КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА Российский патент 1997 года по МПК F16C21/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных машинах, к которым предъявляются повышенные требования по быстроходности и возможности продолжительной работы на режимах "спуск-останов".

Известна комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем гидростатический подшипник (ГСП) и подшипник качения. Одной из двух несущих поверхностей ГСП является поверхность одного из колец подшипника качения. В такой опоре в нормальном режиме работают один ГСП, а с уменьшением давления питания нагрузку воспринимает подшипник качения [1]
Такая конструкция опоры позволяет выполнить разделение скоростей (нагрузок) между ГСП и подшипником качения, однако в рассмотренном случае происходит ухудшение динамических свойств опор на пусковых режимах при отсутствии внешнего источника давления, так как не будет центрирования вала в радиальном зазоре подшипника скольжения и, кроме того, предполагается зависимость режимов работы опоры от давления питания.

Техническая задача, которую решает изобретение повышение ресурса и надежности систем "ротор-опора" путем разделения и дублирования функций подшипника качения и подшипника скольжения.

Поставленная задача достигается тем, что комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем подшипники качения и подшипник скольжения, снабжена упругим эллиптическим неравножестким кольцом, установленным на шейке вала с возможностью деформирования под действием центробежных сил. Упругое эллиптическое неравножесткое кольцо может быть снабжено штифтами для ограничения его деформаций и установки его на шейке вала. Подшипник скольжения может быть размещен концентрично в подшипнике качения, а штифты могут быть выполнены с отверстиями для подачи смазочного материала в рабочую зону подшипника скольжения.

На фиг. 1 изображена комбинированная опора с концентричным расположением относительно шейки вала подшипника качения и подшипника скольжения; на фиг. 2 комбинированная опора с последовательным расположением относительно оси вала подшипника качения и подшипника скольжения; на фиг. 3 схема взаимодействия упругого эллиптического неравножесткого кольца с внутренней обоймой подшипника качения при пуске машины.

Комбинированная опора состоит из корпуса 1, в котором размещены подшипники 2 качения и втулка 3 подшипника скольжения. При концентричном расположении подшипников (фиг. 1) эту функцию выполняет внутренняя обойма подшипника качения. С помощью штифтов 4 на шейке вала 6 устанавливается упругое эллиптическое неравножесткое кольцо 5. При монтаже упомянутое упругое кольцо 5 в результате деформации входит в подшипник качения 2 и прижимается к его внутренней обойме.

Опора работает следующим образом.

При запуске (остановке) машины центрирование шейки вала 6 и передача нагрузки на корпус 1 осуществляется через упругое эллиптическое неравножесткое кольцо 5 и подшипник 2 качения. В это время между ними нет относительного перемещения, а момент трения в подшипнике преодолевается за счет сил сцепления, возникающих при монтажном сжатии упомянутого упругого кольца 5. С увеличением скорости вращения вала происходит деформация упругого кольца 5 под действием центробежных сил в направлениях наибольшего расположения масс (фиг. 3). При этом внутренняя обойма подшипника 2 качения теряет сцепление с упругим кольцом 5 и может вращаться с меньшей частотой. При параллельном расположении относительно оси вала подшипника качения и подшипника скольжения (фиг. 1) внутренняя обойма подшипника качения 2 и внешняя поверхность упругого кольца 5 становится опорными поверхностями подшипника скольжения. При последовательном расположении подшипника скольжения и подшипника качения (фиг. 2) последний в этом случае фактически выходит из работы, а передача нагрузки и центрирование шейки вала 6 осуществляется посредством смазочного слоя подшипника скольжения.

Подача смазочного материала в рабочую зону подшипника скольжения, образованного внутренней обоймой подшипника качения 2 и кольцом, осуществляется через отверстия в штифтах 4 (фиг. 1). Для ограничения деформации упругого кольца 5 при высоких частотах вращения служат выступы на штифтах 4, расположенных в более массивных частях кольца 5 (фиг. 3). Длина штифтов выбирается таким образом, чтобы их торцевые поверхности могли служить вместе с упругим кольцом 5 частью опорной поверхности, либо образовывали несущий карман.

Таким образом, данная опора позволяет осуществить раздельное функционирование подшипников качения и подшипников скольжения в зависимости от частоты вращения вала, улучшить динамические характеристики опорного узла на режимах пуск-останов, повысить ресурс и надежность машин.

Использование: в области машиностроения в быстроходных роторных машинах. Сущность: опора снабжена упругим эллиптическим неравножестким кольцом, установленным с помощью штифтов на шейке вала с возможностью деформирования под действием центробежных сил. При концентричном расположении подшипника скольжения в подшипнике качения в штифтах выполнены отверстия для подачи смазочного материала в рабочую зону подшипника скольжения. Такое выполнение повышает ресурс и надежность системы "ротор - опора". 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем подшипник качения и подшипник скольжения, отличающаяся тем, что она снабжена упругим эллиптическим неравножестким кольцом, установленным на шейке вала с возможностью деформирования под действием центробежных сил. 2. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что упругое эллиптическое неравножесткое кольцо снабжено штифтами для ограничения его деформации и установки его на шейке вала. 3. Опора по п. 2, отличающаяся тем, что подшипник скольжения размещен концентрично в подшипнике качения, а штифты выполнены с отверстиями для подачи смазочного материала в рабочую зону подшипника скольжения.