Опорный подшипниковый узел (варианты)

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к самоустанавливающимся колодочным подшипникам, и может быть использована в конструкциях быстроходных компрессоров, газовых и паровых турбин, насосов и других роторных машинах. Опорный подшипниковый узел содержит корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, охваченный самоустанавливающимися колодками, каждая из которых имеет радиальное отверстие, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки, выполненные во входной и выходной кромках, карманы, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве. В первом варианте выполнения карманы выполнены на внутренней поверхности корпуса опорного подшипникового узла. Во втором варианте выполнения опорный подшипниковый узел дополнительно содержит промежуточную втулку, установленную между корпусом опорного подшипникового узла и самоустанавливающимися колодками, а карманы выполнены на промежуточной втулке. Повышена стойкость системы ротор-подшипник и снижены эксплуатационные затраты, улучшены динамические характеристики и центрирование подшипника относительно корпуса, а также устранен электроэрозионный вынос материала из колодок на вращательную поверхность за счет выполнения маслосъемных скребков из электропроводного материала.

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к самоустанавливающимся колодочным подшипникам, и может быть использована в конструкциях быстроходных компрессоров, газовых и паровых турбин, насосов и других роторных машинах.

Известен опорный подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, который охватывают самоустанавливающиеся колодки, размещенные в центральной части рабочей поверхности с радиальными отверстиями. Возле входной и выходной кромок каждой колодки выполнены распределительные канавки, одна из которых соединена через канал в теле колодки с каналами подвода смазки, а вторая канавка выполнена сквозной и размещена параллельно продольной оси подшипникового узла. В теле каждой колодки выполнены сквозные отверстия с изменяемыми сечениями. В сквозной канавке размещено уплотнение с образованием камеры с возможностью разворота в сторону вала [авт. свидет-во СССР №1807268, F 16 C 32/08, 1990 г.].

Однако указанный опорный подшипниковый узел не может гарантировать достаточной стойкости системы ротор-подшипник. Кроме того, довольно высокими являются эксплуатационные затраты.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому изобретению является подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, самоустанавливающиеся колодки, охватывающие вал, с выполненными в центральной части рабочей поверхности карманом и радиальным отверстием и распределительными канавками во входной и выходной кромках. Подшипниковый узел оснащен маслосъемными скребками из износостойкого материала и фиксирующими винтами [патент Украины №763 на полезную модель, F 16 C 32/06, 2000 г.].

Недостатками данной конструкции, как и предыдущего аналога, является недостаточная стойкость системы ротор-подшипник и высокие эксплуатационные затраты. Кроме того, в таком подшипниковом узле невозможно улучшить динамические характеристики, которые зависят от массы.

В указанном подшипниковом узле между валом и подшипником, где минимальное сопротивление, происходит разряд и вынос металла из колодок на вращательную поверхность. Подшипник имеет недостаточное центрирование относительно корпуса.

В основу полезной модели поставлена задача путем изменения конструкции и

введения новых конструктивных элементов повысить стойкость системы ротор-подшипник и снизить эксплуатационные затраты, улучшить динамические характеристики и центрирование подшипника относительно корпуса, а также устранить электроэрозионный вынос материала из колодок на вращательную поверхность.

Поставленная задача решается тем, что в опорном подшипниковом узле, содержащем корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, охваченный самоустанавливающимися колодками, каждая из которых имеет радиальное отверстие, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки, выполненные во входной и выходной кромках, карманы, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, согласно полезной модели, карманы выполнены на внутренней поверхности корпуса опорного подшипникового узла.

Поставленная задача решается также тем, что опорный подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, охваченный самоустанавливающимися колодками, каждая из которых имеет радиальное отверстие, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки, выполненные во входной и выходной кромках, карманы, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, согласно полезной модели, дополнительно содержит промежуточную втулку, установленную между корпусом опорного подшипникового узла и самоустанавливающимися колодками, а карманы выполнены на промежуточной втулке.

В обоих вариантах выполнения подшипникового узла, как минимум, один маслосъемный скребок выполнен из электропроводного материала.

Колодка имеет толщину до 1,5 мм.

Корпус опорного подшипникового узла может быть выполнен разъемным.

В разъемных частях корпуса могут быть выполнены центрирующие накладки.

Перенесение кармана из колодки на внутреннюю поверхность корпуса подшипникового узла или на промежуточную втулку, установленную между корпусом подшипника и самоустанавливающимися колодками, повышает стойкость системы ротор-подшипник. Кроме того, снижается масса подшипника, по меньшей мере, на толщину кармана, что улучшает динамические характеристики.

В предлагаемом опорном подшипниковом узле толщина самоустанавливающейся колодки может быть уменьшена до 1,5 мм, в результате чего уменьшается инерция колодки, что сводит до минимума ее вибрацию.

Выполнение, как минимум, одного маслосъемного скребка из электропроводного материала обеспечивает отведение электростатического разряда с вала турбомашины на

ее корпус с заземлением его, благодаря чему не происходит электроэрозионный вынос материала.

Выполнение корпуса разъемным, особенно в конструкции с промежуточной втулкой, позволяет сэкономить материалы и трудозатраты вследствие того, что возможно использовать старые корпуса подшипников.

Выполнение центрирующих накладок в разъемных частях корпуса позволяет центрировать подшипник относительно корпуса.

Полезная модель поясняется чертежами.

На Фиг.1 изображен опорный подшипниковый узел, продольный разрез;

на Фиг.2 - поперечный разрез опорного подшипникового узла без промежуточной втулки;

на Фиг.3 - поперечный разрез опорного подшипникового узла с промежуточной втулкой;

на Фиг.4 схематически изображен неразъемный опорный подшипниковый узел без промежуточной втулки;

на Фиг.5 схематически изображен разъемный опорный подшипниковый узел без промежуточной втулки;

на Фиг.6 схематически изображен разъемный опорный подшипниковый узел без промежуточной втулки и с центрирующими накладками;

на Фиг.7 схематически изображен разъемный опорный подшипниковый узел с промежуточной втулкой и с центрирующими накладками.

Опорный подшипниковый узел содержит корпус 1 с каналами 2 подвода смазки и сливной полостью 3, вал 4, охваченный самоустанавливающимися колодками 5. Каждая самоустанавливающаяся колодка 5, толщина которой составляет до 1,5 мм, имеет радиальное отверстие 6, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки 7, выполненные во входной и выходной кромках. Опорный подшипниковый узел оснащен фиксирующими винтами 8. В межколодочном пространстве установлены маслосъемные скребки 9. Как минимум, один маслосъемный скребок 9 выполнен электропроводным.

В первом варианте выполнения (Фиг.1 и Фиг.2) опорный подшипниковый узел содержит карманы 10, выполненные на внутренней поверхности корпуса 1.

Во втором варианте выполнения (Фиг.3) опорный подшипниковый узел дополнительно содержит промежуточную втулку 11, установленную между корпусом 1 подшипника и самоустанавливающимися колодками 5, а карманы 10 выполнены на промежуточной втулке 11.

Корпус 1 опорного подшипникового узла, как первого, так и второго вариантов исполнения, может быть неразъемным (Фиг.4) или разъемным (Фиг.5, Фиг.6, Фиг.7). В разъемных частях 12 и 13 корпуса 1 могут быть выполнены центрирующие накладки 14 (Фиг.6 и Фиг.7).

Опорный подшипниковый узел функционирует следующим образом.

При вращении вала 4 смазка, поставляемая направленной маслоподачей из системы маслоснабжения турбомашины, по каналам 2 подвода смазки поступает к рабочим поверхностям самоустанавливающихся колодок 5 через распределительную канавку 7 во входной кромке. Подача смазки из распределительной канавки 7 по углублению против направления вращения вала 4 позволяет увеличить зону, охватываемую холодной смазкой, а выполнение скоса на противоположной стороне канавки 7 усиливает поджатие потока смазки в направлении, противоположном направлению вращения вала 4, и тем самым способствует предотвращению попадания горячей смазки на рабочую поверхность следующей колодки, установленной по ходу вращения вала 4.

При работе опорного подшипникового узла каждая самоустанавливающаяся колодка 5 опирается на самогенерирующуюся гидростатическую пленку смазки. Эта пленка создается в результате отбора незначительной части (порядка 10%) гидродинамической пленки смазки на рабочей поверхности самоустанавливающейся колодки 5 с целью создания гидростатического давления в кармане 10, выполненном в корпусе 1.

Отсутствие в подшипниковом узле каких бы то ни было механических опор позволяет упростить конструкцию и избавляет от проблем, связанных со стиранием опор, а изолирующее и демпфирующее воздействия гидростатической пленки на опорной поверхности самоустанавливающейся колодки 5 способствуют процессу затухания вибраций звуковых вибраций звуковых колебаний.

Установка в межколодочном пространстве маслосъемных скребков 9 позволяет удалить нагретый масляный слой с поверхности вращающегося вала 4. Постоянное поджатие маслосъемного скребка 9 к поверхности вала 4 обеспечивается давлением смазки в камере, что обеспечивает перемещение маслосъемного скребка 9 к валу 4 по мере его стирания в процессе эксплуатации. Выполнение, как минимум, одного маслосъемного скребка 9 из электропроводного материала обеспечивает отведение электростатического разряда с вала 4 турбомашины на ее корпус 1 с заземлением его, благодаря чему не происходит электроэрозионный вынос материала.

1. Опорный подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, охваченный самоустанавливающимися колодками, каждая из которых имеет радиальное отверстие, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки, выполненные во входной и выходной кромках, карманы, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, отличающийся тем, что карманы выполнены на внутренней поверхности корпуса опорного подшипникового узла.

2. Опорный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что, как минимум, один маслосъемный скребок выполнен из электропроводного материала.

3. Опорный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что колодка имеет толщину до 1,5 мм.

4. Опорный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен разъемным.

5. Опорный подшипниковый узел по п.4, отличающийся тем, что в разъемных частях корпуса выполнены центрирующие накладки.

6. Опорный подшипниковый узел, содержащий корпус с каналами подвода смазки и сливной полостью, вал, охваченный самоустанавливающимися колодками, каждая из которых имеет радиальное отверстие, выполненное в центральной части ее рабочей поверхности, и распределительные канавки, выполненные во входной и выходной кромках, карманы, фиксирующие винты, маслосъемные скребки, установленные в межколодочном пространстве, отличающийся тем, что дополнительно содержит промежуточную втулку, установленную между корпусом опорного подшипникового узла и самоустанавливающимися колодками, а карманы выполнены на промежуточной втулке.

7. Опорный подшипниковый узел по п.6, отличающийся тем, что, как минимум, один маслосъемный скребок выполнен из электропроводного материала.

8. Опорный подшипниковый узел по п.6, отличающийся тем, что колодка имеет толщину до 1,5 мм.

9. Опорный подшипниковый узел по п.6, отличающийся тем, что корпус выполнен разъемным.

10. Опорный подшипниковый узел по п.9, отличающийся тем, что в разъемных частях корпуса выполнены центрирующие накладки.