КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА Российский патент 1997 года по МПК F16C21/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в быстровращающихся роторных машинах.

В качестве прототипа данного технического решения выбрана комбинированная опора, в которой одной из несущих поверхностей гидростатического подшипника (ГСП) является поверхность одного из колец подшипника качения. В таком блоке работают ГСП, либо с уменьшением давления подачи нагрузка воспринимается подшипниками качения. При этом не обеспечивается фиксирование вала и подшипника качения относительно корпуса, что является причиной ухудшения динамических свойств опорного узла при отсутствии давления питания [1]
Техническая задача, которую решает данное изобретение, -повышение надежности системы "ротор-опора" путем разделения и дублирования функций подшипника качения и подшипника скольжения, а также улучшение динамических характеристик опоры на режимах пуск-останов.

Это достигается тем, что комбинированная опора, содержащая корпус с установленным в нем подшипником скольжения, а также концентрично расположенный в подшипнике скольжения подшипник качения и шейка вала, снабжена подвижными колодками, корпус выполнен с концентрично размещенным относительно подшипника скольжения шипом, а шейка вала выполнена в виде цилиндрической втулки с пазами на ее внутренней поверхности, установленной внутри подшипника скольжения и смонтированной на наружной поверхности подшипника качения посредством упруго установленных в упомянутых пазах с возможностью перемещения под действием центробежных сил подвижных колодок, при этом внутренняя обойма подшипника установлена неподвижно на шипе корпуса.

На фиг.1 изображена комбинированная опора, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечный разрез.

Комбинированная опора содержит корпус 1 с размещенными в нем подшипником 2 качения и втулкой подшипника 3 скольжения. Шейка вала 4 имеет пазы, в которых установлены колодки 5 и упругие элементы 6. Внутренняя обойма подшипника 2 качения установлена неподвижно на шине корпусе 1, а наружная обойма может вращаться совместно в шейкой вала 4 при наличии контакта с колодками 5.

Опора работает следующим образом.

При запуске (остановке) машины фиксирование шейки вала 4 и передача нагрузки на корпус 1 происходит через подшипник качения 2, колодки 5 и упругие элементы 6. Колодки 5 прижимаются упругими элементами 6 к наружной обойме подшипника 2 качения. Чтобы предотвратить дополнительный износ колодок, момент сил прижатия должен быть больше момента трения в подшипнике качения.

С увеличением скорости вращения шейки вала 4 колодки 5 под действием центробежных сил деформируют упругие элементы 6 и смещаются по пазу в радиальном направлении, освобождая наружнюю обойму подшипника качения 2, которая с этого момента может вращаться в свободном режиме.

При отсутствии контакта между подшипниками качения 2 последний фактически выключен из работы. Передача нагрузки и фиксирование шейки вала на высоких частотах вращения происходит посредством смазочного слоя подшипника скольжения 3, несущая способность которого может создаваться в это время как в результате действия гидродинамического клина, так и за счет гидростатического эффекта при наличии давления питания.

Таким образом, во всем диапазоне скоростей положение шейки вала 4 относительно корпуса 1 фиксировано, что улучшает характеристики системы ротор-опора на пусковых режимах. Подшипник качения 2 на высоких частотах вращения выведен из работы. Это позволяет сохранить его работоспособность даже при низкой предельной быстроходности.

(57) Использование: в машиностроении для быстровращающихся роторных машин. Сущность: опора содержит корпус с установленными в нем подшипником качения и подшипником скольжения. Опора снабжена подвижными колодками, установленными вместе с упругими элементами в пазах вала с возможностью перемещения под действием центробежных сил. Такое выполнение повышает надежность системы ротор-опора и улучшает динамические характеристики опоры на режимах пуск-останов. 2 ил.

Комбинированная опора, содержащая корпус, установленный в нем подшипник скольжения, а также концентрично расположенный в подшипнике скольжения подшипник качения и шейку вала, отличающаяся тем, что она снабжена подвижными колодками, корпус выполнен с концентрично размещенным относительно подшипника скольжения шипом, а шейка вала выполнена в виде цилиндрической втулки с пазами на ее внутренней поверхности, установленной внутри подшипника скольжения и смонтированной на наружной поверхности подшипника качения посредством упруго установленных в упомянутых пазах с возможностью перемещения под действием центробежных сил подвижных колодок, при этом внутренняя обойма подшипника качения установлена неподвижно на шипе корпуса.