УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F16C17/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипникам скольжения с самоустанавливающимися сегментами и может быть использовано в разнообразных отраслях промышленности, и в частности в холодильной технике: для холодильных машин, для работы на маловязких жидкостях, смазываемый маловязкими жидкостями, работающий на хладагентах, работающий в условиях смазки маловязкими жидкостями.

Известны опоры [1], состоящие из основного и вспомогательного подшипников, в которых основной подшипник работает в установившемся режиме гидродинамической смазки. Вспомогательный подшипник состоит из разрезных конических втулок из антифрикционного материала и предназначен только для поддержания вала в момент пуска, в режиме "скудной" смазки. Однако данная конструкция опорного устройства предназначена для восприятия только радиальной нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является упорный подшипник скольжения [2], который содержит корпус, с расположенными в нем самоустанавливающимися сегментами и упорный диск, внутри которого выполнены каналы подвода смазки к сегментам. Замкнутые радиальные продольные канавки каналов выполнены на рабочих поверхностях упорного диска, и они сообщены с каналами посредством осевых каналов. Полости между сегментами сообщены с атмосферой.

Принцип действия подшипника заключается в следующем. По полому валу в упорный диск подается смазка, которая по каналам и канавкам поступает на рабочие поверхности диска, сегментов и в пространство между ними в зависимости от положения вала. При вращении диска смазка поступает в зазоры между ним и сегментами, образуя гидродинамические клинья. Специфическое расположение канавок способствует подаче холодной смазки на рабочие поверхности сегментов, повышает несущую способность и экономичность подшипника.

Однако данной конструкции упорного подшипника присущ ряд недостатков:
ограничен диапазон применимости подшипника из-за того, что эффективная работа узла достигается за счет высокой вязкости холодной смазки, поступающей в зазоры. Вследствие этого подшипник не может быть использован для работы на маловязких жидкостях, таких как вода, холодильные агенты и т.д.;
в период пуска и остановки агрегата подшипник работает в условиях "скудной" смазки и с повышенным износом трущихся поверхностей. Особенно опасным данный режим становится в условиях смазки узла маловязкими жидкостями, когда образование смазочного клина становится невозможным.

Задача, решаемая изобретением повышение несущей способности подшипника при работе на маловязких жидкостях.

Поставленная задача решается тем, что в известном упорном подшипнике скольжения, содержащем корпус, размещенные в нем самоустанавливающиеся сегменты и упорный диск с выполненными в нем радиальными продольными канавками и кольца-уплотнения внесены следующие усовершенствования: кольца-уплотнения выполнены из антифрикционного материала, имеют торцевую рабочую поверхность, контактирующую с упорным диском, и нерабочую торцевую поверхность, контактирующую и взаимодействующую с пружиной, а на поверхности упорного диска в зоне ее контакта с торцевой рабочей поверхностью кольца-уплотнения расположены дополнительные канавки, при этом кольца- уплотнения имеют возможность осевого перемещения.

На чертеже представлен заявляемый подшипник, продольный разрез.

Упорный подшипник скольжения содержит корпус 1 с расположенными в нем самоустанавливающимися сегментами 2 и упорный диск 3, внутри которого выполнены каналы 4 подвода смазки к сегментам 2 в виде радиальных продольных канавок 5, размещенных на рабочих поверхностях 6 и 7 упорного диска 3 и связаны с каналом 4 посредством осевых каналов 8. Кольца-уплотнения 9, выполненные из антифрикционного материала, имеют рабочую поверхность 10, которая контактирует с упорным диском 3. На поверхности диска в зоне ее контакта располагаются дополнительные замкнутые радиальные продольные канавки 11 и осевые каналы 12. Нерабочая поверхность кольца-уплотнения взаимодействует с пружиной 13 и фиксирующей крышкой 14. Подача маловязкой смазочной жидкости осуществляется по полому валу 15, а слив - через сливное отверстие 16 и через зазор 17 между валом и кольцами уплотнения.

Работу подшипника можно подразделить на три этапа. Перед запуском агрегата в корпусе подшипника смазка отсутствует и избыточное давление жидкости равно нулю. Пружины 13 с определенным усилием воздействуют на нерабочие поверхности колец-уплотнений 9 и прижимают рабочие поверхности 10 к рабочим поверхностям 6, 7 упорного диска 3. В этот момент между рабочими поверхностями 6, 7 упорного диска 3 и рабочими поверхностями самоустанавливающихся сегментов 2 имеется зазор. Поэтому в момент пуска самоустанавливающиеся сегменты 2 не работают, а возникающее незначительное осевое усилие воспринимается рабочими поверхностями 10 колец-уплотнений 9, работающих в режиме сухого трения. Антифрикционный материал колец-уплотнений 9 обеспечивает малые потери мощности на трение и износ. На втором этапе маловязкая жидкость под избыточным давлением, развиваемым насосом, поступает по полому валу 15 через каналы 4, 8, 12 на дополнительные канавки 11 внутрь корпуса подшипника и начинает воздействовать на рабочие поверхности колец-уплотнений. По мере роста давления усилия от жидкости начинают превышать усилия пружин. Кольца-уплотнения перемещаются в осевом направлении с образованием зазоров между своими рабочими поверхностями и соответствующими поверхностями упорного диска. При этом величина данных зазоров должна быть больше зазоров между диском и сегментами. В данный момент упорный подшипник работает в обычном режиме гидродинамической смазки при максимальных нагрузках. Слив смазки осуществляется через сливное отверстие 16 и через зазоры 17 между валом и цилиндрическими поверхностями колец-уплотнений 9.

Третий этап работы характеризует остановку агрегата. В этом случае при снижении избыточного давления в корпусе подшипника и уменьшении частоты вращения вала, усилия пружин начинают превышать силы гидравлического давления жидкости. Кольца-уплотнения 9 перемещаются в осевом направлении и прижимаются к рабочим поверхностям 6, 7 упорного диска 3, фиксируя его так, что он начинает работать в режиме сухого трения до полной остановки вала. При этом трение в зоне сегментов отсутствует.

Предлагаемое конструктивное решение имеет ряд технических и экономических преимуществ:
исключается износ рабочих поверхностей самоустанавливающихся сегментов;
перевод подшипника на маловязкие жидкости значительно снижает потери мощности на трение и температурный уровень опорного устройства;
расширяется диапазон применимости подшипников за счет отказа от использования в качестве смазки минеральных масел, нежелательных, например, в холодильных машинах. В этом случае можно использовать маловязкие рабочие тела: хладон, аммиак, пропан и т.д.

Упорный подшипник скольжения, смазываемый маловязкими жидкостями, предназначен для работы в машиностроении, в частности в холодильной технике. Кольца-уплотнения подшипника скольжения имеют возможность осевого перемещения и выполнены из антифрикционного материала. В период пуска и остановки подшипника под действием пружин кольца-уплотнения прижимаются к рабочим поверхностям упорного диска и воспринимают осевое усилие. В период повышения давления пружины сжимаются, кольца-уплотнения перемещаются в осевом направлении и подшипник начинает работать в режиме гидродинамической смазки, что обеспечивает пониженный износ рабочих поверхностей самоустанавливающихся сегментов и позволяет снизить потери мощности на трения в подшипнике. 1 ил.

Упорный подшипник скольжения, содержащий корпус, размещенные в нем самоустанавливающиеся сегменты и упорный диск с выполненными в нем радиальными продольными канавками и кольца-уплотнения, отличающийся тем, что кольца-уплотнения выполнены из антифрикционного материала, имеют торцевую рабочую поверхность, контактирующую с упорным диском, и нерабочую торцевую поверхность, контактирующую и взаимодействующую с пружиной, а на поверхности упорного диска в зоне ее контакта с торцевой рабочей поверхностью кольца-уплотнения расположены дополнительные канавки, при этом кольца-уплотнения имеют возможность осевого перемещения.