МЕЖВАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к общему машиностроению и может быть использована в подшипниковых узлах многовальных газотурбинных двигателей, например, межвальных и межроторных подшипников, у которых одновременно вращаются внутренние и наружные кольца.
Известен подшипниковый узел, преимущественно, насосного агрегата, описанный в патенте СССР №462032 "Подшипниковый узел", кл.: F 16 С 33/74, от 14.04.75 г. Данный подшипниковый узел состоит из корпуса, вала подшипника качения, по обеим сторонам которого установлены диски, а для создания насосного эффекта в дисках выполнены отверстия. Рабочая жидкость поступает через отверстия в полость, образованную диском и подшипником, а затем под действием центробежных сил отбрасывается в сторону наружного кольца подшипника.
Однако, в данном устройстве не обеспечивается интенсивное охлаждение узла подшипника при высоких частотах вращения. В этом случае потребуется дополнительное интенсивное охлаждение контактирующих поверхностей тел качения, дорожек качения, колец и диска.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство, в котором подвод масла к подшипникам осуществляется через вращающийся вал и полые масляные коллекторы за счет использования эффекта действия центробежных сил. Например, в авиационном двигателе АЛ-31Ф, описанном в справочнике "Двигатели авиационные, ракетные, морские, промышленные 1944-2000 гг", Москва, "АКС-Конверсалт", 2000 г., стр.109-111.
Устройство содержит вал с каналами, на котором установлен подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца, тела качения и сепаратор, центрируемый по наружному кольцу, масляные коллекторы, установленные по торцам внутреннего кольца с каналами для смазки в виде жиклеров, расположенных на расстоянии 1-1,5 мм от внутреннего кольца.
Масло из жиклеров направляется параллельно от оси вращения подшипника в зазор между внутренним кольцом и сепаратором.
Однако, как показали исследования, уже при частотах вращения 500-700 об/мин, струя масла, выходящая из вращающегося жиклера и, направленная параллельно оси вращения, под действием центробежных сил на выходе отклоняется в сторону вращения на угол 90 и, распыляясь, в виде масловоздушной смеси под углом к касательной минует подшипник. Это не позволяет обеспечить интенсивное охлаждение узла подшипника.
Задачей данной полезной модели является повышение эффективности смазки и охлаждения подшипника за счет обеспечения подачи смазки непосредственно под сепаратор.
Поставленная задача достигается тем, что в межвальном подшипниковом узле, содержащем подшипник качения, внутреннее кольцо которого установлено на вал с отверстиями для масла и упорным торцем, а наружное - в корпус, массивный сепаратор, центрируемый, преимущественно, по наружному кольцу, и тела качения, на торцевых поверхностях внутреннего кольца подшипника выполнены каналы, стенки которых образуют с упорным торцем полости, соединенные с отверстиями вала.
Каналы могут быть наклонены в сторону, противоположную вращению вала.
Каналы могут быть выполнены щелевидными, при этом площадь сечения канала на входе в 2,5- 4 раза больше площади сечения канала на выходе.
В предлагаемом устройстве подшипникового узла используется центробежный эффект, действующий на струю масла и позволяющий путем изменения подвода масла (радиально-тангенциальному) к подшипнику направить отклоняющийся поток смазки с наименьшими гидравлическими потерями непосредственно под сепаратор на рабочие поверхности колец и тел качения.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого подшипникового узла, на фиг.2 - торец внутреннего кольца подшипника с каналом.
Предлагаемый межвальный подшипниковый узел содержит вал 1 с фиксирующим упорным торцем 2 и подшипник качения. Подшипник качения состоит из внутреннего кольца 3, установленного на валу 1, наружного кольца 4, установленного во вращающемся корпусе 5, массивного сепаратора 6, центрируемого, преимущественно, по наружному кольцу 4, и тел качения 7. На торцевой поверхности 8 внутреннего кольца 3 выполнены каналы 9. Стенки каналов 9 образуют с упорным торцем 2 полость 10. Каналы 9 могут быть наклонены в сторону, противоположную вращению вала. Каналы 9 выполнены, например, щелевидными. При этом площадь сечения канала 9 на входе (в 2) в 2,5-4 раза больше площади сечения канала 9 на выходе( в 1). Каналы 9 могут быть направлены, например, по кривой, радиус которой имеет нарастающую кривизну, например, по параболе, гиперболе или эллипсу. Глубина канала 9 (а) составляет (0,7-0,8) ширины бортов внутреннего или наружного колец. Каналы 9 на противоположных торцах внутреннего кольца 3 могут быть равномерно смещены относительно друг друга. На внутренней поверхности сепаратора 6 могут быть выполнены канавки 11 для улучшения подачи масла к контактирующим поверхностям, например, в виде многозаходной резьбы. В валу 1 выполнены масляные отверстия 12, соединенные с полостями 10.
При вращении вала 1 масло из отверстий 12 вала 1 попадает в полости 10, под действием центробежных сил вытесняется из полостей 10 на поверхность по суживающимся каналам 9. При этом энергия давления масла преобразуется в кинетическую энергию масла на выходе. Отклоняющаяся на выходе под действием центробежных сил масловоздушная смесь закручивается и попадает непосредственно под сепаратор 6, омывая рабочие поверхности подшипника.
Предлагаемый межвальный подшипниковый узел по сравнению с прототипом позволяет в четыре-пять раз уменьшить потери масловоздушной смеси в окружающую среду, повысить эффективность охлаждения и смазки подшипника, повысить надежность и долговечность подшипника.