ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к самоустанавливающимся колодочным подшипникам, и может быть использована в конструкциях быстроходных компрессоров, газовых и паровых турбин, насосов и других роторных машинах.
Известен опорный подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, который охватывают самоустанавливающиеся колодки, размещенные в центральной части рабочей поверхности с радиальными отверстиями. Возле входной и выходной кромок каждой колодки выполнены распределительные канавки, одна из которых соединена через канал в теле колодки с каналами подвода смазки, а вторая канавка выполнена сквозной и размещена параллельно продольной оси подшипникового узла. В теле каждой колодки выполнены сквозные отверстия с изменяемыми сечениями. В сквозной канавке размещено уплотнение с образованием камеры с возможностью разворота в сторону вала [авт. свидет-во СССР №1807268, F 16 C 32/08, 1990 г.].
Однако указанный опорный подшипниковый узел не может гарантировать достаточной стойкости системы ротор-подшипник. Кроме того, довольно высокими являются эксплуатационные затраты.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому изобретению является подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, самоустанавливающиеся колодки, охватывающие вал, с выполненными в центральной части рабочей поверхности карманом и радиальным отверстием и распределительными канавками во входной и выходной кромках. Подшипниковый узел оснащен маслосъемными скребками из износостойкого материала и фиксирующими винтами [патент Украины №763 на полезную модель, F 16 C 32/06, 2000 г.].
Недостатками данной конструкции, как и предыдущего аналога, является недостаточная стойкость системы ротор-подшипник и высокие эксплуатационные затраты. Кроме того, в таком подшипниковом узле невозможно улучшить динамические характеристики, которые зависят от массы.
В указанном подшипниковом узле между валом и подшипником, где минимальное сопротивление, происходит разряд и вынос металла из колодок на вращательную поверхность. Подшипник имеет недостаточное центрирование относительно корпуса.
В основу полезной модели поставлена задача путем изменения конструкции и
введения новых конструктивных элементов повысить стойкость системы ротор-подшипник и снизить эксплуатационные затраты, улучшить динамические характеристики и центрирование подшипника относительно корпуса, а также устранить электроэрозионный вынос материала из колодок на вращательную поверхность.
Поставленная задача решается тем, что в опорном подшипниковом узле, содержащем корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, охваченный самоустанавливающимися колодками, каждая из которых имеет радиальное отверстие, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки, выполненные во входной и выходной кромках, карманы, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, согласно полезной модели, карманы выполнены на внутренней поверхности корпуса опорного подшипникового узла.
Поставленная задача решается также тем, что опорный подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, охваченный самоустанавливающимися колодками, каждая из которых имеет радиальное отверстие, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки, выполненные во входной и выходной кромках, карманы, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, согласно полезной модели, дополнительно содержит промежуточную втулку, установленную между корпусом опорного подшипникового узла и самоустанавливающимися колодками, а карманы выполнены на промежуточной втулке.
В обоих вариантах выполнения подшипникового узла, как минимум, один маслосъемный скребок выполнен из электропроводного материала.
Колодка имеет толщину до 1,5 мм.
Корпус опорного подшипникового узла может быть выполнен разъемным.
В разъемных частях корпуса могут быть выполнены центрирующие накладки.
Перенесение кармана из колодки на внутреннюю поверхность корпуса подшипникового узла или на промежуточную втулку, установленную между корпусом подшипника и самоустанавливающимися колодками, повышает стойкость системы ротор-подшипник. Кроме того, снижается масса подшипника, по меньшей мере, на толщину кармана, что улучшает динамические характеристики.
В предлагаемом опорном подшипниковом узле толщина самоустанавливающейся колодки может быть уменьшена до 1,5 мм, в результате чего уменьшается инерция колодки, что сводит до минимума ее вибрацию.
Выполнение, как минимум, одного маслосъемного скребка из электропроводного материала обеспечивает отведение электростатического разряда с вала турбомашины на
ее корпус с заземлением его, благодаря чему не происходит электроэрозионный вынос материала.
Выполнение корпуса разъемным, особенно в конструкции с промежуточной втулкой, позволяет сэкономить материалы и трудозатраты вследствие того, что возможно использовать старые корпуса подшипников.
Выполнение центрирующих накладок в разъемных частях корпуса позволяет центрировать подшипник относительно корпуса.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг.1 изображен опорный подшипниковый узел, продольный разрез;
на Фиг.2 - поперечный разрез опорного подшипникового узла без промежуточной втулки;
на Фиг.3 - поперечный разрез опорного подшипникового узла с промежуточной втулкой;
на Фиг.4 схематически изображен неразъемный опорный подшипниковый узел без промежуточной втулки;
на Фиг.5 схематически изображен разъемный опорный подшипниковый узел без промежуточной втулки;
на Фиг.6 схематически изображен разъемный опорный подшипниковый узел без промежуточной втулки и с центрирующими накладками;
на Фиг.7 схематически изображен разъемный опорный подшипниковый узел с промежуточной втулкой и с центрирующими накладками.
Опорный подшипниковый узел содержит корпус 1 с каналами 2 подвода смазки и сливной полостью 3, вал 4, охваченный самоустанавливающимися колодками 5. Каждая самоустанавливающаяся колодка 5, толщина которой составляет до 1,5 мм, имеет радиальное отверстие 6, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки 7, выполненные во входной и выходной кромках. Опорный подшипниковый узел оснащен фиксирующими винтами 8. В межколодочном пространстве установлены маслосъемные скребки 9. Как минимум, один маслосъемный скребок 9 выполнен электропроводным.
В первом варианте выполнения (Фиг.1 и Фиг.2) опорный подшипниковый узел содержит карманы 10, выполненные на внутренней поверхности корпуса 1.
Во втором варианте выполнения (Фиг.3) опорный подшипниковый узел дополнительно содержит промежуточную втулку 11, установленную между корпусом 1 подшипника и самоустанавливающимися колодками 5, а карманы 10 выполнены на промежуточной втулке 11.
Корпус 1 опорного подшипникового узла, как первого, так и второго вариантов исполнения, может быть неразъемным (Фиг.4) или разъемным (Фиг.5, Фиг.6, Фиг.7). В разъемных частях 12 и 13 корпуса 1 могут быть выполнены центрирующие накладки 14 (Фиг.6 и Фиг.7).
Опорный подшипниковый узел функционирует следующим образом.
При вращении вала 4 смазка, поставляемая направленной маслоподачей из системы маслоснабжения турбомашины, по каналам 2 подвода смазки поступает к рабочим поверхностям самоустанавливающихся колодок 5 через распределительную канавку 7 во входной кромке. Подача смазки из распределительной канавки 7 по углублению против направления вращения вала 4 позволяет увеличить зону, охватываемую холодной смазкой, а выполнение скоса на противоположной стороне канавки 7 усиливает поджатие потока смазки в направлении, противоположном направлению вращения вала 4, и тем самым способствует предотвращению попадания горячей смазки на рабочую поверхность следующей колодки, установленной по ходу вращения вала 4.
При работе опорного подшипникового узла каждая самоустанавливающаяся колодка 5 опирается на самогенерирующуюся гидростатическую пленку смазки. Эта пленка создается в результате отбора незначительной части (порядка 10%) гидродинамической пленки смазки на рабочей поверхности самоустанавливающейся колодки 5 с целью создания гидростатического давления в кармане 10, выполненном в корпусе 1.
Отсутствие в подшипниковом узле каких бы то ни было механических опор позволяет упростить конструкцию и избавляет от проблем, связанных со стиранием опор, а изолирующее и демпфирующее воздействия гидростатической пленки на опорной поверхности самоустанавливающейся колодки 5 способствуют процессу затухания вибраций звуковых вибраций звуковых колебаний.
Установка в межколодочном пространстве маслосъемных скребков 9 позволяет удалить нагретый масляный слой с поверхности вращающегося вала 4. Постоянное поджатие маслосъемного скребка 9 к поверхности вала 4 обеспечивается давлением смазки в камере, что обеспечивает перемещение маслосъемного скребка 9 к валу 4 по мере его стирания в процессе эксплуатации. Выполнение, как минимум, одного маслосъемного скребка 9 из электропроводного материала обеспечивает отведение электростатического разряда с вала 4 турбомашины на ее корпус 1 с заземлением его, благодаря чему не происходит электроэрозионный вынос материала.