ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

3
Заявляемая полезная модель относится к подшипникам скольжения для центробежных насосов, работающим на перекачиваемой жидкости, и может найти применение при изготовлении, например, подшипников для насосов, поддерживающих пластовое давление (ПДЦ) или магистральных насосов нефтепроводов. Указанные центробежные насосы имеют высокую (до 100000 м/ч) производительность.
Высокопроизводительные центробежные насосы имеют ряд особенностей, которые следует учитывать при их проектировании и изготовлении, особенно тот факт, что скорость скольжения подшипника современного высокопроизводительного насоса составляет 20-40 м/с. Высокая скорость скольжения является причиной износа антифрикционных поверхностей подшипников, что приводит к остановке насоса для замены антифрикционного вкладыша.
Известен подшипник скольжения, содержащий корпус и вкладыш, выполненный составным из силовых слоистых сегментов, обработанных по внутреннему диаметру в один размер, снабженный твердосмазочными сегментами, размещенными между силовыми слоистыми сегментами и обработанными по внутреннему диаметру в один размер с этими сегментами, при этом слои силовых слоистых сегментов расположены перпендикулярно оси подшипника. [RU 2112159, F16C 17/14, 1998]. Силовые слоистые сегменты выполнены из углепластика марки ФУТ (ТУ 5.966-11436), то есть из антифрикционной композиции, включающей угольную ткань и фенолформальдегидное связующее. Твердосмазочные сегменты выполнены из наполненного графитом фторопласта марки Ф40Г40. При испытаниях подшипник выдерживал удельную нагрузку до 1,6 МПа при скоростях 10-12 м/с.
Такая конструкция является наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбрана за прототип.
Прототип успешно применяется в кораблестроении в качестве дейдвудных подшипников скольжения (подшипников судовых гребных валов). Однако условия эксплуатации дейдвудного подшипника (прототипа) и заявляемого подшипника центробежного насоса значительно различаются, и основное различие заключается в скорости скольжения, обычной при эксплуатации, а именно: скорость скольжения дейдвудного подшипника не превышает 10-12 м/с, а скорость скольжения современного высокопроизводительного насоса составляет 20-40 м/с. Известный подшипник может быть использован для высокопроизводительного центробежного насоса, но его эксплуатация будет сопровождаться повышенным износом антифрикционных вкладышей, а также повышенным коэффициентом трения. Кроме того, его конструкция не позволяет создать благоприятные условия для работы подшипника в режимах жидкостного (гидростатического или гидродинамического) трения.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в снижении коэффициента трения и повышении износостойкости высокоскоростного подшипника скольжения путем обеспечения работы подшипника в режиме гидростатического трения.
Указанный технический результат достигается тем, что в подшипнике скольжения, содержащем корпус и вкладыш, выполненный составным из силовых слоистых сегментов, обработанных по внутреннему диаметру в один размер, образующему поверхность трения, силовые слоистые сегменты установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном направлении, разделены удерживающими перегородками, закрепленными на корпусе, и снабжены фиксирующими прокладками из эластичного материала, размещенными по торцевым сторонам силовых слоистых сегментов, причем часть силовых слоистых сегментов имеет отверстия для подачи перекачиваемой жидкости на поверхность трения.
Подшипник может иметь дополнительно регулировочные прокладки между корпусом и силовыми слоистыми сегментами, выполненные из того же материала, что и фиксирующие прокладки, размещенные на боковых поверхностях сегментов.
На фигуре чертежа представлен поперечный разрез заявляемого подшипника.
В корпусе 1 размещены силовые слоистые сегменты 2, разделенные удерживающими перегородками 3. Перегородки 3 крепятся на корпусе 1 винтами 4, они являются элементами фиксации силовых слоистых сегментов. Силовые слоистые сегменты 2 и перегородки 3 выполнены из антифрикционного углепластика, например, фенольного углепластика марки ФУТ. Армирующая ткань в углепластике расположена перпендикулярно поверхности вала, что обеспечивает наименьшую интенсивность изнашивания. Фиксирующие прокладки 5 размещены по торцевым стенкам силовых слоистых сегментов 2. Они выполнены из эластичного материала, например, паронита (паронит листовой марки ПОН-Б, ПМБ ГОСТ 481-80). Подшипник может иметь дополнительно регулировочные прокладки 6, выполненные из того же материала, что и фиксирующие прокладки, размещенные между корпусом 1 и боковыми поверхностями силовых слоистых сегментов 2. В части слоистых сегментов 2 выполнены каналы 7 для подачи перекачиваемой жидкости в зазор подшипника. Подшипник может использоваться в качестве опоры вращения вала ротора многоступенчатого центробежного насоса, для чего его устанавливают со стороны муфты, соединяющей электродвигатель с насосом (передний подшипник), встраивая в гнездо всасывающей крышки 8 (см. фиг.).
При работе подшипника по мере изнашивания слоистых сегментов 2 расчетный зазор в подшипнике можно поддерживать и регулировать за счет пригонки фиксирующих прокладок 5 и установки дополнительных регулировочных эластичных прокладок 6 между сегментами и стаканом подшипника, что увеличивает срок службы комплекта вкладышей (слоистых сегментов) подшипника.
Подача перекачиваемой жидкости непосредственно в зазор подшипника через каналы 7 позволила использовать в качестве смазывающего материала жидкость, перекачиваемую насосом. Жидкость подается под давлением 1.1÷2.0 МПа, что при соблюдении расчетного зазора между валом и подшипником обеспечивает работу подшипника в режиме гидростатического трения.
Заявляемый подшипник был изготовлен и установлен в модернизированном насосе ЦНС 180 (240)-1422, который находится в эксплуатации на месторождении Киенгоп кустовой насосной станции КНС-1 в составе агрегата №3. Наработка на 25.12.12 г. составила 2045 часов. При проведении технической диагностики виброскорость составила 1,0…3,3 мм/с при допуске 7,1 мм/с. Запас по мощности составил 2,8%, что позволяет экономить электроэнергию на одном насосе в течение месяца не менее 29 МВт·ч. Давление в трубе разгрузки, поддерживающее работу подшипника, составило 1,6…1,4 МПа при требуемом расчетном 1,1…2,0 МПа. Следов износа на поверхностях вкладышей и вала не наблюдалось.
Из вышеизложенного следует, что заявленный подшипник скольжения устойчиво работает в центробежном насосе, обеспечивая низкую виброскорость и стабильное гидростатическое давление. Это позволяет прогнозировать продолжительную эксплуатацию изделия. Обнаруженный запас мощности указывает на высокий коэффициент полезного действия агрегата.