Предохранительный опорный элемент газового подшипника Советский патент 1993 года по МПК F16C17/24 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам скольжения с газовой смазкой.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик газо- вых подшипников, повышение их надежности и долговечности за счет предохранения их рабочих поверхностей от взаимного контакта в нерабочем режиме при отсутствии газовой смазки.

На чертеже представлен газовый подшипник с предложенным предохранительным опорным элементом, который дан в поперечном разрезе с вынесенной отдельно схемой действующих на его опорный ролик сил.

Газовый подшипник ротора 1 состоит из запрессованного в корпус 2 вкладыша 3 с дросселирующими отверстиями 4, расположенного в рабочем состоянии по отношению к ротору 1 с рабочим зазором 5. Вкладыш 3 размещен в корпусе 2 так, что образует приемную камеру 6, сообщаемую через отверстия 7 трубопроводом 8 с источником подачи газа. Такой подшипник предохраняется в нерабочем режиме от износа, наклепа и разрушения опорными нагрузками введенным предохранительным (фиксирующим) опорным элементом, выполненным на основе обгонной муфты и состоящим из роликов 9, расположенных в профилированных выемках 10 корпуса 2 и поджимаемых к ротору 1 пружинами 11 через толкатели 12. Усилие Fnp поддержания пружиной 11 опорной нагрузки N подшипника для нижнего, наиболее нагруженного ролика, контактирующего со своей опорной, отклоненной под углом р площадкой корпуса 2 можно определить из вынесенной отXJ

О

о

4V СО

ю

CJ

дельно схемы действующих на этот ролик сил в точке его контакта А.

Из треугольника АСВ это усилие равно

Fnp AD N sin (p

Подбором количества роликов 9 и угла (р наклона их опорной поверхности в корпусе можно снизить усилия пружин Fnp до приемлемых и обеспечить и.х жесткостью фиксацию ротора 1с заданным рабочим зазором по отношению ко вкладышу 3, причем при воздействии знакопеременных нагрузок не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости.

За счет профилирования поверхности выемок 10 можно усилия с пружин 11 снимать полностью и обеспечить фиксацию ротора 1 относительно вкладыша 3 с потребным зазором в нерабочем режиме.

Предложенный предохранительный опорный элемент совместно с газовым под- шипником работает следующим образом.

Перед запуском ролики 9, поджимаемые к ротору. 1 пружинами 1 Т, фиксируютего и обеспечивают выдерх ивание рабочего зазора 5 в условиях отсутствия газовой смазки при воздействии эксплуатационных произвольно направленных нагрузок. В процессе запуска ролики 9 не будут препятствовать раскрутке ротора 1 в направлении о), поскольку в этом направлении эффект их заклинивания о корпус 2 не будет происходить: вращающимся моментом они будут стремиться выкатиться из образован- ного ротором и корпусом клина. При этом не заклиниваясь и также вращаясь силами их трения о ротор, ролики 9 будут продолжать удерживать своими пружинами 11 ротор 1 по .отношению к вкладышу 3 с заданным рабочим зазором до подачи газовой смазки, После выхода на режим газовой смазки газ от источника по трубопроводу 8 через отверстия 7 подается в рабочую камеру 6, откуда через дросселирующие отверстия 4 попада- ет в рабочий зазор 5. Здесь он создает несущий слой, способный самостоятельно поддерживать ротор 1с заданным рабочим зазором 5 по отношению ко вкладышу 3. А ролики 9 вращающим моментом несколько отожмутся от ротора 1, обеспечивая ему минимально.е сопротивление от трения качения и дежурную поддержку. В случае отказа в системе газовой смазки такая поддержка будет исключать заклинивание ротора 1 о вкладыш 3, постоянно подстраховывая ротор от этого. В случае, если на каком-либо ролике 9 силы трения превысят рабочее значение, заклинивания опять-таки не произойдет: этой силой ролик просто сильнее сожмет свою пружину и автоматически отойдет от ротора до обеспечения на ролике рабочей величины силы трения. Это исключает заклинивание ролика 9 о ротор 1 в условиях отсутствия масляной смазки,

Постоянная газовая продувка трущихся элементов при работе обеспечивает надежное и постоянное их охлаждение.

Для реализации преимуществ газовых подшипников, связанных с минимальными потерями на трение, при выходе ротора 1 на режим газовой смазки усилия поджатия роликов 9 пружинами 11 можно снимать, обеспечивая поддержание ротора 1 только одними газовыми подшипниками.

При остановке после прекращения подачи газовой смазки ротор 1 также не буд ет соприкасаться со вкладышем 3, поскольку роликами 9 ротор 1 будет продолжать удерживаться с заданным по отношению к вкладышу рабочим зазором.

При этом в случае несбалансированности ротора и стремлении его при остановке совершить обратное вращение ролики 9, вкатываясь в клин выемки 10, заклинят ротор 1 и обеспечат его надежную фиксацию с заданным рабочим зазором, что предохранит пару ротор-вкладыш от разрушающего воздействия эксплуатационных нагрузок.

Использование известной муфты свободного хода (обгонной) для предохранения прецизионной пары ротор-вкладыш газовых подшипников от разрушающего воздействия эксплуатационных нагрузок позволит улучшить эксплуатационные характеристики подшипников и обеспечить их применение на нестационарных подвижных машинах, подвергаемых в нерабочих условиях траиспортировочным нагрузкам. Кроме расширения области применения сохранность от износа позволит повысить их надежность и долговечность.

Формула изобретения

Применение муфты свободного хода (обгонной) в качестве предохранительного опорного элемента газового подшипника.

Использование: в области машиностроения. Сущность: предохранительным элементом газового подшипника служит обходная муфта, установленная рядом с ним. Это обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик подшипников, подвергаемых в нерабочих условиях транс- портировочным нагрузкам. 1 ил.