RU172156U1

RU172156U1 - The device for unloading the supporting bearings of a rotating shaft with a load mass

Info

Publication number: RU172156U1
Application number: RU2016146920U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Трегубов; Виктор Язенович Клауцан
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кировский завод электромагнитов "ДимАл"
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-06-29

Abstract

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, а именно к компрессорным машинам, насосам, двигателям и т.д., имеющим опорные подшипники для вращающегося вала с нагрузочной массой. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является разгрузка опорного подшипника до начала вращения вала или в момент начала его вращения с обеспечением возможности регулирования величины компенсации веса вала с нагрузочной массой. Устройство разгрузки опорных подшипников вращающегося вала с нагрузочной массой содержит вал 1 с нагрузочной массой 2, например, 60 тонн, например телескоп, антенна, радиолокатор, гидроагрегат и т.д., подшипниковый узел 3, включающий радиальный и опорный подшипник, радиальный подшипник 4, ярмо 5, выполненное из магнитомягкого материала, жестко установленное на нижней цапфе вала, и электромагнит 6. Связь вала 1 с приводным электродвигателем, например, через редуктор или непосредственно (вал является элементом электродвигателя) не показана. Электромагнит 6 может быть снабжен регулируемым источником тока (на чертеже не показан). До включения электродвигателя включают электромагнит. Между электромагнитом 6 и ярмом 5 возникает сила, частично или почти полностью компенсирующая вес вала 1 с нагрузочной массой 2. После этого включается электродвигатель. Этим самым обеспечивается разгрузка опорных подшипников.The utility model relates to power engineering, namely to compressor machines, pumps, engines, etc., having thrust bearings for a rotating shaft with a load mass. The technical result of the proposed utility model is the unloading of the support bearing before the start of rotation of the shaft or at the moment of the beginning of its rotation with the possibility of regulating the magnitude of the compensation of the weight of the shaft with the load weight. An unloading device for supporting bearings of a rotating shaft with a loading mass comprises a shaft 1 with a loading mass of 2, for example, 60 tons, for example, a telescope, antenna, radar, hydraulic unit, etc., a bearing assembly 3, including a radial and thrust bearing, a radial bearing 4, a yoke 5 made of soft magnetic material, rigidly mounted on the lower shaft pin, and an electromagnet 6. The connection of the shaft 1 with the drive motor, for example, through a gearbox or directly (the shaft is an element of the electric motor) is not shown. The electromagnet 6 may be equipped with an adjustable current source (not shown). Before turning on the electric motor, turn on the electromagnet. Between the electromagnet 6 and the yoke 5, a force arises, partially or almost completely compensating for the weight of the shaft 1 with the load mass 2. After that, the electric motor is turned on. This ensures that the bearings are unloaded.

Description

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, а именно к компрессорным машинам, насосам, двигателям и т.д., имеющими опорные подшипники для вращающегося вала с нагрузочной массой.The utility model relates to power engineering, namely to compressor machines, pumps, engines, etc., having thrust bearings for a rotating shaft with a load mass.

Известны электрические машины, использующие опоры с газовой смазкой для бесконтактного удержания вращающегося ротора (см. Опоры скольжения с газовой смазкой. Под редакцией С.А. Шейнберга. – М.: Машиностроение, 1979). В таких машинах, имеющих цилиндрический статор с уложенной в его пазах трехфазной электрической обмоткой, ротор, насаженный на вал, верхняя и нижняя цапфы которого в радиальном направлении удерживаются посредством радиальных подшипников, а нижняя цапфа которого опирается на упорный механический подшипник, сила левитации создается газом, который подается в рабочий зазор под давлением, либо движущимся потоком газа, возбуждаемым самим ливитируемым телом.Known electrical machines that use supports with gas lubrication for non-contact retention of a rotating rotor (see Slide supports with gas lubrication. Edited by S. A. Sheinberg. - M .: Mechanical Engineering, 1979). In such machines having a cylindrical stator with a three-phase electric winding laid in its grooves, the rotor mounted on the shaft, the upper and lower trunnions of which are radially supported by radial bearings, and whose lower trunnion rests on a thrust mechanical bearing, the levitation force is created by gas, which is fed into the working gap under pressure, or by a moving gas stream excited by the levitated body itself.

Применение газа как смазочной среды снимает многие ограничения, связанные с температурой, высокими и малыми скоростями, загрязнением окружающей среды и т.д.The use of gas as a lubricating medium removes many of the limitations associated with temperature, high and low speeds, environmental pollution, etc.

Основным недостатком таких машин является необходимость в наличии компрессора, обеспечивающего нагнетание газа в рабочий зазор.The main disadvantage of such machines is the need for a compressor that provides gas injection into the working gap.

Отмеченного недостатка лишен центробежный нагнетатель с газодинамическими упорными подшипниками со спиральными канавками (см. Газовая смазка подшипников. Сб. докладов на совещании по газовой смазке подшипников. М.: Институт машиностроения. - 1968, - 312 с.). Устройство имеет на подпяточных поверхностях области, профилированные спиральными канавками. Эти канавки представляют собой как бы встроенные микрокомпрессоры, которые обеспечивают повышение давления в несущем смазочном слое и позволяют создавать направленный поток газа от одной границы подшипника к другой.The noted drawback is deprived of a centrifugal supercharger with gas-dynamic thrust bearings with spiral grooves (see Gas lubrication of bearings. Collection of reports at a meeting on gas lubrication of bearings. M: Institute of Mechanical Engineering. - 1968, - 312 p.). The device has on the heel surfaces areas profiled by spiral grooves. These grooves are, as it were, built-in microcompressors that provide an increase in pressure in the bearing lubricant layer and allow the creation of a directed gas flow from one bearing boundary to another.

Основным недостатком указанного устройства является то, что левитационная способность упорного газодинамического подшипника со спиральными канавками в связи с малой вязкостью газов резко уменьшается с увеличением зазора между подпяточной и упорной поверхностями.The main disadvantage of this device is that the levitation ability of a thrust gas-dynamic bearing with spiral grooves, due to the low viscosity of the gases, decreases sharply with an increase in the gap between the heel and the thrust surfaces.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вертикальный электродвигатель с газодинамической левитацией ротора, содержащий цилиндрический ротор, насаженный на вал, верхняя и нижняя цапфы которого установлены в радиальных подшипниках, жестко закрепленных в торцевых фланцах внешнего статора, на внутренней поверхности которого уложена трехфазная электрическая обмотка, нижняя цапфа которого опирается на упорный механический подшипник, при этом на верхнюю цапфу вала ротора насажен воздушный винт (см. патент RU на полезную модель №14703, М.кл.: Н02K 29/00, 2000 год).The closest in technical essence to the proposed one is a vertical motor with gas-dynamic levitation of the rotor, containing a cylindrical rotor mounted on a shaft, the upper and lower trunnions of which are mounted in radial bearings, rigidly fixed in the end flanges of the external stator, on the inner surface of which a three-phase electric winding is laid, the lower trunnion of which rests on a thrust mechanical bearing, while a propeller is mounted on the upper trunnion of the rotor shaft (see RU patent for eznuyu model №14703, M.kl N02K .: 29/00, 2000).

Недостатком указанного устройства является то, что весовому усилию вала создают нарастающее встречное усилие с началом вращения вала. В момент начала вращения вала опорный подшипник не разгружен.The disadvantage of this device is that the weight of the shaft create an increasing counter force with the start of rotation of the shaft. At the time the shaft rotates, the thrust bearing is not unloaded.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является разгрузка опорного подшипника до начала вращения вала или в момент начала его вращения с обеспечением возможности регулирования величины компенсации веса вала с нагрузочной массой.The technical result of the proposed utility model is the unloading of the support bearing before the start of rotation of the shaft or at the moment of the beginning of its rotation with the possibility of regulating the magnitude of the compensation of the weight of the shaft with the load weight.

Поставленный технический результат достигается тем, что устройство разгрузки опорных подшипников вращающегося вала с нагрузочной массой, содержащее вал с нагрузочной массой, опорный и радиальные подшипники, дополнительно содержит жестко установленный электромагнит с возможностью взаимодействия с дополнительно введенным ярмом, жестко установленным на нижней цапфе вала.The technical result achieved is achieved in that the device for unloading the thrust bearings of a rotating shaft with a load mass, comprising a shaft with a load mass, thrust bearings and radial bearings, further comprises a rigidly mounted electromagnet with the possibility of interaction with an additional yoke inserted rigidly mounted on the lower shaft axle.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство разгрузки опорных подшипников вращающегося вала с нагрузочной массой, где позицией 1 показан вал с нагрузочной массой 2, например, 60 тонн, например телескоп, антенна, радиолокатор, гидроагрегат и т.д., подшипниковый узел 3, включающий радиальный и опорный подшипник, радиальный подшипник 4, ярмо 5, выполненное из магнитомягкого материала, жестко установленное на нижней цапфе вала, и электромагнит 6. Связь вала 1 с приводным электродвигателем, например, через редуктор или непосредственно (вал является элементом электродвигателя) не показана. Электромагнит 6 может быть снабжен регулируемым источником тока (на чертеже не показан).The drawing schematically shows the proposed device for unloading the thrust bearings of a rotating shaft with a loading mass, where 1 shows a shaft with a loading mass of 2, for example, 60 tons, for example, a telescope, antenna, radar, hydraulic unit, etc., a bearing assembly 3, including a radial and a thrust bearing, a radial bearing 4, a yoke 5 made of soft magnetic material, rigidly mounted on the lower shaft pin, and an electromagnet 6. The shaft 1 is coupled to a drive motor, for example, through a gearbox or directly of (an element of the motor shaft), not shown. The electromagnet 6 may be equipped with an adjustable current source (not shown).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

До включения электродвигателя включают электромагнит. Между электромагнитом 6 и ярмом 5 возникает сила, частично или почти полностью компенсирующая вес вала 1 с нагрузочной массой 2. После этого включается электродвигатель (на чертеже не показан). Этим самым обеспечивается разгрузка опорных подшипников.Before turning on the electric motor, turn on the electromagnet. Between the electromagnet 6 and the yoke 5, a force arises that partially or almost completely compensates for the weight of the shaft 1 with the load mass 2. After that, the electric motor is turned on (not shown in the drawing). This ensures that the bearings are unloaded.

Повышение надежности разгрузки опорного подшипника за счет включения усилий, компенсирующих вес вала и нагрузочной массы до включения электродвигателя, а также обеспечение возможности регулирования величины компенсации веса вала с нагрузочной массой является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.Improving the reliability of the unloading of the support bearing due to the inclusion of forces that compensate for the weight of the shaft and the load mass before turning on the motor, as well as the ability to control the amount of compensation of the weight of the shaft with the load mass is the advantage and advantage of the proposed technical solution compared to the prototype.

Claims

An unloading device for supporting bearings of a rotating shaft with a loading mass, comprising a shaft with a loading mass, thrust and radial bearings, characterized in that it further comprises a rigidly mounted electromagnet with the possibility of interaction with an additional yoke inserted rigidly mounted on the lower shaft axle.