Подшипниковый узел Советский патент 1992 года по МПК F16C32/00 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в конструкциях высокоскоростных турбомашин.

Известна конструкция подшипникового узла, содержащая подшипники качения в виде сопряженных с внешней поверхностью вала и равномерно расположенных по окружности полых несущих роликов, размещенных с зазором между коаксиально уста- новленными втулками и снабженная системой подачи рабочей среды под давлением. В данной конструкции происходит неравномерная загрузка роликов по несущей способности.

Известна конструкция подшипникового узла, содержащая цапфу вала, корпус с тор-- цевыми крышками и подшипники качения в виде равномерно расположенных по окружности вокруг цапфы вала несущих полых роликов, размещенных с зазором на закрепленных в торцевых крышках полых осях с радиальными каналами, а также контактирующие с цапфой вала и упомянутыми несущими полыми роликами промежуточные ролики с гребнями и систему подачи рабочей среды под давлением, сообщающуюся посредством каналов с радиальными каналами в полых осях.

Недостатком прототипа является интенсивный износ в контакте цапфы вала и промежуточных роликов,т.к. каждый промежуточный ролик одной и той же достаточно узкой областью контактирует и с несущими роликами с цапфой вала. Кроме того, износ обусловлен наличием геометрического скольжения на торцевых поверхностях центральных кольцевых гребней на промежуточных роликах и боковых.поверхностях проточки на цапфе вала, и кольцевых гребней на несущих роликах.

Целью изобретения является повышение надежности работы конструкции за счет снижения износа фрикционных поверхностей.

Х|

00 4 х|

XI

Для достижения цели цапфа вала выполнена по ее наружной поверхности с профилированными гребнями тороидальной или трапециевидной формы, гребни промежуточных роликов выполнены аналогичной формы и сопряжены вершинами с наружными цилиндрическими поверхностями несУщих полых роликов, а боковыми повер- хн6стям й- с соответствующими боковыми пове яйсютямй гребней цапфы вала.

Предл1агаемая ко нструкция позволяет избежать геомеГрЖе екого скольжения во фрикционных контактах, т.к. контакт благодаря профилированию поверхностей точечный. При этом каждый гребень промежуточного ролика контактирует с двумя соседними гребнями на цапфе вала, т.е. повышается надежность передачи движения от вала. С каждым несущим роликом каждый гребень промежуточного ролика контактирует в одной точке, но т.к. любой промежуточный ролик сопряжен с двумя соседними несущими роликами, то надежность во фрикционном контакте сохраняется. Данная конструкция позволяет разобщить зоны контакта промежуточных роликов и несущих рояиков и зоны контакта цапфы вала и промежуточных роликов Соответственно и износ поверхностей трения на промежуточном ролике равномерно распределен по всей длине ролика, что уменьшает вероятность образования локальных областей интенсивного износа Это дает возможность повысить надежность работы подшипникового узла

Следует отметить, что во фрикционных контактах могут использоваться различные материалы, в том числе и керамические, например окись алюминия, карбид кремния, стеклокерамика, нитрид кремния и др.

На фиг, 1 показан подшипниковый узел; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 для варианта с тороидальной конфигурацией гребней; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1 для этого же варианта; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1 для варианта с трапециевидной бомбированной конфигурацией гребней.

Подшипниковый узел содержит корпус с торцевыми крышками 1 и 2, Равномерно по окружности вокруг цапфы 3 вала, имеющей профилированный участок с гребными 4. расположены несущие полые ролики 5, опирающиеся на катушкообразные оси 6. Оси 6 состоят из цилиндров 7, имеющих углеграфитовые проставки 8, причем каждый цилиндр 7 имеет торцевую деталь 9, в другая торцевая деталь 10 крепится на резьбе к детали 11, на которой жестко закреплен цилиндр 7, На поверхностях торцевых деталей 9 и 10, обращенных к роликам 5 также

закреплены углеграфитовые проставки 12. Детали 11 посредством резиновых колец 13 установлены на осях 14, закрепленных в торцевых крышках 1 и 2. Гребни 4 и 3 вала

сопряжены с гребнями 15 промежуточных роликов 16. Кроме того, промежуточные ролики 16 вершинами гребней 15 сопряжены с наружными цилиндрическими поверхностями несущих роликов 5. В осях 14 выпол0 нены осевые каналы 17, соединенные с системой подачи рабочей среды под давлением (не показана), и радиальные каналы 18, обращенные к проточкам в деталях 11, которые совместно с резиновыми кольцами

5 13 образуют кольцевые полости 19. В деталях 11 выполнены радиальные каналы 20, выходящие в кольцевые проточки 21. В цилиндрах 7 выполнены питатели 22, сообща ющиеся с проточками 21.

0 Подшипниковый узел работает следующим образом.

Сжатый воздух из системы подается в осевые каналы 17 в осях 14, закрепленных в торцевых крышках 1 и 2 корпуса, и далее

5 через радиальные каналы 18 в кольцевые полости 19, образованные поверхностями проточек в деталях 11 и резиновыми кольцами 13. Из полостей 19 воздух распределяется на радиальные каналы 20, со0 общающиеся с кольцевыми проточками 21 в деталях 11. Через питатели 22 в цилиндрах 7 воздух подается в рабочий зазор между поверхностями углеграфитовых проставок 8 и внутренними цилиндрическими поверхно5 стями полых несущих роликов 5, опирающихся на катушкообразные оси 6. При вращении цапфы вала 3, движение посредством фрикционного контакта между гребнями 4 профилированного участка на валу и

0 гребнями 15 промежуточных роликов 16 передается на последние. При этом во вращение приводятся и несущие ролики 5, своими пружинными цилиндрическими поверхностями сопряженные с вершинами гребней

5 15 на промежуточных роликах 16. Несущие ролики 5, опирающиеся на газостатические подшипники, образованные подачей газа в рабочий зазор, воспринимают радиальные нагрузки от вала. Торцевые детали 9 и 10

0 предотвращают осевое смещение роликов 5, при этом углеграфитовые проставки 12 обеспечивают антифрикционные свойства в . сопряжении. Резиновые кольца 13 предотвращают протечки из полостей 19 и демпфи5 руют резонансные колебания, которые могут возникать при работе узла.

Предложенная конструкция подшипникового узла позволяет повысить надежность работы подшипникового узла за счет равно- мерного распределения износа по длине

промежуточного ролика и устранения геометрического проскальзывания между боковыми поверхностями гребней. Формула изобретения Подшипниковый узел, содержащий цапфу вала, корпус с торцевыми крышками и подшипники качения в виде равномерно расположенных по окружности вокруг цапфы вала несущих полых роликов, размещен-, ных с зазором на закрепленных в торцевых крышках полых осях с радиальными каналами, а также контактирующие с цапфой вала и упомянуты ми несущими полыми роликами промежуточные ролики с гребнями и систему подачи рабочей среды под давлением,

0

5

сообщающуюся посредством каналов с радиальными каналами в полых осях, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе за счет снижения износа фрикционных поверхностей, цапфа вала выполнена по ее наружной поверхности с профилированными гребнями тороидальной или трапециевидной формы, гребни промежуточных роликов выполнены аналогичной формы и сопряжены вершинами с наружными цилиндрическими поверхностями несущих полых роликов, а боковыми поверхностями - с соответствующими боковыми поверхностями гребней цапфы вала.

Использование: в конструкциях высокоскоростных турбомашин. Сущность изобретения: подшипниковый узел содержит корпус с торцевыми крышками, Равномерно по окружности вокруг цапфы вала, имеющей профилированную насадку с гребнями, расположены несущие полые ролики, опирающиеся на катушкообразные оси Оси состоят из цилиндров, имеющих углеграфи- товые проставки, Гребни цапфы вала сопряжены с гребняму промежуточных роликов. Промежуточные ролики вершинами гребней сопряжены с наружными цилиндрическими поверхностями несущих роликов. В осях выполнены осевые каналы, соединенные с системой подачи сжатого воздуха, и радиальные каналы. 4 ил,

А

17

ФШ.1

ы

191820 2111%

ШгЦ

Редактор

Составитель А.Половенко

Техред М.МоргентапКорректор О.Юрковецкая

Фиг. 4