Радиальный подшипниковый узел
RADIAL BEARING UNIT

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению.
Известен радиальный подшипниковый узел, включающий полый корпус, в полости которого размещена втулка, выполненная из сегментов, и цапфу, размещенную с возможностью вращения в полости втулки, при этом корпус снабжен патрубками для ввода сжатого воздуха с возможностью его подвода в рабочий зазор между поверхностью полости втулки и поверхностью цапфы, отличающийся тем, что использован внешний источник сжатого воздуха, при этом сегменты втулки выполнены в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины и отделены друг от друга клиньями, выполненными в виде Т-образных планок с возможностью скрепления с корпусом, при этом контактирующие боковые кромки клиньев и сегментов втулки выполнены с возможностью зацепления последних первыми, кроме того, на поверхности желоба каждого сегмента втулки, обращенной к цапфе, зафиксированы вкладыши газостатического подшипника, выполненные в виде сегментов втулок из антифрикционного материала, при этом внешняя поверхность вкладышей, обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы, кроме того, на поверхности полости корпуса размещена упругая прокладка, кроме того, в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого воздуха, выполненными с возможностью подачи сжатого воздуха от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки и вкладыши газостатического подшипника (см. RU №131827, МПК F16C 17/03, 2013г.).
Наиболее близким к данному изобретению является радиальный подшипниковый узел, включающий втулку, разделенную на сегменты, размещенную полости корпуса статора электромашины, и ротор, размещенный с возможностью вращения в полости втулки, с возможностью подвода сжатого воздуха от внешнего источника в рабочий зазор между поверхностью полости втулки и поверхностью ротора, для чего, в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся продольных и поперечных каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого воздуха от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки, причем сегменты подпружинены к ротору (см. патент РФ №2530830, МПК F16C 17/03, 2014 г.).
Недостатками известных устройств являются сложность размещения сегментного газостатического подшипника в полости статора электромашины и подвода в него сжатого смазочного воздуха (газа) и невозможность поддержания необходимого рабочего зазора при различных режимах работы.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является упрощение размещения подшипника в полости статора электромашины, обеспечение рабочего зазора в газостатическом подшипнике при различных режимах работы электромашины.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении надежности электромашины за счет замены газостатических подшипников, расположенных по всей длине ротора, сегментными газостатическими подшипниками с упругой подложкой, тем самым формируя необходимый радиальный зазор при различных режимах работы электромашины, устранении прогиба индуктора (ротора) электромашины, расширении области устойчивости ротора за счет демпфирования упругой подложки сегментов, обеспечении функционирования электрической машины.
Поставленная задача решается тем, что радиальный подшипниковый узел, включающий втулку, разделенную на сегменты, размещенную в полости корпуса статора электромашины, и ротор, размещенный с возможностью вращения в полости втулки, с возможностью подвода сжатого воздуха от внешнего источника в рабочий зазор между поверхностью полости втулки и поверхностью ротора, для чего в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся продольных и поперечных каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого воздуха от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки, причем сегменты подпружинены к ротору, отличается тем, что сегменты втулки выполнены из изоляционного материала в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины, боковые кромки которых контактируют с боковыми кромками соседних сегментов, при этом внешняя поверхность сегментов снабжена параллельными продольными ребрами, между которыми установлены упругие подложки из эластичного материала, которыми сегменты оперты на обращенные к ним поверхности зубцов статора, причем по меньшей мере один продольный канал каждого сегмента сообщен подводящей трубкой со штуцером, для подвода сжатого воздуха, установленным на внешней стороне щита генератора.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак «…сегменты втулки выполнены из изоляционного материала в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины, боковые кромки которых контактируют с боковыми кромками соседних сегментов…» формирует сегменты газостатических подшипников и их размещение в полости сердечника статора электромашины.
Признаки «…при этом внешняя поверхность сегментов снабжена параллельными продольными ребрами, между которыми установлены упругие подложки из эластичного материала, которыми сегменты оперты на обращенные к ним поверхности зубцов статора…» обеспечивают упругое закрепление сегментов газостатических подшипников и тем самым обеспечивают постоянство радиального зазора при различных режимах работы, предотвращают проворачивание сегментов подшипников в тангенциальном направлении под действием момента трения, расширяют область устойчивости ротора за счет демпфирования упругими подложками.
Признак «…причем по меньшей мере один продольный канал каждого сегмента сообщен подводящей трубкой со штуцером, для подвода сжатого воздуха, установленным на внешней стороне щита генератора…» обеспечивает подвод газа к питающим отверстиям и в радиальный зазор газостатических подшипников.
На фиг. 1 показан продольный разрез радиального подшипникового узла, на фиг. 2 – поперечный разрез, на фиг. 3 – продольное сечение сегмента подшипника, на фиг. 4, 5 – поперечное сечение сегмента подшипника.
На чертежах показаны корпус 1; сегменты 2, 3 втулки; ротор 4; продольные ребра 5; подложки 6; зубцы 7 статора; продольные каналы 8, 9; поперечные каналы 10, 11; выходные отверстия 12, 13; рабочий зазор 14, 15; радиальные питающие отверстия 16, 17; подводящие трубки 18, 19 со штуцерами 20, 21; щиты 22, 23 генератора, торцевые заглушки 24, 25.
Радиальный подшипниковый узел включает полый корпус 1 статора электромашины, в полости которого размещена втулка, разделенная на сегменты 2, 3, и ротор 4, размещенный с возможностью вращения в полости втулки. Сегменты 2, 3 втулки выполнены из изоляционного материала в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины, боковые кромки которых контактируют с боковыми кромками соседних сегментов, при этом внешняя поверхность сегментов 2, 3 снабжена параллельными продольными ребрами 5, между которыми установлены упругие подложки 6 из эластичного материала, которыми сегменты оперты на обращенные к ним поверхности зубцов 7 статора.
В объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся продольных 8, 9 и поперечных 10, 11 каналов. Выходные отверстия 12, 13 системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором 14, 15 через радиальные питающие отверстия 16, 17, проходящие через сегменты 2, 3 втулки, причем сегменты 2, 3 подпружинены к ротору 4, причем по меньшей мере один продольный канал 8, 9 каждого сегмента сообщен подводящей трубкой 18, 19 со штуцером 20, 21, для подвода сжатого воздуха, установленным на внешней стороне щита 22, 23 генератора.
Газостатический подшипник включает опорную поверхность (составленную внутренними цилиндрическими поверхностями сегментов 2, 3), цапфу (составленную наружной поверхностью 4 ротора), а также зазор 14, 15 между ними.
Подшипниковый узел ротора выполнен с возможностью газостатического и газодинамического поддержания, для чего наружной поверхности ротора 4 придана цилиндрическая форма и он размещен в цилиндрической полости сегментов 2, 3, которыми они оперты на обращенные к ним поверхности зубцов статора 7.
Изготавливают сегменты 2, 3 газостатических подшипников. Приклеивают между продольными ребрами 5 сегментов 2, 3 упругие подложки 6, вклеивают торцевые заглушки 24, 25 радиальных газостатических подшипников, вклеивают подводящие трубки 18, 19 и одевают на их концы резиновые уплотнительные кольца. Далее внутреннюю цилиндрическую поверхность сегментов 2, 3 газостатического подшипника покрывают антифрикционным материалом, например ВАП-3. Внутрь пазов статора под клинья устанавливают на клей сегменты 2, 3 газостатического подшипника, оставляя пазовые вентиляционные каналы. В полость статора, образованную сегментами 2, 3 радиальных газостатических подшипников, вставляют ротор 4. В торцевые щиты 22, 23 (фиг.1) устанавливают упорные газостатические подшипники, надевают на концевые стаканы ротора 4 страховочные шарикоподшипники. На торцевые щиты 22, 23 надевают уплотнительные кольца и устанавливают щиты 22 и 23 в корпус 1 электромашины.
Смазывающий газ от компрессора под давлением поступает через осевые трубки 18, 19 подвода газа к сегментам 2, 3, по продольным каналам 8, 9 поступает к поперечным каналам 10, 11 в сегментах 2, 3 и поступает в радиальные питающие отверстия 16, 17 и выходит в радиальный смазочный рабочий зазор 14, 15.