РЕВЕРСИВНЫЙ УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
REVERSIBLE THRUST SLIDING BEARING (VERSIONS)

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипникам скольжения с самоустанавливающимися колодками, и может быть использовано в конструкциях паровых турбин, компрессоров, насосов и других роторных машин.
Известен упорный подшипник, включающий корпус с каналами подвода масла в межколодочном пространстве подшипника и отвода масла на слив,
самоустанавливающиеся колодки с каналами охлаждающего масла, сгруппированные, по крайней мере, в двух зонах каждой колодки, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, при этом, по крайней мере, одна из групп каналов охлаждающего масла расположена в термонапряженной зоне колодки, а маслосъемные скребки имеют, по крайней мере, две перемычки каждый, обеспечивающие наличие, как минимум, двух несоединенных полостей в межколодочном пространстве, причем колодки выполнены реверсивными и/или нереверсивными [UA №87206 С2, F16C 32/00, 2009].
Данный упорный подшипник может работать при вращении вала, как в рабочем направлении, так и в обратном. Его недостатком является низкая несущая способность реверсивных упорных колодок и отсутствие демпфирующих свойств.
В основу заявляемого изобретения поставлена техническая задача увеличения несущей способности реверсивного упорного подшипника скольжения до уровня нереверсивного и придания демпфирующих свойств реверсивному упорному подшипнику скольжения с упорными самоустанавливающимися колодками.
Поставленная задача решается тем, что в реверсивном упорном подшипнике скольжения, содержащем корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, согласно изобретению, на тыльной стороне каждой упорной самоустанавливающейся колодки выполнены, по крайней мере, два гидростатических кармана, причем каждый гидростатический карман на тыльной стороне каждой упорной самоустанавливающейся колодки соединен с рабочей поверхностью своей упорной самоустанавливающейся колодки сквозным отверстием, расположенным в зоне образования эпюры гидродинамического давления, при этом в теле маслосъемного скребка имеются отверстия, соединяющие каналы подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части маслосъемного скребка, связанной с рабочей поверхностью упорной самоустанавливающейся колодки.
Поставленная задача решается также тем, что в реверсивном упорном подшипнике скольжения, содержащем корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, согласно изобретению, в корпусе подшипника напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки симметрично относительно ее продольной плоскости выполнены, по крайней мере, два гидростатических кармана, причем каждый гидростатический карман в корпусе подшипника соединен с рабочей поверхностью своей упорной самоустанавливающейся колодки сквозным отверстием, расположенным в зоне образования эпюры гидродинамического давления, при этом в теле маслосъемного скребка имеются отверстия, соединяющие каналы подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части маслосъемного скребка, связанной с рабочей поверхностью упорной самоустанавливающейся колодки.
В обоих вариантах исполнения маслосъемные скребки выполнены реверсивными, а упорная поверхность корпуса реверсивного упорного подшипника скольжения может быть выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо, сопряженное с корпусом реверсивного упорного подшипника по сферической упорной поверхности.
Второй вариант заявляемого технического решения целесообразно использовать при возникновении необходимости в снижении сроков и затрат на изготовление резервных упорных самоустанавливающихся колодок.
Отличительные признаки, изложенные в независимых пунктах формулы изобретения и развитые в предпочтительных примерах осуществления, представленных в зависимых пунктах формулы заявляемого технического решения, необходимы и достаточны для достижения качественно нового положительного эффекта, заключающегося в увеличении несущей способности реверсивного упорного подшипника скольжения до уровня нереверсивного и придании демпфирующих свойств реверсивному упорному подшипнику скольжения с упорными самоустанавливающимися колодками.
То, что на тыльной стороне каждой упорной самоустанавливающейся колодки выполнены, по крайней мере, два гидростатических кармана или то, что, по крайней мере, два гидростатических кармана выполнены в корпусе подшипника напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки симметрично относительно ее продольной плоскости, обеспечивает создание самогенерируемой гидростатической пленки на тыльной стороне упорной самоустанавливающейся колодки, придающей демпфирующие свойства реверсивному упорному подшипнику скольжения с упорными самоустанавливающимися колодками.
То, что каждый гидростатический карман на тыльной стороне каждой упорной самоустанавливающейся колодки или каждый гидростатический карман в корпусе реверсивного упорного подшипника скольжения соединен с рабочей поверхностью своей упорной самоустанавливающейся колодки сквозным отверстием, расположенным в зоне образования эпюры гидродинамического давления, создает условия для отбора незначительной части гидродинамической пленки смазки на рабочей поверхности упорной самоустанавливающейся колодки с целью создания гидростатического давления в гидростатических карманах, выполненных на тыльной стороне упорной самоустанавливающейся колодки или в корпусе реверсивного упорного подшипника скольжения, что также напрямую связано с обеспечением обозначенного выше положительного эффекта, а то, что в теле маслосъемного скребка имеются отверстия, соединяющие каналы подвода смазки в корпусе реверсивного упорного подшипника скольжения с полостью в верхней части маслосъемного скребка, связанной с рабочей поверхностью упорной самоустанавливающейся колодки, обеспечивает индивидуальный подвод смазки к рабочей поверхности каждой упорной самоустанавливающейся колодки, при этом за счет направления холодной смазки непосредственно к рабочей поверхности упорной самоустанавливающейся колодки повышается средняя вязкость смазки в гидродинамическом слое, что способствует повышению несущей способности реверсивного упорного подшипника скольжения и сохранению ламинарного режима потока смазки в антифрикционном слое.
То, что маслосъемный скребок выполнен реверсивным, обеспечивает удаление нагретого слоя смазки с поверхности вращающегося упорного диска как при рабочем направлении вращения ротора, так и при противоположном.
Кроме того, тот факт, что упорная поверхность корпуса реверсивного упорного подшипника скольжения может быть выполнена сферической, и при этом дополнительно может быть предусмотрено установочное кольцо, сопряженное с корпусом реверсивного упорного подшипника по сферической упорной поверхности, обеспечивает компенсацию углового смещения оси шейки вала относительно оси реверсивного упорного подшипника скольжения и выравнивание распределения осевых нагрузок по его несущей поверхности, способствуя повышению эксплуатационных характеристик роторной машины.
Далее представлены примеры конкретного осуществления заявляемого реверсивного упорного подшипника скольжения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На Фиг. 1 показан главный вид заявляемого реверсивного упорного подшипника скольжения в соответствии с первым вариантом изобретения;
на Фиг. 2 - поперечный разрез по А-А Фиг. 1;
на Фиг. 3 показано сечение по Б-Б Фиг. 1;
на Фиг. 4 представлено распределение давления масла в реверсивном упорном подшипнике скольжения на Фиг. 1;
на Фиг. 5 - смещение упорной самоустанавливающейся колодки при вращении ротора в рабочем направлении;
на Фиг. 6 показано смещение упорной самоустанавливающейся колодки при вращении ротора в обратном рабочему (реверсивном) направлении;
на Фиг. 7 показан реверсивный упорный подшипник скольжения с гидростатическими карманами, выполненными в его корпусе в соответствии со вторым вариантом изобретения;
на Фиг. 8 показано распределение давления смазки в реверсивном упорном подшипнике скольжения с гидростатическими карманами в его корпусе в соответствии со вторым вариантом технического решения;
на Фиг. 9 показан реверсивный упорный подшипник скольжения с выравниванием по сферической поверхности его корпуса.
Реверсивный упорный подшипник скольжения (Фиг. 1, 2, 3) состоит из корпуса 1 с каналами 2 подвода смазки, упорными самоустанавливающимися колодками 3 с нанесенным антифрикционным слоем 4, воспринимающими осевую нагрузку от упорного диска 5. Упорные самоустанавливающиеся колодки 3 выполнены с симметрично расположенными входными кромками 6 на рабочей поверхности, сквозными отверстиями 7 и гидростатическими карманами 8 на тыльной стороне упорных самоустанавливающихся колодок 3. В подшипниковом узле между упорными самоустанавливающимися колодками 3 установлены маслосъемные реверсивные скребки 9 Х-образной формы из противозадирного и износостойкого материала. Для подачи масла в рабочую зону упорных самоустанавливающихся колодок 3 в маслосъемных реверсивных скребках 9 выполнены отверстия 10. Для фиксации упорных самоустанавливающихся колодок 3 используются винты 11 и винты-стопоры 12 с цилиндрическими или сферическими головками. Винты-стопоры 12 воспринимают нагрузку от окружной силы вращения упорного диска 5 ротора как при рабочем, так и при обратном рабочему направлении вращения.
В соответствии со вторым вариантом (Фиг. 7) в корпусе 1 реверсивного упорного подшипника скольжения напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки 3 симметрично относительно ее продольной плоскости выполнены, по крайней мере, два гидростатических кармана 8, причем, каждый гидростатический карман 8 в корпусе 1 реверсивного упорного подшипника скольжения соединен с рабочей поверхностью своей упорной самоустанавливающейся колодки 3 сквозным отверстием 7, расположенным в зоне образования эпюры гидродинамического давления.
Упорная поверхность корпуса 1 реверсивного упорного подшипника скольжения может быть выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо (не показано), сопряженное с корпусом реверсивного упорного подшипника скольжения по сферической упорной поверхности.
Реверсивный упорный подшипник скольжения работает следующим образом.
При вращении упорного диска 5 масло по каналам 2 подвода смазки, отверстиям 10 в маслосъемном реверсивном скребке 9 поступает к рабочей поверхности упорных самоустанавливающихся колодок 3 через входные кромки 6. При работе такого реверсивного упорного подшипника скольжения каждая упорная самоустанавливающаяся колодка 3 опирается на самогенерируемую гидростатическую пленку смазки. Эта пленка создается в результате отбора незначительной части расхода гидродинамической пленки смазки на рабочей поверхности упорной самоустанавливающейся колодки 3 с целью создания гидростатического давления в гидростатическом кармане 8, выполненном на тыльной стороне упорной самоустанавливающейся й колодки 3. Реверсивность работы реверсивного упорного подшипника скольжения обеспечивается изменением давления в гидростатических карманах 8. При вращении упорного диска 5 гидродинамическое давление на рабочей поверхности упорной самоустанавливающейся колодки 3 растет от начала рабочей поверхности до ее конца (p2>p1), Фиг. 4, 8. Такое распределение гидродинамического давления обеспечивает формирование гидростатического давления (Р2>Р1) в последовательности гидростатических карманов 8 (1), 8 (2), которое обеспечивает высокую несущую способность реверсивного упорного подшипника скольжения, а также создание его демпфирующих свойств при вращении упорного диска 5 ротора как в рабочем, так и в противоположном рабочему направлении.
В свою очередь, гидродинамический поток смазки поступает направленной подачей из маслосистемы смазки турбомашины через канал на задней поверхности корпуса 1, отверстия и полости, выполненные в маслосъемном реверсивном скребке 9, и входные кромки на рабочей поверхности упорной самоустанавливающейся колодки 3.
Реверсивный упорный подшипник скольжения по второму варианту работает идентично первому варианту, за исключением того, что гидростатическое давление возникает в гидростатическом кармане 8, выполненном в корпусе 1 реверсивного упорного подшипника скольжения.