СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И БЫСТРОХОДНОСТИ АВТОНОМНОГО ОПОРНО-УПОРНОГО ПОДШИПНИКА ЖИДКОСТНОГО ТРЕНИЯ

1. Способ повышения несущей способности и быстроходности автономного опорно-упорного подшипника жидкостного трения, включающий создание гидродинамического слоя смазки движением одной из двух поверхностей тел, образующих слой, и дополнительное воздействие на указанный слой создаваемым охлаждающей средой тепловым потоком, который изменяют, варьируя на его пути теплопроводностью, теплоотдачей от поверхности теплосъема и ее размерами, обеспечивая в различных зонах слоя и по его толщине разные вязкости и силы вязкостного трения между слоем и поверхностями тел и внутри слоя, отличающийся тем, что обеспечивают между величинами средней вязкости смазки во всех частях слоя, в их участках и в зонах по толщине слоя соотношения, соответствующие, по меньшей мере, одному неравенству, выбранному из следующей единой системы неравенств:
1
где µ - средняя вязкость смазки в зоне слоя, прилегающей к поверхности тела, движущего слой,
2
µ - средняя вязкость смазки в напорной части слоя, за исключением участков, расположенных вдоль выходной и боковых границ этой части слоя, и зоны, прилегающей к поверхности тела, движущего слой,
3
µ - средняя вязкость смазки в участках напорной части слоя, расположенных вдоль выходной и боковых границ этой части слоя,
4
µ - средняя вязкость смазки в зоне, прилегающей к неподвижной поверхности в свободной или также вакуумной частях слоя,
5
µ - средняя вязкость смазки в свободной части или также вакуумной частях слоя, кроме зоны, прилегающей к неподвижной поверхности,
1
2
3
1
2
3
4
5
1
1
2
3
4
5
1
4
5
1
1
2
3
4
5
1
4
5
1
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
обеспечивают указанные соотношения вязкостей, создавая различные виды вязкостных клиньев, в том числе обеспечивая выполнение неравенства µ<µ<µ или µ<µ=µ путем подвода газовой прослойки к подвижной поверхности в напорной части слоя, снижения там прослойкой вязкости и создания двухслойного газогидродинамического смазочного слоя, и/или обеспечивая выполнения неравенства µ=µ>µ и используя свободную часть слоя или также вакуумную часть слоя, формируют их как проточную часть гидродинамического насоса с образованием в них гидродинамического перепада давления, при этом засасывают внешний воздух в свободную часть слоя, охлаждают им в этой части движущуюся поверхность, и ею, обеспечивая выполнения неравенства µ>µ=µ, охлаждают напорную часть слоя, а воздух удаляют во внешнее пространство, и/или обеспечивая выполнение неравенства µ=µ>µ, засасывают охлажденную вне подшипника жидкую смазку в свободную часть слоя, также охлаждают ею движущуюся поверхность и снабжают напорную часть слоя, удаляют поступившую смазку из свободной части слоя, и/или, обеспечивая выполнение неравенства µ>µ>µ, используют свободную часть слоя и отводят тепло внешним охладителем от неподвижной поверхности, охлаждают свободную часть слоя и движущуюся поверхность, а ею, обеспечивая выполнение неравенства µ>µ=µ, охлаждают напорную часть слоя, и/или, способствуя выпополнению неравенств µ=µ>µ и µ>µ>µ, заполняют смазкой весь объем свободной части слоя, создавая внутреннюю циркуляцию смазки путем образования системы канавок и отверстий в ненагруженной части слоя, возвращают по этой системе смазку, вытекающую из слоя, обратно в слой, тем самым увеличивают тепломассообмен в слое, и/или, обеспечивая выполнение неравенства µ>µ<µ или µ=µ<µ, или µ<µ<µ в упорном подшипнике с параллельными рабочими поверхностями, формируют вязкостный клин, создающий гидродинамический смазочный слой с его охлаждением без геометрического клина, и/или, обеспечивая выполнение неравенства µ>µ<µ, или µ=µ<µ, или µ<µ<µ в напорной части инерционного смазочного слоя, охлаждают внешним источником неподвижную поверхность на участках, расположенных вдоль выходной и боковых границ, и создают инерционный слой с вязкостным клином, и/или, способствуя обеспечению всех указанных выше неравенств, создают между поверхностями, ограничивающими смазочный слой, пространства стабильной клиновой или плоской формы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для образования гидрогазодинамического слоя подают жидкую смазку в ограниченном количестве в напорную часть слоя, затягивают в нее газ из свободной части, формируют газодинамическую часть напорной части слоя у подвижной поверхности, жидкой смазкой, прилегающей к неподвижной рабочей поверхности, заполняют ее неровности и образуют гидродинамическую часть напорной части слоя, причем количество жидкой смазки, обеспечивающее как снижение трения, так и безаварийную работу подшипника, регулируют выбором места расположения и размером отверстия для подсоса жидкой смазки в вакуумную часть слоя.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания воздушного тепломассообмена в свободной части слоя опорного и упорного подшипников, формируют свободную или также вакуумную части слоя как проточную часть гидродинамического насоса из условий оптимальных расходов и давлений, подводят жидкую смазку в слой, всасывая ее из картера в вакуумную часть слоя движущейся поверхностью, и также ею создают циркуляцию и перепад давления в свободной части слоя, засасывают воздух во входной участок свободной части слоя из внешнего пространства через воздушный фильтр или из воздухоохладителя, сжимают воздух в сужающемся участке свободной части слоя и удаляют его из подшипника через улавливающее смазку устройство наружу или в воздухоохладитель, обеспечивая при вращении вала отвод тепла от движущейся поверхности к воздуху в свободной части слоя, а затем - от напорной части смазочного слоя к движущейся поверхности.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания тепломассообмена жидкой смазкой в свободной части слоя опорного и упорного подшипников формируют свободную или также вакуумную части слоя как проточную часть гидродинамического насоса из условий оптимальных расходов и давлений, заполняют жидкой смазкой свободную часть смазочного слоя, движущейся поверхностью засасывают смазку во входной участок свободной части слоя из маслоохладителя, расположенного во внешнем пространстве, после чего движущейся поверхностью повышают давление в сужающемся участке свободной части слоя и удаляют поступившую смазку из подшипника в маслоохладитель, обеспечивая отвод тепла от движущейся поверхности к смазке в свободной части слоя, а затем при вращении вала движущейся поверхностью подают в напорную часть слоя охлажденную смазку и там отводят тепло от слоя к этой поверхности.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания теплообмена в свободной части смазочного слоя в опорном и упорном подшипниках заполнят смазкой весь объем этой части слоя, создают в упорных подушках или в верхнем вкладыше или в крышке, выполняющей функцию верхнего вкладыша, каналы, создают на неподвижной поверхности в свободной части слоя ребра, увеличивая там поверхность теплообмена, по каналам прокачивают охлаждающую среду с отводом тепла от свободной части смазочного слоя к неподвижной поверхности и отводом тепла от движущейся поверхности к свободной части слоя, при этом в напорной части слоя при вращении вала отводят тепло к его поверхности.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения внутренней циркуляции смазки в опорном и упорном подшипниках засасывают смазку из нижней части корпуса или картера в вакуумную часть смазочного слоя, при этом увеличивают количество смазки, подаваемое в смазочный слой за счет направления смазки, вытекающей из боковых границ слоя, в канавки на неподвижной поверхности у этих границ, и из них направляют смазку в канавку, расположенную перед входом в напорную часть слоя или в канавку перед входом в свободную часть слоя, а при подаче смазки, вытекающей из торцов вкладыша в упорные части, создают в указанных опорных частях малые картеры, из которых смазку возвращают гребнем в опорную часть через отверстия во вкладыше, при этом увеличивают диаметр шейки вала с уменьшением на расстоянии шейки вала диаметра вкладыша, при этом образуют постоянно заполненный объем смазки в нижнем вкладыше, обеспечивающий режимы снабжения смазкой при страгивании и на малых оборотах.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания в упорном подшипнике гидродинамического слоя с параллельными рабочими поверхностями неподвижную плоскую рабочую поверхность разделяют канавками с формированием отдельных подушек, обеспечивают параллельность между рабочей поверхностью гребня и рабочими поверхностями подушек, образуют между поверхностью вращающегося гребня и поверхностями подушек гидродинамические смазочные слои, в которых с использованием вязкостных клиньев создают гидродинамическое давление, в сумме равное упорной нагрузке, отводят тепло от выходного участка слоя с повышением там вязкости смазки, теплоизолируют входной участок слоя, причем в подшипнике, содержащем опорный вкладыш и упорные части, расположенные на торцах вкладыша, образуют внутри вкладыша у этих торцов полукольцевые полости, одна из поверхностей которых представляет собой тыльную поверхность подушек, участки этой поверхности, расположенные напротив выходных участков смазочных слоев подушек, снабжают ребрами и охлаждают, а остальные участки поверхности теплоизолируют, указанные полости соединяют каналами, расположенными под выходной частью смазочного слоя опорного подшипника, и через полости и каналы прокачивают охлаждающую среду.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания инерционного смазочного слоя с вязкостным клином в опорном и упорном подшипниках, под поверхностью участков в напорной части слоя, расположенных вдоль его выходной и боковых границ, прокачивают по дополнительно выполненным каналам, охлаждающую среду, причем указанные каналы располагают и под остальной частью неподвижной поверхности в напорной части слоя, создавая вязкостный клин в инерционном смазочном слое с отводом тепла и от поверхности канавок в этом слое.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при образовании стабильной клиновой формы упорного смазочного слоя используют неподвижную упорную рабочую поверхность с твердостью, превышающую твердость подвижной упорной рабочей поверхности, причем указанная твердость подвижной упорной рабочей поверхности обеспечивает прирабатываемость последней.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают в упорном подшипнике в смазочном слое каждой подушки вязкостный клин, ограничивают подачу смазки в напорную часть слоя и засасывают в эту часть воздух с формированием в указанном подшипнике газогидродинамических смазочных слоев с параллельными рабочими поверхностями и уменьшением тепловыделения в этих слоях.