Реверсивный подпятник электрической машины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Уеспублик ()995207 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24.12.80{21) 3222046/24-07 с присоединением заявки МВ— (23) Приоритет—

Опубликовано 070283. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 07.02.83

Р УМ К з

Н 02 К 5/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытии (53) УДК 611.313.

° 713 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

Г.N.Çèìèí, Ю.В.Ердяков, В.П.Лошкарев и М Е.ШколЬник(Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашино4троения (71) Заявитель (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПОДПЯТНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к тяжелому электромашиностроению, и предназначено для применения, например, в обратимых гидрогенераторах — двигателях ГАЭС для восприятия осевых усилий с валов гидрогенераторов, имеюимеющих переменное направление вращения, и передачи этих усилий на фундамент.

Известен реверсивный подпятник обратимбго гидрогенератора — двигателя, содержащий устройство для создания необходимого тангенциального эксцентриситета точки опоры сегментов, представляющее кольцевую обойму, заключающую в себя все сегменты и имеющую привод от гидромоторов. При изменении направления вращения агрегата пята такого подпятника приподнимается на тормозах, а необходимый эксцентрицитет сегментов создается перетаскиванием сегментов в ту или другую. сторону относительно точек опирания посредством кольцевой обоймы, приводимой в движение усилием от гидромоторов Р 1 ).

Недостатками данного подпятника являются сложность конструкции, большие габариты металлоемкость и время, необходимое для перевода электрической машины с генераторного в насосный режим работы и обратно. Конструкт ция требует применения сложной системы автоматики„ регулирующей последовательность операций при изменении зксцентриситета.

Наиболее близок к предлагаемому реверсивный подпятник электрической машины содержит заключенные в маслованну пяту, выполненную в виде диска закрепленную на валу гидрогенератора, а также .сегменты с выемками, установленные на опорных болтах,беэ тангенциального эксцентриситета, т.е. точка опирания каждого сегмента ле-. жит на биссектрисе его центрального угла. Рабочая поверхность сегментов 0 может быть облицована антифрикционным материалом, например.баббитом Г 2 .

Недостатком известного реверсивно.го подпятника явялется отсутствие тангенциального эксцентриситета точек опирания сегментов (нулевой эксцентриситет). В этом случае условия образования оптимальной геометрии несущего маслянного слоя не выполняются (угол раскрытия сегментов мал) и, как следствие, нагрузочная способность известного реверсивного подпятника

995207 снижается на 20-30%, а потери трения в нем возрастают на 25-40% н сравнении с аналогичным подпятником, сегменты которого установлены на опоры с оптимальными (5-10Ъ) значением тангенциального эксцентриситета. указан- 5 ный недостаток приводит к тому,, что известный реверсивный подпятник при нагрузках, превышает 1000 т, работа ет недостаточно надежно.

Цель изобретения — увеличение на- 10 грузочной способности, снижение потерь трения и повышение уровня надежности реверсивного подпятника путем оптимизации режимон его работы.

Поставленная цель достигается 15 тем, что н реверсивном подпятнике выемки расположены с двух "òîðîí каждого из сегментов на поверхностях, обращенных к пяте и каналам между сегментами, и имеют глубину в преде- ъ() лах от одной до пяти толщин маслянного слоя и ширину, определяемую по формуле

Q= О Я.E > создающую положительный тачгенциальный эксцентриситет

0" 0

1г

t = ба — (01

Расчеты, выполненные на ЭВМ, показали, что, если глубина заглубления выборки лежит н указанных пределах, выборка входной кромки сегмента на участке АВ не снижает rидродинамического данления в несущем масляном . слое, так как участок рабочей поверхности сегмента АВС образует ступенчатый подшипник Рэлея. Изнестно, что такой сегмент обладает не худшими, чем абсолютно плоский, нагрузочными характеристиками. Некоторое уменьшение рабочей длины сегмента, происходящее вследствие исключения из работы учао ка длиной0 выборки СД,, полностью компенсируется возрастанием нагрузочной способности на учас-.êàõ эффективной длины сегментов, которые при любоМ направлении нрагения пяты теперь где 0 — ширина выемки, 25 тангенциальная длина сегмента по дуге его среднего радиуса;, заданная величина искуственного создаваемого тангенциального эксцентриситета опор сегментов,Ъ.

При этом выемки могут быть выполнены сквозными.

Для облегчения режимов пуска и 35 остановки реверсивного подпятника путем увеличения площади контакта сопряженных поверхностей пяты и сегментов, каждая выемка может быть ограничена перегородками, расположенны-if() ми у краев сегментов °

Выемки могут быть выполнены в виде пазов, открытых со стороны межсегментного канала и разделенных перего,. родками. 45

На фиг.1 изображен ..реверсинный подпятник гидрогенератора, сечение цилиндрической поверхностью, проходящей через дугу среднего радиуса его сегментов; на фиг.2 — то же сверху (со снятой пятой и со сквозными выемками); на фиг.3,4 — выемки с перегородками у краев, опирающимися на пяту, нозможные варианты геометрии расположения; на фиг.5 — выемки, ныл" 5 полненные н виде последовательности пазов, открытых в сторону межсегментных каналов и разделенных перегородками; на фиг.6 — расчетные диагра»гмы.

Подпятник имеет пяту 1 и сегменты

2, имеющие в плане форму кольцевых секторон иопирающиеся непосредственно или через промежуточные демпфирующие опоры 3, например тарельчатые пружины, на сферические головки опорных болтов 4, замыкающих нагрузку на фундамент агрегата. Межсегментные каналы 5 образованы боковыми гранями сегментов и тангенциальными упорами

6, закрепленными на столе . корпуса подпятника. Сегменты установлены на головках опорных болтов бе» ганген циального эксцентриситета, центрально опертые сегменты) и со сторо: †:ы, обращенной к пяте, облицованы слоем антифрикционного материала 8. н котором на участках, примыкающих к межсегментным каналам 5, на ною ширину сегментон выполнены ныборки 9, глубиной в пределах одной-пяти тот..щин не ущего масляного слоя в номинальном режиме работы подпятника (0,050,25 мм).

Предлагаемый ренерсивный подпятник работает следующим образом.

При вращении пяты в любом направлении, например вправо (фиг.б), несущий масляный слой сегмента образует- ся н точке А (входная кромка) рабочей поверхности сегмента и обрывается в точке С (начало выходной выбор» ки), где происходит резкое растс,ирение профиля толщины маслянного слоя. .Из-за несжимаетмости смазки на участке выборки СД двление смазки будет несколько ниже атмосферного,н области выборки будет существовать выхреное движение смазки с подпиткой из межсегментного ка -» ° Благодаря этому эффекту рабочая (эффективная) длина сегмента уменьшится на ширину выборки

= 6-о

При этом точка опирания сегмента (точка F) оказывается смещенной относительно центра эффективной длины сегмента (то=-ки Е) на велич.ину

d =àJ2, 995207 работают в условиях положительного тангенциального эксцентриситета, а несущий маслянный слой имеет геоме.— рию, близкую к оптимальной. Как показали расчеты, выполненные на ЭВМ применительно к реверсивному подпятнику

Загорской ГАЭС, профилирование рабочей поверхности сегментов этого подпятника выборками ступенчатой геометрии (a=O 06, h=0,01 м) увеличивает нагрузочную способность подпятника на 40% при одновременном снижении потерь трения в нем на 20-30%.

Так как выполнение выборок в виде сплошной полосы при остановленном подпятнике уменьшает площадь контакта пяты и сегментов, удельное давление на этой площади повышается, что может неблагоприятно отразиться на режимах пуска подпятника, не оборудованного системой принудительной подачи масла высокого давления к рабочим поверхностям сегментов при пуске, С целью уменьшения площади выборок они мОгут выполняться в виде карманов (фиг.4) или последовательности карманов (фиг.5). В этих вариантах площадь. выборок может быть уменьшена на 40-60% и доведена до 5-7Ъ от полной площади сегментов (вместно 1520% при полосовой выборке) без сколько-нибудь заметного снижения нагруэочной способности, Столь незначительное уменьшение поверхности контакта пяты и сегментов не может отрицательно сказываться на пусковых режимах.

Реверсивный подпятник с центрально спертыми сегментами в номинальных режимах при любом направлении вращения пяты работает в условиях положительного эксцентриситета опор сегментов, что определяет оптимальную геометрию несущего маслянного слоя и соответственно этому более высокую нагрузочную способность конструкции, а также уменьшение потери трения.

Выполнение выборок на рабочей поверхности сегментов предполагает их шабровку, которая не представляет трудностей не только на заводе-изготовителе, но и в условиях эксплуатации на ГЭС.

Благодаря созданию в реверсивном подпятнике с центрально установленными сегментами эффекта положительного эксцентриситета опор при любом напра равлении вращения пяты, его нагрузочную способность можно увеличить на

30-40% без увеличения габарита подпятника ч его металлоемкости, а габариты предлагаемого подпятника, расчитанного на ту же нагрузку, что и прототип, могут быть значительно уменьшены.

Предлагаемая конструкция реверсивного подпятника имеет примерно на треть меньше потери трения, а экономический эффект составляет около

10000 руб. в год.

Вследствие оптимизации рабочего режима подпятника уровень его. надежности значительно возрастает, а ава-!

О рийность снижается.

Формула изобретения

1.Реверсивный подпятник электрической машины, содержащий масляную ванну, в которой расположены закрепленная на валу пята и сегменты с выемками, установленные на, расположенных на биссектрисе центрального угла каждого сегмента опорах с образованием каналов между сегментами, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения нагрузочной способности, снижения потерь трения и повышения эксплуатационной надежности, выемки расположены с двух сторон каждого из сегментов íà поверхностях, обращенных к пяте и каналами между сегментами, и имеют глубину в пределах от одной до пяти толщин маслянного слоя и ширину. определяемую по формуле

g = 0018 Е, где Π— ширина выемки;

35 — тангенциальная длина сегмен-. та по дуге среднего радиуса; заданная величина тангенциального эксцентриситета опор сегментов, Ъ.

40 2, Реверсивный подпятник по п,1, отличающийся тем, что выемки выполнены сквозными °

3. Реверсивный подпятник по п.1, отличающийся тем, что

45 выемки ограничены перегородками, расположенными у краев сегментов и сопряженными с пятой.

4. Реверсивный подпятник по п.1, отличающийся тем, что выемки выполнены в виде пазов, разделенных перегородками, сопряженными с пятой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Thrust Bearing for High Speed

Large-Сарас1гу Water ТцгЬ1пе-Generator. — "Xumamu Хероп" 1974, т. 56, Р 12.

2. Авторское свидетельстд 1 СССР по заявке Р 3215096/24-07, Н 02 К 5/1Ь, 1980.

995207

Составитель Н.Сухоярская

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Костик КорректорЛ.Вокшан

Заказ 665/40 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и QTKpbITHA

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4