Реверсивный подпятник,преимущественно для гидрогенераторов

 

РЕВЕРСИВНЫЙ ПОДПЯТЙЙК, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ, содержащий заключенные в масляную ванну пяту и сегменты в виде металлических плит с антифрикционнымслоем на рабочей поверхности, центрально установленных на опорные болгы ,.-О т ли чающийся тем, что, с целью упрощения конструкции . и повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения положительного эксцентриситета сегментов, сегменты выполнены с упругими симметричными выступами на входной и выходной сторонах, являющимися продолжением рабочей поверхности сегмента. 00 00 Од 4 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1038645

g g F 16 С 17/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3243522/25-27 (22) 24. 12.80 (46) 30.08.83. Бюл. У 32 (72) Г.M.Çèìèí, O .В.Ердяков,.С .А .Иванов и И.Ф.Хозиков (7! ) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (53) 621.822.5(088,8) (56) 1. Александров А.Е. "Натурные исследования крупного реверсивного подпятника гидрогенератора". — нЭлектротехника", 1964, М 3, с.. 1-5.

2. Патент США и 3784266, кл. F 16 С 17/06, 1974 (прототип). (54) (57) РЕВЕРСИВНЫЙ ПОДПЯТНИК,. ПРЕ.

ИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ, содержащий заключенные в масляную ванну пяту и сегменты в виде метал" лических плит с антифрикционным сло" ем на рабочей поверхности, центрально установленных на опорные болты, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции . и повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения положительного эксцентриситета сегментов, сегменты выполнены с упругими симметричными выступами на входной и выходной сторонах, являющимися продолжением рабочей поверхности сегмента. I

038645

Пята 1 через сегменты 2 опирается непосредственно или через промежуточные демпфирующие опоры 3 (тарельчатые пружины) на сферические головки опорных болтов 4, закрепленных на

55 дне ванны подпятника. Стол 5 корпуса подпятника и боковые стороны 6 сегментов образуют межсегментные каналы 7.

1 1

Изобретение относится к машиностроению, тяжелому электромашиностроению и предназначено для приме" нения, например, в обратимых гидрогенераторах -. двигателях ГАЭС для вос приятия осевых усилий с валов гидроагрегатов, имеющих переменное направление вращения, и передачи этих усилий на фундамент.

В мощных гидрогенераторах - дви" гателях ГАЭС широко применяются реверсивные сегментированные подяятники (упорные подшипники скольжения), состоящие из заключенных в ванну пяты и центральноопертых (без тангенциального эксцентриситета) сегментов. I 1 ).

Основным недостатком подобной конструкции реверсивного подпятника является отсутствие смещения точек опирания сегментов в тангенциальйом направлении от центра сегментов к их выходным кромкам (отсутствие тангенциального эксцентриситета опор сегментов). Это отрицательно сказывается на всех рабочих характеристиках подпятника и резко снижает его надежность в эксплуатации.

Известен реверсивный подпятник, содержащий заключенные в ванну йя,ту, выполненную в виде диска, Закрепленного на валу агрегата, и сегменты, установленные без тангенциального эксцентриситета (центральнооперты) на болты.

На рабочей поверхности каждого сегмента вблизи его боковых граней выполнены узкие радиально направленные карманы, каждый из которых посредством канала соединен с внутренним обьемом ванны. Каждый канал может запираться вентилем, либо клапаном с ручным или дистанционным управлением, При определенном направлении вращения диска клапан канала у вход" ной кромки перекрывается, а у выходной - открывается в маслованну, лишая несущей способности масляную пленку на участке между этим карманом и выходной кромкой сегмента. В результате этого длина эффективно нагруженного участка рабочей поверхности сегмента уменьшается, а центр его смещается относительно точки. опоры, образуя положительный танген- циальный эксцентриситет установки сегмента на опоре С2 3..

Известный реверсивный подпятник гложен в изготовлении и;.за наличия

10 !

40. таких дополнительных элементов как радиальные карманы, соединительные каналы, трубопроводы, клапаны, схема автоматики переключения клапанов при изменении направления вращения диска. Кроме того, он обладает низкой надежностью, так как его работоспособность целиком определяется качеством работы клапанов и схемы автоматики их переключения, Карманы у входных кромок сегментов создают дополнительное гидравлическое сопротивление затягиванию масла в несущую пленку сегментов.

Цель изобретения - упрощение конструкции реверсивного подпятника и повышение его эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в реверсивном подпятнике, преимущественно для гидрогенераторов, содержащем заключенные в масляную ванну пяту и сегменты в виде металлических плит с антифрикционным слоем на рабочей поверхности, центрально установленных на опорные болты, сегменты .выполнены с упругими симметричными выступами на входной и выходной сторонах, являющимися продолжением рабочей поверхности сегмен.та, При двухслойной (составной) конструкции сегментов реверсивного подпятника, когда каждый сегмент состоит из массивного основания и сравнительно тонкой накладки, выступы на боковых сторонах сегментов могут быть образованы за счет большей тангенциальной длины накладки по сравнению с основанием.

На фиг. 1 изображено сечение реверсивного подпятника гидрогенератора вертикальной цилиндрической поверхностью, проходящей через точки опор сегментов; на фиг, 2 - сегмент, общий вид; на фиг, 3 - составной сегмент реверсивного подпятника; на фиг. фиг. 4 и 5 - схематичная конструкция сегмента.

645 4 териал верхней части выступов (прилегающий к поверхности трения) расширяется более интенсивно, чем материал их нижней части, омываемый охлажден" ным маслом, а следовательно выступы у выходных кромок сегментов будут отгибаться вниз. Исходя из того, что смазка несжимаема, начиная с того места, где несущий зазор, вследствии термодеформаций выступа, перейдет от конфузорного ..(сужающегося) профиля к диффузорному расширяющемуся, масх ляная пленка потеряет несущую способность. Иными словами иэ работы будет исключен участок рабочей поверхности сегмента у его выходной кромки, ле-: жащий за точкой А, в которой выполняется

/х-А =-P

E. = — х 100 °

3 10З8

Каждый сегмент представляет собой плиту, .имеющую в плане форму кольцевого сектора, на верхнюю. рабочую поверхность которой нанесен слой 8 антифрикционного материала, например, баббита. На боковых сторонах каждого сегмента 6, примыкающих к .межсегментным каналам 7, имеются два упругих симметричных выступа 9, выполненных в виде полочек, длина 3 и 10 толщина t (фиг. 4) которых выбирается из условий создания,требуемого эксцентриситета при работе подпятника. Все сегменты центрально (без тангенциального эксцентриситетв) 5 установлены на головках опорных болтов непосредственно или через промежуточные демпфирующие опоры ).

Составной (двухслойный) сегмент реверсивного подпятника.{фиг. 3) 20 состоит из основания 1 и скрепленной с ним накладки 2. Его -выступы и межсегментные каналы образованы выступающими частями накладки, длина которой в тангенциальнЬм направлении 25 больше соответствующего размера основания сегмента на .удвоенную длину выступов. Толщина выступов в этом случае определяется толщиной накладки сегмента.

Работа реверсивного подпятника гидрогенератора заключается в следующем.

При работе подпятника в номинальном режиме и вращении пяты в любом из направлений, например вправо (фиг. 4), верхняя рабочая поверхность сегмента имеет температуру

© на 10-30 .С выше, чем остальные его стороны. Это объясняется разо гревом несущего масляного слоя изза интенсивного тепловыделения в нем от действия сил вязкого трения, при этом температура рабочей поверхности сегментов почти линейно возрастает от входа в несущий слой сег- 45 мента K выходу из него, достигая максимума вблизи выходной кромки (для принятого направления вращения).

Так как нижняя сторона консольных выступов сегмента омывается достаток. 50 но холодным маслом, циркулирующим в межсегментных каналах, перепад температуры по толщине выступа у выход" ной кромки каждого сегмента будет до-. статочно велик {15-20оС),что с уче- 55 том относительно малой толщины выступов приводит к значительным термодеформациям их изгиба. При этом маИз фиг. 5 видно, что если длину этого участка обозначить через 2d, при центральном опирании сегмента возникнет положительный эксцентриситет. величиной о Решение задачи термоупругости для подверженного неравномерному температурному нагреву .консольного выступа, имеющего форму прямоугольника, показывает, что длина выступа 8, необходимого для обеспечения в рабочем режиме подпятника положительного эксцентриситета Е (в процентах} определяется из соотношения

К - 0 +0,02.64

+î У

ДТ где h — минимальная толщина масля0 ной пленки; — отношение толщин масляного слоя во входном и выходном сечениях;

0L - коэффициент температурного расширения материала сегмента; дТ - величина перепада температуры по толщине выступа, а остальные обозначения соответст" вуют фиг. 4, 5, причем Я и д"связаны между собой соотношением

Первое слагаемое этого соотношения дает длину выступа от его основания до точки А разрушения несущего слоя, а. второе - длину выступающего участка за точкой А, необхо- димого для создания данного эксцент"

5 10 риситета E (3)..Расчет по этой формуле показывает, что для типичного подпятника со стальными сегментами (Е 40 см) при разности темпео ратур ОТ=20 С, для создания эксцентриситета 663 необходимая длина выступов 66,5 см,(при с3см) и Ь

7,6 см (при t-5 см) . Последний ва-. риант соответствует толщине накладки двухслойного сегмента, которая должна выступать над основанием в межсегментные. каналы на 0=7 сФ. Следует отметить,что на выступе у входной кромки гидродинамическое давление отсутствует из-за потери слоем несущей способности а следовательно он не испытывает дополнительного изгиба.

Прочностной расчет прогиба для выступа у входной кромки (от гидродинамического давления) дает эту величину в пределах нескольких микрометров, что несоизмеримо меньше тол,щины несущего слоя во входном зазоре (120-200 Мкмжд и следовательно не может как-либо отразиться на работе подпятника. Тепловой прогиб этого выступа также невелик из-за малого нагрева рабочей поверхности сегмента у входной кромки, Работа реверсивного подпятнука гидрогенератора в условиях положительного тангенциального эксцентри:ситета при любом направлении вращения

38645 Ь диска способствует значительному (на 25-354) возрастанию, нагрузочной способности подпятника и снижению в нем потерь трения на 20-303, Эти

5 расчетные результаты объясняются тем, что некоторое уменьшение площади сегментов, эффективно воспринимающей нагрузку на подпятник, более чем компенсируется его способностью воспри10 нимать повышенные удельные нагрузки, вследствие оптимизации геометрии несущего масляного слоя при работе подпятника с положительным тангеяциальным эксцентриситетом сегментов. !

5 В предлагаемом подпятнике значительно упрощена конструкция сегментов и технология их изготовления. Отсутствие карманов на рабочей поверхности сегментов улучшает условия об20 разования несущей масляной пленки и увеличивает площадь контакта сегмента и пяты в режимах пуска и остановки подпятника, что снижает удельное давление на поверхности тре25 ния в этих режимах, Упрощается эксплуатация подпятника, так как при изменении направления вращения агрегата необходимый эксцентриситет сегментов образуется автоматически, без вмешательства обслуживающего персонала. Это исключает субъективные ошибки эксплуатационников, а следовательно повышает надежность подпятника в эксплуатации.

1038645

1038645

Составитель Б.Моис алекорей, Корре кто филиал ППП "П

Редакто р Е.Лушникова

Заказ 6187/40 осударственного ко

flo

35, Москва, Ж- Р и и открытий аушская наб /5 атент" д. 4 г. Ужгород, ул. Проектная, 4

И

И,Ватрушкина

Ф дписное