Упорный подшипник скольжения
PLAIN THRUST BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипникам скольжения.
Известен классический гидродинамический (за счет вращения пяты) упорный подшипник скольжения, содержащий пяту, кольцевой подпятник с неподвижными подушками, имеющими клиновидный профиль, образующими с пятой клиновые зазоры, сужающиеся радиальные каналы для подвода смазочной жидкости к неподвижным подушкам. Подпятник упирается на поверхность корпуса. [Двухроторные винтовые и прямозубые компрессоры. Теория, расчет и проектирование И.Г. Хисамеев, В.А. Максимов. Издательство «ФЭН», Казань», 2000. - С. 468-473].
Недостатком известного упорного подшипника является его низкая несущая способность.
Известен гибридный упорный подшипник скольжения, содержащий пяту, кольцевой подпятник с неподвижными подушками, имеющими клиновидный профиль, образующими с пятой клиновые зазоры, между которыми выполнены гидростатические карманы, сообщенные с внешним источником давления жидкости. Подпятник упирается на поверхность корпуса. [Основы триботехники и герметологии: учебник, В.А. Максимов, Г.С. Баткис. Издательство «Титул-Казань», 2007. - С.220-222, С. 234-236].
Гибридный подшипник имеет наибольшую несущую способность в результате гидродинамического (за счет вращения пяты) и гидростатического (за счет внешнего источника давления) эффектов.
Недостатком известного технического решения является необходимость наличия внешнего источника давления жидкости, что не всегда возможно реализовать.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является увеличение несущей способности упорного подшипника скольжения.
Технический результат достигается тем, что в упорном подшипнике скольжения, содержащем пяту, кольцевой подпятник с неподвижными подушками, имеющими клиновидный профиль, образующими с пятой клиновые зазоры, корпус, сужающиеся радиальные каналы для подвода смазочной жидкости к неподвижным подушкам и гидростатическими карманами, согласно изобретению кольцевой подпятник выполнен с кольцевым каналом, сообщенным с клиновыми зазорами отводящими отверстиями и с гидростатическими карманами подводящими отверстиями, при этом отводящие отверстия выполнены с большим диаметром, чем диаметр подводящих отверстий.
Кроме того, гидростатические карманы могут быть расположены на кольцевом подпятнике со стороны пяты, между неподвижными подушками, или могут располагаться на кольцевом подпятнике со стороны корпуса подшипника, при этом гидростатические карманы могут быть снабжены уплотнительными элементами.
Кольцевой подпятник может быть сопряжен с корпусом по сферической поверхности.
Сущность изобретения поясняется графически, где:
на фиг. 1 представлено продольное сечение подшипника скольжения с гидростатическими карманами, расположенными со стороны пяты между неподвижными подушками, по неподвижным подушкам и гидростатическим карманам;
на фиг. 2 - поперечное сечение А-А фиг. 1;
на фиг. 3 - продольное сечение подшипника В-В фиг. 2;
на фиг. 4 - развернутое сечение Г-Г фиг. 2;
на фиг. 5 - выносной элемент I фиг. 1;
на фиг. 6 представлено продольное сечение подшипника с гидростатическими карманами, расположенными со стороны корпуса;
на фиг. 7 - поперечное сечение Д-Д фиг. 6;
на фиг. 8 -; поперечное сечение Ж-Ж фиг. 6;
на фиг. 9 - выносной элемент II фиг. 6;
на фиг. 10 - представлено продольное сечение упорного подшипника с гидростатическими карманами, расположенными со стороны пяты, с сопряжением кольцевого подпятника и корпуса по сферической поверхности;
на фиг. 11 представлено продольное сечение упорного подшипника с гидростатическими карманами, расположенными со стороны корпуса, с сопряжением кольцевого подпятника и корпуса по сферической поверхности.
Упорный подшипник скольжения содержит пяту 1, кольцевой подпятник 2 с неподвижными подушками 3, корпус 4, сужающиеся радиальные каналы 5 для подвода смазочной жидкости к неподвижным подушкам 3 и гидростатические карманы 6. Неподвижные подушки 3 имеют клиновидный профиль и образуют с пятой клиновые зазоры 7 (фиг. 4). Кольцевой подпятник 2 выполнен с внутренним кольцевым каналом 8, сообщенным отводящими отверстиями 9 с клиновым зазором 7 и подводящими отверстиям 10 к гидростатическим карманам 6. Отводящие отверстия 9 выполнены с большим диаметром, чем подводящие отверстия 10. Пята 1 на роторе фиксируется гайкой 11 и шпонкой 12, кольцевой подпятник 2 фиксируется относительно корпуса 4 штифтом 13. Кольцевой канал 8 выполнен расточкой кольцевого подпятника с последующей установкой втулки 14 по герметичной посадке. С целью быстрого набора давления в гидростатических карманах 6 объем кольцевого канала 8 должен быть небольшим, по этой же причине отводящие отверстия 9 выполнены большего диаметра в сравнении с подводящими отверстиями 10. Несущая способность гидростатических карманов 6 (Rc) обеспечивается их площадью (F) и статическим давлением в карманах (рс), которое определяется диаметром подводящих отверстий 10. Подвод смазочной жидкости к неподвижным подушкам 3 и клиновым зазорам 7 осуществляется по радиальным каналам 5 (фиг. 3), которые сужаются от центра к периферии для обеспечения снижения расхода смазочной жидкости.
Гидростатические карманы 6 упорного подшипника скольжения могут быть расположены на кольцевом подпятнике 2 со стороны пяты 1, между неподвижными подушками 3 (фиг. 1-5), либо на кольцевом подпятнике 2, со стороны корпуса 4 (фиг. 6-10) При последнем расположении упорный подшипник имеет более высокую несущую способность, т.к. можно расположить гидростатические карманы 7 большей площади (F) (фиг. 8).
Гидростатические карманы 7 снабжены уплотнительными элементами 15 (фиг. 5, 9), работающими на трение, например различные графитовые композиции, что позволят снизить расход смазочной жидкости до минимального.
Кольцевой подпятник 2 в сопряжении с корпусом 4 может быть выполнен по сферической поверхности 16 (фиг. 10, 11). Такая конструкция применяется при больших перекосах пяты 1, установленной на роторе, относительно корпуса 4.
Упорный подшипник скольжения работает следующим образом.
По каналам 5 подается смазочная жидкость (на фиг. 3, стрелками показаны направления движения смазочной жидкости), далее запускается в работу сам механизм. При вращении ротора механизма возникает осевая сила Р (фиг. 1), в то же время при вращении пяты 1, установленной на роторе, смазочная жидкость из канала 5 увлекается в клиновые зазоры 7, (на фиг. 4 стрелкой показано направление движения смазочной жидкости). В результате в зазорах 7 повышается давление (может достигать 10МПа и более) и за счет возникновения гидродинамического эффекта появляется несущая способность подшипника. Далее через отводящие отверстия 9, соединяющие клиновые зазоры 7 и кольцевой канал 8, смазочная жидкость, под давлением поступает в гидростатические карманы 6 через отверстия 10, при этом возникает дополнительная несущая способность подшипника за счет гидростатического эффекта, описываемая уравнением: Rc=n × F × рс, где n - количество гидростатических карманов, F - площадь гидростатических карманов, рс - давление в гидростатических карманах. В результате создается несущая способность подшипника R (фиг. 1), как за счет возникновения гидродинамического эффекта, так и за счет возникновения гидростатического эффекта.
Таким образом, предлагаемое техническое решение, за счет усовершенствования конструкции упорного подшипника, позволяет повысить несущую способность упорного подшипника скольжения без применения внешних источников давления смазочной жидкости.