САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ КОРЕННОЙ ПОДШИПНИК

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использована в поршневых насосах, компрессорах, турбомашиностроении.
Известна конструкция опорного подшипника скольжения вала турбины (RU 2237200, F16C 17/02, F16C 23/02, опубл. 27.09.2004), включающего разъемную обойму корпуса подшипника, снабженные взаимно сопряженными с внутренней расточкой обоймы опорными сферическими подушками верхний полувкладыш и нижний полувкладыш, в котором от его рабочей поверхности к опорной сферической поверхности нижней обоймы выполнены каналы дозированного подвода смазки высокого давления, причем между контактными сферическими поверхностями обойм корпуса и опорных подушек вкладышей выполняют зазор, равный не менее 0,004 диаметра сферы обоймы, а нижнюю обойму снабжают не менее чем двумя разветвленными внутренними каналами для дозированного подвода смазки высокого давления попеременно от внутреннего и внешнего источника. Недостатками конструкции является наличие сложной системы маслообеспечения - необходимость в применении дополнительной системы смазки высокого давления, сложность конструкции, наличие большого количества полостей и каналов, снижение несущей способности масляного слоя на номинальном режиме за счет отбора смазки из гидродинамического клина в подшипнике скольжения на сферическую поверхность.
Наиболее близкой к заявляемой является конструкция опорно-упорного подшипника (Трухний А.Д., Крупенников Б.Н., Троицкий А.Н. Атлас конструкций деталей турбин в 2 частях. Часть 1 стр 101. Часть 2 стр 74. 2007 год), содержащая две половины вкладыша (опоры) стянутые между собой четырьмя специальными болтами и охватываемыми двумя половинами обоймы (картер и крышка). Поверхности, которыми соприкасаются вкладыш (опора) и обойма (картер и крышка) - сферические. Это дает возможность на стадии монтажа установить плоскость упорных сегментов параллельно плоскости упорного гребня ротора. После сборки вкладыш жестко фиксируется в обойме с помощью стопора, который входит в прорезь вкладыша и препятствует ее смещению относительно обоймы.
Недостатками ближайшего аналога являются отсутствие возможности динамической самоустановки подшипника и, как следствие, снижение работоспособности за счет возникновения неравномерного износа по ширине подшипника (краевой эффект), а также невозможность использования стандартных (штатных) коренных вкладышей.
Полезная модель решает задачу повышения надежности коренного подшипника поршневой машины за счет исключения неравномерного износа по ширине коренных вкладышей, возникающего при перекосах осей шипа (вала) и подшипника под действием воспринимаемых нагрузок, и возможности использования стандартных (штатных) коренных вкладышей.
Это достигается тем, что в самоуставливающемся коренном подшипнике, содержащем картер с каналом системы смазки двигателя, крышку и сопрягающуюся с ними по сферической поверхности с зазором промежуточную разъемную опору, согласно полезной модели, в средней плоскости на сферической поверхности промежуточной разъемной опоры выполнена кольцевая незамкнутая канавка, конец которой соединен дренажным каналом с картерным пространством, на ненагруженной половине сферической поверхности картера и крышки выполнен штифт, соответственно на сопрягаемой сферической поверхности промежуточной разъемной опоры выполнен паз больших габаритных размеров, на сферической поверхности картера и крышки соосно каналу системы смазки двигателя выполнена полость для непрерывного подвода масла, размеры которой больше размеров канала системы смазки двигателя на величину не меньше диаметрального зазора между пазом и штифтом, внутри промежуточной разъемной опоры установлены коренные вкладыши, к которым подведен маслоподающий канал от кольцевой незамкнутой канавки.
Технический результат - самоустановка коренного подшипника при перекосах осей вала и подшипника из-за поворота промежуточной разъемной опоры под действием момента, возникающего при смещении эпюры гидродинамического давления по ширине подшипника относительно вертикальной оси.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 показана верхняя половина промежуточной разъемной опоры, на фиг. 2 - нижняя половина промежуточной разъемной опоры, на фиг. 3 - поперечный разрез конструкции самоустанавливающегося коренного подшипника, на фиг. 4 - вид А-А фиг. 3, на фиг. 5 - схема сил, действующих при повороте промежуточной разъемной опоры подшипника, на фиг. 6 - пример годографа сил, действующих на первый коренной подшипник четырехцилиндрового двигателя типа ЧН 13/15.
Устройство содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 половины промежуточной разъемной опоры, кольцевую незамкнутую канавку 3, дренажный канал 4, паз 5, штифт 6, маслоподающий канал 7, стяжные винты 8, картер 9, полость 10, канал системы смазки двигателя 11, верхний 12 и нижний 13 коренные вкладыши, крышку 14. Позицией 15 обозначена коренная шейка коленчатого вала.
Самоустанавливающийся коренной подшипник содержит промежуточную разъемную опору, состоящую из верхней половины 1 и нижней половины 2. Промежуточная разъемная опора устанавливается в картер 9 и закрепляется снизу крышкой 14. Каждая половина промежуточной разъемной опоры сопрягается с картером 9 и крышкой 14 по сферической поверхности. Сопряжение сферических поверхностей выполнено с зазором.
В средней плоскости подшипника на сферической поверхности промежуточной разъемной опоры, выполнена незамкнутая кольцевая канавка 3 с дренажным каналом 4 уменьшенного сечения, обеспечивающим непрерывную циркуляцию масла.
На ненагруженной (верхней) половине сферической поверхности картера и крышки (в картере) выполнен штифт 6 для ограничения вращения промежуточной разъемной опоры. Соответственно на сопрягаемой сферической поверхности промежуточной разъемной опоры выполнен паз 5 больших габаритных размеров.
Внутрь промежуточной разъемной опоры установлены два стандартных (штатных) коренных вкладыша: верхний 12 и нижний 13. Две половины промежуточной подвижной опоры жестко соединены, например, при помощи четырех стяжных винтов 8. Внутри промежуточной разъемной опоры выполнен маслоподающий канал 7 для подачи смазки к коренным вкладышам 12 и 13. На сферической поверхности картера и крышки (в картере) соосно каналу 11 выполнена полость 10 для непрерывного подвода моторного масла из канала системы смазки двигателя 11. Размеры полости 10 должны быть больше диаметра канала 11 на величину не меньше диаметрального зазора между штифтом 6 и пазом 5, для обеспечения непрерывного сообщения между маслоподающим каналом 7 и каналом системы смазки двигателя 11 через незамкнутую кольцевую канавку 3 при поворотах промежуточной разъемной опоры, величина которых ограничена величиной диаметрального зазора между штифтом 6 и пазом 5.
max
X
X
X
X
TP
Самоустанавливающийся коренной подшипник работает следующим образом. При перекосах осей вала 15 и подшипника эпюра гидродинамических давлений в смазочном слое смещается по ширине коренного вкладыша 13 таким образом, что максимальное гидродинамическое давление в смазочном слое P смещается на величину L от центральной оси коренного вкладыша (фиг. 5). Результирующая сила F (фиг. 5), действующая на промежуточную подвижную опору со стороны масляного слоя также смещается на величину L. Возникающий при этом момент силы F преодолевает момент вызванный силой трения F на
плече R, происходит поворот промежуточной разъемной опоры в сторону уменьшения угла перекоса осей вала 15 и подшипника.
При работе двигателя подача моторного масла к коренным вкладышам осуществляется через маслоподающий канал 7 в промежуточной разъемной опоре. Обеспечение непрерывного сообщения между маслоподающим каналом 7 и каналом системы смазки двигателя 11 через незамкнутую кольцевую канавку 3 достигается выполнением на сферической поверхности соосно каналу 11 полости 10 с габаритными размерами больше диаметра канала 11 на величину не меньше диаметрального зазора между штифтом 6 и пазом 5.
При этом наличие смазки в зазоре между промежуточной разъемной опорой и картером 9 обеспечивается наличием незамкнутой кольцевой канавки 3. Подача смазки осуществляется, во-первых, за счет избыточного давления в кольцевой незамкнутой канавке 3, обусловленного уменьшенным сечением дренажного канала 4, и, во вторых, за счет изменения по величине и направлению силы, действующей на коренной подшипник в течение рабочего цикла.