КОНИЧЕСКИЙ ЛЕПЕСТКОВЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ
CONIC LEAF-TYPE FRICTION BEARING

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными и осевыми нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также систем турбонаддува в современном автомобилестроении.
Известна коническая газодинамическая лепестковая опора, содержащая охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности пазами, в которых вставлены лепестки [Патент USA, №4178046, Int. C1 F16С 17/00. Foil bearing. Alexander Silver and James R. Wenban. Appl. No 689,619 24.05.1979 - прототип].
Недостатком известной конической газодинамической опоры является то, что в режимах пуска и останова происходит повышенный износ поверхностей лепестков, что приводит к снижению долговечности, надежности и ресурса работы всего подшипникового узла.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы, устойчивости движения и подавлении биений валов и роторов.
Поставленная задача достигается тем, что в коническом газостатодинамическом лепестковом подшипнике скольжения, содержащем охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности пазами, в которые вставлены лепестки, в отличие от прототипа лепестки от выпадения защищены торцевыми крышками, прикрученными к корпусу подшипника, а посередине подшипника имеется кратное числу лепестков количество радиальных отверстий для подачи газа под давлением для обеспечения дополнительного газостатического давления в рабочей зоне.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 схематически представлен конический лепестковый подшипник скольжения, продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - поперечный разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - вид Г на фиг.1; на фиг.6 - конструкция лепестка; на фиг.7 - развертка опорной поверхности.
Предлагаемый конический газостатодинамический лепестковый подшипник представляет собой опору скольжения и состоит из корпуса 1 в виде втулки с внутренней конической поверхностью, в пазы 8 которой вставлены лепестки 2 и 3, и вала 6.
Корпус 1 охватывает цапфу вала 6 и на внутренней поверхности имеет продольные пазы 8. Лепестки 2 и 3 защищены от выпадения в осевом направлении соответственно торцевыми крышками 4 и 5, прикрученными к корпусу 1 винтами 7. Смазочный материал (газ) подается в рабочую область через радиальные отверстия 9. Внутренняя поверхность конического подшипника является упруго-податливым газостатодинамическим подшипником скольжения.
Лепестки 2 и 3, вставленные в пазы 8, образуют многолепестковую упругую поверхность и расположены внахлест. На внешнюю поверхность лепестков 2 и 3 нанесено антифрикционное покрытие.
Предлагаемый конический газостатодинамический лепестковый подшипник работает следующим образом.
При переходных режимах работы (пуск, останов), когда частота вращения вала невелика и происходит контакт вала и опорной поверхности подшипника, для предотвращения истирания лепестков осуществляется подача смазочного материала (газа) через кратное числу лепестков количество радиальных отверстийв рабочую область. В смазочном слое рабочего зазора возникает избыточное газостатическое давление, вследствие чего вал всплывает.
При увеличении частоты вращения вала в смазочном слое рабочего зазора лепесткового подшипника скольжения возникает избыточное газодинамическое давление. Упругая поверхность лепестков 2 и 3 при этом прогибается, в результате чего увеличивается радиальный зазор. Помимо этого через радиальные отверстия 9 можно регулировать жесткость смазочного слоя подшипника за счет избыточного газостатического давления.
Уменьшение зазора приводит к истиранию лепестков, а следовательно, к снижению долговечности и ресурса работы всего подшипникового узла. Предлагаемая конструкция за счет обеспечения газостатической несущей способности позволяет избежать контакта лепестков с валом в периоды пуска и останова, а также регулировать жесткость смазочного слоя.
Подавая смазочный материал в рабочую зону подшипника, можно радикально изменить рабочие свойства: обеспечивается разделение контактируемых поверхностей лепестков и вала в пусковые режимы. На основных режимах возможно регулирование жесткости смазочного слоя за счет подачи газа. При этом размеры радиальных отверстий для подачи газа лежат в пределах 1…4 мм, а толщина лепестков 0,1…0,4 мм соответственно. Количество лепестков лежит в пределах 3…12, при этом количество радиальных отверстий также лежит в пределах 3…12 и в большей степени зависит от степени нагруженное опоры (массы вала и рабочего колеса).
Предлагаемый конический лепестковый подшипник обеспечивает высокий уровень разделения несущих поверхностей в пусковые режимы и обеспечивает вибрационную устойчивость на основных режимах работы. Данную конструкцию можно в определенной мере рассматривать как комбинацию газостатического и упруго-податливого газодинамического подшипников.
Предлагаемый конический лепестковый подшипник скольжения повышает надежность и долговечность подшипникового узла, ресурс работы, устойчивость движения и подавление биений валов и роторов благодаря дополнительному газостатическому давлению в рабочей зоне.