РАДИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16C17/03 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин - радиальным подшипникам скольжения турбин и генераторов.

Известен радиальный подшипник скольжения сегментного типа, содержащий верхний и нижний вкладыши с подвижными сегментами (от 3 до 6 шт.) с точечным (сферическим) опиранием сегментов, предназначенными для их самоустановки относительно вала в любом направлении [1]
Недостатком известного устройства является то, что согласно результатам экспериментальных исследований и данным эксплуатации радиальные подшипники сегментного типа не обеспечивают надежности работы из-за снижения несущей способности. Это обусловлено повышенной сложностью конструкции сегментных подшипников и соответствующим снижением эксплуатационной надежности, а также высоким уровнем контактных напряжений непосредственно в месте опирания (сегмент корпус вкладыша).

Известен радиальный подшипник скольжения втулочного типа, содержащий верхний (ненагруженный) и нижний (несущий) вкладыши с цилиндрической и эллиптической формой рабочей цилиндрической поверхности для турбин и генераторов [2]
Недостатком известного устройства является то, что из-за неподвижности рабочей цилиндрической поверхности известные радиальные подшипники скольжения не способны обеспечить равномерность масляных зазоров и температур по длине рабочей поверхности в продольном направлении при эксплуатационных перекосах опор подшипников и тепловых расцентровках валопровода турбогенераторов. Это приводит к существенному снижению надежности их работы из-за уменьшения несущей способности, повышенного температурного уровня и интенсивного износа рабочей поверхности в зоне уменьшенных масляных зазоров между подшипником и валом.

Задачей, на которую направлено изобретение, является повышение надежности радиального подшипника скольжения при эксплуатационных перекосах опор подшипников и тепловых расцентровках валопровода турбин и генераторов, не усложняя при этом конструкцию подшипника.

Поставленная задача достигается тем, что в радиальном подшипнике скольжения, содержащем ненагруженный и несущий полукольцевые вкладыши, в его несущем полукольцевом вкладыше установлен самоустанавливающийся в продольном направлении опорный элемент сегмент протяженностью в окружном направлении 70-90^o и длиной, равной длине рабочей поверхности несущего полукольцевого вкладыша, при этом в несущем полукольцевом вкладыше выполнен продольный паз для установки опорного элемента сегмента.

На фиг. 1 показан предлагаемый радиальный подшипник скольжения; на фиг. 2 сечение A-A на фиг. 1; на фиг. 3 показано изменение давления в слое смазки по длине расточки в опытном подшипнике с подвижным опорным элементом при перекосе опоры или расцентровке валопровода; на фиг. 4 показано изменение температуры по длине рабочей поверхности в опытном подшипнике при перекосе опоры или расцентровке валопровода; на фиг. 5 показаны величины всплытия вала в вертикальном направлении в опытном подшипнике с подвижным опорным элементом при перекосе опоры или расцентровке валопровода; на фиг. 6 приведены зависимости расхода смазки в опытном подшипнике с подвижным опорным элементом; на фиг. 7 представлены зоны несущего слоя при различных нагрузках и частотах вращения вала в опытных подшипниках.

Радиальный подшипник скольжения (фиг. 1 и 2) содержит ненагруженный 1 и несущий 2 полукольцевые вкладыши. При этом в несущем полукольцевом вкладыше установлен самоустанавливающийся в продольном направлении по всей длине B рабочей поверхности 3 опорный элемент сегмент 4 протяженностью в окружном направлении α в диапазоне 70-90^o (в зависимости от длины рабочей поверхности и величины нагрузки на подшипник). Самоустанавливаемость опорного элемента 4 в продольном направлении обеспечивается за счет ребра качания (контактной полосы шириной 4 6 мм) 5 и зазорами C₁ между плоскостями полуколец 6 и опорного элемента 4. В окружном направлении опорный элемент 4 неподвижен вследствие продольного расположения ребра качания 5. Для подвода смазки в подшипник непосредственно у горизонтальной плоскости несущего полукольцевого вкладыша по направлению вращения вала выполнен маслоподводящий канал 7, при этом в зоне выхода отверстия 7 на рабочую поверхность 3 выполнена эксцентричная расточка 8.

Радиальный подшипник скольжения с самоустанавливающимся опорным элементом в продольном направлении по длине рабочей поверхности работает следующим образом. Смазка при определенном давлении поступает через маслоподводящий канал 7 и эксцентричную расточку 8 на рабочую цилиндрическую поверхность 3. С началом вращения вала и по мере увеличения его частоты вращения до номинального значения в гарантированном зазоре между рабочей цилиндрической поверхностью подшипника и валом образуется гидродинамический клин, что обуславливает всплытие вала на смазочном слое.

В зависимости от величин данных параметров зона протяженности несущего слоя в несущем полукольцевом вкладыше составляет 70-90^o.

При характерных и неизбежных эксплуатационных перекосах опор подшипников и тепловых расцентровках валопровода турбин и генераторов в известных применяемых конструкциях радиальных подшипников распределение гидродинамического давления в слое смазки и температуры рабочей поверхности в продольном направлении по длине рабочей поверхности имеет неравномерный характер (фиг. 3 и 4) из-за разности масляных зазоров C₂ и C₃ по длине рабочей поверхности.

Применение в несущем полукольцевом вкладыше подвижного в продольном направлении опорного элемента 4 за счет его самоустановки позволяет обеспечить равномерность масляных зазоров C₂ и C₃ при различных эксплуатационных осевых перекосах опор подшипников и тепловых расцентровках валопровода агрегатов. Вследствие равномерности масляных зазоров существенно повышается несущая способность подшипника и снижается расход смазки вследствие сокращения нерациональных протечек смазки в зоне увеличения масляных зазоров при их неравномерности в случае перекосов опоры и расцентровки валопровода в радиальном подшипнике скольжения с неподвижной рабочей поверхностью.

Протяженность в окружном направлении опорного подвижного элемента (сегмента) α = 70-90^° обусловлена зоной несущего слоя в несущем полукольцевом вкладыше и соответственно зависит от частоты вращения вала, длины расточки рабочей поверхности и величины удельных нагрузок в подшипнике (фиг. 7). Из фиг. 7 видно, что увеличение удельной нагрузки в подшипнике с 1,2 МПа до 2 МПа или снижение частоты вращения вала с 50 с^-1 до 25 с^-1 приводит к уменьшению зоны протяженности несущего слоя в нижней половине вкладыша с 90^o до 68^o. Уменьшение длины рабочей поверхности на 30 35% повышает удельную нагрузку в подшипнике и также приводит к уменьшению зоны протяженности несущего слоя в несущем полукольцевом вкладыше с 88 до 65^o.

Использование: в машиностроении, в частности в турбогенераторостроении. Сущность изобретения: радиальный подшипник скольжения втулочного типа содержит верхний и нижний вкладыши с расточкой поверхности. В нижнем вкладыше установлен подвижный в продольном направлении по ширине расточки рабочей поверхности опорный элемент (сегмент) с углом охвата 70 - 90^o. Это обеспечивает повышение надежности подшипника за счет увеличения несущей способности, равномерности температурного уровня и масляных зазоров по ширине расточки рабочей поверхности и уменьшения расхода масла. 7 ил.

Радиальный подшипник скольжения, содержащий ненагруженный и несущий полукольцевые вкладыши с цилиндрической рабочей поверхностью, отличающийся тем, что в несущем полукольцевом вкладыше установлен самоустанавливающийся в продольном направлении опорный элемент-сегмент протяженностью в окружном направлении 70 90^o и длиной, равной длине рабочей поверхности несущего полукольцевого вкладыша, при этом в несущем полукольцевом вкладыше выполнен продольный паз для установки опорного элемента-сегмента.