КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА Российский патент 2008 года по МПК F16C21/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению роторно-опорных узлов, состоящих из комбинации подшипника скольжения и подшипника качения и повышающих надежность и долговечность роторных машин.

Известен подшипниковый узел с комбинированными подшипниками, содержащий корпус, втулку гидростатического подшипника скольжения, подшипник качения, наружная обойма которого служит валом в гидростатическом подшипнике [1].

Недостатком известного комбинированного подшипникового узла является то, что сохраняется возможность проворота наружной обоймы подшипника качения относительно вала с неопределенной угловой скоростью, которая зависит от частоты вращения вала и нагрузок на подшипниковый узел и тем самым возникновение вибраций на частотах подшипников качения, при этом снижается его несущая способность, подшипник качения занимает неопределенное положение и, следовательно, появляется эксцентриситет и биение в зазоре наружной обоймы подшипника качения и втулки гидростатического подшипника, что приводит к снижению долговечности всего подшипникового узла, кроме того, приложенные к корпусу однократные импульсивные нагрузки высокой интенсивности воспринимаются подшипником качения и ведут к его разрушению, что выводит из строя весь подшипниковый узел. При этом усложненная конструкция известного подшипникового узла снижает надежность и ресурс его работы.

Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности роторно-опорного узла, упрощение его конструкции и повышение ресурса работы.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой комбинированной опоры, содержащей установленный на валу подшипник качения и подшипник скольжения с конической опорной поверхностью, причем на валу установлено неравножесткое кольцо с возможностью деформирования в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра под действием центробежных сил и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой подшипника скольжения, причем упомянутое кольцо выполнено гофрированным и имеет впадины и выступы, при этом впадинами оно жестко закреплено на валу, а в выступах расположены грузики.

Особенности конструкции предлагаемой комбинированной опоры поясняются чертежами.

На фиг.1 схематически представлена комбинированная опора, продольный разрез А-А на фиг.3 в момент «Пуска-останова»; на фиг.2 - комбинированная опора на основных режимах работы, продольный разрез А-А на фиг.3; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, момент «Пуска-останова»; фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1, момент работы на основном режиме.

Предлагаемая комбинированная опора представляет собой гидростатическую опору и состоит из корпуса с внутренней конической поверхностью 1 и вала 2. На валу 2 закреплен радиально-осевой подшипник качения 3 и неравножесткое кольцо 4. На наружном кольце подшипника качения 3 установлена коническая втулка 5, играющая роль подшипника скольжения.

Неравножесткое кольцо 4 изготовлено, например, из холоднокатанной термообработанной ленты по ГОСТ 21996-76 с возможностью деформирования в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра под действием центробежных сил и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой подшипника скольжения 5. С этой целью кольцо 4 выполнено гофрированным и имеет впадины и выступы, при этом впадинами оно жестко закреплено на валу 2, например, при помощи винтов 6 или др. известными способами. В выступах кольца 4 расположены инерционные грузики 7.

Кольцо 4 устанавливается в отверстие втулки 5 с зазором.

В корпусе 1 выполнена система смазки подшипника скольжения для ограничения перемещения конического подшипника скольжения 5 в осевом направлении и для избежания его заклинивания в корпусе устанавливается регулировочный винт 8, на торец которого нанесен антифрикционный слой 9. При помощи винта 8 возможно настроить оптимальное положение конического подшипника скольжения относительно корпуса 1 в момент отсутствия гидродинамической силы в коническом подшипнике.

Предлагаемая комбинированная опора работает следующим образом.

При переходных режимах работы (пуск, останов), когда частота вращения ротора невелика, осевая и радиальная нагрузка воспринимается радиально-осевым подшипником качения 3, через конический подшипник скольжения 5 и корпус 1, при этом конический подшипник скольжения 5 опирается на внутреннюю поверхность корпуса 1 и кольцо 4 свободно вращается вместе с валом 2 внутри подшипника 5.

Смазочный материал по гидравлической системе подается в рабочий зазор, образованный поверхностями подшипника 5 и корпуса 1, в результате чего в зазоре возникает избыточное давление, которое определяет несущую способность подшипника скольжения.

На основных режимах работы комбинированной опоры инерционные грузики 7 под действием центробежных сил деформируют упругую ленту во впадинах кольца 4, перемещая выступы в радиальном направлении. Наружный диаметр кольца увеличивается, выступы кольца касаются подшипника скольжения 5, последний приводится во вращение. Обеспечение фрикционного контакта вала с подвижной конической втулкой подшипника скольжения происходит за счет деформирования впадин кольца и увеличения наружного диаметра кольца.

Вращающийся подшипник скольжения 5 позволяет разгрузить подшипник качения 3 при высоких скоростях вращения вала.

Переключение с переходного режима работы (например, пуск), когда в работе участвует только подшипник качения, на основной режим работы, когда работает подшипник скольжения, зависит от массы грузиков, жесткости и толщины ленты, из которой выполнено кольцо, глубины впадин и других конструктивных параметров комбинированной опоры.

Предлагаемая комбинированная опора повышает надежность и долговечность роторно-опорного узла, упрощает его изготовление и эксплуатацию благодаря простоте конструкции и повышает ресурс работы.

Источники информации

1. Патент Франции 2071838, МКИ F16C 21/00 - прототип.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению роторно-опорных узлов, состоящих из комбинации подшипника скольжения и подшипника качения и повышающих надежность и долговечность роторных машин. Комбинированная опора содержит установленный на валу подшипник качения и подшипник скольжения с конической опорной поверхностью. На валу также установлено неравножесткое кольцо с возможностью деформирования в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра под действием центробежных сил и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой подшипника скольжения, причем упомянутое кольцо выполнено гофрированным и имеет впадины и выступы, при этом впадинами оно жестко закреплено на валу, а в выступах расположены грузики. Предлагаемая комбинированная опора повышает надежность и долговечность роторно-опорного узла, упрощает его изготовление и эксплуатацию благодаря простоте конструкции и повышает ресурс работы. 4 ил.

Комбинированная опора, содержащая установленный на валу подшипник качения и подшипник скольжения с конической опорной поверхностью, отличающаяся тем, что на валу установлено неравножесткое кольцо с возможностью деформирования в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра под действием центробежных сил и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой подшипника скольжения, причем упомянутое кольцо выполнено гофрированным и имеет впадины и выступы, при этом впадинами оно жестко закреплено на валу, а в выступах расположены грузики.