Газостатический подшипник Советский патент 1982 года по МПК F16C32/06 

(54) ГАЗОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве опоры ротора турбомашин и других механизмов. Известен газостатический подшипник, содержащий втулку с газоподводящими каналами и дросселируюш,ими отверстиями, а также равномерно расположенные по окружности питаюшие карманы 1. Недостатком известного подшипника является то, что гидравлическое сопротивление течению газа в рабочем, зазоре невелико, из-за чего суш.ествует тенденция к уменьшению рабочего зазора для уменьшения расхода газа и увеличения несушей способности, что снижает надежность работы опоры из-за задира рабочих поверхностей. Целью изобретения является повышение надежности работы, уменьшения расхода газа и увеличения несуш,ей способности подшипника путем увеличения гидравлического сопротивления перетеканию газа в зазоре. Поставленная цель достигается тем, что газостатический подшипник, содержаш1ий втулку с газоподводяшими каналами и дросселирующими отверстиями, а также равномерно расположенные по окружности питающие карманы, снабжен смонтированным в втулке вкладышем в виде сотовых ячеек, часть из которых расположена непосредственно в зоне выхода дросселирующих отверстий. На фиг. 1 представлен газостатический подшипник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - рабочая поверхность вкладыша. Газостатический подшипник содержит втулку 1 с газоподводящими каналами 2 и дросселирующими отверстиями 3. Во втулке 1 смонтирован вкладыш 4 в виде сотовых ячеек 5. Питающие карманы 6 также выполнены в виде сотовых ячеек, сообщающихся с дросселирующими отверстиями 3. Остальные сотовые ячейки 5 предназначень для создания вихрей при течении газа в зазоре между валом и вкладыщем. Сотовые ячейки вкладыша (фиг. 3) образуются гофрированными тонкими полосами, скрепленными, например спаянными или сваренными, друг с другом по соприкасающимся плоскостям граней 7.

Гидростатический подшипник работает следующим образом.

Через газоподводящие каналы 2 и дросселирующие отверстия 3 газ пода.ется в питающие карманы (соты) 6. В процессе дросселирования давление газа снижается от давления подачи в подщипник Рр до давления в кап;у1ане Р„ . Из карманов газ течет по зазопу 8 между сотами и валом 9 к торцу подшипника. При этом давление газа постепенно уменьшается до атмосферного Рд. За счет действующих на вал сил его центр смещается относительно центра подщипника на величину эксцентриситета (фиг. 2), из-за чего зазор между вкладышем и валом в верхней части 10 становится больше, а в нижней части 11 меньше. При этом расход газа через зазор 8 в осевом направлении возрастает в верхней части 10 и уменьшается в нижней части 11, что приводит к уменьшению давления в верхней части 10 зазора и увеличению его в нижней части 11. За счет разности давлений под и над валом создается несущая способность подшипника. Наряду с осевым течением газа имеются также окружные перетечки из зоны большего давления в зону меньшего давления, которые уменьшают несушую способность подшипника. Осевое и окружное течение газа в зазоре сопровождается интенсивным вихреобразованием, благодаря которому возрастает гидравлическое сопротивление при течении газа.

Увеличение гидравлического сопротивления при течении газа и зазоре позволяет при тех же зазорах в подшипнике уменьшить расход газа и увеличить несущую способность подшипника. Повыщение несущей способности достигается как за счет снижения окружных перетечек, так и за счет увеличения гидравлического сопротивления осевому течению газа, которое особенно сильно возрастает в нижней нагруженной части гтодшипника. Последнее объясняется тем, что с уменьшением зазора уменьшается коэффициент расхода.

Как можно видеть, при центральном положении вала расход газа в данном подшипнике меньше, чем в известном газостатическом подшипнике. При эксцентричном положении вала данный подшипник дает еще больший эффект экономии газа, поскольку окружные перетечки в нем меньше, чем в известном подшипнике.

Кроме того, при случайном контакте вращающегося вала и вкладыша аварии не происходит, так как тонкие гофрированные полосы, из которых состоит вкладыш, быстро истираются. Это позволяет также применять предлагаемый подшипник при меньших зазорах, следовательно, уменьшить расход газа.

Сочетание высокой несущей способности подшипника, малого расхода газа и надежной работы позволяет расширить область применения газостатических опор и вытеснить другие виды опор там, где раньше газостатические подшипники не применялись.

Формула изобретения

Газостатический подшипник, содержащий втулку с газоподводяшими каналами

и дросселирующими отверстиями, а также равномерно расположенные по окружности питающие карманы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, уменьшения расхода газа и увеличения несущей способности подщипника путем увеличения гидравлического сопротивления перетеканию газа в рабочем зазоре, он снабжен смонтированным во втулке вкладыщем в виде сотовых ячеек, часть из которых расположена непосредственно в зоне выхода дросселирующих отверстий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Камерон А. Теория смазки в инженерном деле. М. - Л., Государственное издательство технической литературы, 1962,

0 с. 209-278, фиг. 69,70 (прототип).

k

(piiz.S