Гидродинамический подшипник скольжения Советский патент 1992 года по МПК F16C17/24 

Фиг.

Изобретение относится к области машиностроения, конкретнее к конструкции сегментных гидродинамических подшипников. Такие подшипники получили широкое распространение в качестве осевых и радиальных опор роторов, например, гидроагрегатов ГЭС. -Действие этих подшипников основано на гидродинамическом эффекте образования смазочного клина между поверхностью трения сегмента и скользящей поверхностью ротора за Јчет постоянного расхода смазки через поверхность сегмента.

Известен подшипник, в котором токо- проводящий антифрикционный слой соединен с одним из концов изолированного проводника и образуют термопару. Другой конец проводника соединен с токопроводя- щим основанием. Сигнал с термопары подается на вход усилителя устройства сигнализации о перегреве сегмента (см. а. в. СССР № 608017, кл. F 1 6 С 17/24, опубл. БИ № 19, 1978).

Недостатком конструкции является сложность изготовления сегментов, нестабильность во времени показаний термопар. Кроме того устройство может использоваться только в сегментах с токо про водящим покрытием и неприменимо в сегментах с изоляционным, например, фторопластовым покрытием.

Наиболее близким по технической сущности является гидродинамический подшипник (см. Александров А.Е. Подпятники гидроагрегатов. - М.: Энергия, 1975, с, 220- 226). содержащий сегменты и установленные в их теле датчики температуры, соединенные с устройством контроля нагрева. Нагрев датчика происходит за счет передачи тепла с поверхности трения через тело сегмента.

Недостатком устройства является его высокая инерционность. Если происходит повреждение поверхности трения сегмента с резким нагревом, то из-за удаленности от поверхности датчик реагирует с запозданием, что делает невозможным предотвращение развития аварии и снижает надежность подшипника. Другой.недостаток устройства - его низкая чувствительность для сегментов, у которых поверхность трения покрыта теплоизоляционным материалом, например, фторопластом. В этом случае теплопередачи от смазочного слоя к датчику почти полностью отсутствует и он реагирует на суммарное повышение температуры смазки вокруг сегмента, а не на тепловые процессы на поверхности трения. Это делает невозможным предотвращение развития аварий и снижает надежность подпятника.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности подшипника путем повышения быстродействия и чувствительности термоконтроля.

Поставленная цель достигается тем, что в гидродинамическом подшипнике, содержащем сегменты с выполненным в их теле герметичными камерами для установки в

0 упомянутых камерах датчиков температуры, соединенных с устройством контроля нагрева, каждая камера выполнена в центральной зоне сегмента в- виде радиального канала и снабжена по меньшей мере одним

5 входным отверстием для захода смазки, расположенным в центральной зоне сегмента и соединяющим упомянутую камеру с рабочей поверхностью скольжения сегмента, а также выходным отверстием для выте0 кания смазки, расположенным у наружной кромки сегмента. Причем камера может быть соединена выходным отверстием с рабочей поверхностью скольжения и может быть соединена выходным отверстием с

5 окружающим пространством, а выходное отверстие снабжено дросселем сопротивления вытеканию смазки.

Новизна предлагаемого технического решения состоит в новой совокупности из0 вестных признаков.

Благодаря взаимодействию перечисленных признаков появилось новое свойство - непосредственный контакт термодатчика со смазочным материалом.

5 Несовпадение свойств заявленного и известного решения дает основание признать существенность отличий.

Вышеописанное свойство является причиной возникновения сверхсуммарного

0 положительного эффекта, выражающегося в повышении надежности подпятника за счет быстродействия термодатчика, кото-1 рый мгновенное дает сигнал о повреждении поверхности трения сегмента, что позволя5 ет предотвратить аварию.

На фиг. 1 показан сегмент подпятника план; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 с эпюрой давления; на фиг. 3-другой вариант сегмента, план: на фиг. 4 - сечение А-А на

0 фиг. 3.

Поверхность скольжения сегмента 1 покрыта антифрикционным слоем 2. Датчик температуры 3 установлен внутри герметичной камеры 4, соединенной входным отвер5 стием 5 и выходным отверстием 6 с рабочей поверхностью скольжения. Стрелки 7 показывают направление хода смазки, а линия 8 - эпюра гидродинамического давления (фиг. 2). Входное отверстие 5 расположено под максимальной точкой эпюры давления 8, а

выходное отверстие 6 - на противоположной стороне камеры 4 ближе к краю сегмента в зоне малого давления.

На фиг. 3, 4 показан другой пример реализации изобретения, соответствующий пунктам 1 и 3 формулы изобретения, Камера

4соединена тремя входными отверстиями 5 с рабочей поверхностью скольжения. Выходное отверстие 9 направлено вниз и соединяет камеру 4 с окружающим пространством. На выходе из отверстия 9 установлен регулируемый дроссель 10.

При работе подпятника на рабочей поверхности скольжения сегмента 1 образуется гидродинамическое давление, эпюра 8 которого в сечении А-А показан на фиг. 2. Давление имеет максимум в центральной зоне рабочей поверхности скольжения сегмента 1 и плавно уменьшается до нуля на краях антифрикционного слоя 2. За счет перепада давлений над отверстиями 5 и 6 (см, фиг. 2) масло перетекает из входного отверстия 5 в выходное отверстие 6 через камеру 4.

Благодаря тому, что отверстия 5 и 6 расположены с противоположных сторон камеры 4, смазка на своем пути омывает датчик 3, сообщая ему свою температуру и повышая быстродействие термоконтроля. Расположение входного отверстия 5 в зоне максимального давления (следовательно и максимальной температуры смазки), а выходного отверстия 6 на краю рабочей поверхности скольжения в зоне малого давления обуславливает наибольшую эффективность устройства, При работе подпятника в камере 4 создается среднее давление смазки между давлениями над точками 5 и 6, Температура смазки в камере 4 равна температуре смазки входящей в отверстие 5. т.е. близка к максимальному значению, чем объясняется высокая чувствительность термоконтроля. Этим обеспечивается высокое быстродействие и чувствительность термоконтроля, что дает возможность оперативно реагировать на изменение параметров трения сегмента (например, повышение температуры смазки), предотвратить развитие аварии и повысить надежность подшипника.

Благодаря герметичности камеры 4 при работе в ней поддерживается повышенное (по сравнению с окружающим сегмент 1 пространством) давление и над отверстием

5не происходит срыва давления смазки, что снизило бы несущую способность сегмента. Выход масла через отверстие 6 вновь на поверхность скольжения обеспечивает постоянный расход смазки по рабочей поверхности скольжения и сохраняет неизменную несущую способность подпятника во всех режимах работы.

8 случае, изображенном на фиг. 3, 4, при работе происходит аналогичные процессы. Отличие заключается в том, что смазка через отверстие 8 выпускается из камеры 4 в окружающую среду, а не на рабочую поверхность скольжения. Это уменьшает расход смазки через поверхность скольже0 ния и несколько снижает несущую способность подпятника. Однако наличие дросселя сопротивления 10 позволяет создать в камере 4 повышенное давление. Возможность регулирования дросселя по5 добрать оптимальный расход смазки через камеру 4, который обеспечивает быстрый нагрев датчика 3 смазкой и в то же время не вызывает срыва давления смазки над отверстием 5, обеспечивая необходимую несу0 щую способность сегмента 1.

Быстродействие теплоконтроля по сравнению с прототипом повышается за счет того, что горячее масло с поверхности сегмента практически мгновенно поступает

5 к датчику температуры, а не передается через тело сегмента, как это имело место в прототипе. Чувствительность повышается за счет того, что датчик температуры омывается горячим масло и регистрирует его тем0 пературу, отсутствует потеря и интеграция тепла в теле сегмента.

Технико-экономическая эффективность предложенного решения заключается в по-; вышении надежности подшипника за счет

5 повышения быстродействия и чувствительности термодатчика.

Повышение быстродействия и чувствительности термодатчика позволяет исключить аварии, которые вызывает останов

0 гидрогенератора, его демонтаж и ремонт, Формула изобретения

1.Гидродинамический подшипник скольжения, содержащий сегменты с выполненным в их теле герметичными каме5 рами для установки в упомянутых камерах датчиков температуры, соединенных с устройством контроля нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности подшипника, каждая камера

0 выполнена в центральной зоне сегмента в виде радиального канала и снабжена по меньшей мере одним входным отверстием для захода смазки, расположенным в центральной зоне сегмента и соединяющим упо5 мянутую камеру с рабочей поверхностью скольжения сегмента, а также выходным отверстием для вытекания смазки, расположенным у наружной кромки сегмента.

2.Подшипник скольжения по п. 1, о т - л ичаю щийся тем, что упомянутая камера

соединена выходным отверстием с рабочей поверхностью скольжения

3. Подшипник скольжения по п, 1, о т - личающийся тем, что упомянутая

камера соединена выходным отверстием с окружающим пространством, а выходное отверстие снабжено дросселем сопротивления вытеканию смазки.

Использование: для повышения надежности подшипника путем повышения быстродействия и чувствительности термоконтроля. Сущность изобретения: гидродинамический подшипник скольжения содержит сегменты 1, покрытые антифрикционным слоем 2. Датчик температуры 3 установлен внутри герметичной камеры 4, выполненной в теле сегмента 1. Герметичная камера 4 соединена входным отверстием 5 и выходным отверстием 6 с поверхностью скольжения. Входное отверстие 5 расположено в центральной зоне сегмента, а выходное отверстие 6 - у наружной кромки сегмента. При работе подшипника в камеру попадает смазка с температурой, близкой к максимальному значению, что дает возможность оперативно реагировать на изменение параметров трения сегмента, 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

6

WtJtt