ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к узлам, воспринимающим повышенные осевые нагрузки, действующие на вал в процессе работы быстроходных механизмов, в частности погружных насосных установках, используемых в процессе добычи нефти.
Из уровня техники известен опорный узел по патенту RU №2235226 С2, МПК 7 F16C 17/26, опубл. 2002, содержащий корпус, вал, установленный в радиальных подшипниках и расположенные вдоль оси вала, по крайней мере, две опорные секции, каждая из которых содержит упругий элемент, выполненный в виде тарельчатой пружины, опору, закрепленную в корпусе и упор, установленный на валу, причем между опорой и упором размещен упорный подшипник качения.
Недостаток известного решения заключается в том, что закрепление на опоре держателя с одной частью подшипника качения и выполнение их контактирующих поверхностей сферическими, снижают надежность работы опоры и усложняют процесс сборки и подгонки компенсаторов.
Наиболее близким аналогом является опорный подшипниковый узел, содержащий корпус, внутри которого размещен полый вал с расположенными на нем последовательно, по меньшей мере, двумя опорными секциями, каждая из которых содержит последовательно расположенные упор, закрепленный на валу, упорный подшипник качения, подвижно установленную опору и упругий элемент, связанный с одной стороны с корпусом, а с другой - с опорой, связанной с корпусом посредством ограничителя поворота опоры относительно оси вала, при этом одна часть упорного подшипника качения связана с опорой, а другая его часть - с упором.
Наряду с достоинствами, к которым в первую очередь можно отнести повышенную грузоподъемность за счет равномерного распределения нагрузки между опорными элементами, а также относительную простоту конструкции, известная конструкция имеет сложный процесс установки и регулировки подшипников, и
не обеспечивает проявление стабильных свойств во всем диапазоне скоростей, а именно от 1,0 об/мин до 3000 об/мин.
Задачей предложенной полезной модели является создание опорного узла с высокими эксплуатационными свойствами, повышенной грузоподъемностью за счет равномерного распределения нагрузки между опорными элементами и удобством в регулировании подшипников качения при одновременном обеспечении минимальных радиальных габаритов.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, заключается:
- в установке регулировочной гайки в корпусе посредством резьбы с возможностью точной регулировки используемых подшипников качения и фиксации этой гайки посредством быстрозастывающего клеящего вещества, типа герметик.
- в выполнении упора неподвижным, что позволяет увеличить грузоподъемность опорного узла и его надежность за счет исключения зависания упора, что особенно важно при эксплуатации опорного узла в загрязненных средах, например, в погружных насосных установках, и снижении стоимости изготовления;
- в выполнении корпуса в виде единой детали, что упростило технологию изготовления корпуса, снизило габариты, повысило надежность и упростило сборку опорного узла.
Формула полезная модели составлена без ее разделения на ограничительную и отличительную части.
Для достижения технического результата опорный подшипниковый узел содержит корпус, внутри которого размещен полый вал, последовательно расположенные, по меньшей мере, две опорные секции, каждая из которых содержит последовательно расположенные упор, закрепленный на валу, упорный подшипник качения, подвижно установленную в осевом направлении опору и упругий элемент, поджатый к опоре регулировочной гайкой, связанной с корпусом посредством резьбового соединения и зафиксированной на нем клеящим веществом, одна часть упорного подшипника качения связана с опорой, а другая его часть - с упором, при этом опорные секции непосредственно размещены на приводном валу
или на полой втулке, установленной на приводном валу и связанной с ним с возможностью передачи крутящего момента.
В одном из вариантов выполнения целесообразно, чтобы упругий элемент каждой секции был бы выполнен в виде тарельчатой пружины, установленной с возможностью контактирования с опорой торцом, имеющим меньшую кольцевую площадку, при этом другой торец тарельчатой пружины расположен с возможностью контактирования с регулировочной гайкой, связанной с корпусом с возможностью восприятия радиальных усилий при сжатии тарельчатой пружины.
Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, а именно обеспечения точной регулировки подшипников качения с последующей фиксацией этой гайки, а также увеличения несущей способности опорного узла и его надежности.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен общий вид опорного подшипникового узла.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков технического результата.
Согласно полезной модели опорный подшипниковый узел, в частности погружной насосной установки, содержит корпус 1, внутри которого размещен приводной вал 2 с зафиксированной на нем полой втулкой 2* с последовательно расположенными на ней тремя опорными секциями. Каждая из опорных секций содержит последовательно расположенные упор 3, закрепленный на полой втулке 2*, упорный подшипник 4 качения, подвижно установленная в осевом направлении опора 5 и упругий элемент 6.
Полая втулка 2* связана с приводным валом с возможностью передачи крутящего момента, например посредством шлицевого соединения, и закреплена на нем от перемещения стопорными кольцами. Полая втулка 2* выполняет функцию
упорного элемента, воспринимающего через упоры 3 усилия и передающего эти усилия с приводного вала 2 на корпус 1 посредством подшипников качения. Такое решение кроме этого, обладает повышенной ремонтопригодностью за счет быстроты монтажа и демонтажа деталей конструкции.
Упругий элемент 6 поджат к опоре 5 регулировочной гайкой 7, связанной с корпусом 1 посредством резьбы 8 и зафиксированной на нем клеящим веществом 9, при этом одна часть упорного подшипника 4 качения связана с опорой 5, а другая его часть - с упором 3.
В одном из вариантов выполнения, представленном на чертеже, упругий элемент 6 каждой секции 10 выполнен в виде тарельчатой пружины, установленной с возможностью контактирования с опорой 5 торцом 11, имеющим меньшую кольцевую площадку, другой торец 12 тарельчатой пружины расположен с возможностью контактирования с регулировочной гайкой 7, связанной с корпусом 1 с возможностью восприятия радиальных усилий при сжатии тарельчатой пружины.
Опора 5 каждой секции 10 закреплена в корпусе 1 с возможностью исключения угловых перемещений с помощью ограничителя угловых перемещений, выполненного в виде штифта 13, размещенного в корпусе 1. Упор 3 контактирует с частью 14 упорного подшипника 4 качения, установлен с заданным зазором относительно корпуса 1 и связан с полой втулкой 2* с помощью стопорного кольца 15. При этом в одном из вариантов крайний упор 3 может быть выполнен за одно целое с полой втулкой 2*, которая зафиксирована на приводном валу стопорными кольцами 16 и 17.
Сборка опорного подшипникового узла заключается в последовательном размещении на полой втулке 2* опорных секций 10. После размещения каждой опорной секции 10 регулировочной гайкой 7 определяется требуемое положение соответствующего подшипника качения, после чего ее фиксируют клеящим веществом 9. Также устанавливают и регулируют остальные опорные секции 10.
Работает упорный подшипниковый узел следующим образом.
Вращение приводного вала 2, связанного с работающим механизмом, передается на полую втулку 2*, при этом возникающая осевая нагрузка воспринимается всеми опорными секциями 10 одновременно и равномерно распределяется по корпусу 1. Упругие элементы 6 своими торцами 11, имеющими меньшие кольцевые опорные площадки, воспринимают нагрузку от упорных подшипников 4 качения и передают ее на регулировочные гайки 7 через торцы 12, выполненные с большими кольцевыми опорными площадками. При этом обеспечивается сопряжение всех контактирующих поверхностей опорного узла, равномерное восприятие нагрузки упорными подшипниками 4 качения на максимальной площади их сопряжения, а также устраняется неравномерность в распределении усилий, обусловленная разностью размерных цепей из-за погрешностей при изготовлении опорного узла. Возникающие в процессе работы быстроходного механизма пульсирующие нагрузки и перекосы в каждой секции 10 упорного подшипникового узла устраняются упругими элементами 6 за счет выполнения их в виде тарельчатых пружин.
При использовании опорного подшипникового узла в быстроходных механизмах, работающих в сложных условиях, например с насосом для перекачки загрязненных жидкостей, зависания упоров 5 не происходит благодаря наличию упругих элементов.
Таким образом, предложенная конструкция опорного узла, обладает простотой сборки, что приводит к снижению стоимости изготовления, и обеспечивает при этом повышение надежности при работе в широком диапазоне скоростей, в частности от 1,0 об/мин до 3000 об/мин за счет равномерного распределения осевой нагрузки между секциями опорного узла и их выполнения.