Подшипниковый узел

 

Изобретение относится к машиностроению . Цельповышение долговечности узла. Лодшипниковь и узел с устройством охлаждения содержит установленный нэ валу и в корпусе подшипник качения, средство отбора тепла Е виде размещенного на валу термоэлектрического холодильника с коллектором и радиатором и систему электропитания , выполненную в виде генератора с размещенной на валу и соединенной через выпрямитель с холгдильником обмоткой якоря. Статор образован посредством диаметрально расположенных в корпусе с возможностью радиального перемещения постоянных магнитов. Предлагаемое устройство позволяет повысить долговечность подшипникового узла за счет постоянного регулируемого охлаждения внутреннего кольца подшипника, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) (я)л F 16 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) (ъ (Л (Л Q

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4664130/27 (22) 08.02.89 (46) 30,09.92. Бюл, N 36 (71) Тернопольский приборостроительный институт (72) Ю, М. Данильченко, В. И, Дзюба, Д, Д.

Гуцал, И. О, Аверьянова и l. П, Булат (56) Патент CLUA N 3645593, кл, F 16 С 37/00, 1972. (54) подшипниковый узел (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель — повышение долговечности узла.

Подшипниковь:й узел с устройством охлаждения содержит установленный на валу и в

Устройство относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве опор вращающихся деталей машин.

Чрезме )ный нагрев подшипников опор вращающихся деталей машин может привести к заклиниванию подшипников и в конецном итоге к поломке механизма. B значительной мере это относится к высокоскоростным и тяжело нагруженным опорам узлов, Как правило, нагрев опор неравномерный. Большему нагреву подвержены вращающиеся кольца подшипников опор (в основном наружные), B настоящее время охлаждение подшипников опор производится в основном путем отбора тепла от наружных колец, закрепленных в корпусе узла. Для этого в корпусе узла выполняют полости, в которые подают охлаждающую жидкость или устанавливают тепловые трубы.

Недостатком таких устройств является то, что при незначительном общем теплооткорпусе подшипник качения, средство отбора тепла в виде размещенного на валу термоэлектрического холодильника с коллектором и радиатором и систему электропитания, выполненную в виде генератора с размещенной на валу и соединен чой через выпрямитель с холгдильником обмоткой якоря. Статор образован посредством диаметрально расположенных В корпусе с возможностью радиального перемещения постоянных магнитов. Предлагаемое устройство позволяет повысить долговечност, подшипникового узла за счет постоянного регулируемого охлаждения внутреннего кольца подшипника, 2 ил, воде в опоре еще больше увеличивается разность температур колец подшипника. что не исключает возможности его заклинивания и ведет к неравномерному износу колец и быстрому выходу подшипника из строя, т. е. к сн имению его дол говечности, Известны подшипн:, ковые узлы с непрерывным подводом охлаждающей жидкости или газа к вращающимся деталям машин, Недостатком таких устройств является невозможность. непосредственного отвода тепла от вращающихся колец подшипников, а также сложность одновременного обеспечения герметичности и отсутствия дополнительного тепловыделейия в уплотйениях подшипников. Это является причиной малой эффективности охлаждения и в конеч,ном итоге не приводит к повышению долговечностй ;;одшипников, В качестве прототипа принят. подшипниковый узел с подшипником качения, внутреннее кольцо которого монтируется на

1765567

?5

40 пустотелой втулке, которая,в свою очередь, установлена на вращающемся валу. Полость втулки заполнена теплопроводным материалом. На другом конце втулки, удаленном от подшипника, имеются выступающие наружу кольцевые ребра охлаждения.

Недостатком такого устройства является невозможность управления мощностью теплоотвода в процессе работы подшипникового узла. Мощность тепловыделения в подшипнике зависит как от частоты его вращения, так и от воспринимаемой нагрузки.

Данное устройство может только частично компенсировать повышение тепловыделения при изменении режима работы, т. к. его теплота ограничена теплопроводностью охлаждающего материала и градиентом температур между теплоносителем и окружающей средой (радиатором), что ограничивает возможности долговечности подшипниковв.

Целью изобретения является повышение долговечности подшипникового узла.

Поставленная цель достигается тем, что средство отбора тепла выполнено в виде термоэлектрического холодильника с контактирующими с коллектором холодными спаями и горячими — с радиатором, а система электропитания холодильника выполнена в виде генератора с размещенной на валу и соединенной через выпрямитель с холодильником обмоткой якоря и со статором, образованным посредством диаметрально расположенных в корпусе с возможностью радиального перемещения постоянных магнитов, Принципиальное отличие устройства от прототипа заключается в том, что средство отбора тепла выполнено в виде термоэлектрического холодильника с автономной системой питания и возможностью регулирования мощности теплоотвода во время работы узла, Использование предлагаемых существенных отличительных признаков в других устройствах при другой совокупности признаков авторам неизвестно, На фиг, 1 представлен подшипниковый узел; на фиг. 2 — принципиальная электри-. ческая схема устройства.

Подшипниковый узел содержит установленный на валу 1 и в корпусе 9 подшипник качения 2, средство отбора тепла в виде размещенного на валу 1 термоэлектрического холодильника 4 с коллектором 3 и радиатором 5, а также систему электропитания термоэлектрического холодильника 4.

Термоэлектрический холодильник 4 содержит размещенные по окружности поочередно скоммутированные полупроводниковые термоэлектрические ветви дырочной и электронной проводимости, Холодные спаи термоэлектрического холодильника 4 находятся в плотном тепловом контакте с коллектором 3, а горячие — с радиатором 5.

С другой стороны коллектор 3 примыкает к торцу внутреннего кольца подшипника 2 и находится с ним в плотном тепловом контакте. Система электропитания термоэлектрического холодильника 4 выполнена в виде генератора с размещенной на валу 1 обмоткой возбуждения 6 якоря 7 и со статором, образованным посредством диаметрально расположенных в корпусе 9 с возможностью радиального перемещения постоянных магнитов 8. Последние установлены с гарантированным зазором по отношению к обмотке возбуждения 6 якоря 7 и являются источником постоянного магнитного поля, воздействующего в диаметральном направлении вала 1. Обмотка. возбуждения 6 якоря

7 соединена через выпрямляющее устройство 10 с токовыводами термоэлектрического холодильника 4.

Электрическая схема устройства содержит термоэлектрический холодильник 4, обмотку возбуждения 6 якоря 7, постоянные магниты 8 и выпрямляющее устройство 10.

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 1 происходит выделение тепла в подшипнике 2, вследствие чего нагреваются его составные элементы, в том числе и внутреннее кольцо, причем внутреннее кольцо подшипника 2 нагревается сильнее наружного. Одновременно с этим при взаимодействии постоянного магнитного поля, образованного постоянными магнитами 8, с обмоткой возбуждения 6 якоря 7., размещенного на валу 1, в последней индуцируется переменный электрический ток, который поступает на выпрямляющее устройство 10. С выпрямляющего устройства 10 постоянный электрический ток поступает на термоэлектрический холодильник 4.

В термоэлектрическом холодильнике 4 со стороны внутреннего кольца подшипника 2 поглощается тепло Пельтье, а с другой выделяется. Выделенное тепло поглощается радиатором 5 и рассеивается в окружающую среду.

При увеличении частоты вращения вала

1 происходит усиление нагрева подшипника качения 2, в том числе и его внутреннего кольца, В то же время увеличение частоты вращения вала 1 с размещенной на нем обмоткой возбуждения 6 приводит к увеличению ЭДС индукции а, следовательно, и термо-ЗДС ветвей термоэлектрического хо1765567 лодильника 4. Таким образом увеличивается мощность термоэлектрического холодильника, а соответственно и мощность теплоотвода, т. е. происходит более интенсивное охлаждение внутреннего кольца 5 подшипника 2. Кроме того, получение необходимой величины ЭДС в зависимости от режима работы подшипникового узла может обеспечиваться регулированием величины зазора между обмоткой возбуждения 10

6 якоря 7 и постоянными магнитами 8 путем перемещения последних в диаметральном направлении вала 1.

Таким образом, подшипниковый узел работает в режиме постоянного регулируе- 15 мого охлаждения внутреннего кольца подшипника, что обеспечивает выравнивание температур колец подшипников, равномерный их износ, а следовательно, повышение долговечности подшипникового узла, 20

Формула изобретения

Подшипниковый узел, содержащий установленный в корпусе и на валу подшипник качения и средство отбора тепла с радиатором и коллектором, примыкающим к торцу внутреннего кольца подшипника, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения долговечности, средство отбора тепла выполнено в виде термоэлектрического холодильника с контактирующими с коллектором холодными спаями и горячими — с радиатором, а система электройитания холодильника выполнена в виде генератора с размещенной на валу и соединенной через выпрямитель с холодильником обмоткой якоря и со статором, образованным посредством диаметрально расположенных в корпусе с возможностью радиального перемещения постоянных магнитов, 1765567

Составитель Ю.Данильченко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Юрковецкая

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

i(Г/

Заказ 3373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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