Упорный подшипник скольжения

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к турбиностроению, и предназначено для использования в качестве самоустанавливающихся упорных подшипников роторов турбин, работающих при высокой частоте вращения (n≥3000 об/мин) и высокой удельной нагрузке (q≥20 кгс/см²). Упорный подшипник скольжения включает самоустанавливающиеся сегменты, каждый из которых имеет осевой упор, обойму с каналами подвода масла и радиальными упорами для сегментов, основание, пружины и установочную прокладку. При этом пружины, выполненные в виде плоского многогранника, установлены индивидуально, симметрично относительно упора сегмента и с монтажным зазором в обойме. Технический результат: создание упорного подшипника, в котором пружины выполняют симметричного профиля относительно упора сегмента для обеспечения одинакового момента сопротивления сечения, т.е. в виде плоской балки, нагруженной в середине. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к турбиностроению, и предназначено для использования в качестве самоустанавливающихся упорных подшипников роторов турбин, работающих при высокой частоте вращения (n≥3000 об/мин) и высокой удельной нагрузке (q≥20 кгс/см²).

Известны упорные подшипники с самоустанавливающимися сегментами (аналоги), содержащие выравнивающие устройства опор сегментов, распределяющие равномерно нагрузку в виде цилиндрических и сферических шарниров или с автоматическим выравниванием нагрузки (см. книгу П.И. Орлова «Основы конструирования», том 2, Москва, «Машиностроение», 1977 г., стр.437…443).

Основным недостатком этих упорных подшипников является трудность достижения распределения усилий на сегменты и сложность изготовления самих выравнивающих высокоточных устройств, из-за чего большее распространение в турбиностроении получили выравнивающие устройства в виде кольцевых плоских пружин.

Известен упорный подшипник скольжения с самоустанавливающимися сегментами (прототип), опирающимися на плоские кольцевые пружины производства Уральского Турбомоторного завода чертеж Б-740200 газовой турбины ГТН-16 мощностью 16 МВт с частотой вращения ротора n=6850 об/мин, удельной рабочей нагрузкой до 15 кгс/см² и максимальной линейной скоростью на периферии упорного диска U=105 м/сек.

В данном упорном подшипнике сегмент опирается на плоскую кольцевую пружину и недостаток этого подшипника заключается в том, что опора сегмента - пружина - выполнена в виде части кольца (сектора), имеет в радиальном направлении из-за кривизны разный момент сопротивления, что влечет за собой снижение допустимой рабочей нагрузки.

Задачей заявляемого изобретения является выполнение пружин симметричного профиля относительно упора сегмента для обеспечения одинакового момента сопротивления сечения, т.е. в виде плоской балки, нагруженной в середине.

Поставленная задача достигается тем, что упорный подшипник скольжения ротора турбины мощностью более 25 МВт, работающий с удельной нагрузкой (q≥20 кгс/см²) и с высокой частотой вращения (n≥3000 об/мин), включающий самоустанавливающиеся сегменты, каждый из которых имеет осевой упор, обойму с каналами подвода масла и радиальными упорами для сегментов, основание, пружины и установочную прокладку, отличающийся тем, что пружины выполнены в виде плоского многогранника, установлены под каждым сегментом индивидуально, симметрично относительно упора сегмента и с монтажным зазором в обойме.

Общий вид упорного подшипника скольжения изображен на фиг.1, на фиг.2 - сечение А-А по радиальному упору сегмента и каналу подачи масла, на фиг.3 - сечение Б-Б по пружинам.

Упорный подшипник скольжения состоит из сегментов 1, опирающихся в окружном направлении в радиальные упоры обоймы 2, соединенной с основанием 3, в окна которого вставлены с монтажным зазором под каждый сегмент 1 три пружины 4, к основанию 3 крепится установочная прокладка 5, которая имеет кольцевую проточку для подачи масла, масло из которой по осевым отверстиям В поступает между сегментами на входную кромку рядом стоящего сегмента. Так как толщина масляной пленки ничтожно мала (20…50 мкм), то выполнить сегменты 1 с требуемой точностью сложно и дорого. Для допустимого равномерного распределения усилия от действия ротора и восприятия его сегментами целесообразнее достичь за счет податливости пружин 4; для чего пружины 4 выполнены в виде плоского многогранника, вставлены в окна обоймы 2 и могут свободно перемещаться от воздействия прилагаемого усилия.

В основании 3 выполнены прорези глубиной около 1 мм, на края которых опираются пружины 4, причем прорезь выполнена симметрично относительно осевого упора сегмента 1, осевой упор которого смещен к выходной кромке.

Осевой упор сегмента 1 расположен на определенном известном расстоянии относительно входной кромки сегмента 1. Обойма 2 выполнена с радиальными ребрами.

Масло в промежутки между сегментами 1 подается по осевым отверстиям В, выполненным в ребрах обоймы 2, основании 3 и прокладке 5. От окружного вращения подшипник удерживается лапками, прикрепленными к корпусу (условно не показаны).

Выравнивание нагрузки на сегменты 1 достигается тем, что пружины 4 выполнены симметричными в виде плоского многогранника, т.е. в виде плоской балки, и расположены симметрично относительного осевого упора сегмента (технический результат).

Работает предлагаемый упорный подшипник скольжения следующим образом.

При вращении упорного диска ротора (условно не показан) между ним и сегментом 1 возникает подъемная сила известным образом за счет наклона сегмента 1, осевой упор которого смещен к выходной кромке.

По данному предложению изготовлен опытный образец подшипника и испытан на головном образце газовой турбины мощностью 25 МВт для привода электрогенератора с частотой вращения ротора n=6000 об/мин при линейной скорости на периферии упорного диска 119 м/сек.

При испытании получены результаты, превышающие расчетные.

Упорный подшипник скольжения ротора турбины мощностью более 25 МВт, работающий с высокой удельной нагрузкой (q≥20 кгс/см²) и высокой частотой вращения (n≥3000 об/мин), включающий самоустанавливающиеся сегменты, каждый из которых имеет осевой упор, обойму с каналами подвода масла и радиальными упорами для сегментов, основание, пружины и установочную прокладку, отличающийся тем, что пружины, выполненные в виде плоского многогранника, установлены под каждым сегментом индивидуально, симметрично относительно упора сегмента и с монтажным зазором в обойме.