Конический подшипник скольжения
Владельцы патента RU 2336441:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве опор валов машин и механизмов, нагруженных радиальными и осевыми нагрузками и повышающих надежность и долговечность машин. Конический гидростатодинамический подшипник скольжения с конической опорной поверхностью содержит охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности выточками, причем одна выточка выполнена кольцевой, расположена поперек образующих конуса подшипника со смещением относительно средней поперечной его оси в сторону меньшего основания конуса на величину от 0,25 до 0,35 длины его образующей и к ней через радиальное отверстие подведена под давлением рабочая жидкость. На внутренней поверхности подшипника, расположенной в сторону большего основания от упомянутой кольцевой выточки, выполнены продольные выточки, образующие многоклиновую внутреннюю поверхность подшипника. Предлагаемый конический подшипник скольжения повышает надежность и долговечность опорного узла путем разделения и дублирования функций гладкого и многоклинового подшипников скольжения, упрощает его изготовление и эксплуатацию благодаря простоте конструкции и повышает ресурс работы. 7 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве опор валов машин и механизмов, нагруженных радиальными и осевыми нагрузками и повышающих надежность и долговечность машин.
Известна коническая гидростатодинамическая опора, содержащая охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности камерами поперек образующих конуса втулки со смещением относительно средней поперечной ее оси в сторону меньшего основания конуса на величину от 0,15 до 0,2 длины его образующей, а ширина камер выполнена 0,1-0,3 длины образующей конуса [1].
Недостатком известной конической гидростатодинамической опоры является то, что сохраняется возможность срыва смазочной пленки в расширяющейся части опоры, что уменьшает несущую способность поверхности и требует значительных центробежных сил для восстановления смазочного слоя, а также использование смазки большой вязкости, при этом снижается долговечность, надежность и ресурс работы всего подшипникового узла,
Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности подшипникового узла, упрощение его конструкции, повышение ресурса работы, устойчивости движения и подавление биений валов и роторов.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого конического гидростатодинамического подшипника скольжения с конической опорной поверхностью, который содержит охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности выточками, причем одна выточка выполнена кольцевой, расположена поперек образующих конуса подшипника со смещением относительно средней поперечной его оси в сторону меньшего основания конуса на величину от 0,25 до 0,35 длины его образующей и к ней через радиальное отверстие подведена под давлением рабочая жидкость, при этом на внутренней поверхности подшипника, расположенной в сторону большего основания от упомянутой кольцевой выточки, выполнены продольные выточки, образующие многоклиновую внутреннюю поверхность подшипника.
Особенности конструкции предлагаемого подшипника поясняются чертежами.
На фиг.1 схематически представлен конический гидростатодинамический подшипник скольжения, продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - поперечнкй разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - корпус подшипника, продольный разрез; на фиг.6 - вид Д на фиг.5; на фиг.7 - элемент Е на фиг.4.
Предлагаемый конический гидростатодинамический подшипник скольжения представляет собой гидростатодинамическую опору и состоит из корпуса 1 в виде втулки с внутренней конической поверхностью и вала 2.
Корпус 1 охватывает цапфу вала 2 и на внутренней поверхности имеет продольные 3 и поперечную 4 выточки. Выточка 4 выполнена кольцевой, расположена поперек образующих конуса подшипника со смещением относительно средней поперечной его оси в сторону меньшего основания конуса на величину от 0,25 до 0,35 длины его образующей L и к ней через радиальное отверстие 5 подведена под давлением рабочая жидкость. Эта внутренняя поверхность, расположенная между торцом меньшего основания конуса и кольцевой выточкой 4, является гладким гидростатодинамическим подшипником скольжения.
На внутренней поверхности подшипника, расположенной в сторону большего основания от кольцевой выточки 4, выполнены продольные выточки 3, имеющие клиновой профиль в поперечном сечении и образующие многоклиновую внутреннюю поверхность подшипника. Эта часть корпуса, расположенная между торцом большего основания конуса и кольцевой выточкой 4, является многоклиновым гидростатодинамическим подшипником скольжения.
Предлагаемый конический гидростатодинамический подшипник работает следующим образом.
При переходных режимах работы (пуск, останов), когда частота вала невелика, осевая и радиальная нагрузка передается на корпус через многоклиновой подшипник скольжения, в смазочном слое рабочего зазора которого возникает избыточное давление и вал всплывает благодаря свободному проходу рабочей жидкости по продольным выточкам, имеющим клиновой профиль в поперечном сечении.
При увеличении частоты вращения вала в смазочном слое рабочего зазора гладкого подшипника скольжения также возникает избыточное давление, оказывающее всплывающее воздействие на вал.
Таким образом, гладкий подшипник скольжения обеспечивает большую грузоподъемность, а многоклиновый - большую устойчивость.
Предлагаемая конструкция позволяет использовать рабочую жидкость с малой вязкостью для смазки опоры, что исключает применение подшипников качения, имеющих ограниченный ресурс и требующих смазки минеральными маслами.
Уменьшение вязкости смазки приводит к уменьшению несущей способности, а следовательно, к уменьшению надежности работы подшипника. Эти особенности ликвидируют указанный недостаток и позволяют при сравнительно невысоких давлениях смазки, поступающей в кольцевую выточку, обеспечить необходимые величины несущей способности.
Одним из недостатков известной конической гидростатодинамической опоры [1] является ограниченная виброустойчивость. Заменяя гладкую поверхность многоклиновой, можно радикально изменить характеристики опоры: снижается несущая способность, но при этом резко возрастает устойчивость движения вала благодаря возникновению дополнительных гидродинамических клиньев в ненагруженной зоне. При правильно подобранном давлении подачи смазочного материала и геометрических характеристиках многоклиновые подшипники способны почти полностью подавлять вихрь и биение валов-роторов.
Высокий уровень несущей способности и вибрационной устойчивости может обеспечить предлагаемый подшипник, включающий многоклиновый и гладкий конические участки. Данную конструкцию можно в определенной мере рассматривать как комбинацию подшипника и уплотнения. В этом случае подача смазочного материала осуществляется с клинового торца, а гладкая коническая часть выполняет функции щелевого уплотнения. Этот вид опор целесообразно использовать в насосных агрегатах, в которых смазка и охлаждение подшипниковых узлов проводятся рабочими телами и возможно перетекание среды между полостями высокого и низкого давлений.
Предлагаемый конический гидростатодинамический подшипник скольжения повышает надежность и долговечность опорного узла путем разделения и дублирования функций гладкого и многоклинового подшипников скольжения, упрощает его изготовление и эксплуатацию благодаря простоте конструкции и повышает ресурс работы.
Источники информации
1. А.с. SU №1191638, МПК F16C 21/00. Коническая гидростатодинамическая опора. И.Я.Токарь и др. Заявка 3786390/25-27, 04.09.84, 15.11.85 - прототип.
Конический гидростатодинамический подшипник скольжения с конической опорной поверхностью, содержащий охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности выточками, отличающийся тем, что одна выточка выполнена кольцевой, расположена поперек образующих конуса подшипника со смещением относительно средней поперечной его оси в сторону меньшего основания конуса на величину от 0,25 до 0,35 длины его образующей и к ней через радиальное отверстие подведена под давлением рабочая жидкость, при этом на внутренней поверхности подшипника, расположенной в сторону большего основания от упомянутой кольцевой выточки, выполнены продольные выточки, образующие многоклиновую внутреннюю поверхность подшипника.
