Газостатический подшипниковый узел
Изобретение относится к области маши построения и может использоваться в конструкциях высокоскоростных турбомашин различного назначения. Цельрасширение диапазона работоспособности и увеличение срока службы подшипникового узла. В газостатическом подшипниковом узле межJ ду корпусом и полыми роликами размешена с возможностью охвата роликов несущая опорно-упорная шайба конической формы. Внутренняя поверхность корпуса, поверхности вращения полых роликов, осей и цапфы выполнены коническими. Поверхность корпуса, обращенная в сторону упомянутой шайбы, выполнена с углом корпуса, аналогичным углу конической поверхности шайбы , В осях 7 выполнены каналы 8 и питающие отверстия 9 для подвода в рабочий зазор. Ролики б своими наружными поверхностями совмещены с коническими цапфами 5 и опорно-упорными шайбами 10. В корпусе 1 в поверхностях, обращенных в сторону упомянутых шайб 10. выполнены питатели 11, сообщенные с каналами 2. Опорно-упорная шзйба 10 позволяет увеличить сцепление роликами и цапфой, уменьшая возможность проскальзывания.6 ил. ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ) — л ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ В V О 1 (л) Ы К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738518/27 (22) 02.08.89 (46) 23,01.92. Бюл. М 3 (71) Научно-производственный центр при Николаевском кораблестроительном институте им. С. О. Макарова (72) А, И. Тарабрин и А. К. Чередниченко (53) 621.822.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1590728, кл. F 16 С 32/06, 1988. (54) ГАЗОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ (57) Изобретение относится к области маши. ностроения и может использоваться в конструкциях высокоскоростных турбомашин различного назначения, Цель — расширение диапазона работоспособности и увеличение срока службы подшипникового узла, В гээостатическом подшипниковом узле меж„„5U„„1707332 А1 ду корпусом и полыми роликами размещена с возможностью охвата роликов несущая опорно-упорная шайба конической формы. Внутренняя поверхность корпуса. поверхности вращения полых роликов, осей и цапфы выполнены коническими. Поверхность корпуса, обращенная в сторону упомянутой шайбы, выполнена с углом корпуса, аналогичным углу конической поверхности шайбы, В осях 7 выполнены каналы 8 и питающие отверстия 9 для подвода в рабочий зазор. Ролики 6 своими наружными поверхностями совмещены с коническими цапфами 5 и опорно-упорными шайбами 10. В корпусе 1 в поверхностях, обращенных в сторону упомянутых шайб 10. выполнены питатели 11, сообщенные с каналами 2. Опорно-упорная ш йба 10 позволяет увеличить сцепление роликами v, цапфой, уменьшая возможность проскальзь вания.6 ил. 1707332 10 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях машин и механизмов высокоскоростных турбомашин различного назначения, Известна конструкция подшигникового узла, в которой применяются совмещенные опорные и упорные газовые подшипники, причем поверхность упорного подшипника представляет собой двухстороннюю кольцевую пяту. В известной конструкции увеличение несущей способности опоры сопровождается увеличением окружных скорост и на поверхности, воспринимаюшсй нагрузку. причем окружные скорости íà поверхности пяты значительно превосходят г ружные скорости на опорных подшипника. Это ведет к ухудшению условий работы узла, снижению надежности и умсньшен1, срока службы узла. Известна конструкция подшип икового узла, содержащая подшипники качения в виде сопряженных с внешней поверхностью вала и равномерно расположенных по окружности полых роликов, размещенных на осях с зазором, и оснащенная системой подачи рабочей среды под давлением. Основной недостаток данной конструкции состоит в том, что узел предназначен для восприятия только радиальной нагрузки, а восприятия осевой нагрузки не происходит, Известна конструкция подшипникового узла, содержащая корпус, цапфу вала, охватывающие полые ролики, смонтированные с зазором на закрепленных в корпусе осях, а также выполненные в корпусе и осях каналы и питатели подвода газа, сообщающиеся с системой подачи газа под давлением, причем цапфа вала выполнена с кольцевой проточкой, посредством которой цапфа контактирует с периферийными частями роликов. Основной недостаток известной конструкции заключается в том, что она предназначена для восприятия только осевой нагрузки. Кроме того, в сопряжении цапфы и тел качения наблюдается геометрическое скольжение, что ведет к ухудшению характеристик узла, износу тел качения и цапфы и соответственно уменьшению срока службы, Цель изобретения — расширение диапаэона работоспособности и увеличение срока службы подшипникового узла. Цель достигается тем, что газостатический подшипниковый узел снабжен расположенной между корпусом и полыми роликами с возможное-.ью их охвата несущей опорно-упооной шайбой конической 55 формы, внутренняя поверхность корпуса, поверхности вращения полых роликов, осей и цапфы выполнены коническими, при этом поверхность корпуса, обращенная в сторону упомянутой шайбы, выполнена с углом корпуса, аналогичным углу конической поверхности шайбы. Предлагаемая конструкция позволяет расширить диапазон направлений воспринимаемых нагрузок за счет того, что ролики и газостатические подшипники, на которые они опираются, выполнены коническими, а, кроме того, нагрузку несет коническая опорно-упорная шайба, опирающаяся на газостатические подшипники. Так как ролики и цапфа вала образованы конусами с пересекающимися вершинами, причем точка пересечения вершин лежит на оси вала и совпадает с точкой пересечения оси вала и прямых, проходящих через линии контакта роликов и упорной шайбы, геометрическое скольжение в предлагаемой конструкции отсутствует. Это позволяет уменьшить износ тел качения и цапфы вала и тем самым увеличить срок службы узла. Кроме того, опорно-упорная шайба позволяет увеличить сцепление между роликами и цапфой, уменьшая воэможность проскальзывания, Частота вращения опорно-упорной шайбы зависит от отношения диаметров цапфы и роликов, В соответствии с опытом применения вариаторов передаточное отношение 4-6 позволяет обеспечить устойчивость зацепления. Таким образом. частота вращения шайбы и уровень окружных скоростей на ее поверхности значительно ниже чем в конструкциях, предусматривающих размещение упорной паты непосредственно на валу. в то время как площадь поверхности, воспринимающей нагрузку, а следовательно, и несущая способность могут быть увеличены до необходимых значений. Нагрузочная способность такого узла определяется контактной прочностью, теплостойкостью, износостойкостью фрикционных элементов, Поэтому в зависимости от условий работы возможно применение стальных, текстолитовых, металлокерамических роликов. На фиг, 1 показан подшипниковый узел при закреплении осей со стороны оснований конусов, образующих ролики. продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — подшипниковый узел при закреплении осей со стороны вершин конусов, образующих ролики, продольный разрез; на фиг. 4 — сечен.ле Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5-6 — подшипниковый узел, варианты, Газостатический подшипниковый узел содержит корпус 1, имеющий каналы 2 и 170ii3 2 кольцевые проточки 3. сообщенные с подводом 4 системы подачи рабочей среды под давлением, Равномерно по окружности вокруг конических цапф 5 вала расположены полые ролики 6, размещенные на кониче- 5 ских осях 7, закрепленных в корпусе 1, В осях 7 выполнены каналы 8 и питающие отверстия 9 для подвода газа в рабочий зазор. Ролики 6 своими наружными поверхностями совмещены с коническими цапфами 5 10 и опорно-упорными шайбами 10. В корпусе 1, в поверхностях, обращенных в сторону шайб 10, выполнены питатели 11, сообщенные с каналами 2, при этом данные поверхности соответствуют поверхностям шайб 10. 15 Подшипниковый узел работает следующим образом. Ролики 6 опираются на газостатические подшипники, образованные подачей газа через питатели 9 в зазоры между осями 7 и 20 внутренними поверхностями роликов 6, Находясь в сопряжении с цапфами вала 5, ролики 6 воспринимают нагрузку от вала. Так как ролики сопряжены с упорными шайбами 10, то они передают нагрузки на послед- 25 ние. Опорно-упорные шайбы 10 опираются на газостатические подшипники, образованные подачей газа через питатели 11 в рабочие зазоры между поверхностями шайб 10 и обращенными к ним поверхностями 30 корпуса 1. Рабочий газ к питателям 9 поступает через каналы 8 в осях 7, каналы 2 и кольцевые канавки 3 в корпусе 1 от системы подачи рабочей среды через подвод 4. Рабочий газ к питающим отверстиям 11 поступает 35 через каналы 2 и кольцевые проточки 3, Предлагаемая конструкция подшипникового узла позволяет сохранить окружные скорости поверхностей. воспринимающих 40 нагрузку (осевую), на уровне окружных скоростей цапфы вала, что невозможно для конструкций, содержащий упорную пяту, Так как для указанных на фиг. 1 соотношений диаметров цапфы, роликов и шайбы сравнение с традиционным гаэостатическим подпятником с конической рабочей поверхностью при условиях равенства диаметров пяты (для подпятника) и опорноупорной шайбы (для предлагаемой конструкции) и равенстве частоты вращения вала выявляет снижение окружной скорости на поверхности, воспринимающей нагрузку, в пять раз. Конструкция позволяет избежать интенсивных износов и проскальзываний, что повышает срок службы и надежность работы. Формула изобретения Гаэостатический подшипниковый узел, содержащий корпус, цепфу вала, охватывающие полые ролики, смонтированные с зазором на закрепленных в корпусе осях, а также выполненные в корпусе и в осях каналы и питатели подвода газа, сообщающиеся с системой подачи газа под давлением. о тл и ч а ю шийся тем, что. с целью расширения диапазона работоспособности и увеличения срока службы, он снабжен расположенной между корпусом и полыми роликами с воэможностью их охвата несущей опорно-упорной шайбой конической формы. внутренняя поверхность корпуса, поверхности вращения полых роликов, осей и цапфы вала выполнены коническими, при этом поверхность корпуса. обращенная в сторону упомянутой шайбы, выполнена с углом корпуса, аналогичным углом конической поверхности шайбы. 1707332 Фиг. Я 1707332 1707332 Z. д Составитель А.Тарабрин Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор Н.Гунько Заказ 254 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
