УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК F16C17/06 F16C32/06 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипникам скольжения с самоустанавливающимися колодками, и может быть использовано в конструкциях паровых турбин, компрессоров, насосов и других роторных машин.

Известен упорный подшипник скольжения, конструкция которого включает корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, упорные реверсивные и/или нереверсивные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие элементы, маслосъемные скребки, размещенные в межколодочном пространстве [UA №87206 С2, F16C 32/00, опубликовано: 25. 06. 2009 г. (Прототип)]. Данный упорный подшипник скольжения может работать при вращении вала как в рабочем направлении, так и в обратном.

К его недостаткам относятся: низкие демпфирующие свойства, высокая осевая податливость подшипника с рычажной выравнивающей системой, большой осевой размер самоустанавливающейся колодки с механической опорой.

В основу изобретения поставлена задача придания упорному подшипнику скольжения высоких демпфирующих свойств, увеличения несущей способности, устранения осевой деформации подшипника и уменьшения осевого размера самоустанавливающейся колодки.

Поставленная задача решается тем, что в реверсивном упорном подшипнике скольжения, содержащем корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие элементы, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, в соответствии с первым вариантом заявляемого технического решения, на тыльной стороне каждой колодки выполнен гидростатический карман, соединенный с рабочей поверхностью колодки отверстием, при этом на рабочей поверхности в центральной части колодки выполнено углубление, имеющее наклонный участок, кроме того, в теле скребка предусмотрено отверстие, соединяющее канал подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части скребка, связанной с входом на рабочую поверхность колодки.

Диаметр отверстия, соединяющего гидростатический карман с рабочей поверхностью колодки, на входе в гидростатический карман меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности

Наклонный участок углубления в рабочей поверхности колодки имеет паз, направленный в сторону входа в колодку и сообщающийся с отверстием, соединяющим гидростатический карман с рабочей поверхностью колодки.

Наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности и может быть выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, при этом общая высота углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени.

Колодки имеют приемные скосы на входе в колодку.

Кроме того, в подшипнике могут быть предусмотрены зеркально отображенные конструкции колодок, попарно чередующиеся между собой.

При этом попарно чередующиеся колодки могут иметь приемные скосы как на входе, так и на выходе из колодки.

Маслосъемные скребки выполнены реверсивными.

Упорная поверхность корпуса подшипника выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо, сопряженное с корпусом подшипника по сферической упорной поверхности, причем, площадь сферической поверхности установочного кольца больше, чем площадь упорной сферической поверхности корпуса подшипника.

Кроме того, на упорной сферической поверхности корпуса подшипника выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстиями с гидростатическим карманом на тыльной стороне каждой колодки.

В соответствии со вторым вариантом заявляемого подшипника скольжения, на тыльной стороне каждой колодки выполнены два гидростатических кармана, соединенные перекрестно с рабочей поверхностью своей колодки отверстиями: первый - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на выходе из колодки, а второй - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на входе в колодку, при этом на рабочей поверхности колодки на входе в колодку и на выходе из колодки выполнены углубления, имеющие каждое наклонный участок, причем диаметр отверстия на входе в каждый гидростатический карман меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности на входе и на выходе из колодки.

Кроме того, наклонный участок каждого углубления в рабочей поверхности колодки имеет паз, направленный в сторону или входа, или выхода из колодки и сообщающийся с отверстием, соединяющим каждый гидростатический карман колодки с ее рабочей поверхностью.

Наклонный участок каждого углубления в рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности.

Наклонный участок каждого углубления в рабочей поверхности колодки выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, причем общая высота каждого углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени.

Колодки имеют приемные скосы как на входе, так и на выходе из колодки.

На упорной сферической поверхности корпуса подшипника выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстиями с одним из двух гидростатических карманов каждой колодки.

В соответствии с третьим вариантом заявляемого технического решения, гидростатический карман выполнен на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки и соединен отверстием с рабочей поверхностью своей колодки.

В соответствии с четвертым вариантом заявляемого технического решения, два гидростатических кармана выполнены на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки и соединены перекрестно отверстиями с рабочей поверхностью своей колодки: первый - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на выходе из колодки, а второй - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на входе в колодку подшипника.

Перечисленные выше варианты заявляемого изобретения объединены единым техническим замыслом, а их существенные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной технической задачи, с достижением сформулированного выше качественно нового технического результата.

Конструктивное решение по первому варианту, при котором на тыльной стороне каждой колодки выполнен гидростатический карман, соединенный с рабочей поверхностью колодки отверстием в зоне пика эпюры гидродинамического давления, обеспечивает отбор части смазки и гидродинамического давления в гидростатический карман, что способствует созданию самогенерируемой гидростатической пленки на тыльной стороне самоустанавливающейся колодки, придающей дополнительные демпфирующие свойства упорному подшипнику с самоустанавливающимися колодками.

Выполнение на рабочей поверхности в центральной части колодки углубления, имеющего наклонный участок, обеспечивает предварительную нагрузку на колодку, образование гидродинамического давления на наклонном участке и отбор смазки в гидростатический карман в начальный момент вращения упорного диска, что приводит к дальнейшей самоустановке колодки для создания гидродинамического давления на всей рабочей поверхности колодки.

Кроме того, создание самогенерируемой гидростатической пленки на тыльной стороне колодки и самоустановка колодки устраняет необходимость использования механической опоры, что обеспечивает уменьшение осевого размера колодки.

То, что наклонный участок углубления в рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности, обеспечивает подачу смазки в гидростатический карман под оптимальным давлением для обеспечения максимальной несущей способности упорной самоустанавливающейся колодки.

То, что наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, причем общая высота углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени до 0,04 мм, обеспечивает постоянство протяженности наклонного участка и сохранение высокой несущей способности упорного подшипника в течение всего периода эксплуатации. Выполнение наклонного участка ступенчатым обеспечивает также точность и простоту его изготовления.

То, что диаметр отверстия, соединяющего гидростатический карман с рабочей поверхностью колодки, на входе в гидростатический карман меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности колодки обеспечивает снижение входных потерь давления течения смазки в отверстие на входе в гидростатический карман.

Выполнение наклонного участка углубления на рабочей поверхности колодки с пазом, направленным в сторону входа в колодку и сообщающимся с отверстием, соединяющим гидростатический карман колодки с ее рабочей поверхностью, обеспечивает непрерывное поступление смазки из гидродинамического несущего слоя при сильном (аварийном) истирании наклонного участка, тем самым сохраняя работоспособность упорного подшипника.

Выполнение в теле скребка отверстия, соединяющего каналы подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части скребка, связанной с рабочей поверхностью самоустанавливающейся колодки, обеспечивает индивидуальный подвод смазки через приемные скосы к рабочей поверхности каждой упорной колодки, при этом за счет поступления холодной смазки непосредственно к рабочей поверхности колодки повышается средняя вязкость смазки в гидродинамическом слое, что способствует повышению несущей способности подшипника и сохранению ламинарного режима потока смазки в слое.

Попарное чередование зеркально отображенных конструкций упорных самоустанавливающихся колодок обеспечивает возможность работы подшипника при вращении в обратном направлении. При этом выполнение приемных скосов на входе и на выходе из колодки гарантирует плавный безвихревой вход смазки под рабочую поверхность самоустанавливающейся колодки при обратном направлении вращения.

Кроме того, выполнение маслосъемных скребков реверсивными обеспечивает индивидуальный подвод и отвод горячей смазки, поступающей из предыдущей колодки, при обратном вращении.

Выполнение упорной поверхности корпуса подшипника сферической и такой, которая сопрягается с дополнительно предусмотренным установочным кольцом по сферической поверхности, обеспечивает компенсацию углового смещения оси шейки вала относительно оси подшипника и выравнивание распределения осевых нагрузок по несущей поверхности упорного подшипника, дополнительно способствуя повышению эксплуатационных характеристик роторной машины.

Для обеспечения более эффективной компенсации углового смещения оси шейки вала относительно оси подшипника и выравнивания распределения осевых нагрузок на колодки упорного подшипника на упорной сферической поверхности выполнена кольцевая проточка, соединяющаяся с каждым гидростатическим карманом на тыльной стороне каждой самоустанавливающейся колодки с помощью сквозного отверстия в корпусе подшипника, что также создает дополнительное демпфирование упорного подшипника.

То, что площадь сферической поверхности установочного кольца больше, чем площадь упорной сферической поверхности корпуса подшипника, обеспечивает постоянный расход смазки через сферическую поверхность при изменении угла смещения оси шейки вала относительно оси подшипника, способствуя устойчивой и стабильной работе подшипника.

Конструктивное решение, при котором, в соответствии со вторым вариантом заявляемого подшипника скольжения, на тыльной стороне каждой колодки выполнены два гидростатических кармана, соединенных перекрестно с рабочей поверхностью своей колодки сквозными отверстиями: первый - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на выходе из колодки, а второй - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на входе в колодку, обеспечивает наполнение второго гидростатического кармана гидродинамическим давлением из углубления на входе в колодку, а наполнение первого гидростатического кармана - из углубления на выходе из колодки. Это способствует созданию самогенерируемой гидростатической пленки на тыльной стороне самоустанавливающейся колодки, придающей дополнительные демпфирующие свойства упорному подшипнику.

Выполнение на рабочей поверхности углублений с наклонными участками на входе и выходе из колодки и перекрестного соединения сквозными отверстиями рабочей поверхности с гидростатическими карманами на тыльной стороне колодки обеспечивает отбор гидродинамического давления из углубления наклонного участка на входе в колодку и дополнение его динамической составляющей давления потока смазки, протекающего по наклонному сквозному отверстию в гидростатический карман, что в начальный момент вращения упорного диска приводит к самоустановке упорной колодки для создания гидродинамического давления на остальной площади рабочей поверхности упорной колодки.

Кроме того, создание самогенерируемой гидростатической пленки на тыльной стороне колодки и самоустановка колодки устраняет необходимость использования механической опоры, что обеспечивает уменьшение осевого размер колодки.

При этом выполнение приемных скосов как на входе, так и на выходе из колодки способствует плавному безвихревому входу смазки под рабочую поверхность самоустанавливающейся колодки при обратном направлении вращения.

То, что наклонный участок каждого углубления в рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности, обеспечивает подачу смазки в гидростатический карман под оптимальным давлением для обеспечения максимальной несущей способности упорной самоустанавливающейся колодки, как при прямом, так и обратном направлении вращения.

То, что наклонный участок каждого углубления в рабочей поверхности колодки выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, причем общая высота углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени обеспечивает постоянство протяженности наклонного участка и сохранение высокой несущей способности упорного подшипника в течение всего периода эксплуатации как при прямом, так и обратном направлении вращения.

Выполнение диаметра отверстия, соединяющего каждый гидростатический карман с рабочей поверхностью колодки, на входе в каждый гидростатический карман меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности колодки обеспечивает уменьшение входных потерь давления течения смазки в отверстие на входе в каждый гидростатический карман, как при прямом, так и обратном направлении вращения.

Выполнение наклонного участка каждого углубления на рабочей поверхности колодки с пазом, направленным в сторону или входа, или выхода из колодки и сообщающимся с отверстием, соединяющим каждый гидростатический карман колодки с ее рабочей поверхностью, обеспечивает непрерывное поступление смазки из гидродинамического несущего слоя при сильном (аварийном) истирании наклонного участка, тем самым сохраняет работоспособность упорного подшипника как при прямом, так и обратном направлении вращения.

Выполнение упорной поверхности корпуса подшипника сферической и такой, которая сопрягается с дополнительно предусмотренным установочным кольцом по сферической поверхности, обеспечивает компенсацию углового смещения оси шейки вала относительно оси подшипника и выравнивание распределения осевых нагрузок по несущей поверхности упорного подшипника, дополнительно способствуя повышению эксплуатационных характеристик роторной машины, как при прямом, так и обратном направлении вращения.

То, что на упорной сферической поверхности корпуса подшипника выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстиями с одним из двух гидростатических карманов каждой колодки, обеспечивает более эффективную компенсацию углового смещения оси шейки вала относительно оси подшипника и выравнивание распределения осевых нагрузок на колодки упорного подшипника.

Второй вариант заявляемого технического решения целесообразно использовать при обратном направлении вращения ротора.

Конструктивное решение третьего варианта заявляемого технического решения, отличающегося тем, что гидростатический карман выполнен на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки и соединен с рабочей поверхностью своей колодки отверстием, сохраняет все положительные эффекты первого варианта и обеспечивает дополнительное уменьшение осевого размера подшипника.

Третий вариант целесообразно использовать, если возникает необходимость в применении подшипника с минимальным осевым размером, а также в снижении затрат и времени на изготовление резервных колодок.

Конструктивное решение четвертого варианта заявляемого технического решения, отличающегося тем, что два гидростатических кармана выполнены на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки и соединены перекрестно отверстиями с рабочей поверхностью своей колодки: первый - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на выходе из колодки, а второй - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на входе в колодку, обеспечивает наполнение второго гидростатического кармана гидродинамическим давлением из углубления на входе в колодку, а наполнение первого гидростатического кармана - из углубления на выходе из колодки. Такое конструктивное решение сохраняет все положительные эффекты второго варианта и обеспечивает дополнительное уменьшение осевого размера подшипника.

Четвертый вариант целесообразно использовать, если возникает необходимость в применении подшипника с минимальным осевым размером, а также в снижении затрат и времени на изготовление резервных колодок.

Далее примеры осуществления вариантов заявляемого технического решения описаны со ссылками на чертежи, где:

- на Фиг. 1 показан главный вид первого варианта упорного подшипника скольжения;

- на Фиг. 2 показано сечение по Б-Б Фиг. 1;

- на Фиг. 3 - сечение по В-В Фиг. 1 - направление течения смазки через колодки;

- на Фиг. 4 показан продольный разрез упорного подшипника скольжения со сферической упорной поверхностью корпуса;

- на Фиг. 5 - продольный разрез упорного подшипника скольжения, в упорной сферической поверхности которого выполнена кольцевая проточка, и показано подведения к ней смазки с гидростатического кармана на тыльной стороне колодки через отверстие в корпусе упорного подшипника скольжения;

- на Фиг. 6 показан вид А Фиг. 3;

- на Фиг. 7 - вид А Фиг. 3 с увеличенным диаметром отверстия, соединяющего гидростатическое карман с рабочей поверхностью, в зоне рабочей поверхности;

- на Фиг. 8 - вид А Фиг. 3 с пазом в наклонном участке углубление рабочей поверхности колодки;

- на Фиг. 9 - вид А Фиг. 3 со ступенчатым выполнением наклонного участка углубление рабочей поверхности колодки;

- на Фиг. 10 показан главный вид первого варианта упорного подшипника скольжения со ступенчатой наклонной участком углубления рабочей поверхности;

- на Фиг. 11 - главный вид первого варианта упорного подшипника скольжения с зеркально отраженным конструкциями колодок, которые попарно чередуются между собой;

- на Фиг. 12 - главный вид первого варианта упорного подшипника с зеркально отраженным конструкциями колодок, которые попарно чередуются между собой, со ступенчатыми наклонными участками углубление рабочей поверхности;

- на Фиг. 13 показано сечение по В-В Фиг. 1 с распределением гидродинамического и гидростатического давления при прямом направлении вращения;

- на Фиг. 14 - сечение по Г-Г Фиг. 11 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения;

- на Фиг. 15 показан главный вид второго варианта упорного подшипника скольжения;

- на Фиг. 16 показано сечение по Е-Е Фиг. 15;

- на Фиг. 17 - сечение по Д-Д Фиг. 15;

- на Фиг. 18 - вид Ж Фиг. 16;

- на Фиг. 19 - вид Ж Фиг. 16 со ступенчатой наклонной участком углубления рабочей поверхности колодки;

- на Фиг. 20 - вид Ж Фиг. 16 с увеличенным диаметром отверстия, соединяющего гидростатическое карман с рабочей поверхностью, в зоне рабочей поверхности колодки;

- на Фиг. 21 - вид Ж Фиг. 16 с пазом в наклонном участке углубление рабочей поверхности колодки;

- на Фиг. 22 - сечение по Д-Д Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения (по часовой стрелке);

- на Фиг. 23 - сечение по Д-Д Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения (против часовой стрелки);

- на Фиг. 24 - сечение по Е-Е Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения (по часовой стрелке);

- на Фиг. 25 - сечение по Е-Е Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения (против часовой стрелки);

- на Фиг. 26 - сечение по Б-Б Фиг. 1 по третьему варианту упорного подшипника;

- на Фиг. 27 - сечение по В-В Фиг. 1 - направление течения смазки через колодки по третьему варианту упорного подшипника;

- на Фиг. 28 - сечение по В-В Фиг. 1 с распределением гидродинамического и гидростатического давления при прямом направлении вращения по третьему варианту упорного подшипника;

- на Фиг. 29 - сечение по Г-Г Фиг. 11 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения по третьему варианту упорного подшипника;

- на Фиг. 30 показано сечение по Е-Е Фиг. 15 по четвертому варианту упорного подшипника;

- на Фиг. 31 - сечение по Д-Д Фиг. 15 по четвертому варианту упорного подшипника;

- на Фиг. 32 - сечение по Д-Д Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения по четвертому варианту упорного подшипника, заявляется (по часовой стрелке);

- на Фиг. 33 - сечение по Д-Д Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения по четвертому варианту упорного подшипника, заявляется (против часовой стрелки);

- на Фиг. 34 показано сечение по Е-Е Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения по четвертому варианту упорного подшипника, заявляется (по часовой стрелке);

- на Фиг. 35 - сечение по Е-Е Фиг. 15 с распределением гидродинамического и гидростатического давления в зависимости от направления вращения по четвертому варианту упорного подшипника, заявляется (против часовой стрелки);

- на Фиг. 36 показан продольный разрез подшипника со сферической упорной поверхностью корпуса подшипника по третьему и четвертому вариантам упорного подшипника;

- на Фиг. 37 - продольный разрез подшипника, на упорной сферической поверхности которого выполнено кольцевую проточку и показано подведения к ней смазки с гидростатического кармана на опорной поверхности корпуса через отверстие в корпусе подшипника по третьему и четвертому вариантам упорного подшипника.

Упорный подшипник скольжения первого варианта содержит корпус 1 (Фиг. 1) с каналами 2 подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки 3, фиксирующие элементы 4, маслосъемные скребки 5, установленные в межколодочном пространстве. На тыльной стороне каждой колодки 3 выполнен гидростатический карман 6, соединенный с рабочей поверхностью 7 колодки 3 отверстием 8, расположенным в зоне пика эпюры гидродинамического давления, при этом, на рабочей поверхности 7 в центральной части колодки 3 выполнено углубление 9, имеющее наклонный участок 10. Кроме того, в теле скребка 5 предусмотрено отверстие 11, соединяющее канал 2 подвода смазки в корпусе 1 подшипника с полостью 12 в верхней части скребка 5, связанной с входом на рабочую поверхность 7 колодки 3. Диаметр отверстия 8, соединяющего гидростатический карман 6 с рабочей поверхностью 7 колодки 3, на входе в гидростатический карман 6 меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности 7. Наклонный участок 10 углубления 9 в рабочей поверхности 7 колодки 3 имеет паз 13, направленный в сторону входа в колодку 3 и сообщающийся с отверстием 8, соединяющим гидростатический карман 6 с рабочей поверхностью 7 колодки 3. Наклонный участок 10 (Фиг. 6-8) углубления 9 на рабочей поверхности 7 колодки 3 имеет выбранный экспериментально оптимальный угол наклона в пределах 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности. Наклонный участок 10 углубления 9 на рабочей поверхности 7 колодки 3 выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, которая должна находиться в рабочем диапазоне минимальной толщины несущей пленки до 0,04 мм, при этом общая высота углубления 9 зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени.

Колодки 3 имеют приемные скосы 14 на входе в колодку 3. Зеркально отображенные конструкции колодок 3 попарно чередуются между собой (Фиг. 11; 12). Попарно чередующиеся колодки 3 имеют приемные скосы 14 также и на выходе из колодки. Маслосъемные скребки 5 выполнены реверсивными. Упорная поверхность 15 корпуса 1 (Фиг. 4, 5) подшипника выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо 16, сопряженное с корпусом 1 подшипника по сферической упорной поверхности 17. Площадь сферической поверхности установочного кольца 16 больше, чем площадь упорной сферической поверхности 17 корпуса 1 подшипника. На упорной сферической поверхности 17 (Фиг. 5) корпуса 1 подшипника выполнена кольцевая проточка 18, соединенная отверстиями 19 с гидростатическим карманом 6 на тыльной стороне каждой колодки 3.

В соответствии со вторым вариантом заявляемого подшипника скольжения, на тыльной стороне каждой колодки 3 (Фиг. 16, 17) выполнены два гидростатических кармана 6, соединенные перекрестно с рабочей поверхностью 7 своей колодки 3 отверстиями 8: первый - по направлению вращения, соединен с рабочей поверхностью 7 на выходе из колодки 3, а второй - по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью 7 на входе в колодку 3, при этом на рабочей поверхности 7 колодки 3 на входе в колодку и на выходе из колодки выполнены углубления 9 имеющие каждое наклонный участок 10, причем диаметр отверстия 8 на входе в каждый гидростатический кармана 6 меньше диаметра указанного отверстия 8 в зоне рабочей поверхности 7 на входе и на выходе из колодки 3. Кроме того, наклонный участок 10 каждого углубления 9 в рабочей поверхности 7 колодки 3 имеет паз 13, направленный в сторону или входа, или выхода из колодки 3 и сообщающийся с отверстием 8, соединяющим каждый гидростатический карман 6 колодки 3 с ее рабочей поверхностью 7. Наклонный участок 10 каждого углубления 9 в рабочей поверхности 7 колодки 3 имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности. Наклонный участок 10 каждого углубления 9 в рабочей поверхности 7 колодки 3 выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, причем общая высота каждого углубления 9 зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени. Колодки 3 имеют приемные скосы 14 как на входе, так и на выходе из колодки. На упорной сферической поверхности 17 корпуса 1 подшипника выполнена кольцевая проточка 18, соединенная отверстиями 19 с одним из двух гидростатических карманов 6 каждой колодки 3.

В соответствии с третьим вариантом, заявляемый упорный подшипник скольжения отличается от первого варианта тем, что на опорной поверхности корпуса 1 подшипника выполнен гидростатический карман 6 (Фиг. 24-25) напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки 3, соединенный с рабочей поверхностью 7 своей колодки отверстием 8.

В соответствии с четвертым вариантом, заявляемый упорный подшипник скольжения отличается от второго варианта тем, что на опорной поверхности корпуса 1 подшипника выполнено два гидростатических кармана 6 (Фиг. 28-29) напротив каждой упорной самоустанавливающейся колодки 3, соединенные перекрестно с рабочей поверхностью своей колодки отверстиями 8: первый, по направлению вращения, соединен с рабочей поверхностью 7 на выходе из колодки 3, а второй, по направлению вращения, соединен с рабочей поверхностью 7 на входе в колодку 3.

Упорный подшипник заявляемого изобретения работает следующим образом.

Через каналы 2 подведения смазки, расположенные в корпусе 1, смазка направляется к полости 12 в верхней части скребка 5, связанной с входом на рабочую поверхность колодки 3, через отверстие 11 в скребке. Таким образом, на входе в каждую колодку 3 образуется масляная ванна, из которой смазка поступает на рабочую поверхность 7 колодки 3 для формирования гидродинамического клина. После начала вращения упорного диска смазка из полости 12 в верхней части скребка через приемный скос 14 вовлекается на наклонный участок 10 углубления 9 рабочей поверхности 7 колодки 3. На наклонном участке 10 образуется гидродинамический клин, смазка из которого под гидродинамическим давлением попадает в гидростатический карман 6 через отверстие 8. Таким образом, создается гидростатическая пленка смазки на тыльной стороне колодки за счет перетекания смазки из кармана 6 на тыльную сторону колодки 3. Под действием образованной гидростатической эпюры давления на тыльной стороне колодки 3 происходит самоустановка колодки 3 и образование гидродинамического клина по всей рабочей поверхности 7 колодки 3. Часть смазки из гидростатического кармана 6 попадает в кольцевую проточку 18 на упорной сферической поверхности 15 корпуса подшипника 1 через отверстие 19. В результате перетекания смазки из кольцевой проточки 18 под давлением, между упорной сферической поверхностью 15 корпуса 1 и сферической поверхностью 17 установочного кольца 16 образуется гидростатическая пленка, которая обеспечивает взаимное скольжение сферических поверхностей 15 и 17. На Фиг. 13 показано распределение давления масляной пленки на рабочей поверхности 7 и тыльной стороне колодки 3. На Фиг. 14 показано распределение давление для зеркально отображенных конструкций колодок 3, которые попарно чередуются между собой, в зависимости от направления вращения упорного диска.

Упорный подшипник по второму варианту заявляемого изобретения работает следующим образом.

Через каналы 2 подведения смазки, расположенные в корпусе 1, смазка поступает к полости 12 в верхней части скребка 5, связанной с входом на рабочую поверхность колодки 7, через отверстие 11 в скребке. Таким образом, на входе в каждую колодку 3 образуется масляная ванна, из которой смазка поступает на рабочую поверхность 7 колодки 3 для формирования гидродинамического клина. После начала вращения упорного диска смазка из полости 12 в верхней части скребка 5 через приемный скос 14 вовлекается на наклонный участок 10 на входе в колодку 3, а также смазка, проходя через рабочую поверхность 7, попадет на наклонный участок 10 на выходе из колодки 3. На наклонном участке 10 на входе в колодку 3 образуется гидродинамический клин, смазка из которого под давлением попадает во второй, по направлению вращения, гидростатический карман 6 через отверстие 8. Наклон отверстия 8 относительно плоскости рабочей поверхности 7 позволяет дополнительно направлять в гидростатический карман 6 динамическую составляющую давления потока смазки. Таким образом, давление во втором гидростатическом кармане становится больше, чем в первом. Перетекание смазки из гидростатических карманов 6 на тыльную сторону колодки 3 создает гидростатическую пленку. Под действием гидростатической эпюры давления на тыльной стороне колодки 3 происходит самоустановка колодки 3 и образование гидродинамического клина по всей рабочей поверхности 7 колодки 3. Часть смазки из одного из двух гидростатических карманов 6 попадает в кольцевую проточку 18 на упорной сферической поверхности 15 корпуса подшипника 1 через отверстие 19. В результате перетекания смазки под давлением из кольцевой проточки 18, между упорной сферической поверхностью 15 корпуса 1 и сферической поверхностью 17 установочного кольца 16 образуется гидростатическая пленка, которая обеспечивает взаимное скольжение сферических поверхностей 15 и 17. При изменении направления вращения работа второго варианта заявляемого подшипника аналогична работе, описанной выше. На Фиг. 22 и 23, 24 и 25 показано распределение давления масляной пленки на рабочей поверхности 7 и тыльной стороне колодки 3 в зависимости от направления вращения.

Работа подшипника по третьему варианту заявленного изобретения аналогична работе подшипника по первому варианту (Фиг. 27-30).

Работа подшипника по четвертому варианту заявленного изобретения аналогична работе подшипника по второму варианту (Фиг. 32 и 33, Фиг. 34 и 35).

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипникам скольжения с самоустанавливающимися колодками, и может быть использовано в конструкциях паровых турбин, компрессоров, насосов и других роторных машин. В упорном подшипнике скольжения, содержащем корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие элементы и маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, на тыльной стороне каждой колодки выполнен гидростатический карман, соединенный отверстием с рабочей поверхностью своей колодки, при этом на рабочей поверхности в центральной части колодки выполнено углубление, имеющее наклонный участок, кроме того, в теле скребка предусмотрено отверстие, соединяющее канал подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части скребка, связанной с входом на рабочую поверхность колодки. Во втором варианте выполнения подшипника на тыльной стороне каждой колодки выполнены два гидростатических кармана, перекрестно соединенные отверстиями с рабочей поверхностью своей колодки: первый, по направлению вращения, соединен с рабочей поверхностью на выходе из колодки, а второй, по направлению вращения, соединен с рабочей поверхностью на входе в колодку, при этом на рабочей поверхности колодки на входе в колодку и на выходе из колодки выполнены углубления, имеющие каждое наклонный участок. В третьем варианте выполнения подшипника гидростатический карман, соединенный отверстием с рабочей поверхностью своей колодки, выполнен на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой самоустанавливающейся колодки. В четвертом варианте – на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой самоустанавливающейся колодки выполнены два гидростатических кармана, перекрестно соединенные отверстиями с рабочей поверхностью своей колодки. Технический результат: придание подшипнику более высоких демпфирующих свойств, увеличение его несущей способности, устранение осевой деформации, а также уменьшение осевого размера самоустанавливающейся колодки. 4 н. и 40 з.п. ф-лы, 37 ил.

1. Упорный подшипник скольжения, содержащий корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие элементы, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, отличающийся тем, что на тыльной стороне каждой колодки выполнен гидростатический карман, соединенный отверстием с рабочей поверхностью своей колодки, при этом на рабочей поверхности в центральной части колодки выполнено углубление, имеющее наклонный участок, кроме того, в теле скребка предусмотрено отверстие, соединяющее канал подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части скребка, связанной с входом на рабочую поверхность колодки.

2. Упорный подшипник скольжения по п. 1, отличающийся тем, что диаметр отверстия, соединяющего гидростатический карман на тыльной стороне колодки с рабочей поверхностью колодки, на входе в гидростатический карман меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности колодки.

3. Упорный подшипник скольжения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки имеет паз, направленный в сторону входа в колодку и сообщающийся с отверстием, соединяющим гидростатический карман на тыльной стороне колодки с рабочей поверхностью колодки.

4. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности.

5. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, при этом общая высота углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени.

6. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что колодки имеют приемные скосы на входе в колодку.

7. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что зеркально отображенные конструкции колодок попарно чередуются между собой.

8. Упорный подшипник скольжения по п. 7, отличающийся тем, что попарно чередующиеся колодки имеют приемные скосы и на выходе из колодки.

9. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что маслосъемные скребки выполнены реверсивными.

10. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что упорная поверхность корпуса подшипника выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо, сопряженное с корпусом подшипника по сферической упорной поверхности.

11. Упорный подшипник скольжения по п. 10, отличающийся тем, что площадь сферической поверхности установочного кольца больше, чем площадь упорной сферической поверхности корпуса подшипника.

12. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 10-11, отличающийся тем, что на упорной сферической поверхности корпуса подшипника выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстиями с гидростатическим карманом на тыльной стороне каждой колодки.

13. Упорный подшипник скольжения, содержащий корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие элементы, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, отличающийся тем, что на тыльной стороне каждой колодки выполнены два гидростатических кармана, перекрестно соединенные отверстиями с рабочей поверхностью своей колодки: первый – по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на выходе из колодки, а второй – по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на входе в колодку, при этом на рабочей поверхности колодки на входе в колодку и на выходе из колодки выполнены углубления, имеющие каждое наклонный участок, причем в теле скребка предусмотрено отверстие, соединяющее канал подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части скребка, связанной с входом на рабочую поверхность колодки.

14. Упорный подшипник скольжения по п. 13, отличающийся тем, что диаметр отверстия на входе в каждый гидростатический карман на тыльной стороне колодки меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности колодки.

15. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 13-14, отличающийся тем, что наклонный участок каждого углубления на рабочей поверхности колодки имеет паз, направленный в сторону или входа, или выхода из колодки и сообщающийся с отверстием, соединяющим каждый гидростатический карман на тыльной стороне колодки с рабочей поверхностью колодки.

16. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 13-15, отличающийся тем, что наклонный участок каждого углубления на рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности.

17. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 13-16, отличающийся тем, что наклонный участок каждого углубления на рабочей поверхности колодки выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, причем общая высота углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени.

18. Упорный подшипник по любому из пп. 13-17, отличающийся тем, что колодки имеют приемные скосы, как на входе, так и на выходе из колодки.

19. Упорный подшипник по любому из пп. 13-18, отличающийся тем, что маслосъемные скребки выполнены реверсивными.

20. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 13-19, отличающийся тем, что упорная поверхность корпуса подшипника выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо, сопряженное с корпусом подшипника по сферической упорной поверхности.

21. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 13-20, отличающийся тем, что площадь сферической поверхности установочного кольца больше площади упорной сферической поверхности корпуса подшипника.

22. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 13-21, отличающийся тем, что на упорной сферической поверхности корпуса подшипника выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстиями с одним из двух гидростатических карманов на тыльной стороне каждой колодки.

23. Упорный подшипник скольжения, содержащий корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие элементы, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, отличающийся тем, что на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой самоустанавливающейся колодки выполнен гидростатический карман, соединенный отверстием с рабочей поверхностью своей колодки, при этом на рабочей поверхности в центральной части каждой колодки выполнено углубление, имеющее наклонный участок, кроме того, в теле скребка предусмотрено отверстие, соединяющее канал подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части скребка, связанной с входом на рабочую поверхность колодки.

24. Упорный подшипник скольжения по п. 23, отличающийся тем, что диаметр отверстия, соединяющего гидростатический карман на опорной поверхности корпуса подшипника с рабочей поверхностью колодки, на входе в гидростатический карман меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности колодки.

25. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 23 или 24, отличающийся тем, что наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки имеет паз, направленный в сторону входа в колодку и сообщающийся с отверстием, соединяющим гидростатический карман на опорной поверхности корпуса подшипника с рабочей поверхностью колодки.

26. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 23-25, отличающийся тем, что наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности.

27. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 23-26, отличающийся тем, что наклонный участок углубления на рабочей поверхности колодки выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, при этом общая высота углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени.

28. Упорный подшипник по любому из пп. 23-27, отличающийся тем, что колодки имеют приемные скосы на входе в колодку.

29. Упорный подшипник по любому из пп. 23-28, отличающийся тем, что зеркально отображенные конструкции колодок попарно чередуются между собой.

30. Упорный подшипник по п. 29, отличающийся тем, что попарно чередующиеся колодки имеют приемные скосы и на выходе из колодки.

31. Упорный подшипник по любому из пп. 23-30, отличающийся тем, что маслосъемные скребки выполнены реверсивными.

32. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 23-31, отличающийся тем, что упорная поверхность корпуса подшипника выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо, сопряженное с корпусом подшипника по сферической упорной поверхности.

33. Упорный подшипник скольжения по п. 32, отличающийся тем, что площадь сферической поверхности установочного кольца больше, чем площадь упорной сферической поверхности корпуса подшипника.

34. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 32-33, отличающийся тем, что на упорной сферической поверхности корпуса подшипника выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстиями с гидростатическим карманом на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой из колодок.

35. Упорный подшипник скольжения, содержащий корпус с каналами подвода смазки, упорные самоустанавливающиеся колодки, фиксирующие элементы, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, отличающийся тем, что на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой самоустанавливающейся колодки выполнены два гидростатических кармана, перекрестно соединенные отверстиями с рабочей поверхностью своей колодки: первый – по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на выходе из колодки, а второй – по направлению вращения соединен с рабочей поверхностью на входе в колодку, при этом на рабочей поверхности колодки на входе в колодку и на выходе из колодки выполнены углубления, имеющие каждое наклонный участок, причем в теле скребка предусмотрено отверстие, соединяющее канал подвода смазки в корпусе подшипника с полостью в верхней части скребка, связанной с входом на рабочую поверхность колодки.

36. Упорный подшипник скольжения по п. 35, отличающийся тем, что диаметр отверстия, соединяющего гидростатический карман на опорной поверхности корпуса подшипника с рабочей поверхностью колодки, на входе в каждый гидростатический карман меньше диаметра указанного отверстия в зоне рабочей поверхности.

37. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 35-36, отличающийся тем, что наклонный участок каждого углубления на рабочей поверхности колодки имеет паз, направленный в сторону или входа, или выхода из колодки и сообщающийся с отверстием, соединяющим каждый гидростатический карман на опорной поверхности корпуса подшипника с рабочей поверхностью колодки.

38. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 35-37, отличающийся тем, что наклонный участок каждого углубления на рабочей поверхности колодки имеет угол наклона 0,08-0,25 градусов по отношению к плоскости ее поверхности.

39. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 35-38, отличающийся тем, что наклонный участок каждого углубления на рабочей поверхности колодки выполнен ступенчатым с высотой ступени до 0,04 мм, причем общая высота углубления зависит от количества ступеней и высоты каждой ступени.

40. Упорный подшипник по любому из пп. 35-39, отличающийся тем, что колодки имеют приемные скосы как на входе, так и на выходе из колодки.

41. Упорный подшипник по любому из пп. 35-40, отличающийся тем, что маслосъемные скребки выполнены реверсивными.

42. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 35-41, отличающийся тем, что упорная поверхность корпуса подшипника выполнена сферической, при этом дополнительно предусмотрено установочное кольцо, сопряженное с корпусом подшипника по сферической упорной поверхности.

43. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 35-42, отличающийся тем, что площадь сферической поверхности установочного кольца больше площади упорной сферической поверхности корпуса подшипника.

44. Упорный подшипник скольжения по любому из пп. 35-43, отличающийся тем, что на упорной сферической поверхности корпуса подшипника выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстиями с одним из двух гидростатических карманов на опорной поверхности корпуса подшипника напротив каждой из колодок.