УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК Российский патент 2006 года по МПК F16C17/04 

Изобретение относится к подшипниковым устройствам и может быть использовано в турбомашинах, например турбокомпрессорах, в том числе, в качестве ремонтного комплекта.

Известен упорный подшипник, содержащий корпус, упорные кольца и зафиксированную в полости корпуса подшипника цилиндрическую втулку, один конец которой снабжен буртиком, а в полости втулки выполнены смазочные канавки и размещен вал ротора (см. книгу М.Б.Рубина, В.Е.Бахаревой. Подшипники в судовой технике: Справочник. - Л.: Судостроение, 1987, с.310-311 и 316, рис.9.2).

Недостаток этого решения состоит в том, что в процессе эксплуатации упорные кольца "проедают" участок вала ротора, на котором они установлены, вследствие чего последний выходит из строя, кроме того, амплитуда "биения" (дисбаланса) ротора достаточно велика.

Известен также упорный подшипник, содержащий корпус, втулку с буртиком, свободно вставленную в полость корпуса и зафиксированную от вращения посредством выполненного в форме многогранника участка буртика, размещенного в обращенной к нему конгруэнтной выемке на торце корпуса, при этом в полости втулки выполнены продольные смазочные канавки, полости которых каналами связаны с внешней поверхностью корпуса подшипника (см. полезную модель РФ №34221, МКИ F 16 С 17/00, 2003 г.).

Недостаток этого решения состоит в усложнении конструкции подшипника (необходимость выполнения в стенках втулок каналов -сквозных отверстий, число которых равно числу канавок) и снижении механической прочности втулок. Кроме того, в процессе эксплуатации имеющееся упорное кольцо "проедает" участок вала ротора, на котором оно установлено, вследствие чего последний выходит из строя.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в упрощении конструкции подшипника и повышении долговечности размещаемого в нем вала ротора.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в снижении трудоемкости изготовления подшипника и обеспечении возможности существенного продления ресурса работоспособности ротора, в том числе из-за устранения опасности его заклинивания, за счет повышенной "самоустанавливаемости" втулки подшипника. Предотвращается неконтролируемый износ вала ротора при условии замены известных подшипниковых узлов на предлагаемые до начала эксплуатации ротора. Кроме того, существенно снижается амплитуда "биения" (дисбаланса) ротора.

Поставленная задача решается тем, что в упорном подшипнике, содержащем корпус, втулку с буртиком, свободно вставленную в полость корпуса и зафиксированную от вращения посредством участка буртика, выполненного в форме многогранника и размещенного в обращенной к нему конгруэнтной выемке на торце корпуса, при этом в полости втулки выполнены продольные смазочные канавки, полости которых каналами связаны с внешней поверхностью корпуса подшипника, согласно изобретению втулка выполнена составной, из двух частей, каждая из которых снабжена буртиком с фиксирующим участком в форме многогранника, при этом оба торца корпуса подшипника снабжены выемками, конгруэнтными фиксирующим участкам буртика, кроме того, между торцами втулок, размещенными в полости корпуса подшипника, оставлен зазор.

Кроме того, выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в зазоре между торцами втулок.

Кроме того, выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в кольцевой проточке, выполненной в корпусе подшипника, перекрывающей зазор между торцами втулок.

Кроме того, каналы втулок со стороны торцов, снабженных буртиком, выполнены с проточками диаметром большим остальной длины канала.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:

Признаки "втулка выполнена составной, из двух частей, каждая из которых снабжена буртиком с фиксирующим участком в форме многогранника, при этом оба торца корпуса подшипника снабжены выемками, конгруэнтными фиксирующим участкам буртика", обеспечивают возможность "скрепления упорного кольца с втулкой - превращения его в буртик" при сохранении возможности сборки подшипника.

Признаки "между торцами втулок, размещенными в полости корпуса подшипника, оставлен зазор" упрощают изготовление втулок, поскольку снимают высокие требования к точности изготовления по их длине, кроме того, в сочетании с признаками второго и третьего пунктов формулы изобретения обеспечивают возможность подвода масла в смазочные канавки без выполнения каналов в корпусах втулок.

Признаками четвертого пункта формулы изобретения обеспечивают равномерное распределение масла по поверхности вала ротора в его зазоре с буртиком втулки.

На фиг.1 показан разрез по продольной оси подшипника; на фиг.2 показан поперечный разрез через одну из втулок подшипника.

На чертежах показаны корпус 1 подшипника, составная втулка, содержащая две втулки 2 (каждая из которых имеет буртик 3), свободно вставленные в полость корпуса и зафиксированные от вращения посредством фиксирующих участков 4 буртика 3, выполненных в форме многогранника, размещенных в обращенных к ним конгруэнтных им выемках 5, выполненных на обоих торцах корпуса 1. Также показаны смазочные канавки 6 (имеющие клиновидную форму поперечного сечения, ориентированные острым концом в сторону вращения), полости которых каналами 7 связаны с внешней поверхностью 8 корпуса подшипника, зазор 9 между торцами 10 втулок 2, размещенными в полости корпуса подшипника, выпускные отверстия 11 каналов 7, размещенные в зазоре 9 между торцами втулок. Также показаны кольцевая проточка 12, выполненная в корпусе подшипника, перекрывающая по своей ширине зазор между торцами втулок, проточки 13 каналов втулок 2 и вал 14 ротора, распорный диск 15, нажимное кольцо 16.

Корпус подшипника 1, вал ротора 14 выполнены из стали соответствующего сорта, распорный диск 15, нажимное кольцо 16 и втулки 2 выполнены из бронзы, при этом буртики 3 втулок "работают" как упорные кольца, жестко связанные со втулками, в отличии от известных конструкций подшипника, когда упорные кольца (фактически - тонкие шайбы работают независимо от втулки). В стенке втулки выполнены каналы 7, выпускные отверстия 11 которых открыты в кольцевую проточку 12, выполненную в полости корпуса подшипника, которая перекрывает по своей ширине зазор 9 между торцами 10 втулок в их смазочные канавки 6, что обеспечивает подвод масла через корпус подшипника в смазочные канавки 6.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Упорный подшипник используют либо в качестве штатного подшипникового узла (если вал 14 не имеет износа), либо в качестве ремонтного комплекта, когда зафиксирован определенный износ вала 14 (когда на валу имеется участок, подвергшийся износу при контакте с упорным кольцом ранее использовавшегося стандартного подшипникового узла). В этом случае втулки 2 надевают на вал 14 таким образом, чтобы буртики 3 располагались над изношенным участком вала 14 (т.е. функционально упорное кольцо, "проедавшее" вал при использовании обычного подшипникового узла, как бы жестко скрепляют со втулкой, при этом буртик 3 "работает" в качестве такого кольца), непосредственно контактируя с нажимным кольцом 16. Затем на установленную втулку 2 надевают корпус подшипника 1 (так чтобы фиксирующий участок 4 ее буртика 3, выполненный в форме многогранника, вошел в обращенную к нему конгруэнтную выемку 5, выполненную на соответствующем торце корпуса 1. Затем на вал надевают вторую втулку 2 и вводят ее в полость корпуса с другой стороны до размещения фиксирующего участка 4 ее буртика 3 в обращенной к нему конгруэнтной выемке 5. Далее на вал 14 надевают распорный диск 15, поджимающий втулку 2.

При вращении вала 14 ротора осевые нагрузки вдоль него передаются от нажимного кольца 16 на буртик 3 втулки 2, сохраняющий свою неподвижность относительно нее (тем самым исключается "проедание" вала 14). При этом масло, подводимое под давлением через каналы 7, попадает в кольцевую проточку 12, затем в зазор 9 между торцами 10 втулок 2, откуда питает смазочные канавки 6. При вращении вала ротора масло, подводимое в смазочные канавки 6, образует (на их сходящихся в клин участках) "гидродинамические упругие масляные подушки", давление в которых существенно превышает давление в системе подачи масла, на которые опирается вал 14 ротора. Одновременно масло отбирает тепло от втулок 2, т.е. смазочные канавки 6 одновременно работают и как холодильники, охлаждающие подшипник, что дополнительно исключает заклинивание вала ротора в подшипнике. Проворачивание цилиндрической втулок 2 в полости корпуса подшипника исключается фиксацией фиксирующего участка 4 буртика 3 в выемке 5 торца корпуса подшипника.

Проточки 13 каналов втулок 2 обеспечивают постоянный и равномерный подвод масла в зазор между буртиками и обращенными к ним поверхностями распорного диска 15 или нажимного кольца 16.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашинах, например турбокомпрессорах, в том числе, в качестве ремонтного комплекта. Упорный подшипник содержит корпус, втулку с буртиком, свободно вставленную в полость корпуса и зафиксированную от вращения посредством участка буртика, выполненного в форме многогранника и размещенного в обращенной к нему конгруэнтной выемке на торце корпуса. При этом в полости втулки выполнены продольные смазочные канавки, полости которых каналами связаны с внешней поверхностью корпуса подшипника. Втулка выполнена составной, из двух частей, каждая из которых снабжена буртиком с фиксирующим участком в форме многогранника, при этом оба торца корпуса подшипника снабжены выемками, конгруэнтными фиксирующим участкам буртика. Между торцами втулок, размещенными в полости корпуса подшипника, оставлен зазор. Технический результат - повышение демпфирующих свойств подшипника в осевом и радиальном направлениях. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Упорный подшипник, содержащий корпус, втулку с буртиком, свободно вставленную в полость корпуса и зафиксированную от вращения посредством участка буртика, выполненного в форме многогранника и размещенного в обращенной к нему конгруэнтной выемке на торце корпуса, при этом в полости втулки выполнены продольные смазочные канавки, полости которых каналами связаны с внешней поверхностью корпуса подшипника, отличающийся тем, что втулка выполнена составной из двух частей, каждая из которых снабжена буртиком с фиксирующим участком в форме многогранника, при этом оба торца корпуса подшипника снабжены выемками, конгруэнтными фиксирующим участкам буртика, кроме того, между торцами втулок, размещенными в полости корпуса подшипника, оставлен зазор.2. Упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в зазоре между торцами втулок.3. Упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в кольцевой проточке, выполненной в корпусе подшипника, перекрывающей зазор между торцами втулок.4. Упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что каналы втулок со стороны торцов, снабженных буртиком, выполнены с проточками диаметром, большим остальной длины канала.