Упорный подшипниковый узел Советский патент 1988 года по МПК F16C17/04 

со vj

со со

N5

Н:1обретение относится к машиностроению и может быть применено в конструкциях осевых подшипниковых узлов гидроагрегатов, насосов, паровых и газовых турбин и других машин.

Целью изобретения является повышение надежности подшипникового узла

На фиг.1 показан узел с элементом неподвижно закрепленным на основании осевой разрез; на фиг.2 - узел с самоустанавливающимся элементом (сегментами) , осевой разрез; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - то же, вариант исполнения; на фиг.З - подшипниковый узел с телами качения.

Упорный подшипниковый узел содержит вал 1, на котором установлена ступица 2 с прикрепленным к ней упорным диском 3, на котором выполнены открытые в чередующемся порядке в сторону наружной и внутренней поверхностей упорного диска 3 радиальные канавки 4. Упорный диск 3 может быть выполнен из отдельных дисков, свари- ваемых по кольцевым периферийным стыкам (фиг.1 и 2). Канавки 4 соединены с полостью подшипникового узла радиальными канавками 5. В канавках 4 установлены (например, приварены или припаяны) лопатки 6, по конструкции аналогичные лопаткам центробежного насоса. Лопатки 6 могут быть криволинейными (фиг.З) или прямолинейными (фиг. 4). Упорный диск 3 опирается на неподвижный элемент 7 выпол енный, например, в виде сегментов, который закрепляется неподвижно на кольцевом основании 8 (фиг.1) или самоустанавливается на сферах опорных болтов (фиг.2). Основание 8 подшипникового узла (фиг;1,2,5) по конструкции аналогично упорному диску 3.

Упругий упорный диск 9 (фиг.З) по конструкции аналогичен упорному дис- ку 3 (фиг.1 - 4). Между упорным диском 9 и закрепленным на основании 8 неподвижным элементом уста)ювлены тела качения (шарикоподшипник).

Стрелки на фиг.1-4 указывают направление охлаждающей среды, на фиг.З 4 указано направление вращения упорного диска 3 (против часовой стрел- ки), Д| - зазор между торцами лопаток 6 и горизонтальной стенкой радиальной канавки 4, высота лопатки 6. UJ - толщина упорного диска 3.

Упорный подшипниковый узел работает следующим образом.

.

jg 15

20 25 30 - 40

0

5

При вращении жестко соединенных межаду собой вала 1 , ступицы 2 и упорного диска 3 последний скользит по элементу 7, который может смазываться из маслованны или под давлением от насоса (не показаны). В зоне трения вьщеляется тепло, которое частично выносится в тангенциальном направлении конвективным потоком из клинового зазора между элементом (сегментами) 7 и упорным диском 3, а частично с помощью теплопередачи поступает в корпус элемента 7 и упорный диск 3. При смазке из- маслованны холодная смазка омывает упорный диск 3, поступает в каналы 3 и под действием центробежного эффекта, обусловленного вращением лопаток 6, прокачивается через канавки 4 в радиальных направлениях (фиг.1-4). Вследствие этого имеет место интенсивный теплоотвод от упорного диска, а следовательно, и из зоны трения. В данном случае лопатки 6, прокачивая смазку через канавки 4, одновременно выполняют функцию ребер радиатора охлаждения, обеспечивая более интенсивный отвод от диска 3 за счет увеличения площади теплоотводящей поверхности, зависящей от количества лопаток И их размеров.

Кроме того, активная циркуляция смазки в маслованне обеспечивает хорошее перемешивание холодных и подогретых ее масс и выравнивание ее температуры по объему.

Охлаждение подшипникового узла

может обеспечиваться и циркуляционной смазкой от насосов. В этом случае она под давлением подается во внутреннюю полость подшипникового узла (фиг.1,2) и под действием центробежного эффекта, создаваемого лопатками 6, проходит через каналы 3, канавки 4 и охлаждает упорный диск 3.

При работе подшипникового узла, в конструкцию которого входит подшипник качения, тепло поступает в кольцо шарикоподшипника (фиг.З), откуда путем теплопередачи поступает в упругий диск 9, жестко посаженный в шарикоподшипник по его внутреннему диаметру. Под действием центробежного эффекта по аналогии с описанным тепло отводится смазкой, циркулирующей от внутреннего диаметра в сторону периферии.

При вращении вала 1 в реальной машине под действием неуравновешенЕ1ых масс ротора вал 1 имеет сложное движение, С одной стороны вал 1 имеет колебания типа маятниковых, а с другой он вращается. В результате ось вала вращается по окружности некоторого радиуса. Это приводит к торцовому биению упорного диска (фиг.1-4) или упругого диска 9 (фиг.5). Благодаря выполнению деталей 3 и 9 с повышенной осевой и иэгибной податливостью удается компенсировать существующие перекосы вала 1 и повысить надежность подшипникового узла. Зазор Д| между торцами лопаток 6 и стенкой канавки А выбирается так, что при любых деформациях диска 3 исключается касание последнего о торцы лопаток 6 (фиг.2). Одновременн ввиду высокой изгибной податливости упорного 3 и упругого 9 дисков происходит демпфирование динамической нагрузки, связанной с торцовым биением упорного диска 3 или упругого диска 9 (фиг.1-5).

Эффект демпфирования нагрузки и компенсации перекосов вала 1 значительно вьщ1е при выполнении основания подшипникового узла с радиальными канавками, как и в деталях 3 и 9, так как увеличивается осевая и из- гибная податливость узла.

Изобретение позволяет компенсировать перекосы упорного диска 3 (фиг.1- А) или упругого диска 9 (фиг.5) и демпфировать нагрузку при сложном колебательном движении вала с большей надежностью, охлаждать подшипниковый узел, упростить конструкцию узла путем замены отдельных сильфонов-опор, выполненных для каждого сегмента в отдельности,на общее для всех сегментов кольцевое основание, выполненное в виде сильфона.

с ю

15 Формула изобретения

с ю

1.Упорный подшипниковый узел, содержащий жестко соединенный с валом, упорный диск и расположенный на кольцевом основании неподвижный элемент, отличающийся тем, что,

с целью повьш1ения надежности, в упорном диске и кольцевом основании выполнены открытые в чередующемся порядке в сторону наружной и внутренней поверхностей упорного диска и основания кольцевые радиальные канавки, при этом в радиальных канавках упорного диска установлены лопатки,

2.Узел поп,1, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь на трение, между упорным диском и неподвижным элементом установлены тела качения.

0

5

0

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в конструкциях упорных подшипниковых узлов о Цель изобретения - повышение надежности. В упорном диске и кольцевом основании выполнены открытые в чередующемся порядке в сторону наружной и внутренней поверхностей упорного диска и основания кольцевые радиальные канавки. В радиальных канавках упорного диска установлены лопатки. Между упорным диском и неподвижным элементом могут быть установлены тела качения. При работе подшипникового узла смазка под действием центробежного эффекта прокачивается от внутренней части узла через канавки и каналы. 1 з.п, ф-лы, 6 ил.

/

Фиг.2

А-А

Фиг.З

А-А

Фиг.

Фиг.5