Радиальный лепестковый газодинамический подшипник

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к радиальным лепестковым газодинамическим подшипникам, и может быть использовано в радиальных опорах с газовой смазкой. Радиальный лепестковый газодинамический подшипник содержит корпус с осевыми гнездами и лепестки с хвостовиками, закрепленными в гнездах корпуса. На части своей длины гнезда выполнены сквозными и сообщены с источником смазки. Гнезда выполнены в виде двух параллельных прорезей и хвостовики лепестков охватывают корпус подшипника между прорезями. Также гнезда могут быть выполнены в виде ряда сквозных отверстий, а хвостовики лепестков - в виде усиков, расположенных в этих отверстиях. Подшипник снабжен лепестковыми демпферными вставками, сопряженными с лепестками. Технический результат: создание радиального лепесткового газодинамического подшипника скольжения не только с торцевым, но и радиальным подводом смазки через корпус подшипника, что позволит повысить эффективность «всплытия» ротора (снизить нижнюю предельную границу частоты вращения ротора), увеличить длину подшипника без ограничения, повысить несущую способность и устойчивость подшипника; повысить ресурс и надежность опоры в целом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к радиальным лепестковым газодинамическим подшипникам, и может быть использовано в радиальных опорах с газовой смазкой.

Известен радиальный лепестковый газодинамический подшипник, содержащий корпус с осевыми глухими гнездами и лепестки с крепежными хвостовиками, закрепленными в гнездах корпуса (патент США 4848932, МПК F16C 32/16, заявл. 3 августа 1988 г., опубл. 18 июля 1989 г.).

Также известен радиальный лепестковый газодинамический подшипник, содержащий корпус с осевыми глухими гнездами и лепестки с крепежными хвостовиками, закрепленными в гнездах корпуса (авторское свидетельство СССР №1555556, МПК F16C 27/02, заявл. 12.01.88, опубл. 07.04.90).

В таких подшипниках подвод газовой смазки в рабочий зазор осуществляется через торец или под лепесток через цапфу вала со сквозной пористостью.

К недостаткам таких подшипников относится то, что торцевой подвод газовой смазки в рабочий зазор значительно ограничивает длину подшипника из-за недостаточности площади проходного сечения и невозможности своевременного оптимального насыщения всех рабочих поверхностей подшипника смазкой (зачастую по центру рабочей зоны подшипника в месте максимального давления создается разрежение). Увеличение зазора, увеличивающее площадь проходного сечения, резко снижает несущую способность и устойчивость подшипника.

Подвод газовой смазки через пористую цапфу вала под лепесток значительно облегчает условия «всплытия» ротора, но при отсутствии нагнетателя высокого давления такие конструкции обычно невозможно применить из-за сообщающихся рабочей и подводящей полостей, т.к. величина давлений в рабочей полости, обеспечивающая работоспособность подшипника, на порядки больше величины давления, которое можно нагнетать из подводящей полости, что и ограничивает несущую способность и устойчивость таких подшипников.

К тому же воздух, подводимый в рабочую зону, не всегда удается качественно очистить от пыли, влаги и других загрязнений, что забивает поры в цапфе вала и нарушает работу подшипника.

Выполнение гнезд, в которых расположены крепежные хвостовики лепестков, глухими требует дополнительных деталей для закрепления хвостовиков.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является создание радиального лепесткового газодинамического подшипника скольжения не только с торцевым, но и радиальным подводом смазки через корпус подшипника, что позволит повысить эффективность «всплытия» ротора (снизить нижнюю предельную границу частоты вращения ротора), увеличить длину подшипника без ограничения, повысить несущую способность и устойчивость подшипника; повысить ресурс и надежность опоры в целом.

Заявляемый технический результат достигается тем, что радиальный лепестковый газодинамический подшипник содержит корпус с осевыми гнездами и лепестки с хвостовиками, закрепленными в гнездах корпуса.

Новым в изобретении является то, что на части своей длины гнезда выполнены сквозными в радиальном направлении и сообщены с источником смазки.

Для исключения дополнительных деталей для закрепления хвостовиков лепестков гнезда в корпусе подшипника выполнены в виде двух параллельных прорезей, и хвостовики каждого из лепестков охватывают корпус подшипника между прорезями.

Гнезда также могут быть выполнены в виде ряда сквозных отверстий, а хвостовики лепестков снабжены усиками, расположенными в этих отверстиях.

Радиальный лепестковый газодинамический подшипник может быть снабжен лепестковыми демпферными вставками, сопряженными с лепестками.

Вышеизложенные признаки обеспечивают заявленному подшипнику новый технический результат, заключающийся в интенсивном подводе смазки в рабочую зону по длине подшипника за счет того, что на части своей длины гнезда в корпусе подшипника выполнены сквозными в радиальном направлении. Количество и размещение по длине гнезда сквозных участков зависит от требуемого количества смазки, подаваемого в рабочую зону.

Кроме того, сквозные гнезда, выполненные в виде двух параллельных прорезей, выполняют функцию крепежных элементов для хвостовиков лепестков, что позволяет зафиксировать их без дополнительных деталей.

Выполнение гнезд в виде ряда сквозных отверстий также позволяет не использовать при креплении лепестков дополнительные крепежные элементы, т.к. их функцию выполняют усики на хвостовиках лепестков.

На прилагаемых чертежах изображено:

на фиг.1 - общий вид радиального лепесткового подшипника, вариант выполнения хвостовиков лепестков по п.2 формулы,

на фиг.2 - разрез радиального лепесткового подшипника плоскостью, перпендикулярной его оси, вариант выполнения хвостовиков лепестков по п.3 формулы.

Радиальный лепестковый газодинамический подшипник содержит корпус 1, лепестки 2 с хвостовиками 3, закрепленными в гнездах корпуса 1.

На части своей длины гнезда могут быть выполнены в виде двух сквозных параллельных прорезей 4 (фиг.1) и хвостовики 3 каждого из лепестков 2 охватывают перемычку на корпусе 1 подшипника между прорезями 4.

Также гнезда могут быть выполнены в виде ряда сквозных отверстий 5 (фиг.2), а хвостовики 3 лепестков 2 - в виде усиков 6, расположенных в отверстиях 5 и фиксирующих лепестки 2.

Гнезда в корпусе 1 сообщены с источником смазки (на чертеже не показан).

Для повышения устойчивости подшипника он снабжен лепестковыми демпферными вставками (демпферами) 7, сопряженными с лепестками 2 и корпусом 1 подшипника.

Сборка радиального лепесткового газодинамического подшипника выполняется последовательно. В параллельные прорези 4 корпуса 1 со стороны его внутреннего диаметра вставляются демпферы 7, затем лепестки 2 и закрепляются в них, охватывая корпус 1 подшипника между прорезями 4 за счет пружинящих свойств материала, из которого они изготовлены. После закрепления всех демпферов 7 и лепестков 3 вставляется цапфа 8 вала при помощи конусной технологической втулки, которая направляет лепестки на наружный рабочий диаметр цапфы 8 вала и исключает повреждение рабочих поверхностей лепестков 2. Лепестки 2 плотно охватывают цапфу 8 вала за счет своих пружинящих свойств.

Аналогично осуществляется сборка подшипника при выполнении гнезд в виде отверстий 5. Усики 6 лепестков 2 располагаются в отверстиях 5 и закрепляются в них за счет упругих свойств материала лепестков.

При раскрутке вала контактирующие поверхности лепестков 2 трутся (скользят) о поверхность цапфы 8. При этом поверхность цапфы 8 вала захватывает и нагнетает воздух в полости под лепестками 2 (в рабочий зазор), где создается избыточное давление. Воздух в рабочий зазор подводится через торец и через прорези 4 или отверстия 5 в корпусе 1 подшипника, что улучшает условия его нагнетания.

При достижении определенной скорости вращения нагнетаемый воздух создает избыточное давление под лепестками 2, которое превышает усилие, воздействующее на лепестки 2, и они отходят от поверхности цапфы 8 вала. При этом между контактирующими поверхностями возникает воздушная прослойка. Этот момент называют «всплытием» вала. При этом резко снижается момент сопротивления вращению и резко снижаются тепловыделения в подшипнике из-за низкого коэффициента трения воздуха. При дальнейшем увеличении скорости вращения вала до расчетной величины избыточное давление под лепестками подшипника еще больше возрастает, при этом увеличиваются жесткость, несущая способность и устойчивость подшипника, а следовательно, и его работоспособность.

Одновременно торцевой и радиальный подвод смазки через корпус подшипника позволяет повысить эффективность «всплытия» ротора (снизить нижнюю предельную границу частоты вращения ротора), увеличить длину подшипника без ограничения, повысить несущую способность и устойчивость подшипника; повысить ресурс и надежность опоры в целом.

Кроме того, выполнение гнезд в корпусе в виде прорезей или отверстий позволяет не использовать для крепления лепестков специальные крепежные элементы.

Демпферы 7 повышают жесткость опоры, гасят возмущающие колебания вала и лепестков за счет трения контактирующих поверхностей и снижают воздействия на опору от температурных деформаций и перекоса опор.

1. Радиальный лепестковый газодинамический подшипник, содержащий корпус с осевыми гнездами и лепестки с хвостовиками, закрепленными в гнездах корпуса, отличающийся тем, что на части своей длины гнезда выполнены сквозными и сообщены с источником смазки.

2. Радиальный лепестковый подшипник по п.1, отличающийся тем, что гнезда выполнены в виде двух параллельных прорезей и хвостовики лепестков охватывают корпус подшипника между прорезями.

3. Радиальный лепестковый подшипник по п.1, отличающийся тем, что гнезда выполнены в виде ряда сквозных отверстий, а хвостовики лепестков - в виде усиков, расположенных в этих отверстиях.

4. Радиальный лепестковый подшипник по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен лепестковыми демпферными вставками, сопряженными с лепестками.