КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА
COMBINED BEARING

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных машинах, к которым предъявляются повышенные требования по быстроходности и возможности многократных пусков (остановов) машины.
Известна комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем подшипник качения и подшипник скольжения. В качестве одной из опорных поверхностей подшипника скольжения на основных режимах работы и установочных элементов для фиксирования наружного кольца подшипника качения в периоды пусков-остановов установлены упругие металлические пластины, закрепленные на внутренней поверхности полого вала и образующие клиновые зазоры с наружным кольцом подшипника качения (Патент РФ №2228470, МПК F16C 21/00, опубл. 10.05.2004 г.). Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности переключения в необходимый момент с подшипника качения на подшипник скольжения и регулирования зазора подшипника скольжения на основном рабочем режиме.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении ресурса и надежности системы "ротор - опоры" путем разделения и дублирования функций подшипников качения и скольжения и активного управления их характеристиками на различных режимах работы роторной машины.
Техническая задача достигается тем, что комбинированная опора, содержащая корпус, размещенные в нем подшипники качения и скольжения, причем в качестве установочных элементов в периоды пусков-остановов закреплены упругие металлические пластины, образующие клиновые зазоры, отличается от прототипа тем, что упругие металлические пластины закреплены на втулке, установленной на валу, и образуют клиновые зазоры с наружной втулкой, установленной в подшипниках качения, а в корпусе по окружности установлены электромагнитные катушки, подключенные к источнику питания, к которому подсоединены пьезоактуаторы, прижимаемые пружинами.
Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности опорного узла за счет разделения и дублирования функций подшипника качения и подшипника скольжения и активного управления их характеристиками на различных режимах работы роторной машины.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена комбинированная опора, продольный разрез А-А, на фиг. 2 - то же, поперечный разрез Б-Б, на фиг. 3 - то же, поперечный разрез В-В.
Комбинированная опора состоит из корпуса 1, в котором установлены подшипники 2 качения. В подшипниках 2 качения установлен подшипник скольжения, выполненный в виде наружной втулки 3 и металлических пластин 4, являющихся установочными элементами в период пусков-остановов и образующих клиновые зазоры с наружной втулкой 3. Металлические пластины 4 закреплены на втулке 5, которая установлена на вал 6. По окружности в корпусе 1 установлены электромагнитные катушки 7 и пьезоактуаторы 8, прижимаемые пружинами 9, подключенные к источнику питания (на чертеже не показан).
Устройство работает следующим образом.
В начальный момент времени подается напряжение на электромагнитные катушки 7. Возникает электромагнитное поле и металлические пластины 4 прижимаются к наружной втулке 3, при этом передача нагрузки с вала 6 на корпус 1 осуществляется через металлические пластины 4 и тела качения подшипника 2 качения. По мере возрастания скорости вращения вала 6 напряжение, подаваемое на электромагнитные катушки 7, понижается, металлические пластины 4 за счет собственной упругости отгибаются от наружной втулки 3, при этом между металлическими пластинами 4 и наружной втулкой 3 образуется воздушный зазор, в котором возникает газодинамическая сила, которая центрирует вал 6 и воспринимает внешнюю нагрузку, а пьезоактуаторы 8 стопорят наружную втулку 3 в радиальном направлении. Подшипники 2 качения выключаются из работы. При остановке происходят обратные процессы. При этом повышается устойчивость вращения вала 6 за счет повышенного демпфирования со стороны упругих металлических пластин 4 и газового слоя подшипника скольжения.