Подшипниковый узел Советский патент 1989 года по МПК F16C33/66 

Изобретение относится к мапино- строению, а именно к подшипниковым узлам, предназначенным для работы в маловязких, в том числе криогенных средах.

Цель изобретения - повышение дол говечности за счет повьпнения эффективности охлаждения.

На фиг.1 изображен подшипниковый узел, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Подшипниковый узел содержит корпус 1, в котором на валу 2 смонтирован подшипник 3 качения. В корпусе 1 по обеим сторонам от подшипника 3 установлены входной коллектор 4 с прямоосным патрубком 5 и выходной коллектор 6 с прямоосным патрубком

Оба коллектора 4 и 6 выполнены в виде спиральных камер, нуждающихся в направлении вращения вала.

Во входном коллекторе 4 неподвижно установлен направлякяций лопаточный элемент 8 с лопатками 9, а в вы- зсздном коллекторе 6 неподвижно смонтирован направляющий лопаточш 1й эле- мейт 10 с аналогичными лопатками П Лопатки 9 и П выполнены плоскими и расположены равномерно по, окружности в плоскости вращения подшипника 3 тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности 12 внешнего кольца подшипника в направлении вращения вала.

Подшипниковый узел работает следующим образом.

Из полости высокого давления сма- . зочно-о хлаждающая жидкость по прямо- 40

10

fS

-20

25

30

35

40

оснрму патрубку 5 подается во входной коллектор 4, где предварительно закручивается в спиральной камере коллектора 4. Из спиральной камеры жидкая среда поступает в решетку направляющего лопаточного элемента 8, установленную во входном коллекторе 4, где происходит преобразование энергии давления жидкости в кинетическую.

При этом, проходя межлопаточные каналы направлякяцего лопаточного элемента 8, жидкость принудительно закручивается в направле1ши вращения вала 2 так, что на выходе из лопаточного элемента 8 она приобретает окружную составляинцую скорости, равную скорости сепаратора, с которой жидкость поступает непосредственно в подшипник 3 по зазорам между цилиндрическими поверхностями колец и сепаратора для смазки и охлаящения.

Отработанная в подшипнике 3 жид кость на выходе из него дополнительно подкручивается за счет трения о вращающиеся поверхности деталей подшипника 3, цилиндрическую поверхность вала 2 и отбрасывается в нап- равляняций лопаточный элемент 10 и далее по выходному коллектору 6 и прямоосному патрубку 7 отводится в сливную магистраль cиcтe Я)I.

В подшипниковом узле подвод жидкости к подшипнику через прямоосный патрубок, входной коллектор и нап- равляюций лопаточный элемент осуществляется не вдоль оси подшипника, а в плоскости вращения подшипника, тангенциально с закруткой в направлении

вращения. Причем направляющий лопаточный элемент служит не для поворота потока яотдкости, а для сообщения ему окружной составляющей скорости, соответствующей частоте вращения подшипника.

В результате уменьшаются гидродинамические потери мощности, связанные с вращением комплекта тел качения, дисковое трение сепаратора о яондкость, а также сопротивление, возникающее вследствие непрерывного обновления объемов жидкой среды во внутренней полости подшипника.

Минимальное значение мощности, потребляемой подшипником, достигается при равенстве средней окружной составляющей скорости жидкости на входе в подшипник и скорости враще- ния сепаратора.

Уменьшение окружных гидродинамических потерь мощности приводит к уменьшению изнашивания поверхностей гнезд сепаратора от взаимодействия с телами качения в окружном направлении .

Кроме того, вследствие уменьшения трения о жидкость уменьшаются касательные напряжения на поверхностях качения колец и потери энергии в контакте между телами качения и кольцами ,. определяющими его долговечность, особенно при работе в маловязких средах.

При тангенциальном подводе жидкости перед подшипником возникает закрученный центростремительный поток жидкости, подчиняющийся закону и . г const, где U - окружная составляющая скорости жидкости на соответствующем радиусе, г - текущий радиус. Из формулы следует, что с уменьшением радиуса величина окружной составляющей U возрастает, а давление падает, т.е. градиент давле1В1Й на входе в подаипник, в плоскости его вращения, возрастает по радиусу к оси и жидкость в большем количестве поступает э зону контактирования внутреннего кольца, улучшая условия его смазывания и охлаждения.

Таким образом, создаются благо- приятные условия для принудительного регулируемого, целенаправленного дви-

жения основной массы жидкости по зазору между сепаратором и внутренним кольцом, площадь которого в зависимости от габаритов подшипника в 2-10

0

з

0

5

раз больше, чем площадь зазора между сепаратором и внешним кольцом, по которому он центрируется. В результате гидравлическое сопротивление подшипника в осевом направлении меньше.

Если центрирование сепаратора осуществляется по внутреннему кольцу, то подвод жидкости преимущественно в зону внутреннегр кольца является тем более предпочтительным, так как в этом случае соотношение площадей за- - зоров подшипника меняется на обратное, и внутреннее кольцо более нуждается в организованном подводе смазки.

Падение осевого гидравлического сопротивления подшипника вызывает уменьшение изнашивания поверхностей гнезд сепаратора от взаимодействия с телами качения в направлении прокалки жидкости.

Со стороны отвода жидкости от подшипника кинетическая энергия закрученного потока жидкости уменьшает гидpoдинa я чecкoe подтормаживание подшипника и способствует уменьшению ее подогрева в процессе отвода из узла.

Таким образом, часть кинетической энергии, сообщаемой жидкой среде для ее прокачки через подшипник, используется для уменьшения всех видов потерь мощности в подшипнике, в том числе и затрат мощности на дорожках качения колец при одновременном улучшении условий охлаждения внутреннего кольца и теплового режима подшипника в целом.

0

5

40 Формула изобретения

g

1. Подшипниковый узел, преимущественно для работы в маловязких средах, содержащий смонтированные в корпусе 5 на валу подшипник качения и устройство для смазки, включающее коллекторы для подвода и отвода смазки и направляющие лопаточные элементы, установленные неподвижно во входном и выходном коллекторах, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения долговечности за счет повьш1ения эффективности охлаждения, лопатки направляющих элементов выполнены плоскими и расположены равномерно по окружности тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности внешнего кольца подшипника в направлении вращения вала.

0

514Д97266

2. Узел поп.1, отличаю- лении вращения вала камер с танген

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подшипниковым узлам, предназначенным для работы в маловязких, в том числе криогенных средах. Цель изобретения,- повышение долговечности за счет улучшения эффективности охлаждения. Подшип- никовьй узел состоит из корпуса 1, в котором на валу 2 смонтирован под

li и и с я тем, что коллекторы для одвода и отвода смазки выполнены в иде спиральных сужающихся в направФиг2

циальными патрубками установленными в том Же направлении.

ПодЫ тиакост

Отвод тидкости

Поддод Жидкости

OmSod жидкости

В-5

11

Фиг.З