RU191552U1

RU191552U1 - HYDROSTATIC BEARING

Info

Publication number: RU191552U1
Application number: RU2019117692U
Authority: RU
Inventors: Евгений Анатольевич Кожухов; Эдуард Аркадьевич Петровский; Кирилл Александрович Башмур
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2019-08-12

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к подшипникам для демпфирования радиальных колебаний быстровращающихся технологических машин. Технический результат заключается в повышении устойчивости конструкции от радиальных колебаний за счет включения в процесс гашения радиальных колебаний взаимодействующих магнитов. Для достижения технического результата предложен гидростатический подшипник, содержащий установленный на валу (1) неподвижно закрепленный корпус (2), сопрягаемые поверхности которых образуют щелевой зазор несущего слоя смазки (4), сообщающееся с источником смазки радиальное нагнетательное отверстие (5), выполненное в корпусе (2), а также осевую и радиальную дросселирующую щели (7) и (8), сообщающиеся со щелевым зазором (4) несущего слоя смазки для подачи в него рабочей жидкости. Новым является то, что корпус (2) выполнен полым с закрепленными на нем торцевыми крышками (3), установленными на валу (1) со щелевым зазором. В полости корпуса расположена установленная на валу со щелевым зазором и с возможностью перемещения в радиальном направлении плавающая упругая втулка (6), имеющая вогнутую наружную поверхность, образующую с внутренней поверхностью корпуса (2) осевую дросселирующую щель (7). Между торцами плавающей упругой втулки (6) и торцевыми крышками (3) образованы радиальные дросселирующие щели (8). На вогнутой наружной поверхности плавающей упругой втулки (6) и на внутренней поверхности корпуса (2) равномерно расположены утопленные в них магнитные вставки (9) и (10) с возможностью их взаимодействия для гашения резонансных колебаний. При этом взаимодействующие магнитные вставки (9) и (10) установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. На внутренней поверхности плавающей упругой втулки (6) выполнены карманы (11), заполненные привулканизироваными в них сегментными вставками (12) с постоянными магнитами (13), расположенными равномерно и оппозитно с возможностью взаимодействия магнитов (13) с монополяризованными постоянными кольцевыми магнитами (14), которые установлены на валу (1), заподлицо с ним, в кольцевых канавках (15) и симметрично расположены относительно центральной поперечной плоскости, причем взаимодействующие магниты (13) и (14) установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. Кроме того, плавающая упругая втулка (6) снабжена радиальным дросселирующим каналом (16), сообщающимся со щелевым зазором (4) несущего слоя смазки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to bearings for damping radial vibrations of rapidly rotating technological machines. The technical result consists in increasing the stability of the structure from radial vibrations due to the inclusion of interacting magnets in the process of damping radial vibrations. To achieve a technical result, a hydrostatic bearing is proposed comprising a fixed housing (2) mounted on a shaft (1), the mating surfaces of which form a gap in the bearing layer of lubricant (4), a radial discharge hole (5) communicating with the lubricant source, made in the housing ( 2), as well as axial and radial throttling slots (7) and (8), communicating with a gap gap (4) of the bearing lubricant layer for supplying the working fluid to it. What is new is that the housing (2) is hollow with end caps (3) fixed to it, mounted on the shaft (1) with a slotted gap. In the body cavity there is a floating elastic sleeve (6) mounted on the shaft with a slotted gap and with the possibility of radial movement, having a concave outer surface forming an axial throttling gap (7) with the inner surface of the body (2). Between the ends of the floating elastic sleeve (6) and the end caps (3), radial throttling slots (8) are formed. The recessed magnetic inserts (9) and (10) are evenly located on the concave outer surface of the floating elastic sleeve (6) and on the inner surface of the housing (2) with the possibility of their interaction to damp resonance vibrations. In this case, the interacting magnetic inserts (9) and (10) are installed with the location of the poles of the same name towards each other. On the inner surface of the floating elastic sleeve (6) there are pockets (11) filled with vulcanized segmented inserts (12) with permanent magnets (13) arranged uniformly and oppositely with the possibility of interaction of magnets (13) with monopolarized permanent ring magnets (14) mounted on the shaft (1), flush with it, in the annular grooves (15) and symmetrically located relative to the Central transverse plane, and the interacting magnets (13) and (14) are installed with the same location Yusov towards each other. In addition, the floating elastic sleeve (6) is provided with a radial throttling channel (16) in communication with the slotted gap (4) of the bearing lubricant layer. 3 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, конкретно к подшипникам для демпфирования радиальных колебаний быстровращающихся технологических машин, в частности для турбодетандеров, центробежных компрессоров и тому подобное.The inventive utility model relates to mechanical engineering, specifically to bearings for damping radial vibrations of rapidly rotating technological machines, in particular for turboexpander, centrifugal compressors and the like.

Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус с радиальным каналом, сообщенным с источником нагнетания смазки, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, в средней полости подшипника с внешней стороны втулки выполнен кольцевой канал, сообщенный с источником нагнетания смазки, внешняя цилиндрическая поверхность втулки имеет по обоим концам кольцевые выступы и образует с корпусом ступенчатый дросселирующий зазор, между корпусом и валом и между торцевыми поверхностями втулки и корпусом образованы щелевые дросселирующие зазоры (Патент РФ №2262622 С2, дата приоритета 01.12.2003, дата публикации 20.10.2005, авторы: Шатохин С.Н., Красиков Т.Ю., RU).A hydrostatic bearing is known, comprising a housing with a radial channel in communication with a lubricant injection source, a shaft and a movable sleeve located in the cavity between the housing and the shaft and forming a slotted throttling clearance with the shaft surface, an annular channel is made in the middle cavity of the bearing from the outside of the sleeve with a lubricant injection source, the outer cylindrical surface of the sleeve has annular protrusions at both ends and forms a stepped throttling clearance with the housing, between the housing and the shaft and m Slit throttling gaps are formed between the end surfaces of the sleeve and the housing (RF Patent No. 2262622 C2, priority date 12/01/2003, publication date 10/20/2005, authors: Shatokhin SN, Krasikov T.Yu., RU).

Недостатками известного аналога являются низкая устойчивость при получении нежелательных колебаний, высокая вибрация втулки, а также повышенные фрикционные потери рабочей жидкости.The disadvantages of the known analogue are low stability when receiving unwanted vibrations, high vibration of the sleeve, as well as increased frictional losses of the working fluid.

Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус с кольцевым каналом для нагнетания смазки, вал, подвижную втулку с радиальными дросселирующими каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом, корпус снабжен дополнительным кольцевым каналом для нагнетания смазки, причем оба кольцевых канала расположены по краям подвижной втулки симметрично относительно продольной плоскости подшипника, сопряженные поверхности подвижной втулки и корпуса образуют радиальный и осевые управляющие дросселирующие зазоры, а сопряженные поверхности вала и подвижной втулки образуют радиальный и осевые дросселирующие зазоры, на внешней цилиндрической поверхности подвижной втулки выполнены карманы, соединенные радиальными дросселирующими каналами с радиальным дросселирующим зазором, а на торцевых поверхностях подвижной втулки выполнены карманы, соединенные диагональными дросселирующими каналами, выполненными в подвижной втулке, с осевыми дросселирующими зазорами, сопряженные поверхности корпуса и вала с выполненными на валу проточками образуют зазоры для слива смазки (Патент РФ № 2467217 С1, дата приоритета 16.06.2011, дата публикации 20.11.2011, авторы: Пикалов Я.Ю., Брунгардт М.В. и др., RU)A hydrostatic bearing is known comprising a housing with an annular channel for injecting lubricant, a shaft, a movable sleeve with radial throttling channels located in the cavity between the housing and the shaft, the housing is equipped with an additional annular channel for injecting lubricant, both ring channels being located symmetrically relative to the edges of the movable sleeve the longitudinal plane of the bearing, the mating surfaces of the movable sleeve and the housing form radial and axial control throttling clearances, and the mating surfaces The shaft and movable bushings form radial and axial throttling gaps, on the outer cylindrical surface of the movable bush there are pockets connected by radial throttling channels with a radial throttling gap, and on the end surfaces of the movable bush there are pockets connected by diagonal throttling channels made in the movable bush with axial throttling clearances, the mating surfaces of the housing and shaft with grooves made on the shaft form clearances for draining the lubricant (P RF patent No. 2467217 C1, priority date 06/16/2011, publication date 11/20/2011, authors: Pikalov Y.Yu., Brungardt M.V. et al., RU)

Недостатками известного аналога являются повышенный расход рабочей жидкости, что ведет к потери мощности и неустойчивость устройства в области высоких частот эксплуатации.The disadvantages of the known analogue are the increased flow rate of the working fluid, which leads to power loss and instability of the device in the field of high frequencies of operation.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является гидростатический подшипник, содержащий вал и корпус, сопряженные поверхности которых образуют щелевой зазор основного несущего слоя смазки, корпус имеет радиальные дросселирующие каналы, сообщающиеся с источником нагнетания смазки, на торцах корпуса выполнены кольцевые выступы, с внутренней стороны которых установлены мембраны кольцевого типа, а внутри мембран герметично закреплены жесткие кольца, образуя с валом и корпусом, соответственно, осевые и радиальные дросселирующие щели, в корпусе выполнены камеры, симметрично расположенные относительно центральной поперечной плоскости, каждая из которых через соответствующий радиальный канал сообщена со щелевым зазором основного несущего слоя смазки. (Патент РФ №2534596 С2, дата приоритета 11.03.2013, дата публикации 27.11.2014, авторы: Коднянко В.А. и др., RU, прототип).The closest in technical essence to the claimed one is a hydrostatic bearing containing a shaft and a housing, the mating surfaces of which form a gap of the main bearing layer of lubricant, the housing has radial throttling channels communicating with the lubricant injection source, annular protrusions are made on the ends of the housing, on the inside of which ring-type membranes are installed, and rigid rings are tightly fixed inside the membranes, forming axial and radial chokes with the shaft and the housing, respectively In the case, chambers are made, chambers symmetrically located relative to the central transverse plane, each of which communicates through a corresponding radial channel with a gap gap of the main bearing lubricant layer. (RF patent No. 2534596 C2, priority date 11.03.2013, publication date 11.27.2014, authors: Kodnyanko V.A. et al., RU, prototype).

Недостатками прототипа являются сложность технологической сборки, долгая настройка конструкции из-за наличия регулятора и низкий срок работы мембраны, ведущий к снижению надежности.The disadvantages of the prototype are the complexity of the technological assembly, the long configuration due to the presence of a regulator and the low life of the membrane, leading to a decrease in reliability.

Технической проблемой является создание более устойчивой конструкции для гашения радиальных колебаний.The technical problem is the creation of a more stable design for damping radial vibrations.

Для решения технической проблемы предложен гидростатический подшипник, содержащий установленный на валу неподвижно закрепленный корпус, сопрягаемые поверхности которых образуют щелевой зазор несущего слоя смазки, сообщающееся с источником смазки радиальное нагнетательное отверстие, выполненное в корпусе, а также осевую и радиальную дросселирующую щели, сообщающиеся со щелевым зазором несущего слоя смазки для подачи в него рабочей жидкости. Новым является то, что корпус выполнен полым с закрепленными на нем торцевыми крышками, установленными на валу со щелевым зазором. В полости корпуса расположена установленная на валу со щелевым зазором и с возможностью перемещения в радиальном направлении плавающая упругая втулка, имеющая вогнутую наружную поверхность, образующую с внутренней поверхностью корпуса осевую дросселирующую щель. Между торцами плавающей упругой втулки и торцевыми крышками образованы радиальные дросселирующие щели. На вогнутой наружной поверхности плавающей упругой втулки и на внутренней поверхности корпуса равномерно расположены утопленные в них магнитные вставки с возможностью их взаимодействия для гашения резонансных колебаний. При этом взаимодействующие магнитные вставки установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. На внутренней поверхности плавающей упругой втулки выполнены карманы, заполненные привулканизироваными в них сегментными вставками с постоянными магнитами, расположенными равномерно и оппозитно с возможностью взаимодействия магнитов с монополяризованными постоянными кольцевыми магнитами, которые установлены на валу, заподлицо с ним, в кольцевых канавках и симметрично расположены относительно центральной поперечной плоскости, причем, взаимодействующие магниты установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. Кроме того, плавающая упругая втулка снабжена радиальным дросселирующим каналом, сообщающимся со щелевым зазором несущего слоя смазки.To solve the technical problem, a hydrostatic bearing is proposed, comprising a fixed housing mounted on the shaft, the mating surfaces of which form a gap of the bearing lubricant layer, a radial discharge hole made in the housing communicating with the lubricant source, and an axial and radial throttling gap communicating with the slot gap a carrier layer of lubricant for supplying a working fluid to it. New is that the housing is hollow with end caps mounted on it, mounted on a shaft with a slotted gap. A floating elastic sleeve having a concave outer surface forming an axial throttling gap with the inner surface of the housing is located in the cavity of the housing, mounted on a shaft with a slotted gap and with the possibility of radial movement. Between the ends of the floating elastic sleeve and the end caps, radial throttling slots are formed. The recessed magnetic inserts are evenly located on the concave outer surface of the floating elastic sleeve and on the inner surface of the housing with the possibility of their interaction to damp resonant vibrations. In this case, the interacting magnetic inserts are installed with the location of the poles of the same name towards each other. On the inner surface of the floating elastic sleeve there are pockets filled with vulcanized segmented inserts with permanent magnets, uniformly and oppositely with the possibility of interaction of the magnets with monopolarized permanent ring magnets, which are mounted on the shaft flush with it, in the ring grooves and are symmetrically located relative to the central the transverse plane, and the interacting magnets are installed with the location of the poles of the same name towards each other. In addition, the floating elastic sleeve is provided with a radial throttling channel in communication with the slotted gap of the carrier layer of lubricant.

Согласно полезной модели, плавающая упругая втулка выполнена из резины.According to a utility model, the floating resilient sleeve is made of rubber.

Согласно полезной модели, плавающая упругая втулка армирована соосной с ней металлической втулкой, снабженной отверстием, сообщающимся с радиальным дросселирующим каналом.According to a utility model, a floating elastic sleeve is reinforced with a metal sleeve coaxial with it, provided with an opening communicating with a radial throttling channel.

Согласно полезной модели, утопленные магнитные вставки выполнены в виде постоянных магнитов цилиндрической формы.According to a utility model, recessed magnetic inserts are made in the form of cylindrical permanent magnets.

Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели, заключается в создании конструкции с повышенной устойчивостью при возникновении радиальных колебаний.The technical result that can be obtained by implementing the utility model is to create a structure with increased stability in the event of radial vibrations.

На фиг. 1 схематично показан гидростатический подшипник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 1 schematically shows a hydrostatic bearing, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Гидростатический подшипник содержит уставленный на валу 1 неподвижно закрепленный корпус 2, снабженный торцевыми крышками 3, сопрягаемые поверхности которых образуют щелевой зазор несущего слоя 4, который выполнен по всей длине подшипника, при этом торцевые крышки 3 закреплены на корпусе 2 с помощью, например, болтов (условно не показано). Корпус 2 также снабжен радиальным нагнетательным отверстием 5. В полости корпуса расположена установленная на валу 1 со щелевым зазором 4 и с возможностью перемещения в радиальном направлении плавающая упругая втулка 6, имеющая вогнутую наружную поверхность, образующую с внутренней поверхностью корпуса 2 осевую дросселирующую щель 7. Между торцами плавающей упругой втулки 6 и торцевыми крышками 3 образованы радиальные дросселирующие щели 8. На внутренней поверхности корпуса 2 и на вогнутой наружной поверхности плавающей упругой втулки 6 равномерно расположены утопленные в них магнитные вставки 9, 10 в виде постоянных магнитов цилиндрической формы с возможностью их взаимодействия для гашения резонансных колебаний. При этом взаимодействующие магнитные вставки 9, 10 установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. На внутренней поверхности плавающей упругой втулки 6 выполнены карманы 11, заполненные привулканизироваными в них сегментными вставками 12 с постоянными магнитами 13, расположенными равномерно и оппозитно с возможностью взаимодействия магнитов 13 с монополяризованными постоянными кольцевыми магнитами 14, которые установлены на валу 1, заподлицо с ним, в кольцевых канавках 15 и симметрично расположены относительно центральной поперечной плоскости. Причем, взаимодействующие постоянные магниты 13, 14 установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу для гашения радиальных колебаний. Кроме того, плавающая упругая втулка 6 снабжена радиальным дросселирующим каналом 16, сообщающимся со щелевым зазором 4 несущего слоя смазки. При этом плавающая упругая втулка 6 выполнена из резинового материала и может быть армирована сосной с ней металлической втулкой 17, снабженной отверстием, сообщающимся с радиальным дросселирующим каналом 16.The hydrostatic bearing contains a fixed housing 2 mounted on the shaft 1, equipped with end caps 3, the mating surfaces of which form a gap of the bearing layer 4, which is made along the entire length of the bearing, while the end caps 3 are fixed to the housing 2 using, for example, bolts ( conditionally not shown). The casing 2 is also equipped with a radial discharge hole 5. In the cavity of the casing there is a floating elastic sleeve 6 mounted on the shaft 1 with a slotted gap 4 and with the possibility of radial movement, having a concave outer surface forming an axial throttling gap 7. with the inner surface of the casing 2. Between the ends of the floating elastic sleeve 6 and the end caps 3 are formed of radial throttling slots 8. On the inner surface of the housing 2 and on the concave outer surface of the floating elastic sleeve 6 uniformly arranged recessed therein magnetic inserts 9, 10 in the form of permanent magnets of cylindrical shape, with their interaction for damping the resonant vibrations. In this case, the interacting magnetic inserts 9, 10 are installed with the location of the poles of the same name towards each other. On the inner surface of the floating elastic sleeve 6 there are pockets 11 filled with vulcanized segmented inserts 12 with permanent magnets 13 arranged uniformly and oppositely with the possibility of interaction of the magnets 13 with monopolarized permanent ring magnets 14, which are mounted on the shaft 1, flush with it, in annular grooves 15 and are symmetrically located relative to the Central transverse plane. Moreover, the interacting permanent magnets 13, 14 are installed with the location of the poles of the same name towards each other to absorb radial vibrations. In addition, the floating elastic sleeve 6 is provided with a radial throttling channel 16, communicating with the slotted gap 4 of the bearing layer of lubricant. In this case, the floating elastic sleeve 6 is made of rubber material and can be reinforced with a metal sleeve 17 with a pine, provided with a hole in communication with the radial throttling channel 16.

Гидростатический подшипник работает следующим образом. Гашение радиальных колебаний происходит при поддержании давления рабочей жидкости в щелевом зазоре 4 несущего слоя, которая поступает в него от источника через нагнетательное отверстие 5, осевую 7 и радиальные 8 дросселирующие щели, а также дросселирующий канал 16. При возникновении резонансных колебаний щелевой зазор с несущим слоем 4 изменяет свой объем в зависимости от давления смазки, вследствие перемещения плавающей упругой втулки 6 в радиальной направлении. Осевая дросселирующая щель 7 также начнет изменять свой рабочий объем, после чего происходит изменение силы магнитного взаимодействия между магнитной вставкой 9, установленной на внутренней поверхности корпуса 2, и магнитной вставкой 10. Одновременно с этим изменяется сила магнитного взаимодействия между постоянными магнитами 13 в привулканизированных сегментных вставках 12 в карманах 11 и монополяризованными магнитами 14, которые установлены в кольцевых канавках 15. В результате этого взаимодействия плавающая упругая втулка 6, армированная металлической втулкой 17 для придания жесткости, принимает исходное положение.Hydrostatic bearing operates as follows. The damping of radial vibrations occurs while maintaining the pressure of the working fluid in the gap gap 4 of the bearing layer, which enters into it from the source through the discharge hole 5, axial 7 and radial 8 throttling slots, as well as the throttling channel 16. When resonant oscillations occur, the gap with the carrier layer 4 changes its volume depending on the pressure of the lubricant, due to the movement of the floating elastic sleeve 6 in the radial direction. The axial throttle slit 7 will also begin to change its working volume, after which there is a change in the force of magnetic interaction between the magnetic insert 9 installed on the inner surface of the housing 2 and the magnetic insert 10. At the same time, the strength of the magnetic interaction between the permanent magnets 13 in the vulcanized segment inserts 12 in pockets 11 and monopolarized magnets 14, which are installed in the annular grooves 15. As a result of this interaction, the floating elastic sleeve 6 reinforced a metal sleeve 17 for stiffening takes its initial position.

Claims

1. A hydrostatic bearing comprising a fixedly mounted housing mounted on a shaft, the mating surfaces of which form a gap of the bearing lubricant layer, a radial injection hole communicating with the lubricant source in the housing, and an axial and radial throttling gap communicating with the gap of the bearing lubricant layer for supplying a working fluid into it, characterized in that the housing is hollow with end caps fixed to it, mounted on a shaft with a slotted gap, in the polo The housing is located mounted on the shaft with a slotted gap and can be moved in the radial direction, a floating elastic sleeve having a concave outer surface, forming an axial throttling gap with the inner surface of the housing, radial throttling slots are formed between the ends of the floating elastic sleeve and the end caps, on the concave outer the surface of the floating elastic sleeve and on the inner surface of the housing are evenly located recessed magnetic inserts in them with the possibility of their interaction actions for damping resonance vibrations, while interacting magnetic inserts are installed with the same poles facing each other, pockets are made on the inner surface of the floating elastic sleeve, filled with vulcanized segmented inserts with permanent magnets in them, arranged uniformly and oppositely with the possibility of interaction of magnets with monopolarized constants ring magnets that are mounted on the shaft flush with it in the ring grooves and symmetrically laid relative to the central transverse plane, and the interacting magnets are mounted with the same poles facing each other, in addition, the floating elastic sleeve is provided with a radial throttling channel in communication with the gap gap of the bearing lubricant layer.

2. The hydrostatic bearing according to claim 1, characterized in that the floating elastic sleeve is made of rubber.

3. The hydrostatic bearing according to claim 2, characterized in that the floating elastic sleeve is reinforced with a metal sleeve coaxial with it, provided with an opening in communication with the radial throttling channel.

4. The hydrostatic bearing according to claim 1, characterized in that the recessed magnetic inserts are made in the form of permanent cylindrical magnets.