Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению роторно-опорных узлов, к которым предъявляются повышенные требования по уровню вибраций и которые в процессе эксплуатации могут подвергаться неоднократным импульсным нагрузкам высокой интенсивности, состоящих из комбинации подшипников скольжения и повышающих надежность и долговечность роторных машин.
Известна коническая гидростатодинамическая опора, содержащая охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности камерами поперек образующих конуса втулки со смещением относительно средней поперечной ее оси в сторону меньшего основания конуса на величину от 0,15 до 0,2 длины его образующей, а ширина камер выполнена 0,1-0,3 длины образующей конуса [1].
Недостатком известной конической гидростатодинамической опоры является то, что сохраняется возможность срыва смазочной пленки в расширяющейся части опоры, что уменьшает несущую способность поверхности и требует значительных центробежных сил для восстановления смазочного слоя, а также использование смазки большой вязкости, при этом снижаются долговечность, надежность и ресурс работы всего подшипникового узла,
Известен подшипниковый узел с комбинированными подшипниками, содержащий корпус, втулку гидростатического подшипника скольжения, подшипник качения, наружная обойма которого служит валом в гидростатическом подшипнике [2].
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, появляются 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 подшипникового узла, упрощение его конструкции, повышение ресурса работы, устойчивости движения и подавление биений валов и роторов.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемой комбинированной гибридной опоры, содержащей корпус и втулку гидростатодинамического подшипника скольжения, причем втулка подшипника размещена в корпусе с возможностью осевого перемещения и образует с корпусом замкнутую полость, в которую подведена рабочая жидкость под давлением, а внутренняя поверхность упомянутой втулки состоит из двух ступеней, одна из которых имеет ответную коническую многоклиновую поверхность, охватывающую коническую цапфу вала, а вторая имеет ответную цилиндрическую поверхность на валу, при этом втулка со стороны цилиндрической поверхности отверстия поджата относительно вала пружиной осевого поджатая, усилие которой меньше по величине и противоположно по направлению усилию, развиваемому в упомянутой замкнутой полости и действующему на втулку гидростатодинамического подшипника, кроме того, в корпусе и втулке образована система подачи рабочей жидкости в рабочие зазоры подшипника скольжения, состоящая из подводящих каналов, уплотнительных колец и жиклера.
Особенности конструкции предлагаемой комбинированной опоры поясняются чертежами.
На фиг.1 схематически представлена комбинированная гибридная опора, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Предлагаемая комбинированная опора представляет собой гидростатодинамическую опору и содержит корпус 1 и втулку 2 подшипника скольжения, при этом втулка 2 подшипника размещена в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и образует с корпусом 1 замкнутую полость 3. С этой целью в корпусе 1 выполнено двухступенчатое отверстие, а наружная цилиндрическая поверхность втулки 2 имеет две ступени.
В замкнутую полость 3 через канал 4, просверленный в корпусе 1, подведена рабочая жидкость под давлением РМ.
Для предотвращения вытекания рабочей жидкости через зазоры между корпусом 1 и втулкой 2 в последней выполнены кольцевые канавки, в которых установлены уплотнительные кольца 5.
Внутренняя поверхность втулки 2 выполнена двухступенчатой, одна из которых имеет коническую многоклиновую поверхность 6, охватывающую коническую цапфу 7 вала 8. Вторая ступень 9 является цилиндрической внутренней поверхностью, сопрягаемой соответственно с ответной цилиндрической поверхностью вала 8.
Втулка 2 со стороны цилиндрической поверхности отверстия поджата относительно вала 1 пружиной 10 осевого поджатия. Усилие РПР, оказываемое пружиной 10 на втулку 2, меньше по величине и противоположно по направлению усилию РЖ, развиваемого рабочей жидкостью в замкнутой полости 3 и действующей на втулку 2 гидростатодинамического подшипника.
В корпусе 1 и втулке 2 выполнена система подачи рабочей жидкости в рабочие зазоры подшипника скольжения, состоящая из подводящих каналов и жиклера 11.
Комбинированная опора работает следующим образом.
При переходных режимах работы (пуск, останов), когда частота вращения вала невелика, радиальная нагрузка воспринимается цилиндрической ступенью 9 отверстия втулки, т.е. гладким цилиндрическим участком опоры, при этом давление рабочей жидкости в полости 3 невелико и пружина 10 с усилием РПР отжимает втулку 2 в крайнее левое положение (согласно фиг.1). Конический многоклиновой участок 6 не работает и не контактирует с цапфой 7 вала 8.
При увеличении частоты вращения вала 8 в замкнутую полость 3 под большим давлением РМ подается рабочая жидкость и втулка 2 под действием развиваемого усилия РЖ преодолевает сопротивление пружины РПР, перемещается слева направо (согласно фиг.1). При этом вступает в работу конический многоклиновый участок 6 втулки 2, который контактирует с цапфой 7 вала 8, а цилиндрический участок опоры выводится из контакта с валом. Вызванные высокой частотой вращения вала импульсные нагрузки высокой интенсивности, приложенные к корпусу 1, передаются через многоклиновый участок 6 втулки 2 на вал 8, предохраняя гладкий цилиндрический участок 9 опоры от разрушения. При этом втулка гидростатодинамического подшипника и рабочая жидкость под давлением в полости 3 выполняют роль жесткого элемента, так как длительность действия импульсной нагрузки не превышает 20 мкс и давление рабочей жидкости из полости 3 не успевает понизится благодаря жиклеру 11.
Это позволяет на основных режимах работы разгрузить гладкую быстро изнашиваемую поверхность опоры и резко увеличить устойчивость движения вала благодаря возникновению дополнительных гидродинамических клиньев в нагруженной зоне цапфы вала. При правильно подобранном давлении подачи рабочей жидкости и геометрических характеристиках многоклиновые гибридные опоры способны полностью подавлять вихрь и биение вала.
Надежность всей комбинированной опоры повышается за счет изоляции цилиндрического участка подшипника скольжения от действия импульсных нагрузок высокой интенсивности, устраняя возможность сухого трения в коническом многоклиновом участке гидростатодинамического подшипника в случае падения давления в гидросистеме подачи рабочей жидкости.
Предлагаемая комбинированная гибридная опора, включающая многоклиновой и гладкий цилиндрический участки, обеспечивает высокий уровень несущей способности и вибрационной устойчивости.
Данную конструкцию в определенной мере можно рассматривать как комбинацию подшипника и уплотнения. В этом случае подача рабочей жидкости осуществляется с клинового торца, а цилиндрическая часть выполняет функции щелевого уплотнения.
Предлагаемую комбинированную гибридную опору целесообразно использовать в насосных агрегатах, в которых смазка и охлаждение подшипниковых узлов проводится рабочими телами и возможно перетекание среды между полостями высокого и низкого давлений.
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. А.с. SU №1191638, МПК F16C 21/00. Коническая гидростатодинамическая опора. И.Я.Токарь и др. Заявка 3786390/25-27. 04.09.84, 15.1185 - прототип.
2. Патент Франции 2071838, МКИ F16C 21/00.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ГИБРИДНЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ | 2023 |
|
RU2821860C1 |
КОНИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ | 2007 |
|
RU2336441C1 |
Подшипниковый узел с порошковой смазкой | 2023 |
|
RU2800514C1 |
Комбинированный подшипниковый узел | 1987 |
|
SU1493809A1 |
СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬЮ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКАХ | 2005 |
|
RU2399803C2 |
ОСЕВОЙ ЭЛЕКТРОВЕНТИЛЯТОР | 2004 |
|
RU2253045C1 |
УПРАВЛЯЕМАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА | 2007 |
|
RU2336440C1 |
КОМБИНИРОВАННАЯ ОПОРА | 2003 |
|
RU2243425C2 |
НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ | 2004 |
|
RU2280194C1 |
КОМБИНИРОВАННЫЙ РАДИАЛЬНО-ОСЕВОЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ЛЕПЕСТКОВЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ | 2015 |
|
RU2605658C2 |
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению роторно-опорных узлов. Комбинированная гибридная опора содержит корпус и втулку гидростатодинамического подшипника скольжения. Втулка размещена в корпусе с возможностью осевого перемещения и образует с корпусом замкнутую полость, в которую подведена рабочая жидкость под давлением. Внутренняя поверхность втулки состоит из двух ступеней, одна из которых имеет ответную коническую многоклиновую поверхность, охватывающую коническую цапфу вала, а вторая имеет ответную цилиндрическую поверхность на валу. При этом втулка со стороны цилиндрической поверхности отверстия поджата относительно вала пружиной осевого поджатия, усилие которой меньше по величине и противоположно по направлению усилию, развиваемому в упомянутой замкнутой полости и действующему на втулку. В корпусе и втулке образована система подачи рабочей жидкости в рабочие зазоры гидростатодинамического подшипника скольжения, состоящая из подводящих каналов, уплотнительных колец и жиклера. Технический результат: повышение надежности и долговечности роторно-опорного узла, упрощение его изготовления и эксплуатации благодаря простоте конструкции, повышение ресурса работы, устойчивости движения и подавление биений валов и роторов. 2 ил.
Комбинированная гибридная опора, содержащая корпус и втулку гидростатодинамического подшипника скольжения, отличающаяся тем, что втулка гидростатодинамического подшипника скольжения размещена в корпусе с возможностью осевого перемещения и образует с корпусом замкнутую полость, в которую подведена рабочая жидкость под давлением, а внутренняя поверхность упомянутой втулки состоит из двух ступеней, одна из которых имеет ответную коническую многоклиновую поверхность, охватывающую коническую цапфу вала, а вторая имеет ответную цилиндрическую поверхность на валу, при этом втулка гидростатодинамического подшипника скольжения со стороны цилиндрической поверхности отверстия поджата относительно вала пружиной осевого поджатия, усилие которой меньше по величине и противоположно по направлению усилию, развиваемому в упомянутой замкнутой полости и действующему на втулку гидростатодинамического подшипника скольжения, кроме того, в корпусе и втулке гидростатодинамического подшипника скольжения образована система подачи рабочей жидкости в рабочие зазоры гидростатодинамического подшипника скольжения, состоящая из подводящих каналов, уплотнительных колец и жиклера.
Коническая гидростатодинамическая опора | 1984 |
|
SU1191638A1 |
GB 1262852 A, 09.02.1972 | |||
Делитель тока между параллельными вентильными ветвями параллельно включенных статических преобразователей | 1984 |
|
SU1221700A1 |
GB 1174628 A, 17.12.1969. |
Авторы
Даты
2009-02-10—Публикация
2007-06-27—Подача