Реверсивный подпятник,преимущественно для гидрогенераторов Советский патент 1983 года по МПК F16C17/08 

Изобретение относится к машиностроению, тяжелому электромашиностроению и предназначено для применения, например, в обратимых гидрогенераторах - двигателях ГАЭС для в приятия осевых усилий с валов гидроагрегатов, имеющих переменное направление вращения, и передачи этих УСИЛИЙ на фундамент. В мощных гидрогенераторах - двигателях ГАЭС широко применяются реверсивные сегментированные подпятники (упорные подшипники скольжения состоящие из заключенных в ванну пят и центральноопертых (без тангенциального эксцентриситета) сегментов. Ct . Основным недостатком подобной конструкции реверсивного подпятника является отсутствие смещения точек опирания сегментов в тангенциальном направлении от центра сегментов к их выходным кромкам (отсутствие тан генциального эксцентриситета опор сегментов). Это отрицательно сказыва ется на всех рабочих характеристиках подпятника и резко снижает его надежность в эксплуатации, . Известен реверсивный подпятник, содержащий заключенные в ванну Г1яд-у, выполненную в виде диска, Закрепленного на валу агрегата, и сегменты, установленные без тангенциаль ного эксцентриситета (центральноопер ты) на болты. На рабочей поверхности каждого сегмента вблизи его боковых граней выполнены узкие радиально направленные карманы, каждый из .которых посредством канала соединен с внутренним объемом ванны. Каждый канал может запираться вентилем, либо клапаном с ручным или дистанционным управ лением. При определенном направлении вращения диска клапан канала у входной кромки перекрывается, а у выходной - открывается в маслованну, лишая несущей способности масляную пле ку на участке между этим карманом и выходной кромкой сегмента. 8 результате этого длинаэффективно нагруженного участка рабочей поверхности сегмента уменьшается, а центр его смещается относительно точки опоры, образуя положительный тангенциальный эксцентриситет установки сегмента на опоре С2 , Известный реверсивный подпятник гложеи в изготовлении и--за наличия таких дополнительных элементов как радиальные карманы, соединительные каналы, трубопроводы, клапаны, схема автоматики переключения клапанов при изменении направления вращения диска. Кроме того, он обладает низкой надежностью, так как его работоспособность целиком определяется качеством работы клапанов и схемы автоматики их переключения. Карманы у входных кромок сегментов создают дополнительное гидравлическое сопротивление затягиванию масла в несущую пленку сегментов, Цель изобретения - упрощение конструкции реверсивного подпятника и повышение его эксплуатационной надежности. Поставленная цель достигается тем, что в реверсивном подпятнике, преимущественно для гидрогенераторов, содержащем заключенные в масляную ванну пяту и сегменты в виде металлических плит с антифрикционным сло® рабочей поверхности, центрально установленных на опорные болты, сегменты выполнены с упругими симметричными выступами на входной и выходной сторонах, являющимися продолжением рабочей поверхности сегмента, При двухслойной (составной) конструкции сегментов реверсивного подпятника, каждый сегмент Состоит из массивного основания и сравнительно тонкой накладки, выступы на боковых сторонах сегментов могут быть образованы за счет большей тангенциальной длины накладки по сравнению с основанием. На фиг, 1 изображено сечение реверсивного подпятника гидрогенератора вертикальной цилиндрической поверхностью, проходящей через точки опор сегментов; на фиг. 2 - сегмент, общий вид; на фиг, 3 составной сегмент реверсивного подпятника; на фиг, фиг. t и 5 схематичная конструкция сегмента. ПяТа 1 через сегменты 2 опирается непосредственно или через промежуточные демпфирующие опоры 3 (тарельчатые пружины) на сферические головки порных болтов А, закрепленных на не ванны подпятника. Стол 5 корпуа подпятника и боковые стороны 6 егментов образуют межсегментные клалы 7. Каждый сегмент представляет собой плиту,.имеющую в плане форму кольцевого сектора, на верхнюю рабочую поверхность которой нанесен слой 8 антифрикционного материала, например, баббита. На боковых сторонах каждого сегмента 6, примыкающих к межсегментным каналам 7, имеются два упругих симметричных выступа 9, выполненных в виде полочек, длина t и толщина t (фиг. 4) которых выбирается из условий создания .требуемого эксцентриситета при работе подпятника. Все сегменты центрально (без тангенциального эксцентриситета установлены на головках опорных болтов непосредственно или через промежуточные демпфирующие опоры 3. Составной (двухслойный) сегмент реверсивного подпятника.(фиг. 3) состоит из основания 1 скрепленной с ним накладки 2, Его выступы и межсегментные каналы образованы выступающими частями накладки, длина которой в тангенциальнЬм направлени больше соответствующего размера основания сегмента на удвоенную длину выступов. Толщина выступов в этом случае определяется толщиной наклад ки сегмента. Работа реверсивного подпятника гидрогенератора заключается в следующем. При работе подпятника в номинальном режиме и вращении пяты в любом из направлений, например вправо (фиг. ), верхняя рабочая поверхность сегмента имеет температуру на 10-30 С выше, чем остальные его стороны. Это объясняется разогревом несущего масляного слоя изза интенсивного тепловыделения в нем от действия сил вязкого трения, при этом температура рабочей поверх ности сегментов почти линейно возра стает от входа в несущий слой сегмента к выходу из него, достигая ма симума «близи выходной кромки (для принятого направления вращения). Так как нижняя сторона консольных выступов сегмента омывается достато но холодным маслом, циркулирующим в межсегментных каналах, перепад температуры по толщине выступа у выход ной кромки каждого сегмента будет д статочно велик (15-20°С),что с учетом относительно малой толщины выступов приводит к значительным те|эмодеформациям их изгиба. При этом м 1 А5 териал верхней части выступов (прилегающий к поверхности трения)расширяется более интенсивно, чем материал их нижней части, омываемый охлажденным маслом, а следовательно выступы у выходных кромок сегментов будут отгибаться вниз. Исходя из того, что смазка несжимаема, начиная с того места, где несущий зазор, вследствии термодеформаций выступа, перейдет от конфузорного (сужающегося) профиля к диффузорному расширяющемуся, мас ляная пленка потеряет несущую способность. Иными словами из работы будет исключен участок рабочей поверхности сегмента у его выходной кромки, ле-: жащий за точкой А, в которой выполняетсяИз фиг. 5 видно, что если длину этого участка обозначить через , ; при центральном опирании сегмента возникнет положительный эксцентриситет величиной о Решение задачи термоупругости для подверженного неравномерному температурному нагреву консольного выступа, имеющего форму прямоугольника, показывает, что длина выступа В, необходимого для обеспёчения в рабочем режиме подпятника положительного эксцентриситета (в процентах) Определяется из соотношения1 o-fc(y- -I-0,0161., где hfj - минимальная толщина масляной пленки; у - отношение толщин масляного слоя во входном и ВЬ1ХОДНОМ сечениях;:. of - коэффициент температурного расширения материала сегмента,дТ - величина перепада температуры по толщине выступа, а остальные,обозначения соответствуют фиг, М, 5, причем и сЛсвязаны между собой соотношением . Первое слагаемое этого соотношения дает длину выступа от его основания до точки А разрушения несущего слоя, а.второе - длину выступающего участка за точкой А, необходимого для создания данного эксцентриситета (%). Расчет по этой формуле показывает, что для типичного подпятника со стальными сегментами ( см) при разности температур С, для создания эксцентриситета необходимая длина выступов ,5 см Л при ) и Е 7,6 см (при см). Последний вариант соответствует толщине накладки двухслойного сегмента, которая должна выступать над основанием в межсегментные каналы на ci. Следует oтмeтит,чтo на выступе у входной кромки гидродинамическое давление отсутствует из-за потери слоем несущей способности а следовательно он-не испытывает дополнительного изгиба.

Прочностной расчет прогиба для выступа у входной кромки (от гидродинамического давления) дает эту величину в пределах нескольких микрометров, что несоизмеримо меньше тол,щины несущего слоя во входном зазоре (120-200 Мкм) и следовательно не

сможет как-либо отразиться на работе подпятника. Тепловой прогиб этого выступа также невелик из-за малого нагрева рабочей поверхности сегмента у входной кромки.

Работа реверсивного подпятника гидрогенераторав условиях положительного тангенциального эксцентриситета при любом направлении вращени

диска способствует значительному (на 25-35%) возрастанию, нагрузочной способности подпятника и снижению в нем потерь трения на 20-30. Эти расчетные результаты объясняются тем что некоторое уменьшение площади cei- ментов, эффективно воспринимающей нагрузку на подпятник, более чем компенсируется его способностью воспринимать повышенные удельные нагрузки, вследствие оптимизации геометрии несущего масляного слоя при работе подпятника с положительным тангенциальным эксцентриситетом сегментов.

В предлагаемом подпятнике значительно упрощена конструкция сегментов и технология их изготовления. Отсутствие карманов на рабочей поверхности сегментов улучшает условия образования несущей масляной пленки и увеличивает площадь контакта сегмента и пяты в режимах пуска и остановки подпятника, что снижает удельное давление на поверхности трения в этих режимах.

Упрощается эксплуатация подпятника, так как при изменении направления вращения агрегата необходимый эксцентриситет сегментов образуется автоматически, без вмешательства обслуживающего персонала. Это исключает субъективные ошибки эксплуатационников , а следовательно повышает надежность подпятника в эксплуатации.

РЕВЕРСИВНЫЙ ПОДПЯТЙЙК, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ, содержащий заключенные в масляную ванну пяту и сегменты в виде металлических плит с антифрикционнымслоем на рабочей поверхности, центрально установленных на опорные болгы,.-О т ли чающийся тем, что, с целью упрощения конструкции . и повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения положительного эксцентриситета сегментов, сегменты выполнены с упругими симметричными выступами на входной и выходной сторонах, являющимися продолжением рабочей поверхности сегмента. 00 00 Од 4 сл