КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА
COMBINED BEARING

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторно-опорных узлах мало- и средненагруженных турбомашин, в высокочастотных бесконтактных электродвигателях, в турбогенераторах энергетических установок, в криогенных турбодетандерах установок разделения газовых смесей, в холодильных установках, а также в качестве опор, состоящих из комбинации подшипника скольжения и подшипника качения.
Известна комбинированная опора, содержащая установленный на валу подшипник качения и подшипник скольжения с конической опорной поверхностью и установленным на валу неравножестким кольцом (см. патент РФ №2332594, МПК F16C 21/00, опубл. 27.08.2008).
Недостатком известной комбинированной опоры является то, что при максимально допустимых нагрузках и высоких скоростях вращения вала возникают вибрации в гидростатическом подшипнике качения, кроме того, система смазки подшипника требует частого технического обслуживания, что приводит к снижению несущей способности, надежности и долговечности ресурса работы всего подшипникового узла.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности, долговечности, упрощении конструкции, повышении быстроходности и существенном увеличении ресурса работы.
Техническая задача достигается тем, что в комбинированной опоре, содержащей установленный на валу подшипник качения и газодинамический лепестковый подшипник скольжения с конической опорной поверхностью и подвижной конической втулкой, согласно изобретению, газодинамический лепестковый подшипник скольжения содержит демпфирующие элементы, закрепленные точечной сваркой к креплениям лепестков, а также элементы переключения с центробежными грузами и упругими пластинами, закрепленными винтами с подвижной конической втулкой с возможностью обеспечения фрикционного контакта.
Технический результат заключается в том, что комбинированная опора повышает надежность, долговечность, упрощает конструкцию, повышает быстроходность и существенно увеличивает ресурс работы.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен продольный разрез комбинированной опоры на основных режимах работы, на фиг. 2 - поперечный разрез в момент «пуска-останова».
Комбинированная опора состоит из корпуса 1 с внутренней конической поверхностью и вала 2, на котором закреплены радиально-осевой подшипник 3 качения, стопорное кольцо 4 и корпус 5 элемента переключения с упругими пластинами 6 и центробежными грузами 7. На наружном кольце подшипника 3 качения установлена подвижная коническая втулка 8. Упругие пластины 6 закреплены винтами 9 с подвижной конической втулкой 8 и изготовлены, например, из холоднокатаной термообработанной ленты по ГОСТ 21996-76 с возможностью деформирования в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра под действием центробежных сил и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой 8 газодинамического лепесткового подшипника скольжения, состоящего из вставленных в продольные пазы 10 демпфирующих элементов 11, закрепленных точечной сваркой к креплениям 12 лепестков 13. Лепестки 13 образуют многолепестковую упругую поверхность и расположены внахлест.
Предлагаемая комбинированная опора работает следующим образом.
При переходных режимах работы (пуск, останов), когда частота вращения вала 2 невелика, осевая и радиальная нагрузки воспринимаются радиально-осевым подшипником 3 качения, при этом подвижная коническая втулка 8 опирается на внутреннюю поверхность газодинамического лепесткового подшипника скольжения, а элемент переключения свободно вращается вместе с валом 2.
На основных режимах работы комбинированной опоры центробежные грузы 7 под действием центробежных сил деформируют упругие пластины 6, перемещая их в радиальном направлении. Наружный диаметр элемента переключения увеличивается, упругие пластины 6 касаются подвижной конической втулки 8, и она приводится во вращение. Обеспечение фрикционного контакта вала 2 с подвижной конической втулкой 8 газодинамического лепесткового подшипника скольжения происходит за счет деформирования упругих пластин 6 и увеличения наружного диаметра элемента переключения.
При увеличении частоты вращения вала 2 в рабочем зазоре газодинамического лепесткового подшипника скольжения возникает избыточное газодинамическое давление. Упругая поверхность лепестков 13 при этом прогибается, в результате чего увеличивается зазор.
При высоких скоростях вращения вала 2 за счет демпфирующих элементов 11 в креплениях 12 лепестков 13 и самих лепестков 13 газодинамический лепестковый подшипник скольжения гасит вибрации и биение вала 2, что позволяет разгрузить радиально-осевой подшипник 3 качения.
Предлагаемая комбинированная опора, сочетающая в себе радиально-осевой подшипник качения и газодинамический лепестковый подшипник скольжения, обеспечивает высокий уровень распределения нагрузок и вибрационную устойчивость на всех возможных режимах работы.