Турбохолодильник,газодинамическая лепестковая опора турбохолодильника,способ изготовления лепестковых элементов опоры (его варианты) и устройство для изготовления этих элементов

 

I. Турбохолодильник, содерж ющй рабочие колеса с газоподводяциьо полостями , укрепленные на валу, установленном посредством промежуточных втулок на газодинамической лепестковой опоре, заключенной в корпус, придем лепестковые - элементы опоры закрехшены корневой частью в пазах промежуточных втулок с помесью штифтов , отличающийся тем, что, с целью повьшёния надежности и /увеличения долговечности путем уменьшения трения в паре лепестковые злементы-вал , он дополнительно содержит пневмопривод с зубчатыми рейками и механизм поворота лепестковых элементов , а штифты на консольно выступающих участках снабжены зубчатыми секторами , причем механизм поворота лепестковых элементов выполнен в виде двух размещенных вокруг корпуса кольцевых двухсторонних зубчатых колес, входящих с внешней стороны в зацепШи .:.:,. I ление с зубчатыми рейками, а с внутренней - с зубчатыми секторами гатиф .тов. 2. Газодинамическая лепестковая опора турбохолодильника, содержащая пакет лепестковых элементов с криво-; линейным профилем в продольном сечении , имеющих корневую и свободную а я с я отличаю части, тем, что, с целью улучшения аэродинамических характеристик и повышения несущей способности смазочного слоя, криволинейный профиль каждого лепесткового элемента образован по крайней мере двумя плавно сопряженньвш участками различной кривизны с увеличивающимся от участка к участку в направлении от корневой части элемента к его свободной части углом поворота касательной к тыльной поверхности элеэлемента . 3. Способ изготовления лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодильника путем придания им криволинейного профиля в продольном сеЭО чении в процессе холодной обработки :D ленточного материала с помощью гиб00 9д М ки, отличающийся тем, что, с целью улучшения аэродинамических характеристик путем получения .профиля лепестковых элементов niepeменной кривизны, гибку осуществляют методом многократной циклической деформации последовательно от участка к участку с увеличением числа циклов на предьщущем участке по сравнению с последующимпо арифметической прогрессии в условиях одновременного нагружения деформируемого участка лепесткового элемента по всей площади

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

{19) ОИ

367 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ 08ИДЕТЕЛЬСТВУ л р„ Д

), 1

ГОСУДЮФСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО Д1:ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЯРЬЗТИЙ (21) 3484501/23-06 (22) 31.08.82

{46) 30.04.84. Бюл. 11 16 (72) Г. В. Морозов, В. Г. Иванников, Н. И. Листратов и В. Г. Баранов (53) 621.57(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Э 800525, кл. F 25 В 11/00, 1979.

2. Романовский В. П. Справочник по х зодной штамповке. М., Л., Namгиз, 1959,. с. 102-103, фиг. 89. (54) ТУРЗОХОЛОДИЛЬНИК, ГАЗОДИНДМИЧЕС-.

КАЯ ЛЕПЕСТКОВАЯ ОПОРА ТУРВОХОЛОД1ЛЬНИКА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕПЕСТКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОРЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ)

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭТИХ

ЭЛЕМЕНТОВ. (57) 1. Турбохолоднльник, содержащий рабочие колеса с газоподводящими полостями, укрепленные íà валу, установленном посредством промежуточных втулок на газодинамической лепестковой опоре, заключенной в корпус, причем лепестковые-элементы опоры закреплены корневой частью в пазах промежуточных втулок с помощью штифтов, отличающийся тем, что, с целью повьипення надежности и

/увеличения долговечности путем уменьшения трения в паре лепестковые элементы-вал, он дополнительно содержит пневмопривод с зубчатыми рейками и механизм поворота лепестковых элемен« тов, а штифты на консольно выступающих участках снабжены зубчатыми. секторами, причем механизм поворота лепестковых элементов выполнен в виде двух размещенных вокруг корпуса кольцевых двухсторонних зубчатых колес, входящих с внешней стороны в зацеп3{Я) F 25 В 11/00, F 16 С 27/00, В 21 D 53/10 ление с зубчатыми рейками, а с внутренней " с зубчатыми секторами штифтов.

2. Газодинамнческая лепестковая опора турбохолодильника, содержащая пакет лепестковых элементов с криво-,: линейным профилем в продольном сечении, имеющих корневую и свободную части, отличающаяся тем, что, с целью улучшения аэродинамических характеристик н повышения несущей способности смазочного слоя, криволинейный профиль каждого лепесткового элемента образован по крайней мере двумя плавно сопряженными участками различной кривизны с увеличива- Е ющимся от участка к участку в направлении от корневой части элемента к

его свободной части углом поворота касательной к тыльной поверхности элеФь элемента.

° °

3. Способ изготовления лепестковых элементов газодинамнческой опоры турбохолодильника путем придания им криволинейного профиля в продольном сечении в процессе холодной обработки ленточного материала с помощью гибки, отличающийся тем, что, с целью улучшения аэродинамичес- . ких характеристик путем получения .профиля лепестковых элементов переменной кривизны, гнбку осуществляют .методом многократной-циклической деформации последовательно от участка фи к участку с увеличением числа циклов на предыдущем участке по сравнению с последующим по арифметической проI грессии в условиях одновременного нагружения деформируемого участка лепесткового элемента Во всей площади

1089367

Изобретение относится к холодиль- метры и в том числе один из основных ной технике, в частности к турбохо- из них - профиль лепесткового элеменлодильным систем кондиционировання та в продольном сечении определяют воздуха, в частности к газовым опо- закон распределения н максимальные рам значения давлений газа в смазочном

Известны газодинамические лепест- слое, характеризующих несущую способковые опоры, в котовых нри вращении ность опоры. вала газовый смазочный слой возника- Одновременно с несущей способноет на каждом лепестковом элементе, стью к очень важной характеристике и газодинамическне характеристики t0 газодинаиической лепестковой опоры опоры зависят в основном от влияющих относится и величина момента трения на форму, длину, ширину и толщину при пусках и остановах турбохолоднльсмазочного слоя профиля. рабочих пло- ника, связанная с отсутствием в эти щадей (площадей активной поверхности)! моменты- смазочного слоя в паре лепеи толщины лепестковых элементов, их 1 стковый элемент-вал и наличием граниччисла, монтажных радиальных зазоров ного (сухого) трения. между втулками с пакетами лепестковых Этот параметр также зависит от элементов и валом, жесткости пакета, црофиля и жесткости лепестковых элеа также от угловой скорости вращения: ментов, их числа и т.п., причем зта вада, вязкости газа и давления среды, 20.зависимость в основном носит обрат-!. окружающей опору. Перечисленные пара- ный характер по сравнению с их взаи- . равномерно распределенным усилием, при этом иагружение и деформацию начинают с участка наибольшей требуемой кривизны с уменьшением от цикла к циклу величины деформации упругого пружинения.

4. Способ изготовления лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодильника путем придания им криволинейного профиля в продольном сечении в процессе холодной обработки ленточного материала с помощью гибки, отличающийся тем, что, с целью улучшения аэродинамических характеристик путем получения профиля лепестковых элементов переменной кривизны, гибку осуществляют методом последовательно встречной деформации участков лепесткового элемента и ведут ее от участков разной кривизны к середине лепесткового зле" мента в условиях одновременного на-. гружения деформируемого участка по всей площади равномерно распределенным усилием, при этом нагружение и деформацию участка с меньшей кривизной ведут либо в каждом лепестковом элементе раздельно, либо накладывают по крайней мере два лепестковых эле-! мента один на другой и изгибают нх совместно, а доводку кривизны до требуемой величины осуществляют многократным циклическим нагружением.

5. Устройство для изготовления лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодильника, содержащее основание, установленную на нем стойку с поворотным вапком и механизмом нагружения, о т л и ч.а ерее с я тем, что, с целью упрощения процесса изготовления и повышения качества путем стабилизации геометрических параметров лепестковых элементов в паке-. те, оно дополнительно содержит каретку, размещенную на горизонтальной направляющей, консольно закрепленной на стойке перпендикулярно валку, а механизм нагруження выполнен в виде гибкой упругой ленты, олин конец ко-торой закреплен на каретке, а другой — на поворотном валке с возможностью наматывания на него ленты, ! при этом каретка снабжена механизмо натяжения ленты, а поворотный ваI лок — регулирующим задатчнком дли ны деформируемого участка лепесткового элемента, наматываемого на валок.

3 1089 мосвязью по отношению к несущей спо собности.

Так, для снижения момента трения, а следовательно, уменьшения износа лепестковых элементов и вала, т.е. для повышения надежности и увеличе5 ния долговечности опоры и турбохолодильника в целом, необходимо снижение жесткости пакета лепестковых элемен тов, уменьшение усилия прижатия их к валу, а для формирования газового смазочного слоя повышения его несущей способности пакету необходимо придание определенной, иногда повн"

t5 щенной жесткости.

Таким образом, оптимизация пара метров лепесткового элемента и пакета в целом, их газодинамических и жест костных характеристик в условиях повышения несущей способности и снижения момента трения является одной

26 из актуальнейших задач, от решения которой зависит эксплуатационнаянадежность и долговечность турбохолодильника.

Известен турбохолодильннк, содержащий рабочие колеса с газопроводящими лопастями, укрепленные на валу, установленном посредством промежуточных втулок на газодинамической лепестковой опоре, заключенной в корпус, причем лепестковые элементы опоры закреплены корневой частью в пазах промежуточных втулок с помощью штифтов (1 ).

Недостатком такой конструкции тур"З5 бохолодильника является низкая надежность, связанная со значительной си,лой трения в контактах вала с лепест-! ковымн элементами при пусках и остановах, в результате чего возникает граничное трение, приводящее к преждевременному локальному износу антифрикционного покрытия на рабочей поверхности лепестковых элементов, Возвратно-поступательное движение лепес 45 ковых элементов под действием силы трения не исключает возможности износа нх антифрикционного покрытия при многократно повторяющихся пусках и остановах турбохолодильника, так как величина хода лепестковых элементов ограничена, а уменьшение жесткости.пакета лепестков вследствие. их удлинения незначительно. Повышенный износ лепестковых элементов при пус- 55 ках и остановах, а также в процессе эксплуатации при динамических режимах работы из-за низкой несущей споЗб7 4 собности смазочного слоя снижает долговечность работы турбохолодильника.

Известна также газодинамическая лепестковая опора турбохолодильника, содержащая пакет лепестковых элементов с криволинейным в продольном сечении профилем, имеющих корневую и свободную части 1 ).

Недостатком данной конструкции газодинамической опоры является наличие лепестковых элементов с различными радиусами кривизны в одном паке» те, что не дает возможности придать оптимальный аэродинамический профиль каждому лепестковому элементу, в результате чего на ряде лепестковых . элементов снижается площадь их активной поверхности и соответственно несущая способность смазочного слоя, что приводит к неравномерному износу аитифрикционного HQKpMTHR в опоре, особенно в условиях динамического режима работы при действии вращающих-. ся, в частности центробежных нагрузок.

Кроме того, наличие лепестковых элементов с различной тблщиной и разными, но постоянными углами наклона по отношению к внутренней поверхности втулки также способствует неравномер ному износу их антифрикционного покрытия нэ"за несоответствия несущей способности смазочного слоя действующей нагрузке. Это объясняется тем, что чем больше радиус кривизны лепестковых элементов и чем больше их толщина, тем меньше несущая способность смазочного слоя из-эа уменьше" ния его протяженности, связанной с трудностями приобретения лепестковым элементом кривизны, близкой кривизне вала в то время как нагрузка предварительного натяга на данных лепестковых элементах значительно выше, чем на остальных. Все это способствует

1 снижению надежности опоры и уменьшению долговечности ее работы как при пусках и остаиовах турбохолодильника, так и в процессе эксплуатации.

Известен способ изготовления лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодильника путем придания им криволинейного профиля в продольном сечении в процессе холодной обработки ленточного материала с по-! мощью гибки 2 3.

Недостатком данного способа изготовления лепестковых элементов является невозможность получения малых радиусов кривизны лепесткового эле10893 мента в продольном сечении иэ тонколистового упрочненного материала, обВ ладающего значительной величиной пружинения. Это обьясняется тем, что длина изгибаемой по радиусу заготовки лепесткового элемента больше мак енмальне возможной протяженности (в виде полуокружности) матрицы.

Известно устройство для изготовления лепестковых элементов, содержащее 1в основание, установленную на нем стойку с поворотным валном и механизмом нагружения 2 3.

Существенным недостатком данного устройства является невозможность по- 1g лучения на трехвалковом гнбочном устройстве элементов с криволинейным профилем, образованным двумя и более участками различной кривизны, при ограниченной незначительной длине заготовки. Наличие двух опорных валков

H расположенного между ними третьего нагрузочного валка исключает воэможность придания изготовке в промежутке между опорными валками различной кривизны из-за одинаковой деформации.

Кроме того, при гибке тонколистового материала даже с меньшей величиной пружинения на трехвалковом гибочном устройстве детали приобретают коробление, что совершенно не допустимо для лепестковых элементов, отклонение профиля которых не должно превышать

5-10 мкм.

Цель изобретения — повыпение надеж"

35 ности и увеличение долговечности турбохолодильника путем уменьшения трения в паре лепестковый элемент-вал при пусках и остановах, а также в-процессе эксплуатации, получение оптимального аэродинамического профиля, лепесткового элемента и повыпение .несущей способности смазочного слоя в газодинамической лепестковой опоре трубохолодильника, получение профиля лепесткового элемента переменной кривизны при его изготовлении, а также упрощение процесса гибки и повьппение качества путем стабилизации геометрических параметров лепестковых элемен50 тов в пакете.

Каждая указанная цель достигается своим обьектом.

Повышение надежности и увеличение долговечности путем уменьшения трения в паре лепестковый элемент-вал при пусках и остановах, а также в

/ процессе эксплуатации достигается тем, что турбохолодильник содержащий рабо67 ф чие колеса с газоподводящими полостями, укрепленные на валу, установленном посредством промежуточных втулок на газодинамической лепестковой опоре, заключенной в корпус, причем лепестковые элементы опоры закреплены корневой частью в пазах промежуточных втулок с помощью штифтов, дополнительно содержит пневмопривод с зубчатыми рейками и,механизм поворота лепестковых элементов, а штифты на консольно выступающих участках снабжены зубчатыми секторами, причем механизм поворота лепестковых элементов . выполнен в виде двух размещенных вокруг корпуса кольцевых двухсторонних зубчатых колес, входящих с внешней стороны в зацепление с зубчатыми рей-, ками, а с внутренней - с зубчатыми секторами штифтов.

Улучшение аэродинамических характеристик и повьппения несущей способности смазочного слоя достигается тем, что в газодинамической лепестковой опоре турбохолодильника, содержащей пакет лепестковых элементов с криволинейным в продольном сечении профилем, имеющих корневую и свободную части, криволинейный профиль каждого лепесткового элемента образован по крайней мере двумя плавно сопряженными участками различной кривизны с увеличивающимся от участка к участку в направлении от корневой части элемента к свободной части углом поворота касательной к тыльной поверхности элемента.

Улучшение аэродинамических характеристик путем получения профиля лепесткового элемента переменной кривизны достигается тем, что при изготовлении лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодкльника путем придания им криволинейного профиля в продольном сечении в процессе холодной обработки ленточного материала с помощью гибки, последнюю осуществляют методом многократной циклической пластической деформации последовательно от участка к участку с увеличением числа циклов на предыдущем участке по сравнению с последующим по арифметической прогрессии в условиях одновременного нагружения деформируемого участка лепесткового элемента по всей площади равномерно распределенным усилием, при этом нагружение и деформацию начинают с участка наибольшей требуемой кривизны с

7 10893 уменьшением от цикла к циклу величины деформации упругого пружинения.

Гибку также могут осуществлять методом последовательно встречной пластической деформации участков лепест кового элемента и вести ее от участ5 ков разной кривизны к середине лепесткового элемента в условиях одновремен": ного нагруження деформируемого участка по всей площади равномерно распределенным усилием, при этом нагружение и деформацию участка с меньшей кривизной ведут либо в каждом лепестковом элементе раздельно, либо накладывают по крайней мере два лепестковых элемента один на цругой и изгибают их совместно, а доводку .кривизны до требуемой величины осуществляют мно-. гократным циклическим нагружением.

Упрощение процесса изготовления и повышение качества путем стабилизации геометрических параметров лепестковых элементов B пакете достигается тем, что устройство для изготовления лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодильни-. ка, содержащее основание, установленную на нем стойку с поворотным валком и механизмом нагружения,.дополнительно содержит каретку, размещен30 ную на горизонтальной направляющей. консольно закрепленной на стойке перпендикулярно валку, а механизм нагружения выполнен в виде гибкой упругой ленты, один конец которой закреплен на каретке, а другой — на поворотном З5 валке с возможностью наматывания на. него ленты, при этом каретка снабжена механизмом натяжения ленты, а поворотный валок — регулирующим задатчиком длины деформируемого участка лепесткового элемента, наматываемого на валок.

На фиг. l изображен турбохолодильник, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; 45 на фиг. 3 — радиальная газодинамическая лепестковая опора с лепестковыми элементами попеременной кривизны, поперечный разрез; на фиг. 4 — лепестковый элемент переменной кривизны; на фнг. 5 — схема формирования газового смазочного слоя между валом и лепестковым элементом переменной кривизны, кривые зависимости распределения давления газа в смазочном слое по длине рабочего участка лепесткового элемента; на фиг. 6 - форма смазочного слоя в зависимости от профиля

67 8 лепесткового элемента, продольное сечение; на фиг. 7 — устройство для изготовления лепестковых элементов, вид сбоку; на фиг. 8 — то же, вид сверху на фиг. 9 — сечение Б-Б на фиг. 8, задатчик длины деформируемого участка лепесткового элемента; на фнг. 10 - кривые зависимости радиуса валка от радиуса наименьшей кривизны лепесткового элемента и толщины ма,териала, на фиг, 11 - кривые зависимости радиуса кривизны лепесткового элемента от числа циклов нагружения и толщины материала.

Турбохолодильник (фиг. 1 и 2, п.

1 формулы изобретения) содержит основной корпус 1 смонтированные в нем корпуса подшипников 2 газодинами1, ческой лепестковой опоры с размещен.:ным внутри них валом 3 с рабочими

: колесами 4 в рабочих полостях 5, со-общенных с подводящими рабочее тело полостями б. Лепестковые с криволинейным профилем элементы 7 закреплены корневой частью 8 в пазах 9 проме.жуточных втулок 10 цилиндрическими штифтами 11.

Внутри основного корпуса 1 смонтирован механизм поворота лепестковых элементов 7 в виде двух .раэме« щенных вокруг корпусов подшипников 2 — кольцевых двухсторонних Е-образных зубчатых колес !2, наружные зубья 13 которых входят в зацепление с зубчатыми рейками 14 пневмопривода (не показан), подключенного к одной из подводящих полостей 6, а внутренние зу" бья 15 входят в зацепление с зубчатыми секторами 16, дополнительно установленными на консольно-выступающих участках 17 штифтов 11 размещенных в цилиндрических пазах 9 промежуточных втулок 10 с воэможностью поворота вместе с лепестковыми элементами 7 для изменения угла 11 наклона последних относительно внутренней поверхности 18 промежуточной втулки 1О.

Гаэодинамическая опора турбохолодильника (фиг. 3, 4, п. 2 формулы изобретения) содержит спакетированные лепестковые элементы 7, криволи.нейный профиль 19 которых в продольном сечении образован по крайней мере двумя, например тремя, плавно сопряженными участками и, и и и раз° 1 < личной кривизны, соответственно с радиусами К.1, R> и R . При этом угол д(. поворота касательной 20 к кривизне тыльной поверхности лепесткового

9 1089 элемента 7 последовательно увеличивается oh< < e(c ef> от участка п к участку и в направлении от корневой части 8 к свободной 21.

При пуске турбохолодильника рабочее тело поступает в подводящую по5 лость 6 и далее в сообщенную с ней рабочую полость 5 на рабочее колесо

4, размещенное на валу 3, установленном в газодинамических опорах на ле" лепестковых с криволинейным профилем элементах 7, удерживающих вал 3 от вращения sa счет сил трения, обусловленных наличием предварительного натяга между валом 3 и лепестковыми элементами 7 благодаря кривизне в продольном сечении последних, меньшей кривизны внутренней поверхности !

8 промежуточной втулки 10.

Для снижения момента трения на ва- О лу 3 и пуска турбохолодильника при минимально возможном давлении рабочего тела, последнее подается в подклю,ченный к подводящей полости пневмо,привод; сообщающий возвратно-посту5 пательное движение зубчатой рейке 14, взаимодействующей с наружными зубьями Е-образных зубчатых колес 12. Получив вращательный импульс, Е-образное зубчатое колесо 12 благодаря за30 цеплению внутренних зубьев l5 с зуб" чатыми секторами 16 поворачивает последние вместе с размещенными в цилиндрических пазах 9 промежуточных втулок 10 цилиндрическими штифтами

11, на которых закреплены корневой частью 8 лепестковые элементы 7 с криволинейным профилем, благодаря чему уменьшается угол р наклона последних относительно внутренней поверхности 18 промежуточной втулки IO и уменьшается предварительный натягусилие прижатия лепестковых элементов

7 к валу 3 в результате действия сил упругости. уменьшение предварительного натяга снижает момент трения на валу 3, благодаря чему осуществляется пуск турбохолодильника при низких давлениях рабочего тела.

Одновременно уменьшение усилия прижатия лепестковых элементов 7 к валу 3 снижает число оборотов вала

3, при которых образуется гидродинамический смазочный слой и прекращается граничное трение в опоре.

По мере увеличения давления рабо-,» чего тела и числа оборотов вала 3 и выхода турбохолодильника на рабочий режим прекращается поступление рабо367, 1О чего тела из подводящей полости 6 в г пневмопривод и зубчатая рейка 14 вместе с зубчатым колесом 12, зубчатыми секторами 16 на цилиндрических штифтах Il и лепестковыми элементами 7 возвращается в исходное положение для обеспечения оптимальных условий формирования смазочного слоя при высоких числах оборотов и динамическом режиме работы.

При останове турбохолодильника, по мере уменьшения давления рабочего те.ла, включается пневмопривод, который при помощи зубчатой рейки I 4 повора. чивает 2-образное зубчатое колесо

)2 и зубчатые сектора 16 вместе с лепестковыми элементами 7, уменьшая угол наклона последних относительно внутренней поверхности 18 промежуточной втулки IO и, соответственно, усилие прижатия лепестковых элементов 7 к валу 3 за счет сил упругости, благодаря чему снижается число оборотов вала 3, при которых наступает переход от гидродинамической смазки к граничному трению и последу- ., ющему останову турбохолодильника.

При работе турбохолодильника на рабочих режимах благодаря скорости движения вала 3 относительно лепесткового элемента 7, создающей движение газа в смазочном слое, скорость которого, наряду с изменением его толщины, обуславливает вбзникновение сил трения, приводящих к перераспределению давлений, обеспечивает несущую способность опоры.

Несущая способность опоры при стационарных режимах работы зависит в первую очередь от длины (2) и толщины (h и h ) смазочного слоя 22.

Лейестковый элемент 7 со свободной частью 21, криволинейный профиль

19 которой в продольном направлении образован несколькими участками и

43 °

n,... с различной кривизной, радиусами R, R,..., последний иэ которых прйближается по величине к радиусу r вала 3, обеспечивает наибольшую протяженность I смазочного слоя

23, благодаря чему повышается несущая способность опоры. Кроме того, в процессе возникновения смазочного слоя 23 и повышения в нем давления P под действием последнего в зоне п происходит дополнительная деформация свободной части 21 лепесткового элемента 7, чем достигается наиболее оптимальный его аэродинамический про367 12

ll 1089 филь. В этом случае радиус R кривиз3 ны лепесткового элемента 7 все более приближается к радиусу r вала 3, и смазочный слой 24 приобретает постоянную толщину h2 на участке 2

2 5 прилежащем к выходу из смазочного слоя 24, чем обеспечивается наибольщая его несущая способность.

На фиг. 5 кривая 25 изображает зависимость распределения давления га1О эа в смазочном слое по длине рабочего участка лепесткового элемента, криволинейный профиль которого в про-., дольном сечении выполнен по радиусу; кривая 26 - то же при криволинейном

1 !5 профиле лепесткового элемента, образованного плавно сопряженными участками различной кривизны, когда угол поворота касательной к кривизне тыль-ной поверхности лепесткового элемента

20 последовательно увеличивается от участка к участку в направлении от корневой части к свободной; кривая 27 зависимость распределения давления газа в смазочном слое по длине рабочего участка .лепесткового элемента по достижению им оптимального аэродинамического профиля.

Из графика (кривые 25-27) следует, что по мере приближения кривизны лепест. кового элемента к кривизне вала повы36 шение давления с образованием смазочного слоя возникает на рабочем участ- . ке лепесткового элемента большей протяженности (активная часть), и при достижении им оптимального аэродинамического профиля - и наличия максимального давления в смазочном слое на значительной его протяженности, что соответственно повышает его несущую способность.

49

Применение в газодинамической опоре турбохолодильника лепестковых элементов с переменной кривизной, увеличивающейся от корневой системы к свободной и приближающейся к кривизне вала, позволяет значительно увеличить протяженность смазочного слоя, а при достижении оптимального аэродинамичесI кого профиля лепестковым элементом и протяженность в смазочном слое зоны с максимальным давлением rasa. Увеличение протяженности смазочного слоя и давления газа в нем существенно повышает несущую способность опоры, повышает надежность и долговечность работы турбохолодильника, Так, например, несущая способность газодинамической опоры турбохолодильника при применении лепесткового элемента переменной кривизны увеличивается в 2 раза, а .при достижении им оптимального аэродинамического профиля — в 3 раза, что значительно повысит надежность работы турбохолодильника при динамическом режиме работы в условиях эксплуатации.

Кроме того, применение лепестковых элементов с переменной кривизной одновременно способствует еще большему снижению (до 20X) числа оборотов вала, при которых наступает гидродинамическая смазка. устройство {фиг. 7-9, п. 5 формулы изобретения) для изготовления лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодильника содержит основание 28 и установленную на нем стойку 29 с поворотным валком 30 и маховичком 3l. На горизонтальной направляющей 32, консольно закрепленной на стойке 29 перпендикулярно валку 30, размещена каретка 33. Механизм нагруження заготовки 34 выполнен в виде гибкой упругой ленты 35, один конец 36 которой закреплен на каретке 33, а второй 37 †на поворотном валке ЗО с возможностью наматывания на него ленты 35. Каретка снабжена механизмом натяжения ленты 35, состоящим из пружины 38 и рукоятки

39 для регулирования усилия натяжения. Поворотный валок 30 снабжен задатчиком длины деформируемого участ«а заготовки 34 лепесткового элемен-. та. Он содержит кулачок 40 с упорами

41-43, расположенными на различных радиусах, и регулируемый эксцентриком

44 с рукояткой 45, качающийся ограничитель 46. Поворотный валок 30 вы,полнен сменным с радиусом, меньшим радиуса наименьшей кривизны лепесткового элемента с соотношением 0,2-0,4.

Изготовление лепестковых элементов газодинамической опоры турбохолодильника на этом устройстве осуществляют путем придания им криволинейного профиля в продольном сечении в процессе холодной обработки ленточного материала пластической деформацией, преи" мущественно гибкой.

Гибку осуществляют двумя способамие

При первом варианте способа (п. 3 формулы изобретения) гибку осуществляют методом многократной пластической деформации. Для чего заготовку

6,7 !

13 10893

34 лепесткового элемента 7 укладывают на гибкую упругую ленту 35 вплотную к поворотному валку 30 и поворотом маховичка 31 до касания первого упора

4l кулачка 40 качающегося ограничите- 5 ля 46 начинают гибку заготовки 34 между поворотным валком 30 и упругой .ленты 35 с участка и, наибольшей требуемой кривизны с радиусом R

При этом деформируемый участок и> за-!0 готовки 34 лепесткового элемента 7 нагружают одновременно по всей площади равномерно распределенным усилием, величину которого. регулируют рукояткой 39 путем сжатия или ослабления натяжения пружины 38. Усилие, cosдаваемое пружиной 38, и количество циклов гибки выбирают в зависимости от требуемой кривизны лепесткового элемента 7.

Для перехода к гибке следующего участка и> заготовки 34 лепесткового элемента 7 рукояткой 45 поворачивают эксцентрик 44 и поднимают качающийся ограничитель 46 для возможности вза" 25 имодействия его с вторым упором 42 кулачка 40. При этом гибку второго участка и> заготовки 34 лепесткового элемента 7 осуществляют совместно с предыдущим участком и» в результате чего он подвергается большему числу циклов гибки, количество которых соответственно увеличивается на число циклов гибки последующего участка.

По мере увеличения числа циклов гибки уменьшается величина деформации упругого пружинения заготовки 34 лепесткового элемента 7 и увеличивается его кривизна, чем и достигается криволинейный профиль с переменной

40 кривизной. Для гибки третьего участка и эа1 готовки 34 лепесткового элемента 7 опять рукояткой 45 поворачивают эксцентрик 44 и поднимают еще выше качающийся ограничитель 46 для возмож45 ности взаимодействия его со следующим упором 43 кулачка 40, после чего осуществляют гибку последнего, третьего, участка и„ заготовки 34 лепесткового элемейта 7, которая про" водится опять совместно с гибкой двух предыдущих участков и и n, в результате чего каждый предйдущий участок подвергается большему числу циклов гибки на.сумму циклов гибки последующих участков так, что числа циклов гибки, которым подвергается каждый участок п„,п, n,..., заготовки 34 лепесткового элемента 7 составляют арифметическую прогрессию.

Одновременно с гибкой заготовки

34 лепесткового элемента 7 производится рихтовка ее поверхности, благодаря чему. достигается хорошая прямолинейность образующей, а также отсутствие коробления и наличия косого изгиба.

На фиг. 10 кривая 47 изображает экспериментальную зависимость радиуса R< валка от радиуса R наименьшей кривизны лепесткового элемента при толщине материала 0,1 мм; кривая 48 то же, при толщине материала лепесткового элемента 0,15 мм; кривая 49 то же, при толщине материала 0,2 мм.

Из графика (кривые 47-49) следует, что для осуществления гибки лепестковых элементов с переменной кривизнои необходимо выбирать радиус поворотного валка равного 0,2-0,4 радиI уса наибольшей кривизны лепесткового элемента. При этом нижний предел относится к наиболее тонкому.материалу (0,08-0,1 мм), верхний предел— к более толстому (0,2-0,25 мм). Таким образом этот диапазон охватывает всю возможную область применяемой толщины материала для лепестковых элементов газодинамических опор турбохолодильников.

На фиг. 11 кривая 50 изображает экспериментальную зависимость радиуса кривизны лепесткового элемента их сплава 36НХТЮ от числа циклов нагружения при гибке в устройстве для толщины материала 0,1 мм; кривая 51 то же, для материала толщиной О,!5 мм

1 кривая 52 — то же, для материала лепесткового элемента толщиной 0,2 мм.

Из графика (кривые 50-52) следует, что путем многократной пластической деформации тонколистовой заготовки возможно получение на одном валке, при прижатии к нему заготовки гибкой упругой лентой, различных радиусов кривизны лепесткового элемента в довольно широком диапазоне размеров.

Пример. Изготовление лепесткового элемента с криволинейным профилем, образованным тремя плавно со пряженными участками различной кривизны, соответственно с радиусами

R 25 мм, R 20 мм и R = 16 мм.

2 Э

Толщина материала 0,1 мм.

По графику (фиг. 10, кривая 47) для минимального радиуса гибки (R 1

16 мм) определяют радиус поворотио67

15 10893 го валка, равный R 4 мм (отношение

Кб: R = 0,25), В

Затем по графику (фиг, 11, кривая

50) определяют число циклов гибки

* заготовки лепесткового элемента.

При втором варианте способ (и. 4 формулы изобретения) гибку на этом устройстве осуществляют методом последовательно встречной пластической деформации участков заготовки 34 лепест- !0 кового элемента 7 и ведут ее от участ ка п одной кривизны и от участка п и другой кривизны R2 к середине заготов ки 34 лепесткового элемента 7. Для этого заготовку 34 укладывают на гиб- 1g кую упругую ленту 35 вплотную к поворотному валку 30 и поворотом маховичка 31 до касания упора 4! кулачка 40 . качающегося ограничителя 46 начинают гибку заготовки 34 между поворотным 2О валком 30 и упругой лентой 35 с учасв ка и кривизны с радиусом R . Затем переворачивают заготовку 34 и аналогичным образбм осуществляют гибку другого участка и с кривизной ра

2 диусом R2 навстречу участку и к се 1 редине заготовки 34 лепесткового элемента 7. При этом каждый деформируемый участок л и и нагружают по е всей площади равномерно распределенл 30 ным усилием от пружины 38 через гибкую упругую ленту 35, закрепленную на поворотном валке 30 и каретке 33.

Участок и„ с наименьшей кривизной радиусом R деформируют либо в каждой заготовке 34 лепесткового элемен- 5 та 7 раздельно,,либо (для повьш ения производительности труда) по крайней мере две заготовки 34 лепестковых элементов 7 накладывают друг на друга и изгибают их совместно. Требуе40 мые радиусы R и и кривизны во, всех случаях получают путем многократного циклического нагружения заготовки 34 с постепенным уменьшением величины деформации упругого пружинения. Для определения числа циклов нагружения в каждом конкретном случае можно пользоваться графиками, приведенными на фиг. 10 и 11. При гибке заготовок

34 лепестковых элементов одновременно производят и их рихтовку, что повышает их качество.

Последний вариант способа предназначен в первую очередь для лепестковых элементов с двумя плавно солря- женными участками различной кривизны или при широком диапазоне радиусов кривизны в одном лепестковом элементе, когда их невозможно получить при одной настройке устройства в части усилия натяжения ленты, определяющего закон уменьшения величины деформации упругого лружинения эаготовки от цикла к циклу гибки. Поэтому этим способом можно пользоваться и для лепестков с тремя и более участками различной кривизны, проходя с каждой стороны заготовки не только по одному участку, а по два или три участка.

Использование предлагаемого способа изготовления лелестковьвс элементов газодинамических опор турбохолодильников и устройства для его осуществления позволит получать нрофиль лепестковых элементов с переменной кривизной при значительном упрощении процесса гибки и сокращения количества технологической оснастки, получать лепестковые элементы с малыми радиусами кривизны при значительной длине и, что особенно важно, при больших величинах деформации упругого лружинения материала лепест.— кового элемента. Кроме того, дополнительная одновременная рихтовка ма- . териала исключит появление коробления или наличия косого изгиба заготовки лепесткового элемента, тем самым повысит их качество и обеспечит стабилизацию геометрических параметров лепестковых элементов в пакете.

Благодаря комплексному решению проблемы обеспечивается высокая эксплуатационная надежность турбохолодильников при значительном увеличении ресурса работы.

Так, использование способа и устройства изготовления лепестковых элементов позволит выполнить их с профилем переменной кривизны, достигая при этом не только упрощения процесса гибки, но и высокого качествастабильности геометрических параметров лепестковых элементов в пакете, что в свою очередь обеспечит оптимальный аэродинамический профиль лепестковых элементов и гарантирует высокую работоспособность и надежность опорного узла за счет повыше-, ния его эксплуатационных характеристик.

Выполнение их лепестковых элемен-. тов с переменной кривизной пакетов опорно!*о узла совместно с техническим решением по снижению момента трения на режимах пуска и останова по« средством уменьшения усилия лрижатия

Комплексное решение проблемы создаст предпосылку для сокращения объ— емов и сроков выполнения работ по доводке и освоению турбохолоднльников в производстве путем одновременного улучшения показателей снижения трудоемкости, повышения качества изготовления н технико-экономических показателей готовой продукции.

17 1089367 лепестковых элементов к валу sa счет ик поворота для изменения угла наклона относительно внутренней поверхности промежуточной втулки резко снизит износ лепестковых элементов и несущих поверхностей вала, повысит эксплуатационную надежность н увеличит долговечность турбохолодильника при качественном улучшении eFo основных технико-.экономических показателей.

10893б7

18 рие. Ю

)089367

{Риг, Х!

089367!

089367

10893б7

R8 ptpl

1ß 4NrJ7b/

zu&u

Составитель А. Холомейцева

Редактор С. 1Оско Техред С.Мигунова КорректорС. Шекмар

Заказ 2912/35 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Фипкал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4