booster 7 and includes an annular metal plate 16 and shaped curved elements (protrusions) containing the elastic part 15 and the friction part 12.

Пластина 16 крепится к ободной части диска рабочего колеса вентилятора 19 со стороны выхода из ступени или к примыкающей к рабочему колесу части бустера 7 или одновременно к обеим частям на участках между соседними рабочими лопатками (фиг.3 (а, б, в), соответственно) болтовыми соединениями 17. Пластина 16, как будет показано далее, может иметь различные конструктивные формы исполнения.The plate 16 is attached to the rim of the disk of the impeller of the fan 19 from the exit from the stage or to the part of the booster 7 adjacent to the impeller or simultaneously to both parts in the areas between adjacent working blades (Fig. 3 (a, b, c), respectively) bolted connections 17. The plate 16, as will be shown below, can have various structural forms of execution.

Профилированные элементы выступают над пластиной 16 по ее внешнему диаметру соответственно каждой рабочей лопатке 1 и число их равно числу лопаток вентилятора.Profiled elements protrude above the plate 16 along its outer diameter, respectively, of each working blade 1 and their number is equal to the number of fan blades.

Упругая 15 и фрикционная 12 части могут иметь различные варианты конструктивного выполнения, как будет показано ниже.The elastic 15 and friction 12 parts can have various options for structural execution, as will be shown below.

Упругая часть 15 выступа может быть отогнута от плоскости кольцеобразной пластины 16 в сторону бустера 7 или быть прямолинейной.The elastic portion 15 of the protrusion can be bent from the plane of the annular plate 16 towards the booster 7 or be straightforward.

Фрикционная часть 12 отогнута в противоположную по отношению к упругой части сторону, имеет плоскую или криволинейную поверхность.The friction part 12 is bent to the opposite side with respect to the elastic part, has a flat or curved surface.

На фиг.2 представлен вид на сектор демпфирующего устройства 11 со стороны вентилятора. На кольцеобразной пластине 16 расположены отверстия 18, через которые осуществляется крепление демпфирующего устройства 11 к вентилятору.Figure 2 presents a view of the sector of the damping device 11 from the side of the fan. On the ring-shaped plate 16 there are holes 18 through which the damping device 11 is mounted to the fan.

На фиг.3 представлены варианты крепления демпфирующего устройства 11: а) к бустеру 7, б) к межлопаточной вставке 22, в) к межлопаточной вставке 22 и бустеру 7 одновременно. Крепление демпфирующего устройства к указанным деталям вентилятора осуществляется через отверстия 18 с помощью болтового соединения 17.Figure 3 presents the options for attaching the damping device 11: a) to the booster 7, b) to the interscapular insert 22, c) to the interscapular insert 22 and the booster 7 at the same time. The damping device is fixed to the indicated parts of the fan through the holes 18 by means of a bolted connection 17.

Фиг.4 представляет демпфирующее устройство 11, в котором фрикционная часть выступа 12 выполнена заодно целое с упругой частью 15.Figure 4 represents the damping device 11, in which the friction part of the protrusion 12 is integral with the elastic part 15.

Фиг.5 представляет демпфирующее устройство 11, в котором фрикционная часть выступа 12 выполнена заодно целое с упругой частью 15, при этом упругая часть 15 прямолинейна.Figure 5 represents the damping device 11, in which the friction part of the protrusion 12 is integral with the elastic part 15, while the elastic part 15 is straight.

В таком случае выполнения упругой части для прижатия под действием центробежных сил плоскость крепления должна быть смещена в сторону бустера 7, а свободный конец фрикционной части 12 отогнут в сторону рабочих лопаток 1 так, чтобы ее свободный конец был расположен на меньшем радиусе r, чем верхний радиус R ножки. Торцевая поверхность 9 ножки 4 должна быть доработана так, чтобы создать коническую поверхность с небольшим углом конусности по отношению к плоскости вращения.In this case, the execution of the elastic part for pressing under the action of centrifugal forces, the attachment plane should be shifted towards the booster 7, and the free end of the friction part 12 is bent towards the blades 1 so that its free end is located at a smaller radius r than the upper radius R legs. The end surface 9 of the legs 4 should be modified so as to create a conical surface with a small angle of taper with respect to the plane of rotation.

На фиг.6 показана такая конструкция, в которой функцию упругой части выступа выполняет пластина 16, представляющая собой арочную конструкцию, для чего имеется подъем в радиальном направлении и отгиб от плоскости крепления в сторону бустера 7 на небольшой угол. Отогнутая часть пластины, на которой может быть размещена дополнительная масса, создает изгибающий момент. Фрикционная часть 12 может быть выполнена как заодно с кольцевой частью 16, так и соединена с ней механически. Изготовление и сборка рабочего колеса 19 вентилятора предусматривает осевое положение лопаток 2 на диске 6 в пределах производственных допусков. Равномерное прижатие фрикционной части 12 к торцевой поверхности 9 лопаток 2 должно обеспечиваться ужесточением допусков или с помощью специальных шайб, вводимых в болтовое соединение 17 кольцевой части с диском 6 и/или бустером 7.Figure 6 shows such a structure in which the plate 16, which is an arched structure, performs the function of the elastic part of the protrusion, for which there is a rise in the radial direction and a limb from the fastening plane towards the booster 7 by a small angle. The bent portion of the plate, on which additional mass can be placed, creates a bending moment. The friction part 12 can be made integral with the annular part 16, or mechanically connected to it. The manufacture and assembly of the fan impeller 19 provides for the axial position of the blades 2 on the disk 6 within production tolerances. Uniform pressing of the friction part 12 to the end surface 9 of the blades 2 should be ensured by tightening tolerances or using special washers inserted into the bolt connection 17 of the annular part with the disk 6 and / or booster 7.

На фиг.7 показано выполнение демпфирующего устройства 11 из отдельных секторов, число которых равно числу рабочих лопаток 1 рабочего колеса 19, с отверстиями 18 под болтовые соединения для крепления к диску вентилятора и/или бустеру. Сектора имеют профилированные элементы, как и устройство с полным кольцом.Figure 7 shows the implementation of the damping device 11 from individual sectors, the number of which is equal to the number of blades 1 of the impeller 19, with holes 18 for bolted connections for fastening to the fan disk and / or booster. Sectors have profiled elements, like a full-ring device.

Также на фиг.7 указаны положения поверхностей трения 13 и 14 на торцевой поверхности 9 ножки лопатки 4 и фрикционной части 12 сектора демпфирующего устройства 11 соответственно.7 also shows the position of the friction surfaces 13 and 14 on the end surface 9 of the legs of the blades 4 and the friction part 12 of the sector of the damping device 11, respectively.

При колебаниях лопатки между поверхностью трения 14 фрикционной части 12 выступа и прилегающей к ней поверхностью трения 13 торцевой поверхности 9 ножки 4 рабочей лопатки вентилятора 1 возникает переменное относительное перемещение, образующее фрикционную пару и рассеивающее энергию при колебаниях лопатки.When the blades vibrate between the friction surface 14 of the friction portion 12 of the protrusion and the adjacent friction surface 13 of the end surface 9 of the leg 4 of the working blade of the fan 1, a variable relative displacement occurs, forming a friction pair and dissipating energy during vibrations of the blade.

На фиг.8 показана такая конструкция демпфирующего устройства 11, в которой обеспечивается возможность радиального хода устройства относительно торцевой поверхности 9 ножки лопатки, что гарантирует прижатие устройства к конической поверхности ножки лопатки независимо от износа.On Fig shows such a design of the damping device 11, in which the radial stroke of the device relative to the end surface 9 of the blade legs is ensured, which ensures that the device is pressed against the conical surface of the blade legs regardless of wear.

Радиальный ход обеспечивается либо овалообразным выполнением отверстий 18, либо с помощью специального устройства в виде полозьев 20, крепящихся на пластине 16, при этом фиксация устройства 11 происходит с помощью криволинейной части 21 устройства 11, обеспечивающей пружинный зажим. Данная конструкция демпфирующего устройства 11 предполагает установку и регулировку относительно торцевой поверхности ножки лопатки каждого сектора индивидуально.The radial stroke is provided either by the oval-shaped opening of the holes 18, or by using a special device in the form of runners 20 mounted on the plate 16, while the fixing of the device 11 occurs using the curved part 21 of the device 11, which provides a spring clip. This design of the damping device 11 involves the installation and adjustment relative to the end surface of the blade legs of each sector individually.

На фиг.9 показан общий вид демпфирующего устройства и крепление его соответственно лопатке к задней торцевой поверхности межлопаточных выступов диска 6 вентилятора, а на фиг.10 показаны общий вид и крепление демпфирующего устройства 11 с возможностью радиального хода. На обоих рисунках изображение дано в одинаковом масштабе с лопаткой.In Fig.9 shows a General view of the damping device and its mounting, respectively, the blade to the rear end surface of the interscapular protrusions of the fan disk 6, and Fig.10 shows a General view and mounting of the damping device 11 with the possibility of a radial stroke. In both figures, the image is given at the same scale with the scapula.

Для повышения долговечности устройства во всех случаях конструкторского исполнения на поверхность трения 13 торцевой поверхности 9 и поверхность трения 14 фрикционной части 12 могут быть нанесены износостойкие покрытия.To increase the durability of the device in all cases of design performance, wear-resistant coatings can be applied to the friction surface 13 of the end surface 9 and the friction surface 14 of the friction part 12.

Жесткость крепления устройства демпфирования к диску вентилятора и/или к бустеру рассчитана на то, чтобы не допустить совместных колебаний устройства демпфирования и ножки лопатки.The rigidity of mounting the damping device to the fan disk and / or to the booster is designed to prevent joint vibrations of the damping device and the blade legs.

Работа устройства демпфирования колебаний рабочих лопаток вентилятора, согласно изобретению, происходит следующим образом:The operation of the damping device of the vibrations of the fan blades, according to the invention, occurs as follows:

При сборке демпфирующее устройство 11 располагают относительно торцевых поверхностей ножек 9 рабочих лопаток 1 вентилятора 19 с малым начальным зазором. Начальный зазор выбирают для конкретной конструкции рабочего колеса вентилятора исходя из соображений создания в процессе работы контактного усилия, обеспечивающего необходимую силу трения. При этом учитываются также возможные отступления торцевых поверхностей ножек отдельных лопаток от номинального положения.During assembly, the damping device 11 is positioned relative to the end surfaces of the legs 9 of the blades 1 of the fan 19 with a small initial clearance. The initial clearance is selected for the specific design of the fan impeller based on the considerations of creating a contact force during operation that provides the necessary friction force. In this case, possible deviations of the end surfaces of the legs of individual blades from the nominal position are also taken into account.

При вращении рабочего колеса под действием центробежной силы конец упругой части 15 устройства 11 вместе со связанной с ним фрикционной частью 12 получает перемещение в направлении вентилятора, выбирает начальный зазор и прижимает фрикционную часть 12 к торцевой поверхности 9 ножки 4 лопатки. При этом вне резонансных режимов колебаний не происходит и между поверхностью трения 14 фрикционной части 12 и поверхностью трения 13 торцевой поверхности 9 осуществляется статический контакт. В конструкции арочного типа зазор под действием центробежных сил выбирается благодаря упругой деформации пластины 16.When the impeller rotates under the action of centrifugal force, the end of the elastic part 15 of the device 11, together with the associated friction part 12, receives movement in the direction of the fan, selects the initial clearance and presses the friction part 12 against the end surface 9 of the blade legs 4. In this case, out of resonance modes of oscillation, no static contact occurs between the friction surface 14 of the friction part 12 and the friction surface 13 of the end surface 9. In the arch type design, the gap under the action of centrifugal forces is selected due to the elastic deformation of the plate 16.

Собственные центробежные силы выступа создают при вращении изгибающий момент, который прижимает фрикционную часть 12 к торцевой поверхности 9, расположенной против выступа ножки 4 лопатки 1 со стороны выходной кромки.Own centrifugal forces of the protrusion create a bending moment during rotation, which presses the friction part 12 against the end surface 9, located against the protrusion of the legs 4 of the blades 1 from the side of the output edge.

В случае возникновения колебаний лопатки возникают переменные смещения поверхности трения 13 торцевой поверхности 9 ножки лопатки 4 относительно поверхности трения 14 фрикционной части 12 демпфирующего устройства 11. Высокая жесткость всех частей устройства 11 в окружном направлении не позволяет фрикционной части 12 совершать совместные колебания с торцевой поверхностью 9 ножки лопатки 4 при ее колебаниях, обеспечивая их относительные перемещения. Возникающая при контакте сила сухого трения совершает работу, направленную на рассеяние энергии колебаний. Внешняя поверхность загнутой части фрикционного элемента 12 прилегает к ответной торцевой поверхности ножки лопатки и прижимается к ней центробежной силой вентилятора, создавая силу трения, демпфирующую колебания лопаток.In the event of vibrations of the blade, variable displacements of the friction surface 13 of the end surface 9 of the blade legs 4 relative to the friction surface 14 of the friction part 12 of the damping device 11 occur. High rigidity of all parts of the device 11 in the circumferential direction does not allow the friction part 12 to oscillate with the end surface 9 of the legs the blades 4 during its oscillations, providing their relative movement. The force of dry friction arising upon contact does the work aimed at dissipating the vibration energy. The outer surface of the bent portion of the friction element 12 is adjacent to the mating end surface of the blade legs and pressed against it by the centrifugal force of the fan, creating a friction force that dampens the vibrations of the blades.

При остановке рабочего колеса вентилятора центробежная сила исчезает, зазор восстанавливается и демпфирующее устройство 11 благодаря силам упругости возвращается в исходное положение.When the impeller stops the fan, the centrifugal force disappears, the gap is restored and the damping device 11 due to the elastic forces returns to its original position.

Устройство 11 может быть использовано в вентиляторах газотурбинного двигателя с широкохордными рабочими лопатками с большим подъемом втулки для защиты лопаток от повреждений из-за многоцикловой усталости.The device 11 can be used in fans of a gas turbine engine with wide-chord working blades with a large lift of the sleeve to protect the blades from damage due to multi-cycle fatigue.

Расположение устройства демпфирования вне рабочей лопатки не требует изменений конструкции и технологии изготовления самой лопатки, упрощает сборку и замену всего устройства при возникновении необходимости.The location of the damping device outside the working blade does not require changes in the design and manufacturing technology of the blade itself, simplifies the assembly and replacement of the entire device when necessary.

Claims (11)

1. Устройство демпфирования колебаний широкохордных рабочих лопаток вентиляторов с большой конусностью втулки, расположенное между рабочим колесом и бустером подпорных ступеней вентилятора и содержащее кольцеобразную металлическую пластину, крепящуюся снаружи к диску вентилятора и/или к бустеру, и изогнутые профилированные элементы, выступающие соответственно каждой рабочей лопатке над кольцеобразной пластиной по ее внешнему диаметру, каждый из которых включает упругую часть и фрикционную часть, отогнутую от упругой и загнутую в направлении внутреннего диаметра кольцеобразной металлической пластины, выполненные с возможностью прижатия фрикционной части к ответной торцевой поверхности ножки лопатки центробежной силой вентилятора без совершения совместных колебаний для создания силы трения, демпфирующей колебания лопатки.1. A device for damping oscillations of wide-chord fan blades with a large taper of the sleeve, located between the impeller and the booster of the retaining stages of the fan and containing an annular metal plate attached externally to the fan disk and / or to the booster, and curved profiled elements that protrude respectively from each working blade above the annular plate by its outer diameter, each of which includes an elastic part and a friction part, bent from the elastic and bent into the board of the inner diameter of the annular metal plate, made with the possibility of pressing the friction part to the mating end surface of the blade legs by centrifugal fan force without performing joint vibrations to create a friction force that dampens the blade vibrations. 2. Устройство демпфирования колебаний по п.1, отличающееся тем, что упругая и фрикционная части профилированных элементов выполнены зацело.2. The vibration damping device according to claim 1, characterized in that the elastic and friction parts of the profiled elements are made integrally. 3. Устройство демпфирования колебаний по п.2, отличающееся тем, что упругий элемент отогнут от кольцеобразной металлической пластины на малый угол в направление бустера.3. The vibration damping device according to claim 2, characterized in that the elastic element is bent from the annular metal plate by a small angle in the direction of the booster. 4. Устройство демпфирования колебаний по п.1, отличающееся тем, что кольцеобразная металлическая пластина, фрикционный и упругий элементы выполнены как одно целое.4. The vibration damping device according to claim 1, characterized in that the annular metal plate, friction and elastic elements are made as a whole. 5. Устройство демпфирования колебаний по п.4, отличающееся тем, что кольцеобразная металлическая пластина выполнена в виде арочной конструкции, для чего имеет подъем в радиальном направлении и отгиб в сторону бустера на небольшой угол.5. The vibration damping device according to claim 4, characterized in that the annular metal plate is made in the form of an arched structure, for which it has a rise in the radial direction and a bend towards the booster at a small angle. 6. Устройство демпфирования колебаний по п.2, отличающееся тем, что профилированные элементы снабжены приспособлениями для радиальных перемещений, выполненных, например, в виде полозьев.6. The vibration damping device according to claim 2, characterized in that the profiled elements are equipped with devices for radial movements, made, for example, in the form of skids. 7. Вентилятор газотурбинного двигателя, содержащий широкохордные рабочие лопатки с большой конусностью втулки, отличающийся тем, что содержит устройство демпфирования колебаний по п.1, жесткость крепления которого к диску вентилятора и/или к бустеру не допускает совместных колебаний устройства демпфирования и ножки лопатки.7. A gas turbine engine fan containing wide-chord rotor blades with a large taper of the sleeve, characterized in that it contains the vibration damping device according to claim 1, the rigidity of which is attached to the fan disk and / or to the booster does not allow joint vibrations of the damping device and the blade legs. 8. Вентилятор газотурбинного двигателя по п.7, отличающийся тем, что демпфирующее устройство по п.1 выполнено с возможностью радиального хода относительно пера лопатки.8. The fan of a gas turbine engine according to claim 7, characterized in that the damping device according to claim 1 is configured to radially move relative to the blade blade. 9. Вентилятор газотурбинного двигателя по п.7, отличающийся тем, что кольцеобразная металлическая пластина устройства демпфирования колебаний по п.1 выполнена в виде отдельных секторов с отверстиями под болтовые соединения для крепления к диску вентилятора и/или бустеру, при этом число секторов равно числу рабочих лопаток.9. The gas turbine engine fan according to claim 7, characterized in that the annular metal plate of the vibration damping device according to claim 1 is made in the form of separate sectors with bolt holes for fastening to the fan disk and / or booster, while the number of sectors is equal to the number working blades. 10. Вентилятор газотурбинного двигателя по п.7, отличающийся тем, что на контактирующие поверхности торца ножки лопатки и/или фрикционные элементы устройства демпфирования колебаний нанесено износостойкое покрытие.10. The gas turbine engine fan according to claim 7, characterized in that a wear-resistant coating is applied to the contacting surfaces of the end face of the blade legs and / or friction elements of the vibration damping device. 11. Вентилятор газотурбинного двигателя по п.7, отличающийся тем, что упругая часть устройства демпфирования выполнена прямолинейной, свободный конец фрикционной части расположен на меньшем радиусе r, чем верхний радиус R ножки лопатки, при этом торцевая поверхность ножки имеет коническую поверхность с небольшим углом конусности по отношению к плоскости вращения, а плоскость крепления смещена в сторону бустера. 11. The gas turbine engine fan according to claim 7, characterized in that the elastic part of the damping device is rectilinear, the free end of the friction part is located at a smaller radius r than the upper radius R of the blade legs, while the end surface of the legs has a conical surface with a small taper angle in relation to the plane of rotation, and the plane of attachment is biased towards the booster.
RU2011109933/06A 2011-03-17 2011-03-17 Vibration damping device of wide-chord moving blades of fans with high conicity of sleeve, and gas turbine engine fan RU2461717C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011109933/06A RU2461717C1 (en) 2011-03-17 2011-03-17 Vibration damping device of wide-chord moving blades of fans with high conicity of sleeve, and gas turbine engine fan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011109933/06A RU2461717C1 (en) 2011-03-17 2011-03-17 Vibration damping device of wide-chord moving blades of fans with high conicity of sleeve, and gas turbine engine fan

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2461717C1 true RU2461717C1 (en) 2012-09-20

Family

ID=47077501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011109933/06A RU2461717C1 (en) 2011-03-17 2011-03-17 Vibration damping device of wide-chord moving blades of fans with high conicity of sleeve, and gas turbine engine fan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2461717C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU174793U1 (en) * 2016-09-13 2017-11-02 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" TURBO MACHINE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4033705A (en) * 1976-04-26 1977-07-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Blade retainer assembly
US5259728A (en) * 1992-05-08 1993-11-09 General Electric Company Bladed disk assembly
RU2160367C2 (en) * 1994-12-15 2000-12-10 Прэтт энд Уитни Кэнэдэ, Инк. Gas turbine blade fastening device
US6447250B1 (en) * 2000-11-27 2002-09-10 General Electric Company Non-integral fan platform
EP1873401A2 (en) * 2006-06-29 2008-01-02 Snecma Turbomachine rotor and turbomachine comprising such a rotor
RU2315206C2 (en) * 2002-09-18 2008-01-20 Снекма Моторс Fan rotor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4033705A (en) * 1976-04-26 1977-07-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Blade retainer assembly
US5259728A (en) * 1992-05-08 1993-11-09 General Electric Company Bladed disk assembly
RU2160367C2 (en) * 1994-12-15 2000-12-10 Прэтт энд Уитни Кэнэдэ, Инк. Gas turbine blade fastening device
US6447250B1 (en) * 2000-11-27 2002-09-10 General Electric Company Non-integral fan platform
RU2315206C2 (en) * 2002-09-18 2008-01-20 Снекма Моторс Fan rotor
EP1873401A2 (en) * 2006-06-29 2008-01-02 Snecma Turbomachine rotor and turbomachine comprising such a rotor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU174793U1 (en) * 2016-09-13 2017-11-02 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" TURBO MACHINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9399920B2 (en) Turbine blade rail damper
US9228449B2 (en) Angular sector of a stator for a turbine engine compressor, a turbine engine stator, and a turbine engine including such a sector
EP1741878B1 (en) Fluid flow machine
JP5798413B2 (en) Seal assembly with vibration damper for damping vibration of compliant plate member
JP5451102B2 (en) Diffuser nozzle assembly for turbomachinery
JP5543032B2 (en) Blade arrangement and gas turbine having the blade arrangement
US20110135479A1 (en) Turbine blade and gas turbine
CN111630249B (en) Damping device
US9709072B2 (en) Angular diffuser sector for a turbine engine compressor, with a vibration damper wedge
JPS5855360B2 (en) Blade platform vibration damping device
EP3139003B1 (en) Damper pin for turbine blades and corresponding turbine engine
JP5988976B2 (en) Method for mounting a shield on a turbine casing and mounting assembly for performing this method
US11421534B2 (en) Damping device
US7572098B1 (en) Vane ring with a damper
JP6278448B2 (en) Liquid damper and rotary machine blade provided with the same
RU2582845C2 (en) Wear-resistant part for support of blade of turbojet fan
RU2461717C1 (en) Vibration damping device of wide-chord moving blades of fans with high conicity of sleeve, and gas turbine engine fan
JP6955021B2 (en) Snubbed wings with improved flutter resistance
JP5956365B2 (en) Turbine blade cascade assembly and steam turbine equipment
JP5501610B2 (en) Turbine blade and gas turbine
CN114026311B (en) Turbine assembly with damper
JP6257991B2 (en) Rotor blade and rotating machine
JP6256836B2 (en) Rotating machine blade and rotating machine
CN111615584A (en) Damping device
RU2610357C1 (en) Vibration damping device of blisk impellers of gas turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190318