КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА С УПРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
COMBINED SUPPORT WITH ELASTIC ELEMENTS

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в быстровращающихся, высоконагруженных роторных машинах.
В качестве прототипа данного технического решения выбрана комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем последовательно на валу подшипник качения и подшипник скольжения, в которой наружное кольцо подшипника качения установлено в корпусе с использованием упругих колец таким образом, что подшипник качения может перемещаться относительно оси вала в радиальном направлении под действием внешних нагрузок, при этом с увеличением частоты вращения вала в каналах подшипника скольжения появляется гидростатодинамическая реакция, уменьшающая нагрузку на подшипник качения, в результате чего происходит перераспределение внешней нагрузки между подшипником качения и подшипником скольжения (см. патент РФ №2320908, МПК F16C 21/00, опубликовано 27.03.2008 г.).
Недостатком данной опоры является высокие амплитуды колебаний и большие потери на трение, а также отсутствие возможности активного управления динамическими характеристиками системы ротор - опора.
Техническая задача, которую решает данное изобретение, - улучшение динамических характеристик системы ротор - опора за счет включения, выключения упругих колец с помощью изменения напряжения, подаваемого на пьезоактуаторы.
Поставленная задача достигается тем, что комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем последовательно на валу подшипник качения, наружное кольцо которого установлено в корпусе с использованием упругих колец таким образом, что подшипник качения может перемещаться относительно оси вала в радиальном направлении под действием внешних нагрузок, и подшипник скольжения, при этом с увеличением частоты вращения вала в каналах подшипника скольжения появляется гидростатодинамическая реакция, уменьшающая нагрузку на подшипник качения, в результате чего происходит перераспределение внешней нагрузки между подшипником качения и подшипником скольжения. Согласно изобретению на внутренней поверхности корпуса установлены пьезоактуаторы, подключенные к источнику напряжения и способные в результате собственных деформаций перемещать подвижные колодки относительно оси вала в осевом направлении.
Технический результат применения данного устройства заключается в повышении надежности, долговечности, улучшении динамических характеристик системы ротор - опора и уменьшение амплитуды колебаний ротора за счет включения, выключения упругих колец с помощью изменения напряжения, подаваемого на пьезоактуаторы.
На фиг. 1 изображена комбинированная опора, продольный разрез при зафиксированном положении подшипника качения в радиальном направлении относительно оси вала, на фиг. 2 изображена комбинированная опора, продольный разрез при незафиксированном положении подшипника качения в радиальном направлении относительно оси вала.
Комбинированная опора содержит корпус 1 с установленным в нем подшипником скольжения 2, в котором концентрично расположена шейка вала 3. На валу 3 концентрично установлен подшипник качения 4, внутренняя обойма которого неподвижно закреплена на валу 3, а внешняя обойма соединена с корпусом 1 через упругие кольца 5. На корпусе 1 установлены пьезоактуаторы 6, подключенные к источнику питания 7, которые приводят в движение подвижные колодки 8, фиксирующие внешнюю обойму подшипника качения 4.
Устройство работает следующим образом.
При запуске (остановке) машины вращение вала 3 и передача нагрузки на корпус 1 осуществляется через подшипник качения 4, подвижные колодки 8. Подвижные колодки 8 прижимаются к внешней обойме подшипника качения 4 с помощью пьезоакуаторов 6, на которые подается напряжение от источника питания 7. С увеличением частоты вращения в каналах подшипника скольжения 2 появляется гидростатодинамическая реакция и происходит перераспределение внешней нагрузки между подшипником качения 4 и подшипником скольжения 2.
Если при работе комбинированной опоры с включенным ПК возникает недопустимая вибрация, подвижные колодки 8 под действием собственных деформаций пьезоактуаторов 6, возникающих за счет падения напряжения, подаваемого источником питания 7, смещаются в осевом направлении, освобождая наружную обойму ПК. При этом нагрузка с вала 3 на корпус 1 передается через подшипник качения 4, упругие кольца 5 и подшипник скольжения 2. При уменьшении уровня вибрации до допустимых значений все процессы происходят в обратном порядке.