УПОРНЫЙ ЛЕПЕСТКОВЫЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК
THRUST DISTAL GAS-DYNAMIC BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подшипникам скольжения с газовой смазкой, используемым в качестве опор роторов высокоскоростных турбомашин различного назначения, к которым предъявляются повышенные требования по быстроходности и возможности многократных пусков (остановов).
Известен гибридный упорный подшипник скольжения, который является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащий два диска, в которые вставлены гофрированные и гладкие упругие элементы, а также центральный диск с канавками для, повышения грузоподъемности и устойчивости движения (см. патент US №2018/0156267 А1, МПК F16С 17/045, опубл. 2018).
Недостатком известного гибридного упорного подшипника является высокий пусковой момент трения, что приводит к неравномерной работе оборудования, повышенному износу поверхностей лепестков, к снижению долговечности, надежности и ресурса работы всего подшипникового узла.
Технической задачей изобретения является минимизация пускового момента, снижение износа поверхности упругих элементов в моменты пуска и останова, повышение надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы и устойчивости движения.
Поставленная задача достигается тем, что упорный лепестковый газодинамический подшипник содержит корпус, выполненный в виде диска, представляющий собой двухстороннюю опору скольжения с лепестками и упругими элементами, согласно изобретению, упругие элементы размещены в специальном секторном возвышении, выполнены в виде тонкостенных секторов с первичным изгибом с возможностью деформирования под действием центробежных грузов, соприкасающихся с внутренней радиусной поверхностью упругих элементов и приводящих к изгибу лепестков, зафиксированных креплениями, изменению осевого зазора и коэффициента жесткости пропорционально скорости вращения.
Технический результат заключается в наличии центробежных грузов, позволяющих снизить момент трения и износ во время «пуска - останова», а так же изменять геометрию рабочей поверхности под действием центробежных сил, демпфировать ударные нагрузки и сохранять устойчивое положение ротора при высоких частотах вращения.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен упорный лепестковый газодинамический подшипник с центробежными элементами, на фиг. 2 - то же в аксонометрической проекции; на фиг. 3 изображено крайнее положение элементов в момент пуска (останова); на фиг. 4 изображено крайнее положение элементов в рабочем режиме.
Упорный лепестковый газодинамический подшипник (фиг. 1 и 2) представляет собой двухстороннюю опору скольжения и состоит из корпуса 1, выполненного в виде диска с радиальными пазами 2, в которые вставлены лепестки 3, зафиксированные креплениями 4 лепестков 3 при помощи винтов 5. В сквозные пазы 6 с двух сторон вставлены и соединены резьбовым соединением центробежные грузы 7, соприкасающиеся с внутренней радиусной поверхностью упругих элементов 8, расположенных в специальном секторном возвышении 9 и выполненных в виде тонкостенных секторов с первичным изгибом.
Устройство работает следующим образом.
В процессе сборки турбомашины, а также в момент пуска (останова) расположенные в сквозных пазах 6 корпуса 1 центробежные грузы 7 находятся в ближайшем к оси вращения положении. Упругие элементы 8 лежат в специальном секторном возвышении 9, представляя собой выпуклый сектор кольцевой пластины. Лепестки 3 занимают ближайшее к корпусу 1 положение, не касаясь неподвижных частей турбомашины, что позволяет избежать износа в моменты пуска (останова), а также значительно снизить пусковой момент. С ростом частоты вращения, под действием центробежных сил происходит смещение центробежных грузов 7 в сквозных пазах 6 в радиальном направлении. При этом упругий элемент 8, ограниченный по образующим креплениями лепестков 3, а также выступом центробежного груза 7, изгибается в сторону лепестков 3, поднимая их. При достижении рабочих частот вращения упругий элемент 8 поднимает лепестки 3 для формирования необходимой геометрии осевого зазора, несущая способность данной опоры достигает максимального значения. Упругие элементы 8 на рабочих режимах увеличивают жесткость упорного подшипника, а также демпфируют возникающие колебания. При уменьшении частоты вращения центробежные грузы 7 смещаются в сквозных пазах 6 в сторону оси вращения, а упругие элементы 8 принимают менее выпуклую форму. Настройка упорного лепесткового газодинамического подшипника с центробежными элементами осуществляется подбором массы центробежных грузов 7, толщиной упругого центробежного элемента 8 и величины сквозного паза 6.