Подшипниковый узел

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подшипниковым узлам, предназначенным для работы в маловязких, в том числе криогенных средах. Цель изобретения,- повышение долговечности за счет улучшения эффективности охлаждения. Подшипниковьй узел состоит из корпуса 1, в котором на валу 2 смонтирован под

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

151) 4 F 16 С 33/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4191622/31-27 (22) 05.02. 87 (46) 07.01.89. Бюл. ¹ (71) Московский авиапионный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.М.Гаврилюк, Ю.М.Никитин, Н,Ф.Шоломко, Р,В,Коросташевский, Ю.Б.Михайлов и А.В.Огарков (53} 621.822.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1208348, кл. F 16 С 33/66, 1984. (57) Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подшипниковым узлам, предназначенным для работы в маловязких, в том числе криогенных средах. Цель изобретения, — повышение долговечности за счет улучшения эффективности охлаждения. Подшипниковый узел состоит из корпуса 1, в котором на валу 2 смонтирован под1449726

1О

ЗО шипник 3 качения. В корпусе 1 по обеим сторонам от подшипника 3 установ лен входной коллектор 4 с прямоосным ,патрубком и выходной коллектор 6 с прямоосным патрубком, Оба коллектора

4 и б выполнены в виде спиральных камер, сужающихся в направлении вращения вала. Во входном коллекторе 4 не" подвижно установлен направляющий лопаточный элемент 8 с лопатками 9, а

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипниковым

:узлам, предназначенным для работы в !

,маловязких, в том числе криогенных

; средах.

Цель изобретения — повышение дол говечности за счет повышения эффек: тивности охлащцения.

На фиг.l изображен подшипниковый узел, продольный разрез; на фиг.2сечение А-А на фиг.l; на 4иг.3 — сечение Б-Б на фиг.l.

Подшипниковый узел содержит корпус 1, в котором на валу 2 смонтиро" ван подшипник 3 качения. В корпусе 1 по обеим сторонам от подшипника 3 установлены входной коллектор 4 с прямоосным патрубком 5 и выходной коллектор б с прямоосным патрубком 7, Оба коллектора 4 и б выполнены в виде спиральных камер, нуждающихся в направлении вращения вала.

Во входном коллекторе 4 неподвижно установлен направляющий лопаточньй элемент 8 с лопатками 9, а в выходном коллекторе 6 неподвижно смок" тирован направляющий лопаточный элемент 10 с аналогичными лопатками 11.

Лопатки 9 и 11 выполнены плоскими и расположены равномерно по окружности в плоскости вращения подшипника 3 тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности 12 внешнего кольца подшипника в направлении вращения вала.

Подшипниковый узел работает следующим образом, Из полости высокого давления сма.зочно-охлаждающая жидкость по прямов выходном коллекторе б неподвижно смонтирован направляющий лопаточный элемент 10 с аналогичными лопатками

1l. Лопатки 9 и 11 выполнены .плоскими и расположены равномерно по окружности в плоскости вращения подшипника 3 тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности 12 внешнего кольца подшипника в направлении вра" щения вала. 1 з.п. 4-лы, 3 ил. осному патрубку 5 подается во входной коллектор 4, где предварительно закручивается в спиральной камере коллектора 4. Из спиральной камеры жидкая среда поступает в решетку направляющего лопаточного элемента 8, установленную во входном коллекторе

4, где происходит преобразование энергии давления жидкости в кинетическую.

При этом, проходя межлопаточные каналы направляющего лопаточного элемента 8, жидкость принудительно закручивается в направлении вращения вала 2 так, что на выходе иэ лопаточного элемента 8 она приобретает окружную составляющую скорости, равную скорости сепаратора, с которой жидкость поступает непосредственно в подшипник 3 по зазорам между цилиндрическими поверхностямн колец и сепаратора для смазки и охлаждения, Отработанная в подшипнике 3 жидкость на выходе из него дополиитель" но подкручивается за счет трения о вращающиеся поверхности деталей подшипника 3, цилиндрическую поверхность вала 2 и отбрасывается в направляющий лопаточный элемент 10 и далее по выходному коллектору б и прямоосному патрубку 7 отводится в спивную магистраль системы.

В подшипниковом узле подвод жидкости к подшипнику через прямоосный патрубок, входной коллектор и направляющий лопаточный элемент осуществляется не вдоль оси подшипника, а в плоскости вращения подшипника, тангенциально с закруткой в направлении

9726

40

3 144 вращения. Причем направляющий лопаточный элемент служит не для поворота потока жидкости, а для сообщения ему окружной составлякщей скорости, соответствующей частоте вращения подшипника.

В результате уменьшаются гидродинамические потери мощности, связанные с вращением комплекта тел качения, дисковое трение сепаратора о жидкость, а также сопротивление, возникающее вследствие непрерывного обновления объемов жидкой среды во внутренней полости подшипника. 1э

Минимальное значение мощности, потребляемой подшипником, достигается при равенстве средней окружной составляющей скорости жидкости на входе в подшипник и скорости враще ния сепаратора, Уменьшение окружных гидродинамических потерь мощности приводит к уменьшению изнашивания поверхностей гнезд сепаратора от взаимодействия с телами качения в окружном направлении.

Кроме того, вследствие уменьшения трения о жидкость уменьшаются касательные напряжения на поверхностях качения колец и потери энергии в контакте между телами качения и кольцами,. определяющими его долговечность, особенно при работе в маловязких средах.

При тангенциальном подводе жидкости перед подшипником возникает закрученный центростремительный поток жидкости, подчиняющийся закону u - r canst где u — окружная составляющая скорости жидкости на соответствующем радиусе, r — - текущий радиус.

Из формулы следует, что с уменьшением радиуса величина окружной составляющей и возрастает, а давление падает, т.е. градиент давлений на входе в подпипник, в плоскости его вращения, возрастает по радиусу к оси и жидкость в большем количестве поступает в зону контактирования внутреннего кольца, улучшая условия его смазывания и охлаждения.

Таким образом, создаются благо- приятные условия для принудительного, регулируемого, целенаправленного движения основной массы жидкости по зазору между сепаратором и внутренним кольцом, площадь которого в зависимости от габаритов подпипника в 2-10 раз больше, чем площадь зазора между сепаратором и внешним кольцом, по которому он центрируется. В результате гидравлическое сопротивление подшипника в осевом направлении меньше.

Если центрирование сепаратора осуществляется по внутреннему кольцу, то подвод жидкости преимущественно в зону внутреннего кольца является тем более предпочтительным, так как в этом случае соотношение площадей за-зоров подшипника меняется на обратное, и внутреннее кольцо более нуждается в организованном подводе смазки.

Падение осевого гидравлического сопротивления подшипника вызывает уменьшение изнашивания поверхностей гнезд сепаратора от взаимодействия с телами качения в направлении прокачки жидкости

Со стороны отвода жидкости от подшипника кинетическая энергия закрученного потока жидкости уменьшает гидродинамическое подтормаживание подшипника и способствует уменьшению ее подогрева в процессе отвода из узла.

Таким образом, часть кинетической энергии, сообщаемой жидкой среде для ее прокачки через подпипник, используется для уменьшения всех видов потерь мощности в подшипнике, в том числе и затрат мощности на дорожках качения колец при одновременном улучшенин условий охлаждения внутреннего кольца и теплового режима подшипника в целом.

Формула и э обретения

1 . Подшипниковый узел, преимущест" венно для работы в маловязких средах, содержащий смонтированные в корпусе на валу подшипник качения и устройство для смазки, включающее коллекторы для подвода н отвода смазки и направляющие лопаточные элементы, установленные неподвижно во входном и выходном коллекторах, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения долговечности за счет повышения эффективности охлаждения, лопатки направляющих элементов выполнены плоскими и расположены равномерно по окружности тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности внешнего кольца подшипника в направлении вращения вала.

l449726

2. Узел по п.1, о т л и ч а ю— щ и Й с я тем, что коллекторы для подвода и отвода смазки выполнены в

Фиде спиральных сужающихся в направ- ленни вращения вала камер с. тангенциальными патрубками, установленными в том йе направлении.

144972б

Редактор О.Головач

Корректор Н. Король

Заказ 6948/35 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ iосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно †полиграфическ предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

От/

ЖИВ

Составитель M. Коровина

Техред Л.Сердюкова