Комбинированный подшипниковый узел насоса

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к подшипниковым узлам насосов необъемного вытеснения, воспринимающим повышенные радиальные и осевые нагрузки, действующие на вал в процессе работы насосной установки.
Известно выполнение подшипниковых узлов для восприятия радиальных и осевых нагрузок для повышения несущей способности подшипникового узла и обеспечения оптимального распределение нагрузки между подшипниковыми опорами вала, в частности использование подшипников скольжения, которые могут нести большие нагрузки при высокой частоте вращения (кн. П.И. Орлов «Основы конструирования», книга 2, М., «Машиностроение», 1977 г., с. 328, 406-419).
Однако вышеуказанные подшипниковые узлы позволяют воспринимать только радиальные или осевые усилия, что сужает возможности для их использования в насосных установках с насосами необъемного вытеснения, в частности в центробежных или винтовых насосных установках.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является комбинированный подшипниковый узел насоса, содержащий корпус, в котором установлен вал насоса, размещенный в радиальном и упорном подшипниках скольжения, причем подпятник упорного подшипника, зафиксирован от проворота относительно корпуса подшипникового узла и установлен на демпфирующем элементе, расположенном между корпусом подшипникового узла и корпусом подпятника с антифрикционной шайбой (см. патент RU №2290545, опубл. 27.12.2006).
Данный комбинированный подшипниковый узел насоса позволяет воспринимать как радиальные, так и осевые нагрузки на подшипниковый узел, возникающие при работе насосной установки. Однако данная конструкция подшипниковой опоры имеет сложную конструкцию и значительные осевые габариты, что сужает возможности ее использования.
Технической проблемой, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является преодоление вышеуказанных недостатков.
Технической результат заключается в том, что достигается возможность упростить конструкцию подшипникового узла с одновременным повышением надежности его работы.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что комбинированный подшипниковый узел насоса содержит корпус, в котором установлен вал, размещенный в радиальном и упорном подшипниках скольжения, причем подпятник упорного подшипника, зафиксирован от проворота относительно корпуса подшипникового узла и установлен на демпфирующем элементе, расположенном между корпусом подшипникового узла и корпусом подпятника с антифрикционной шайбой, подпятник упорного подшипника, зафиксирован от проворота относительно корпуса подшипникового узла посредством лысок в корпусе и пазов в подпятнике, корпус подшипникового узла установлен на цапфе вала насоса и выполнен с фланцем, в котором выполнены глухие отверстия для установки в них штифтов для фиксации корпуса подшипникового узла в корпусе насоса, корпус пяты установлен с упором в опорный фланец через расположенный между ними демпфирующий элемент и зафиксирован от проворота относительно опорного фланца посредством лысок в опорном фланце и пазов в корпусе пяты, причем опорный фланец установлен на цапфе вала и зафиксирован от проворота относительно нее посредством шпонки, радиальный подшипник установлен в корпусе подшипникового узла, при этом его неподвижная антифрикционная втулка размещена в защитном кожухе и зафиксирована в корпусе подшипникового узла путем ее завальцовки в корпусе подшипникового узла, посредством которой неподвижная антифрикционная втулка с кожухом зажата в корпусе подшипникового узла, неподвижная антифрикционная втулка охватывает подвижную антифрикционную втулку, установленную на защитной втулке цапфы вала насоса, причем между защитной втулкой и опорным фланцем на цапфу вала надета упорная втулка и защитная втулка зафиксирована от проворота относительно цапфы вала посредством пружинного стопорного кольца, установленного в кольцевом пазе, выполненном на цапфе вала с возможностью прижима защитной втулки с упорной втулкой к опорному фланцу.
Канал для подачи смазки в пространство между антифрикционными шайбами упорного подшипника предпочтительно выполнен в цапфе вала.
В ходе проведенного исследования была установлена возможность упрощения конструкции комбинированного подшипникового узла и одновременно за счет этого повышения надежности комбинированного подшипникового узла. Известно, что добиться повышения надежности устройства можно уже в процессе его конструирования (см., например книгу М.А. Елизаветин Повышение надежности машин, М, «Машиностроение», 1968, с. 62-120). Общая компоновка устройства должна обеспечить монтаж из отдельных узлов с максимальными удобствами, минимальной трудоемкостью, исключением дополнительной механической обработки, упрощением сопряжения деталей конструкции. Большая надежность достигается при центрировании по гладким цилиндрическим поверхностям, простоте и удобстве сборки, доступности к местам монтажа, причем чем сложнее конфигурация детали, тем вероятнее появление в ней деформации.
Описанная выше конструкция комбинированного подшипникового узла содержит только функционально необходимые детали, количество которых минимально необходимо и все детали не требуют какой-либо дополнительной обработки в процессе сборки подшипникового узла, при этом детали, из которых изготовлен подшипниковый узел, сопрягаются по цилиндрическим гладким поверхностям или стыкуются по плоским поверхностям и не требуется использования какого-либо специального сложного оборудования для сборки и разборки вышеописанного подшипникового узла, причем обеспечивается работа при возникновении как радиальных, так и осевых нагрузок, которые всегда имеют место при работе насосной установки необъемного вытеснения. При этом радиальный и упорный подшипник функционально взаимосвязаны, поскольку радиальный подшипник, кроме своей основной функции по фиксации положения цилиндрического вала насосной установки в радиальном направлении обеспечивает соосность расположения антифрикционных шайб упорного подшипника, а последний обеспечивает стабильно расположение в осевом направлении относительно друг друга антифрикционных втулок, что позволяет повысить надежность работы подшипников без использования каких-либо дополнительных конструктивных элементов. При этом обеспечено демпфирование при возникновении осевых нагрузок, что позволяет смягчить воздействие на антифрикционные шайбы при резких изменениях осевых нагрузок и, как результат дополнительно повысить надежность работы упорного подшипника. Кроме того, смазка подшипника обеспечиваются без использования каких-либо дополнительных трубопроводов, а фиксирование упорной втулки и защитной втулки от проворота относительно цапфы вала посредством пружинного стопорного кольца позволяют легко проводить сборку, разборку, замену и прочистку деталей подшипникового узла.
На фиг.1 представлен продольный разрез комбинированного подшипникового узла.
На фиг.2 представлен разрез А-А по фиг.1.
На фиг.3 представлен разрез Б-Б по фиг.1.
Комбинированный подшипниковый узел насоса содержит корпус 1, в котором установлен вал 2, размещенный в радиальном и упорном подшипниках скольжения, причем подпятник 3 упорного подшипника, зафиксирован от проворота относительно корпуса 1 подшипникового узла и установлен на демпфирующем элементе 6, расположенном между корпусом 1 подшипникового узла и корпусом подпятника 3 с антифрикционной шайбой 7.
Подпятник 3 упорного подшипника, зафиксирован от проворота относительно корпуса 1 подшипникового узла посредством лысок 4 в корпусе 1 и пазов 5 в подпятнике 3. Корпус 1 подшипникового узла установлен на цапфе вала 2 насоса и выполнен с фланцем, в котором выполнены глухие отверстия 8 для установки в них штифтов для фиксации корпуса 1 подшипникового узла в корпусе насоса.
Корпус пяты 9 установлен с упором в опорный фланец 10 через расположенный между ними демпфирующий элемент 11 и зафиксирован от проворота относительно опорного фланца 10 посредством лысок 12 в опорном фланце 10 и пазов 13 в корпусе пяты 9, причем опорный фланец 10 установлен на цапфе вала 2 и зафиксирован от проворота относительно нее посредством шпонки 14.
Радиальный подшипник установлен в корпусе подшипникового узла, при этом его неподвижная антифрикционная втулка 15 размещена в защитном кожухе 16 и зафиксирована в корпусе 1 подшипникового узла путем ее завальцовки в корпусе 1 подшипникового узла, посредством которой неподвижная антифрикционная втулка 15 с кожухом 16 зажата в корпусе 1 подшипникового узла, неподвижная антифрикционная втулка 15 охватывает подвижную антифрикционную втулку 17, установленную на защитной втулке 18 цапфы вала 2 насоса.
Между защитной втулкой 18 и опорным фланцем 10 на цапфу вала надета упорная втулка 19 и защитная втулка 18 зафиксирована от проворота относительно цапфы вала посредством пружинного стопорного кольца 20, установленного в кольцевом пазе, выполненном на цапфе вала 2 с возможностью прижима защитной втулки 18 с упорной втулкой 19 к опорному фланцу 10.
В цапфе вала выполнен канал 21 для подачи смазки в пространство между антифрикционными шайбами упорного подшипника.
Работает комбинированный подшипниковый узел следующим образом.
При вращении вала 2 насосной установки осевая нагрузка воспринимается антифрикционными шайбами пяты 9 и подпятника 3 и одновременно демпфирующими элементами 6 и 11, что обеспечивает, равномерное восприятие нагрузки антифрикционными шайбами упорного подшипника скольжения на максимально возможной площади их скольжения друг относительно друга. Одновременно радиальный подшипник обеспечивает точную соосность антифрикционных шайб пяты 9 и подпятника 3 и вращение вала насосной установки без нарушения соосности его рабочих колес относительно неподвижных элементов конструкции насосной установки.
При использовании опорного подшипникового узла в быстроходных механизмах, работающих в сложных условиях, например, в многоступенчатых центробежных насосных установках, обеспечивается их безаварийная эксплуатация и, как результат, достигается повышение надежности конструктивно простого комбинированного подшипникового узла при работе с быстроходными (высокооборотными) центробежными насосными установками.