Подшипниковый узел Советский патент 1987 года по МПК F16C23/08 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в подшипниковых узлах газотурбинных двигателей.

Целью изобретения является повышение долговечности и надежности подшипникового узла.

На фиг. 1 представлен подшипниковый узел с подвижными втулками, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 -

Между подшипниками внешнего и внутреннего ярусов установлено кольцо 20 с кронштейном 8 (фиг. 4). К кронштейнам 8 и 9 по аналогии с фиг. 4 прикреплен упругий эле- г мент 15. На кронштейнах 8 и 9 могут быть установлены эле.менты подвижной связи колец по любому из предыдущих вариантов. На фиг. 8 изображен осевой вариант подшипникового узла двухъярусного исполнения. В корпусе 1 установлен сферичесвторой вариант исполнения подшипникового 10 кий шарнир на базе сферического подшип20

узла с упругим средством для связи кронштейнов; на фиг. 5 - третий вариант исполнения подшипникового узла со средством для связи кронштейнов в виде пяты и подпятника; на фиг. 6 - четвертый вариант исполнения подшипникового узла с тросами; на фиг. 7 - пятый вариант исполнения ПОДП1ИПНИКОВОГО узла с дополнительными кольцами; на фиг. 8 - шестой вариант исполнепия подшипникового узла с использованием фигурной втулки; на фиг. 9 - седьмой вариант исполнения подшипникового узла с установкой сферического подшипника па валу.

В корпус 1 (фиг. I-3) установлен двухъярусный подшипник качения. Внешний ярус представляет собой сферический двух- 25 рядный шарикоподшипник 2, у которого оба кольца имеют сферические поверхности 3. На нижнем ярусе показан роликовый под- 1ПИПНИК качения 4. Среднее кольцо 5 является общим для обоих ярусов. Двухъярусный подшипник установлен на цапфе вала 6. На торцах внешнего 7 и среднего. 5 колец установлены перпендикулярно друг к другу кронштейны 8 и 9, в проушинах 10 и 1 которых па осях 12 насажены шарикоподшипники 13 с подвижными втулками 14.

ника с элементами подвижной связи колец по одному из предыдуцл,их вариантов (включая фиг. 7). На внутреннем кольце сферического подшипника посажена фигурная с втулка 21. На нее своим внешним кольцом посажен роликоподшипник 4, на который опирается цапфа вала 6.

Сферический подшипник (фиг. 9) с элементами подвижной связи колец по одному из предыдущих вариантов (фиг. 1-7) установлен на нижнем ярусе подшипникового узла

30

На верхнем ярусе раз.мещен ролико-шарико подшипник 4.

Подшипниковый узел работает следующим образом.

В первом варианте (фиг. 1-3) при наличии перекашивающего момента в любой плоскости происходит взаимное перекатывание шариков и сферических поверхностей среднего 5 и внешнего 7 колец. При вращении вала 6 крутящий момент от сил трения в контакте ро.тиков со средним кольцом передается на него и соответственно на прикрепленный к его торцу кронштейн 9. Последний поворачивается в окружном на- пр авлении по часовой стрелке (фиг. 2) и средней втулкой 14, принадлежащей кронВо втором варианте (фиг. 4) исполне- штейну 9, прижимается к такой же, но

ПИЯ подшипникового узла к торцам внеш-правой втулке, принадлежащей кронштейну

пего 7 и среднего 5 колец двухъярусного8 внешнего кольца подшипника. В резульподшипника кронштейны 8 и 9 крепятся па-тате момент сил трения в роликоподшипнираллельно друг другу. На них установлен

ке передается от среднего кольца к внешэластичный упругий элемент 15 из полимера, 40 нему. При перекосе колец происходит взаим- резины, композита или металлорезины.ное перекатывание средней и правой втуВ третьем варианте (фиг. 5) испоЛне-лок 14 (фиг. 1-3), независимо от плоскости

ния узла на кронштейне 9, установленном на торце среднего 5 кольца двухъярусного подшипника, закреплены самоустанавливаю- щиеС Я на сферических опорах 16 круглые 45 подпятники 17. Торцы кронштейнов 8, закрепленных на торце внешнего 7 кольца двухъярусного подшипника, выполняют роль пяты.

перекоса колец подшипника. Левая втулка 14 (фиг. 2 и 3) необходима для реверса ротора.

Подшипниковый узел по первому варианту может быть использован в машинах как с обильной струйной смазкой, так и с консистентной смазкой, закладываемой в подшипники на определенный срок. Данный узел

Подшипниковый узел по первому варианту может быть использован в машинах как с обильной струйной смазкой, так и с консистентной смазкой, закладываемой в подшипники на определенный срок. Данный узел

В четвертом варианте (фиг. 6) исполне-может быть использован в роторах в широ ;ОПОLrOT-rM irOVDtJ l1tU rT V13 . .M ntlOrrO i Tt i 1ТП/ТТЧ-1Т r r-if-ii1ti- nirf r r- -ir n« тттгл

НИЯ узла на торцах внешнего 7 и среднего 5 колец сферической пары трения двухъярусного подшипника установлены кольцевые параллельные друг другу кронштейны 9 и 8. Они соединены между собой

ком диапазоне частот вращения вала, одновременно допускает большие перекосы колец двухъярусной опоры качения.

Во втором варианте (фиг. 4) при наличии перекашивающего и крутящего моментов

эластичным тросом 18 (металлическим, кап- 5 т сил трения роликов упругий эластичроновым и др.). Далее на внешнее 7 коль-

цо сферического подшипника (фиг. 7) может быть посажено кольцо 19 с кронштейнами 9.

элемент 15 одновременно сжимается (от крутящего момента) и упруго сдвигается (от перекашивающего момента). Крутящий

Между подшипниками внешнего и внутреннего ярусов установлено кольцо 20 с кронштейном 8 (фиг. 4). К кронштейнам 8 и 9 по аналогии с фиг. 4 прикреплен упругий эле- г мент 15. На кронштейнах 8 и 9 могут быть установлены эле.менты подвижной связи колец по любому из предыдущих вариантов. На фиг. 8 изображен осевой вариант подшипникового узла двухъярусного исполнения. В корпусе 1 установлен сферичес0 кий шарнир на базе сферического подшип

ника с элементами подвижной связи колец по одному из предыдуцл,их вариантов (включая фиг. 7). На внутреннем кольце сферического подшипника посажена фигурная втулка 21. На нее своим внешним кольцом посажен роликоподшипник 4, на который опирается цапфа вала 6.

Сферический подшипник (фиг. 9) с элементами подвижной связи колец по одному из предыдущих вариантов (фиг. 1-7) установлен на нижнем ярусе подшипникового узла.

На верхнем ярусе раз.мещен ролико-шарико- подшипник 4.

Подшипниковый узел работает следующим образом.

В первом варианте (фиг. 1-3) при наличии перекашивающего момента в любой плоскости происходит взаимное перекатывание шариков и сферических поверхностей среднего 5 и внешнего 7 колец. При вращении вала 6 крутящий момент от сил трения в контакте ро.тиков со средним кольцом передается на него и соответственно на прикрепленный к его торцу кронштейн 9. Последний поворачивается в окружном на- пр авлении по часовой стрелке (фиг. 2) и средней втулкой 14, принадлежащей кронштейну 9, прижимается к такой же, но

ке передается от среднего кольца к внеш нему. При перекосе колец происходит взаим- ное перекатывание средней и правой втуперекоса колец подшипника. Левая втулка 14 (фиг. 2 и 3) необходима для реверса ротора.

Подшипниковый узел по первому варианту может быть использован в машинах как с обильной струйной смазкой, так и с консистентной смазкой, закладываемой в подшипники на определенный срок. Данный узел

может быть использован в роторах в широ .M ntlOrrO i Tt i 1ТП/ТТЧ-1Т r r-if-ii1ti- nirf r r- -ir n« тттгл

ком диапазоне частот вращения вала, одновременно допускает большие перекосы колец двухъярусной опоры качения.

Во втором варианте (фиг. 4) при наличии перекашивающего и крутящего моментов

т сил трения роликов упругий эластич т сил трения роликов упругий эластич

элемент 15 одновременно сжимается (от крутящего момента) и упруго сдвигается (от перекашивающего момента). Крутящий

момент передается от среднего кольца через кронштейн 9, упругий элемент 15 на внешнее кольцо через кронштейн 8. Упругий эластичный элемент 15 может быть установлен по обе стороны подшипника и в двух его противоположных местах по диаметру.

Данный вариант узла может быть успешно применен в конструкциях машин, где требуется обеспечить демпфирование нестационарного крутящего момента. Последний может, например, резко (импульсом) увеличиваться в момент пуска машины от электростартера.

В третьем варианте (фиг. 5) крутящий момент от роликов внутреннего яруса подшипника передается на среднее кольцо и на закрепленный на его торце кронштейн 9.

Под действием этого момента правый подпятник прижимается к правому кронштейну 8, закрепленному на торце внешнего кольца. При наличии перекоса колец подшипника и большой частоты вращения вала (3-8 тыс. об/мин) ось подпятника перемещается по плоской поверхности кронштейна 8 (пяте) по траектории, близкой к эллипсной. Подпятник круглый, имеет плоскую поверхность в средней части и плавную коническую поверхность на периферии. При наличии принудительной смазки, подаваемой из форсунки в область трения подпятника (не показана), и большой скорости перемещения подпятника по пяте в клиновом зазоре пары трения будут генерироваться гидродинамические давления. В результате этого обеспечивается гидродинамический режим трения, а следовательно, малый момент сопротивления при перекосе колец подшипника качения.

Это решение целесообразно использовать в конструкциях узлов с нелимитированНым расходом смазки, необходимой, в частности, для смазки подпятника скольжения. Благодаря подпятнику можно передавать большие крутящие моменты.

В четвертом варианте (фиг. 6) крутящий момент от среднего кольца к внешнему передается через левый трос 18 при правом направлении вращения вала. Правый трос необходим для реверса вала. Так как трос имеет очень малую изгибную жесткость, то получается очень малый момент сопротивления при перекосе колец подшипника качения.

Этот вариант целесообразно применять в малоответственных узлах с большими перекосами и малыми крутящими моментами.

В исполнении (фиг. 7) крутящий и перекашивающие моменты передаются от наружного кольца ролико-щарикопбдщипника на напрессованное кольцо 20 и его кронщтей- ны 9 (фиг. 4). Затем эти моменты передаются на упругий элемент 15, кронштейны 8 (фиг. 4, 7) и кольцо 19, а потом на

наружное кольцо подшипника внешнего яруса и корпус 1.

С помощью напрессованных колец 19 и 20 крутящий и перекашивающие моменты

могут передаваться с подшипника внутреннего яруса на подшипник внешнего яруса на основе решений, изложенных в предыдущих вариантах. В этом случае кронштейны с элементами взаимной подвижной связи колец подшипников крепятся не к торцам колец подшипников, а к торцам промежуточных колец 19 и 20. Такое исполнение может быть реализовано подбором соответствующих стандартных типоразмеров сферического и ролико (щарико) подшипника.

5 В исполнении по фиг. 8 крутящий и перекашивающие моменты от ролико-шарикопод- щипника передаются на сферический подшипник, выполненный по одному из предыдущих вариантов, через фигурную втулку 21 на фиг. 8 условно показан подвижный эле0

мент связи колец по одному из предыдущих вариантов).

В исполнении по фиг. 9 крутящий момент от вала 6 передается от внутренне5 го кольца сферического подщипника к среднему 5 кольцу с помощью подвижных элементов связи колец, выполненных по одному из предыдущих вариантов. Перекашивающий момент на роликовую пару в этом случае практически не передается, так как мо0 менты сопротивления подвижных элементов связи колец сферической пары трения по всем предыдущим вариантам очень малы. В этом исполнении оба кольца сферического подшипника вращаются с частотой, равной частоте вращения вала.

Формула изобретения

1.Подщипниковый узел, содержащий корпус, цапфу вала, размещенный между ними роликовый подшипник качения, устройст0 во для самоустановки этого подшипника, а также средство ограничения проворота кольца подшипника качения, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности, устройство для самоустановки роликового подшипника, выполненного в виде смонтированного на упомянутом подшипнике или на валу сферического подшипника качения, а средство ограничения проворота кольца подшипника качения выполнено в виде смонтированных на торцах колец сфери0 ческого подшипника и связанных между собой кронштейнов.

2.Узел по п. 1, отличающийся тем, что кронштейны установлены перпендикулярно друг к другу, а средства для их связи между собой выполнены в виде подвижных вту5 лок.

3.Узел по п. 1, отличающийся тем, что кронштейны установлены параллельно друг другу.

4.Узел по п. 1 и 3, отличающийся тем, что средства для связи кронштейнов между собой выполнены упругими.

5.Узел по п. 1 и 3, отличающийся тем, что средства для связи кронштейнов между собой выполнены в виде няты и подпятника.

6.Узел по п. 1 и 3, отличающийся тем, что средства для связи кронштейнов между собой выполнены в виде тросов.

7.Узел по п. 1-5, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования стандартных подшипников, он

снабжен дополнительными кольцами, закрепленными на внешнем кольце сферического подшипника и между внутренним кольцом сферического подшипника и внешним кольцом роликового подшипника качения.

8. Узел по п. 1-5, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования стандартных подшипников, сферический подшипник размещен в корпусе аксиально роликовому подшипнику качения, внешнее кольцо которого связано с внутренним кольцом сферического подшипника посредством фигурной втулки.

да

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в подшипниковых узлах газотурбинных двигателей. Целью изобретения является повышение долговечности. В двухъярусном подшипниковом узле с верхним ярусом в виде сферического подшипника качения на торцах колец закреплены кронп тейны с элементами подвижной связи колец, предотвращающими качение колец сферического подшипни.ка ц обеспечиваюшими их самоустановку. Предложено несколько вариантов исполнения элементов подвижной связи колец сферического подшипника. При вращении вала момент трения от внешних сил с внутреннего кольца передается через ролик на среднее кольцо и соответственно па прикрепленный к его торцу кронштейн. Последний стремится повернуться в направлении вращения вала, одновременно сжимая, например, эластичный упругий элемент и упруго сдвигая его при перекашивании. 7 з.п.ф-лы, 9 ил. оо to О5 00

SuffA

12

12

Л 9

Фиг. 2

В ид Б

иг.

8

17

Фиг, 5

V

Фиг. 6

Редактор Н. Горват Заказ 3262/30

Составитель Т. Хромова

Техред И. ВерееКорректор,. Пилипенко

Тираж 758Подпиеное

ВНИИПИ Гоеударетвенного комитета ССХР по делам изобретений и открытий

1 13035, A loCKBa, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфичеекое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг.З