RU133573U1 - Разъемный вкладыш опорного подшипника - Google Patents
Разъемный вкладыш опорного подшипника Download PDFInfo
- Publication number
- RU133573U1 RU133573U1 RU2013120623/11U RU2013120623U RU133573U1 RU 133573 U1 RU133573 U1 RU 133573U1 RU 2013120623/11 U RU2013120623/11 U RU 2013120623/11U RU 2013120623 U RU2013120623 U RU 2013120623U RU 133573 U1 RU133573 U1 RU 133573U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antifriction
- insert
- carbon fiber
- detachable
- polymer binder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
1. Разъемный вкладыш опорного подшипника, включающий металлическое основание и закрепленную на его поверхности антифрикционную вставку, отличающийся тем, что антифрикционная вставка выполнена в виде полукольца из антифрикционного углепластика, состоящего из полимерного связующего и углеродной ткани с объемом сорбционного пространства 0,1-0,3 см/г, с волокном со средним размером кристаллитов по базисной плоскости 3,0-6,0 нм и толщиной пакета базисных плоскостей 1,0-4,0 нм, при этом антифрикционная вставка закреплена на металлическом основании прижимными планками, установленными на уровне горизонтального разъема вкладыша в количестве, достаточном для его крепления.2. Разъемный вкладыш по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего антифрикционный углепластик содержит полифениленсульфид.3. Разъемный вкладыш по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего антифрикционный углепластик содержит фенолформальдегидную смолу.4. Разъемный вкладыш по п.3, отличающийся тем, что углепластик дополнительно содержит 4,5-5,5 мас.% порошка баббита с размером частиц 40-100 мкм.
Description
Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, и может быть использована в опорных подшипниках скольжения роторов паровых турбин.
Производство паровых турбин является одной из ведущих подотраслей энергетического машиностроения. Паровые турбины устанавливаются на ТЭЦ, ГРЭС, АЭС, на судах различных типов, в том числе и на атомных ледоколах. Ресурс и надежность паровых турбин во многом определяется конструкцией подшипников скольжения, прежде всего опорных подшипников, и материалами, из которых они изготовлены.
К опорным подшипникам скольжения паровых турбин предъявляются повышенные требования по надежности при их эксплуатации. Подшипники нагружены весом роторов валопровода, который может достигать нескольких сотен тонн при частоте вращения 3000 об/мин (50-70 м/с). Зазоры в проточной части между ротором и статором измеряются десятыми долями миллиметра. Выход из строя одного подшипника влечет за собой перегрузку и выход из строя соседних подшипников и т.д. Итогом становится аварийная ситуация с необратимыми последствиями.
В современных турбоагрегатах большой мощности удельное давление на подшипник может достигать 2,5-3,5 МПа. В связи с этим возникает задача создание материала, выдерживающего контактное давление выше 2,5 МПа, и лучше выше 3,0 МПа. При этом температура эксплуатации должна быть не ниже 115°С.
Во всем мире в опорных подшипниках скольжения паровых турбин в качестве антифрикционного слоя вкладыша применяются металлические сплавы - баббиты, обычно оловянные, стабильно работающие с масляной смазкой (горячее низковязкое турбинное масло).
Известен радиальный вкладыш подшипника скольжения, включающий верхний и нижний полувкладыши с опорными сферическими поверхностями. Вкладыш содержит баббитовый слой, внедренный своим основанием в канавки в теле вкладыша, имеющие в сечении форму ласточкиного хвоста [RU №2126914, МПК F16С 33/04, 27.02.1999]. Одна из канавок проходит по винтовой линии, а другая является кольцевой. В месте пересечения этих канавок образуется клиновой затвор, надежно предотвращающий клиновой баббитовый слой от отслоения.
Недостатком данной конструкции является сложность изготовления такого вида канавок, а также неравномерное распределение смазки по длине вкладыша: в зависимости от глубины и угла поворота канавки, вид смазки изменяется от жидкостной до граничной, при этом коэффициент трения варьируется в широком диапазоне, что приводит к неравномерному износу подшипника по длине.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является разъемный вкладыш опорного подшипника паровой турбины, выполненный в виде металлического основания с закрепленной на нем антифрикционной вставкой из баббита, имеющей на рабочей поверхности маслораздаточные кольцевые охлаждающие канавки [RU №2422689, МПК F16С 33/04, 27.06.2011]. Кольцевые охлаждающие канавки выполнены трапецеидальными; они чередуются с выступами также трапецеидальной формы. Указанные канавки обеспечивают равномерное распределения смазки по всей поверхности вкладыша и создают накопительные масляные резервуары в трапецеидальных канавках, обеспечивающие подшипник смазкой в периоды недостаточной его подачи.
Однако канавки такой формы сложны в изготовлении. Кроме того, общим недостатком подшипников с антифрикционными вставками из баббита является низкая температура эксплуатации - она не превышает 95°С, поскольку при температуре 115°С баббит выплавляется из вкладыша; низкая механическая прочность баббита не позволяет эксплуатировать подшипники при контактных давлениях выше 2,5 МПа.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в упрощении конструкции вкладыша, в повышении допустимой температуры эксплуатации подшипников паровой турбины до 125-200°С, а также в повышении допустимого контактного давления в подшипниках до 3,5-4 МПа.
Указанный технический результат достигается тем, что разъемный вкладыш опорного подшипника паровой турбины включает металлическое основание и закрепленную на его поверхности антифрикционную вставку. Антифрикционная вставка выполнена в виде полукольца из антифрикционного углепластика, состоящего из полимерного связующего и углеродной ткани с объемом сорбционного пространства 0,1-0,3 см3/г, с волокном со средним размером кристаллитов по базисной плоскости 3,0-6,0 нм и толщиной пакета базисных плоскостей 1,0-4,0 нм, и закреплена на металлическом основании прижимными планками, установленными на уровне горизонтального разъема вкладыша.
В качестве полимерного связующего антифрикционный углепластик может содержать полифениленсульфид или фенолформальдегидную смолу. В последнем случае углепластик может содержать (4,5-5,5) масс% порошка баббита с размером частиц 40-100 мкм.
Относительно высокий сорбционный объем угольной ткани углепластика (0,1-0,3 см3/г) позволяет задерживать в поверхностном слое вкладыша достаточное количество масляной смазки, что обеспечивает работоспособность подшипника при аварийных режимах и низкий коэффициент трения страгивания.
В том случае, когда в качестве полимерного связующего антифрикционный углепластик содержит полифениленсульфид, подшипник может работать при температуре до 200°С. Если он содержит в качестве связующего фенолформальдегидную смолу, возможно с добавлением (4,5-5,5)% от массы углепластика порошка баббита, подшипник может работать при температуре масла 125°С.
Углеродная ткань с указанными выше характеристиками выпускается промышленностью под маркой Урал Т-15 по ГОСТ 28005-88. В качестве полимерного связующего антифрикционная композиция может содержать, например, полифениленсульфид марки 0320 В0 фирмы Ticona (Германия) с плотностью 1,35 г/см3 или фенолформальдегидную смолу марки ЛБС-1 по ГОСТ 901-78 с плотностью 1,19 г/см3. В последнем случае антифрикционная композиция может включать 4,5-5,5 масс % баббита в форме порошка с дисперсностью 40-100 мкм по ГОСТ 1320-74.
Полезная модель представлена на фиг.1-3.
На фиг.1 представлена половина разъемного вкладыша, вид сбоку.
На фиг.2 представлен вид сверху на разъем половины вкладыша.
На фиг.3 показана форма крепления вкладыша на металлическом основании.
Вкладыш подшипника включает (фиг.1) металлическое основание 1 и антифрикционную вставку 2 из углепластика. Вставка из углепластика 2 закреплена на металлическом основании 1 прижимными планками 3, количество которых зависит от габаритов вставки и достаточно для надежного крепления. Прижимные планки 3 размещены в пазах, фрезерованных на разъеме так, как это показано на фиг.3, то есть паз захватывает и основание 1, и вставку 2. Глубина паза выбирается такой, чтобы обеспечить после установки прижимной планки зазор между нею и уровнем горизонтального разъема 1,0-2,0 мм. Прижимные планки выполнены из стали Ст.3 и крепятся винтами 4, каждый винт фиксируется от проворота путем накернивания в трех местах по головке. Прижимные планки устанавливаются на уровне горизонтального разъема. Верхняя половина вкладыша подшипника имеет аналогичную конструкцию.
Использование в конструкции прижимных планок позволяет надежно фиксировать слой антифрикционного углепластика на поверхности металлического основания и не допускает взаимного перемещения частей вкладыша друг относительно друга во время работы опорного подшипника.
Разъемный вкладыш устанавливается в опорный подшипник паровой турбины (количество подшипников одной конденсационной турбины может достигать 14-ти). Ротор паровой турбины вращается, опираясь на подшипники скольжения, разъемный вкладыш которых состоит из антифрикционной вставки 2, выполненной из углепластика и закрепленной на металлическом основании 1 прижимными планками 3 с помощью винтов 4. Антифрикционная вставка 2 в процессе работы способна выдерживать повышение температуры эксплуатации подшипников паровой турбины до 125-200°С, повышение контактного давления в подшипниках до 3,5-4 МПа, а также может работать в условиях недостаточного количества смазки в отличие от баббита, что повышает надежность работы паровой турбины.
Вставка из углепластика изготовлена следующим образом. Углеродная ткань пропитывается расплавом полимерного связующего в специальной машине. Полученный препрег укладывается в прессформу и прессуется в гидравлическом прессе при высокой температуре с последующим охлаждением.
Для антифрикционных материалов, используемых при изготовлении вкладыша, проведены физико-механические и триботехнические испытания, результаты которых представлены в таблице 1.
Стендовые испытания выполнены в ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Ползунова» на стенде, имитирующем работу опорного подшипника паровой турбины диаметром 300 мм. Экспериментальный стенд представляет собой ротор на неподвижных опорах качения, охваченный подвижной (плавающей) втулкой, представляющей собой подшипник скольжения со вставками из испытуемых материалов. Испытания проводились при следующих условиях и режимах:
- при подаче масла температурой 35-45°С под давлением 0,06-0,095 МПа на входе в подшипник, расходе масла 180 л/мин, при удельных нагрузках 2, 2,5, 3, 4 МПа, на частотах вращения 2000, 2500, 3000 об/мин и линейных скоростях скольжения 30, 40 и 50 м/с соответственно;
- при недостаточном количестве смазки - аварийный режим (расход масла 60 л/мин);
Также был определен коэффициент трения страгивания без смазки. Результаты стендовых испытаний приведены в таблице. Испытания показали:
- заявляемые вкладыши успешно работают по стали марки 20X13;
- величина разрушающего напряжения углепластика на основе полифенилен-сульфида (ПФС) в 2,3 раза, а углепластика на основе фенолформальдегидной смолы в 1,3 раза превышает значение разрушающего напряжения по сравнению с баббитом;
- диапазон рабочих температур углепластиков значительно шире, чем у баббита. Вкладыш с углепластиком на основе полифениленсульфида работоспособен вплоть до температуры 200°С, а с углепластиком на основе фенолформальдегидной смолы работоспособен до температуры 125°С, в то время как вкладыш с баббитом работоспособен при температурах не выше 90°С;
- коэффициент трения страгивания углепластиков в 2 раза ниже, чем у баббита при давлениях до 0,79 МПа. При давлениях 1,59 МПа и выше баббит неработоспособен;
- минимальный расход масла для углепластиковых подшипников в 2 раза ниже, чем для баббитовых;
- допустимое удельное давление углепластиковых подшипников значительно выше, чем у баббитовых.
Использование антифрикционной поверхности вкладыша из углепластика позволяет значительно упростить конструкцию вкладыша.
Результаты испытаний позволяют рекомендовать заявляемые вкладыши для опорных подшипников скольжения паровых турбин.
Таблица | ||||
Физико-механические и триботехнические характеристики вкладышей опорных подшипников | ||||
Наименование параметра | Значения показателей для баббита Б83 | Значения показателей для антифрикционных углепластиков на основе | ||
Поли- | Фенолфор- | Фенолфор- | ||
фенилен- | мальдегидной | мальдегид- | ||
ной смолы с | ||||
сульфида | смолы | использованием | ||
баббита | ||||
Плотность, кг/м3, при 20°С | 7350 | 1350±50 | 1400±80 | 1400±80 |
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа, при 20°С | 120 | 281 | 161 | 161 |
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа, при 125°С | 60 | 135 | 120 | 121 |
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа, при 200°С | неработоспособен | 93 | неработоспособен | неработоспособен |
Диапазон рабочих температур, °С | -60 | -80 | -60 | -60 |
+90 | +200 | +125 | +125 | |
Коэффициент трения страгивания по стали 20X13 в турбинном масле при контактном давлении: | ||||
0,48 МПа | 0,256 | 0,128 | 0,150 | 0,135 |
0,79МПа | 0,267 | 0,130 | 0,160 | 0,140 |
1,59 МПа | неработоспособен | 0,136 | 0,175 | 0,148 |
Минимальный расход масла для обеспечения стабильной работы подшипника, Q, л/мин | 150 | менее 60 | 95 | 80 |
Допустимое контактное давление в подшипнике, МПа | 2,5 | 4,0 | 3,0 | 3,5 |
Claims (4)
1. Разъемный вкладыш опорного подшипника, включающий металлическое основание и закрепленную на его поверхности антифрикционную вставку, отличающийся тем, что антифрикционная вставка выполнена в виде полукольца из антифрикционного углепластика, состоящего из полимерного связующего и углеродной ткани с объемом сорбционного пространства 0,1-0,3 см3/г, с волокном со средним размером кристаллитов по базисной плоскости 3,0-6,0 нм и толщиной пакета базисных плоскостей 1,0-4,0 нм, при этом антифрикционная вставка закреплена на металлическом основании прижимными планками, установленными на уровне горизонтального разъема вкладыша в количестве, достаточном для его крепления.
2. Разъемный вкладыш по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего антифрикционный углепластик содержит полифениленсульфид.
3. Разъемный вкладыш по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего антифрикционный углепластик содержит фенолформальдегидную смолу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013120623/11U RU133573U1 (ru) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Разъемный вкладыш опорного подшипника |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013120623/11U RU133573U1 (ru) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Разъемный вкладыш опорного подшипника |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU133573U1 true RU133573U1 (ru) | 2013-10-20 |
Family
ID=49357506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013120623/11U RU133573U1 (ru) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Разъемный вкладыш опорного подшипника |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU133573U1 (ru) |
-
2013
- 2013-04-24 RU RU2013120623/11U patent/RU133573U1/ru active IP Right Revival
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5549394A (en) | Bearing arrangement having a polyimide graphite-fiber reinforced composite embedded therein | |
CN101718297B (zh) | 水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承 | |
ITUB20154122A1 (it) | Sistema ausiliario di supporto di un albero di una turbomacchina e turbomacchina dotata di tale sistema | |
Kim et al. | Characteristics of carbon fiber phenolic composite for journal bearing materials | |
CN102777499A (zh) | 一种超高分子合金轴瓦及其制备方法 | |
CN201053449Y (zh) | 一种水润滑轴承 | |
Kostornov et al. | Sintered antifriction materials | |
CN100394045C (zh) | 采用高分子材料提高大型滑动轴承自润滑的方法 | |
RU133573U1 (ru) | Разъемный вкладыш опорного подшипника | |
CN100594306C (zh) | 一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法 | |
CN101845571A (zh) | 滑动轴承铜基合金材料 | |
JP2004522076A (ja) | 発電機用の流体動力学スラスト滑り軸受 | |
RU146101U1 (ru) | Разъемный вкладыш опорного подшипника | |
RU133227U1 (ru) | Подшипник скольжения | |
RU161822U1 (ru) | Разъемный вкладыш опорного подшипника | |
Oguma et al. | Water Lubricated guide bearing with self-aligning segments | |
CN202441714U (zh) | 一种油膜轴承 | |
RU159200U1 (ru) | Разъемный вкладыш опорного подшипника | |
CN2594529Y (zh) | 卧式径向水润滑金属塑料轴承 | |
CN204692329U (zh) | 镶嵌固化碳纤维石墨轴承 | |
CN205260631U (zh) | 一种水润滑工程塑料滑动轴承 | |
Sun et al. | Effective transmission screw nuts of steel backing/self-lubricating composite lining fabricated by injection molding | |
CN201318196Y (zh) | 前轴承箱与基架之间用自润滑装置 | |
CN204082231U (zh) | 分离式高速滚动涡轮增压器轴承体 | |
CN2830759Y (zh) | 钉板型金属塑料油膜轴瓦或轴承 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140425 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20160520 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170425 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20180508 |
|
PD9K | Change of name of utility model owner | ||
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210309 |