УПРАВЛЯЕМАЯ 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 управляемой комбинированной опоры, содержащей установленный на валу подшипник качения и подшипник скольжения с конической опорной поверхностью, причем в канавке вала установлено эластичное кольцо с внутренней полостью, куда подается через центральное и радиальные отверстия вала под давлением рабочая жидкость, с возможностью деформирования кольца в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой подшипника скольжения, при этом упомянутое кольцо армировано по наружному диаметру металлическими пластинами и закреплено в канавке вала с помощью хомутиков.

Особенности конструкции предлагаемой управляемой комбинированной опоры поясняются чертежами.

На фиг.1 схематически представлена управляемая комбинированная опора, продольный разрез Б-Б на фиг.3, момент «пуска-останова»; на фиг.2 - управляемая комбинированная опора на основных режимах работы, продольный разрез, кольцо условно на разрезано; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1, момент «пуска-останова».

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 эластичное кольцо 4. На наружном кольце подшипника качения 3 установлена коническая втулка 5, играющая роль подшипника скольжения.

Эластичное кольцо 4 изготовлено, например, из маслостойкой резины, с внутренней полостью 6 и армировано по наружному диаметру металлическими пластинами 7. Последние необходимы для увеличения износостойкости кольца при фрикционном контакте с подвижной конической втулкой подшипника скольжения 5. Эластичное кольцо 4 установлено в канавке вала 2 и закреплено с каждого торца с помощью хомутиков 8.

Внутренняя полость 6 кольца 4 через радиальные 9 и центральное 10 отверстия вала 2 соединена с гидросистемой роторной машины, которой принадлежит данная опора. При подаче под давлением рабочей жидкости в полость 6 эластичное кольцо 4 деформируется в радиальном направлении, т.е. увеличивается его наружный диаметр и обеспечивается фрикционный контакт с подвижной конической втулкой подшипника скольжения 5. Работать будет только подшипник скольжения 5.

При сливе рабочей жидкости в бак, т.е. при снятии давления в рабочей полости, наружный диаметр кольца уменьшится и сцепление вала 2 с подшипником скольжения 5 прекратится, работать будет только подшипник качения 3.

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 11, на торец которого нанесен антифрикционный слой 12. При помощи винта 11 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 вала 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 увеличивают давление рабочей жидкости в полости 6 эластичного кольца 4, которое, деформируясь в радиальном направлении, увеличивает свой наружный диаметр и обеспечивает фрикционный контакт с подвижной конической втулкой подшипника скольжения 5. Работать будет только подшипник скольжения 5.

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, и обратно производится путем увеличения или уменьшения давления в гидросистеме.

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. Управляемая комбинированная опора содержит установленный на валу подшипник качения и подшипник скольжения с конической опорной поверхностью. В канавке вала установлено эластичное кольцо с внутренней полостью, куда подается через центральное и радиальные отверстия вала под давлением рабочая жидкость, с возможностью деформирования кольца в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой подшипника скольжения. При этом упомянутое кольцо армировано по наружному диаметру металлическими пластинами и закреплено в канавке вала с помощью хомутиков. Предлагаемая управляемая комбинированная опора повышает надежность и долговечность роторно-опорного узла, упрощает его изготовление и эксплуатацию благодаря простоте конструкции и повышает ресурс работы. 3 ил.

Управляемая комбинированная опора, содержащая установленные на валу подшипник качения и подшипник скольжения с конической опорной поверхностью, отличающаяся тем, что в канавке вала установлено эластичное кольцо с внутренней полостью, куда подается через центральное и радиальные отверстия вала под давлением рабочая жидкость, с возможностью деформирования кольца в радиальном направлении, т.е. изменения наружного диаметра и обеспечения фрикционного контакта с подвижной конической втулкой подшипника скольжения, причем упомянутое кольцо армировано по наружному диаметру металлическими пластинами и закреплено в канавке вала с помощью хомутиков.