РАЗЪЕМНЫЙ ВКЛАДЫШ ОПОРНОГО ПОДШИПНИКА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в малогабаритных опорных подшипниках скольжения роторов паровых турбин.
Ресурс и надежность паровых турбин во многом определяется конструкцией подшипников скольжения, прежде всего опорных подшипников, и материалами, из которых они изготовлены. К опорным подшипникам скольжения паровых турбин предъявляются повышенные требования по надежности при их эксплуатации. Нагруженность подшипников определяется весом опирающихся на них роторов, достигающим 200 тонн. При этом частота вращения роторов составляет 3000 об/мин (линейные скорости в подшипниках достигают 95-100 м/с), а зазоры в проточной части не превышают нескольких миллиметров. Выход из строя одного подшипника влечет за собой перегрузку и выход из строя соседних подшипников и т.д. Итогом становится аварийная ситуация с необратимыми последствиями. В современных турбоагрегатах удельные нагрузки на подшипник могут достигать 2,5-3,5 МПа. В связи с этим возникает необходимость в создании материала, работоспособного в указанном диапазоне нагрузок при температуре рабочей поверхности не ниже 115°C. В опорных подшипниках скольжения паровых турбин в качестве антифрикционного слоя вкладыша применяются металлические сплавы - баббиты, обычно оловянные, стабильно работающие с масляной смазкой (горячее низковязкое турбинное масло).
Известен разъемный вкладыш опорного подшипника паровой турбины, выполненный в форме металлического основания с закрепленной на нем антифрикционной вставкой из баббита, имеющей на рабочей поверхности маслораздаточные кольцевые охлаждающие канавки. Кольцевые охлаждающие канавки выполнены трапецеидальными, они чередуются с выступами также трапецеидальной формы. Указанные канавки обеспечивают равномерное распределение смазки по всей поверхности вкладыша и создают накопительные масляные резервуары в трапецеидальных канавках, обеспечивающие подшипник смазкой в периоды недостаточной его подачи (RU 2422689, МПК: F16C 17/02, опубликован 27.06.2011)
Недостатком известного устройства является то, что канавки указанной формы сложны в изготовлении. Кроме этого, общим недостатком подшипников с баббитовой заливкой является низкая несущая способность (до 2,5 МПа удельной нагрузки), при которой температура рабочей поверхности не превышает 95°C. Повышение температуры баббита Б83 выше 100°C приводит к значительному снижению его твердости, и эксплуатировать подшипники с таким уровнем температур запрещается.
3
Известен вкладыш опорного подшипника, включающий металлическое основание и закрепленную на его поверхности антифрикционную вставку, выполненную в виде полукольца из антифрикционного углепластика, состоящего из полимерного связующего и углеродной ткани с объемом сорбционного пространства 0,1-0,3 см/г с волокном со средним размером кристаллитов по базисной плоскости 3,0-6,0 нм и толщиной пакета базисных плоскостей 1,0-4,0 нм, при этом антифрикционная вставка закреплена на металлическом основании прижимными планками, установленными на уровне горизонтального разъема вкладыша в количестве, достаточном для его крепления, а в качестве полимерного связующего антифрикционный углепластик содержит полифениленсульфид (RU 133573, МПК: F16C 17/02, опубликован 20.10.2013).
Это известное техническое решение является наиболее близким к заявленному и принято за прототип.
Недостатком устройства, принятого за прототип, является то, что в подшипнике не обеспечивается соосность вставки из антифрикционного углепластика с металлическим основанием. Кроме того, клеевое соединение сопрягаемых поверхностей основания и вставки из антифрикционного углепластика не обеспечивает высокого сопротивления сдвигу в осевом направлении. Значительные осевые усилия, возникающие в подшипниках при перекосах шеек роторов, наклонах опор, при остывании роторов после останова турбоагрегата могут приводить к смещению рабочей поверхности вкладыша подшипника относительно основания и возникновению аварийных ситуаций.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить сопротивляемость рабочей поверхности осевому усилию при перекосах шеек роторов, наклонах опор, при остывании роторов после останова турбоагрегата, а также существенно упростить монтаж вставки относительно подшипника, что приводит к снижению временных затрат на замену углепластика в опорном подшипнике и повышению надежности его работы. Предложен разъемный вкладыш опорного подшипника, включающий металлическое основании, закрепленную на его поверхности вставку, выполненную в виде полукольца из антифрикционного углепластика и канал для подвода смазки, при этом в металлическом основании вкладыша выполнены кольцевые канавки прямоугольной формы, а рабочая поверхность антифрикционной вставки имеет ответные кольцевые выступы, причем ширина кольцевых канавок не менее толщины вставки из антифрикционного углепластика в месте выступа, а ее крепление в металлическое основание осуществляется по посадке с натягом.
Устройство иллюстрируется чертежами, где изображено:
- на фиг. 1 - нижняя половина разъемного вкладыша при креплении вставки по посадке с натягом;
- на фиг. 2 - вид Б-Б по фиг. 1;
- на фиг. 3 - нижняя половина разъемного вкладыша при креплении вставки на клею.
3
Разъемный вкладыш опорного подшипника включает металлическое основание 1 с кольцевыми канавками 2 и закрепленную на его поверхности вставку 3, выполненную в виде полукольца из антифрикционного углепластика. Кольцевая поверхность вставки 3 выполнена с ответными кольцевыми выступами 4. Ширина b кольцевых канавок 2 выполнена не менее толщины вставки в месте выступа с. Для подвода смазки в металлическом основании 1 подшипника и во вставке 3 выполнен канал 5 и маслораздаточный карман 6. Крепление вставки 3 в металлическое основание 1 осуществляется по посадке с натягом, при этом между кольцевыми канавками 2 металлического основания 1 и кольцевыми выступами 4 вставки 3 обеспечивается натяг 0,1-0,15 мм. Возможно крепление вставки 3 на клеевой основе, при этом между поверхностью вставки 3 и поверхностью металлического основания 1 выполняется клеевой зазор a=0,3-1,0 мм для нанесения маслобензостойкого клея. Подшипник с рабочей поверхностью из антифрикционного углепластика обладает следующими свойствами: сниженным коэффициентом граничного трения (0,12-0,13), работоспособен при удельных нагрузках 3,5-4,0 МПа, обладает по сравнению с баббитовым подшипником пониженной электропроводностью (более чем на 10).
Устройство работает следующим образом:
При работе паровой турбины ротор опирается на опорные подшипники скольжения. Вкладыш опорного подшипника скольжения устанавливается в корпус опоры штатно на четыре опорные колодки или по сферической поверхности в зависимости от существующей схемы опирания. Смазка (турбинное масло, например ТП-22) в подшипник поступает через канал подвода смазки 5 и распределяется по ширине подшипника посредством маслораздаточного кармана 6. Масло в подшипник подается под давлением 0,05-0,10 МПа для обеспечения в подшипнике режима гидродинамической смазки.