Procedimiento de amortiguamiento dinámico de un árbol de potencia en particular de un árbol supercrítico y arquitectura de amortiguamiento de puesta en práctica.

Procedimiento de amortiguamiento dinámico en un árbol de potencia (10) que comprende un engrane (15) de reducción de velocidad en un piñón conductor (16),

enmarcado por un conjunto de soportes de árbol aguas arriba (12) y aguas abajo (14) del engrane, caracterizado por que el conjunto de soportes (12, 14) está prolongado aguas abajo por al menos un soporte suplementario (20) acoplado a un amortiguamiento compresible (26) en movimiento orbital para formar un amortiguamiento aguas abajo axialmente descentrado (20, 26) con respecto al soporte aguas arriba (12) en relación con el engrane de potencia (15).

Procedimiento de amortiguamiento dinámico de un árbol de potencia en particular de un árbol supercrítico y arquitectura de amortiguamiento de puesta en práctica La invención concierne a un procedimiento de amortiguamiento dinámico de un árbol de potencia, en particular de un árbol supercrítico, así como a una arquitectura de amortiguamiento apta para poner en práctica tal procedimiento.

Los árboles giratorios de potencia, en particular en los turbomotores, tienen intervalos de funcionamiento nominal que pueden sobrepasar su primera velocidad crítica de flexión. Por definición, el intervalo de funcionamiento de los árboles supercríticos sobrepasa siempre su primera velocidad crítica. En la resonancia, que se produce durante el paso a una velocidad crítica, los árboles de potencia experimentan fenómenos de sobretensión que amplifican las deformaciones y los esfuerzos provocados por los desequilibrios del árbol.

Un análisis modal de la arquitectura de un árbol dado -que clásicamente presenta un cojinete delantero y un cojinete trasero â?" permite determinar los valores de las velocidades críticas, la forma de las deformadas modales, así como la repartición de la energía de deformación entre los componentes de la línea de árbol: los cojinetes delantero, trasero y el árbol que une estos cojinetes.

Un ejemplo de análisis modal de un árbol supercrítico dado facilita un valor de la primera velocidad crítica igual a 15 000 revoluciones/minuto, o sea el 70% de su valor nominal, con una repartición de energía de deformación igual al 10% en el cojinete delantero, el 30% en el cojinete trasero y el 60% en el árbol.

A fin de amortiguar las tensiones amplificadas, asociadas en particular a la utilización de árboles supercríticos, cojinetes amortiguadores con película de aceite, denominada también " película comprimida ", permiten limitar la amplitud de la sobretensión provocada durante el paso a la velocidad crítica.

Sin embargo, estos árboles pueden presentar dientes de engranaje de potencia, lo que en general es el caso en los turbomotores con reductor de velocidad, utilizados en el ámbito aeronáutico cuando la velocidad de rotación del árbol de potencia es elevada. El reductor de velocidad permite transformar la potencia a fin de alimentar los receptores (Caja de Cambios Principal de helicóptero, generador eléctrico etcâ?) . En este caso, está excluida la utilización de películas comprimidas en los cojinetes que enmarcan a los dientes de engranaje del árbol de potencia. En efecto, estos cojinetes deben presentar suficiente rigidez para limitar cualquier desplazamiento radial del piñón que es sometido a los esfuerzos de engrane, a fin de transmitir el par motor y evitar cualquier desengrane o desgaste prematuro. Ahora bien las películas comprimidas necesitan un desplazamiento radial del rodamiento para poder ser comprimidas y producir su efecto de amortiguador. La utilización de las películas comprimidas es por tanto incompatible con estos cojinetes de enmarcado de dientes de engranaje.

Siendo siempre importante la energía de deformación en el cojinete trasero â?" superior al 10% -y siendo el amortiguamiento difícil de realizar en el cojinete delantero debido a la presencia de los dientes de engranaje de potencia, los sistemas de amortiguamiento de las arquitecturas de los motores con reductor de velocidad y con árbol crítico han sido dispuestos por tanto en los cojinetes traseros de la línea de árbol.

Sin embargo, en ciertas arquitecturas modernas, los cojinetes traseros no participan en la deformación modal, no siendo posible entonces ningún amortiguamiento externo a nivel de esos cojinetes traseros. Así, los cojinetes delanteros localizan, típicamente, cerca del 25% y el árbol aproximadamente el 75% de la energía de deformación: los cojinetes traseros â?" que no trabajan en amortiguamiento â?" no absorben entonces prácticamente deformación (menos del 1%) . Los cojinetes del piñón conductor pasan a ser entonces la única zona que puede permitir aportar amortiguamiento externo al conjunto de la línea de árbol, siendo inaceptable un porcentaje de energía de deformación en el árbol del 75%.

La invención propone una arquitectura que permita aportar un amortiguamiento al tiempo que conserve una rigidez a nivel de los cojinetes delanteros a fin de no comprometer el engrane de los dientes de engranaje de potencia. Para hacer esto, se crea un amortiguamiento compresible dinámico en prolongación con el rodamiento aguas abajo del engrane.

De modo más preciso, la invención tiene por objeto un procedimiento de amortiguamiento dinámico en un árbol de potencia que comprende un engrane de reducción de velocidad en un piñón conductor, enmarcado por un conjunto de soporte de árbol aguas arriba y aguas abajo del engrane. En esta arquitectura, el conjunto de soportes está prolongado aguas abajo por al menos un soporte suplementario acoplado a un amortiguamiento compresible en movimiento orbital para formar un amortiguamiento aguas abajo axialmente descentrado con respecto al soporte aguas arriba en relación con el engrane de potencia. Esta arquitectura descentrada permite aportar un amortiguamiento dinámico.

De acuerdo con modos de realización particulares:

- la prolongación aguas abajo es realizada por intermedio de una unión flexible que forma una palanca de ajuste de rigidez que permite ajustar la repartición de la energía de deformación en el árbol y la energía amortiguada 2 5

resultante; así, la unión flexible permite controlar la rigidez del amortiguamiento aguas abajo y por tanto limitar el efecto de la velocidad crítica por una mejor repartición de energía de deformación en el árbol;

- el desplazamiento aguas abajo del amortiguamiento suplementario es determinado por iteración de modo que este amortiguamiento quede colocado en la deformada del árbol a fin de aportar un máximo de amortiguamiento por compresión radial; el engrane queda así enmarcado por dos cojinetes rígidos que aseguran una transmisión de par óptima.

La invención se refiere igualmente a un conjunto amortiguador dinámico en árbol de potencia de puesta en práctica del procedimiento anterior. Tal conjunto comprende cojinetes aguas arriba y aguas abajo con rodamientos de potencia que enmarcan a un engrane de dientes de engranaje de reducción de velocidad. El cojinete aguas abajo está acoplado al menos a un cojinete de rodamiento suplementario asociado a un amortiguador compresible para formar un amortiguador aguas abajo axialmente descentrado con respecto al cojinete aguas arriba del engrane de dientes de engranaje.

De acuerdo con modos de realización particulares:

- los dos cojinetes aguas abajo está unidos por una jaula flexible montada en un cárter común;

- el amortiguador compresible esta constituido por una película comprimida, en particular por una película comprimida centrada por la jaula flexible en el árbol;

- el rodamiento del cojinete aguas abajo suplementario puede ser un rodamiento de bolas o un rodamiento de rodillos.

Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto en la lectura del ejemplo de realización detallado que sigue, refiriéndose a los dibujos anejos, que representan respectivamente:

- en la figura 1, una vista global de una deformada modal de un árbol de potencia clásico montado entre cojinetes delantero y trasero en unión con un piñón conductor;

- en la figura 2, una semivista en corte longitudinal (parcial) del piñón conductor reductor en unión con el árbol de potencia de la figura 1 según una arquitectura de acuerdo con la invención;

- en la figura 3, una vista en perspectiva (parcial) del árbol de potencia equipado con un amortiguador dinámico de acuerdo con la invención, y -en las figuras 4a y 4b, dos diagramas de esfuerzos sobre rodamientos delanteros del árbol de potencia en función de la velocidad de rotación, respectivamente en ausencia y en presencia del amortiguador dinámico de acuerdo con la invención.

En la descripción que sigue, los términos delantero o aguas arriba se refieren por comparación a lo largo de un eje Xâ?X, a posiciones de elementos dispuestos en el lado del piñón conductor o más cerca del piñón, mientras que los términos aguas abajo o trasero designan, por comparación a lo largo del eje Xâ?X, la posición de elementos más alejados del piñón conductor o hacia la parte de creación del par motor. Por otra parte, los mismos signos de referencia designan elementos idénticos o equivalentes.

Refiriéndose a la vista global de la figura 1, un árbol de potencia 10 de arrastre de turbina 19 presenta, en deformada... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de amortiguamiento dinámico en un árbol de potencia (10) que comprende un engrane (15) de reducción de velocidad en un piñón conductor (16) , enmarcado por un conjunto de soportes de árbol aguas arriba (12) y aguas abajo (14) del engrane, caracterizado por que el conjunto de soportes (12, 14) está prolongado aguas abajo por al menos un soporte suplementario (20) acoplado a un amortiguamiento compresible (26) en movimiento orbital para formar un amortiguamiento aguas abajo axialmente descentrado (20, 26) con respecto al soporte aguas arriba (12) en relación con el engrane de potencia (15) .

2. Procedimiento de amortiguamiento dinámico de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la prolongación aguas abajo es realizada por intermedio de una unión flexible (24) que forma una palanca de ajuste de rigidez que permite ajustar la repartición de la energía de deformación en el árbol (10) y la energía amortiguada resultante.

3. Procedimiento de amortiguamiento dinámico de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el cual el desplazamiento aguas abajo (D) del amortiguamiento suplementario (20) es determinado por iteración de modo que este amortiguamiento quede colocado en la deformada del árbol (10) a fin de aportar un máximo de amortiguamiento por compresión radial.

4. Conjunto amortiguador dinámico en árbol de potencia de puesta en práctica del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende cojinetes aguas arriba (12) y aguas abajo (14) de rodamientos de potencia (12r, 14r) que enmarcan a un engrane de dientes de engranaje de reducción de velocidad (15) , estando el cojinete aguas abajo (14) acoplado al menos a un cojinete de rodamiento suplementario (20, 20r) asociado a un amortiguador compresible (26) para formar un amortiguador aguas abajo axialmente descentrado (20, 26) con respecto al cojinete aguas arriba (12) en relación con el engrane de dientes de engranaje (15) .

5. Conjunto amortiguador dinámico de acuerdo con la reivindicación precedente, en el cual los dos cojinetes delanteros (14, 20) están unidos por una jaula flexible (24) montada en un cárter común (34) .

6. Conjunto amortiguador dinámico de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, en el cual el amortiguador compresible está constituido por una " película comprimida " (26) .

7. Conjunto amortiguador dinámico de acuerdo con la reivindicación precedente en el cual la " película comprimida "

(26) está centrada en el árbol (10) por la jaula flexible (24) .

8. Conjunto amortiguador dinámico de acuerdo con las reivindicaciones 4 a 7, en el cual el rodamiento (20r) del cojinete aguas abajo suplementario (20) es un rodamiento de bolas.

9. Conjunto amortiguador dinámico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el cual el rodamiento (20r) del cojinete aguas abajo suplementario (20) es un rodamiento de rodillos.

10. Conjunto amortiguador dinámico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado por que se aplica a un árbol supercrítico.