СЕГМЕНТ ОПОРЫ СКОЛЬЖЕНИЯ
SEGMENT OF SLIDING SUPPORT

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено во всех отраслях промышленности в качестве главного элемента как осевых, так и радиальных опор скольжения, работающих с принудительной подачей смазки. Смазка может использоваться либо консистентная, либо жидкостная, либо газовая. В последнем случае предлагаемая конструкция может быть применена в опорах машин, предназначенных для работы в экстремальных условиях: в агрессивных средах, при высоких или низких давлениях и температурах.
Одна из главных задач, которую необходимо решить при создании газо- или гидростатической опоры - разработка самоустанавливающегося крепления сегмента, способного обеспечить виброустойчивость, самоустановку сегмента при перекосах вала, отсутствие утечек смазки из внутренней полости опоры непосредственно в окружающую среду.
В монографии И.Л. Шишкина «Турбомашины на газовых опорах» (издательство Дальневосточного университета, г. Владивосток, 1985 г.) на стр. 107 описана конструкция упорного газостатического подшипника с опорным элементом в виде круглой упругой пластины, скрепленной по наружной кромке с корпусом подшипника, как показано на рис. 1. В центральной части пластины имеются отверстия для подачи смазки в рабочий зазор опоры, образованный пластиной и пятой ротора. Сжатый газ от источника питания вначале поступает в проточную камеру, образованную корпусом подшипника и упругой пластиной, затем через дросселирующие отверстия в пластине поступает в рабочий зазор, образуя при этом несущую газовую подушку, а оттуда выходит в окружающую среду. Под действием разности давлений в проточной камере и в рабочем зазоре пластина прогибается, как показано на фиг. 1, поэтому грузоподъемность и жесткость опоры малы, что может привести к контакту пластины с пятой ротора при его вращении, что недопустимо по соображениям эксплуатационной безопасности. Кроме того, расход сжатого газа, потребляемого такой опорой, значительно превышает расход, требуемый для работы обычной газостатической опоры такой же грузоподъемности.
В руководящем техническом материале «Расчет радиальных газостатических подшипников турбомашин атомной энергетики» (РТМ 108.129.101-78, НПО Центральный котлотурбинный институт, Ленинград, 1978 г.) в табл. 3 на стр. 45, 46 представлены основные типы самоустанавливающихся креплений вкладышей (сегментов) газостатических опор к корпусу машины. На основе анализа патентных материалов авторы РТМ рекомендуют применять в качестве элементов самоустановки вкладышей (сегментов) тяжелонагруженных и крупногабаритных газостатических подшипников карданов подвес или пару «сфера в сфере», изображенную на фиг. 2. Однако указанные элементы самоустановки имеют следующие недостатки:
- при длительной работе эти элементы, содержащие пары сухого трения, подвержены опасности схватывания;
- соединение сегментов с подводящими смазку трубопроводами может нарушить самоустановку и вызвать опасные перекосы.
От первого из указанных недостатков свободна конструкция, предложенная в патенте ЧССР №116766, изображенная на фиг. 3, где в качестве элемента самоустановки применен сильфон.
Конструкция, изображенная на фиг. 3, принята в качестве прототипа в настоящей заявке.
К недостаткам конструкции-прототипа следует отнести слишком большую податливость, или, что то же, недостаточную жесткость элемента самоустановки при смещениях вкладыша, что может привести к его перекосам и недопустимо большим значениям расцентровки ротора и статора.
Предлагается конструкция сегмента, изображенная на фиг. 4, состоящая из двух частей: подвижной 1, воспринимающей нагрузку со стороны ротора, и неподвижной 2, соединенной с корпусом машины. В неподвижной части имеется канал 3 для подвода смазки от источника, а в подвижной части сегмента выполнены каналы для подвода смазки в рабочий зазор опоры, т.е. в зазор между рабочей поверхностью сегмента и цапфой вала или пятой ротора. Отличительным признаком заявляемой конструкции является упругий опорный элемент 4, выполненный в виде гибкой мембраны кольцевой формы. Внутренняя кромка мембраны скреплена с тыльной поверхностью подвижной части сегмента, при этом в крепежном элементе 5 имеется канал для подвода смазки в подвижную часть из полости, имеющейся в неподвижной части. Наружная кромка мембраны соединена с неподвижной частью сегмента, при этом мембрана образует с полостью проточную камеру. В центре днища неподвижной части имеется отверстие с резьбой, предназначенное для обеспечения доступа к крепежному элементу 5 при сборке и разборке конструкции сегмента. В рабочем состоянии конструкции отверстие наглухо закрыто ввинчивающейся заглушкой 6. Технический результат, который достигается применением заявляемой конструкции, заключается в том, что она обеспечивает самоустановку подвижной части сегмента, исключает утечку смазки из внутренней полости в окружающую среду, улучшает виброизолирующие свойства опоры с предлагаемыми сегментами.