Комбинированная опора

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных машинах, к которым предъявляются повышенные требования по быстроходности и возможности многократных пусков (остановов) машины. Комбинированная опора содержит корпус и размещенные в нем подшипник качения и гидродинамический подшипник, причем гидродинамический подшипник устанавливается эксцентрично относительно оси подшипника качения, во внутреннее кольцо подшипника качения вставлена втулка из антифрикционного материала, во втулке установлен вал с зазором h₁, что позволяет использовать поверхность втулки в качестве дополнительного гидродинамического подшипника, в гидродинамическом подшипнике вал установлен с зазором h ₂, большим, чем зазор h₁ во втулке, что исключает контакт вала с поверхностью гидродинамического подшипника. Технический результат заключается в повышении ресурса и надежности системы “ротор - опоры” за счет разделения и дублирования функций подшипника качения и гидродинамического подшипника. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных машинах, к которым предъявляются повышенные требования по быстроходности и возможности многократных пусков (остановов) машины.

Известна комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем гидростатодинамический подшипник и подшипник качения. В такой опоре в рабочем режиме работает один гидростатодинамический подшипник, а в режимах "пуск-останов" нагрузку воспринимает подшипник качения (1). Такая конструкция опоры позволяет выполнить разделение скоростей между гидростатодинамическом подшипником и подшипником качения. Однако в рассмотренном случае происходит ухудшение динамических свойств на переходных режимах (ударные нагрузки, контакт поверхностей вала и гидростатодинамического подшипника при неустойчивом движении), кроме того, включение (выключение) подшипника качения в работу предполагает зависимость от частоты вращения, а также такая опора усложняет конструкцию цапфы, что не всегда приемлемо.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем гидростатодинамический подшипник и подшипник качения, расположенные параллельно относительно поверхности вала (2).

Такая конструкция опоры позволяет выполнить разделение нагрузок между подшипником качения и подшипником скольжения, но на основных режимах работы подшипник качения остается включенным, что приводит к ограничению по параметру предельной быстроходности подшипника качения и обуславливает невозможность применения такого типа опор в высокоскоростных турбомашинах.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении ресурса и надежности системы "ротор - опоры" путем разделения и дублирования функций подшипника качения и подшипника скольжения.

Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной опоре, содержащей корпус и размещенные в нем подшипник качения и гидродинамический подшипник, в отличие от прототипа во внутреннее кольцо подшипника качения вставлена втулка из антифрикционного материала, во втулке установлен вал с зазором h₁, а в гидродинамическом подшипнике с зазором h₂, большим, чем зазор между валом и антифрикционной втулкой, гидродинамический подшипник установлен эксцентрично относительно оси подшипника качения. Наличие зазора между валом и антифрикционной втулкой позволяет использовать поверхность втулки в качестве дополнительного гидродинамического подшипника на основных режимах работы, а разница зазоров h₁>h ₂ исключает контакт вала с поверхностью гидродинамического подшипника. Эксцентричное положение гидродинамического подшипника относительно оси подшипника качения обеспечивает увеличение несущей способности и повышенную виброустойчивость.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена комбинированная опора с параллельным включением подшипник качения -гидродинамический подшипник и разделением скоростей.

Комбинированная опора состоит из корпуса 1, в котором размещены подшипник качения 2, втулка 3 и гидродинамический подшипник 4, в которых располагается вал 5.

Устройство работает следующим образом: при запуске (остановке) машины вращение вала 5 и передача нагрузки на корпус 1 осуществляется через подшипник качения 2. Причем для устранения износа внутреннего кольца подшипника качения в него вставлена втулка из антифрикционного материала 3, которая может легко заменяться, вал установлен во втулке с зазором h₁. При увеличении частоты вращения вала появляется в гидродинамическом подшипнике 4, который установлен эксцентрично относительно оси подшипника качения и с зазором h₂ относительно вала, гидродинамическая сила и вал "всплывает", передача нагрузки на корпус осуществляется через смазочный слой гидродинамического подшипника 4, а также через смазочный слой между валом 5 и втулкой 3, а внутреннее кольцо подшипника качения вращается с меньшей частотой под действием момента сил трения в смазочном слое. При этом из-за разницы зазоров h₀>h₁ исключается контакт вала и поверхности гидродинамического подшипника. При ударных нагрузках и неустойчивой работе подверженность опоры повреждениям снижается за счет дополнительного поворота вала в подшипнике качения.

Данное устройство позволяет повысить надежность и долговечность опорного узла за счет разделения и дублирования функций подшипника качения и гидродинамического подшипника на различных режимах работы турбомашины.

Источники информации.

1. Комбинированная опора. Авторское свидетельство РФ №2073801, оп. 20.02.1997.

2. Прецизионные опоры качения и опоры с газовой смазкой: Справочник. С.В.Пинегин, А.В.Орлов, Ю.Б.Табачников. - Машиностроение, 1984, с.216, (основы проектирования машин); гл. 1, с.13-16, рис. 2 (прототип).

Формула изобретения

Комбинированная опора, содержащая корпус и размещенные в нем подшипник качения и гидродинамический подшипник, отличающаяся тем, что во внутреннем кольце подшипника качения размещена втулка из антифрикционного материала, вал установлен во втулке с зазором h₁, причем относительно гидродинамического подшипника вал имеет зазор h₂, больший, чем зазор h₁ вала во втулке, а гидродинамический подшипник установлен эксцентрично относительно оси подшипника качения.

РИСУНКИ