RU2070996C1

RU2070996C1 - Bearing unit

Info

Publication number: RU2070996C1
Application number: RU93032011A
Authority: RU
Inventors: О.Л. Григорьев; Н.А. Одинцов
Original assignee: Центральное конструкторское бюро машиностроения
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: bearing unit comprises housing, horizontal shaft with a conical portion, and sliding bearing. A bushing provided with inner conical surface is axially movably mounted inside the housing and encloses the conical portion of the horizontal shaft. The bushing has a slot at its top portion where a segment of the wick is positioned. The ends of the wick are inside a reservoir filled with a liquid lubricant. The wick is pressed to the conical portion of the shaft with a flexible member secured to the bushing. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к быстроходным подшипниковым узлам с подачей жидкой смазки к подшипникам посредством фитилей, и может быть использовано в опорах высокооборотных роторов, например в опорах роторов турбомолекулярных насосов с горизонтальным расположением вала. The invention relates to mechanical engineering, namely to high-speed bearing units with a liquid lubricant supply to bearings by means of wicks, and can be used in bearings of high-speed rotors, for example, in bearings of rotors of turbomolecular pumps with a horizontal shaft arrangement.

Известен подшипниковый узел, содержащий корпус с резервуаром для смазочного материала, подшипник качения и фитиль, выведенный из резервуара к насаженной на вал конической втулке, больший диаметр которой обращен к подшипнику [1]
Известен также подшипниковый узел с фитильной смазкой, содержащий корпус, горизонтальный вал с конической шайкой или с насаженной на вал втулкой с конической внешней поверхностью, подшипник качения, установленный со стороны большого диаметра конической шейки вала, резервуар с маслом и фитиль, подающий конец которого контактирует с конической шейкой вала [2]
Наиболее близким к изобретению является подшипниковый узел для скоростных механизмов, содержащий корпус, горизонтальный вал с коническим участком, больший диаметр которого расположен со стороны подшипника качения, втулку с конической внутренней поверхностью, охватывающую с зазором конический участок вала, и фитиль для подачи масла из резервуара к коническому участку вала [3]
Недостатком прототипа и других известных из уровня техники подшипниковых узлов с фитильной смазкой является ухудшение режима смазки подшипника при аксиальных смещениях вала относительно корпуса. Одной из причин относительного смещения вала и корпуса являются неравномерные температурные деформации деталей вследствие их нагрева во время работы машины, что имеет место, например при работе турбомолекулярных насосов, центробежных компрессоров и других роторных машин. При смещении вала относительно корпуса, в котором закреплен концевой (подающий) участок фитиля, в направлении большего диаметра конической шейки вала ухудшается контакт фитиля с валом, вследствие чего снижается эффективность подачи масла фитилем. Смещение вала в противоположном направлении увеличивает силу прижатия фитиля к валу, что может ускорить износ фитиля и в итоге снизить эффективность подачи масла к подшипнику. В обоих случаях относительные аксиальные смещения вала и корпуса снижают надежность работы подшипникового узла из-за нарушения нормального режима смазки подшипника.Known bearing assembly comprising a housing with a reservoir for lubricant, a rolling bearing and a wick brought out of the reservoir to a tapered sleeve mounted on a shaft, the larger diameter of which is facing the bearing [1]
Also known is a bearing assembly with wick grease, comprising a housing, a horizontal shaft with a tapered collar or a sleeve mounted on the shaft with a tapered outer surface, a rolling bearing mounted on the large diameter side of the tapered shaft journal, an oil reservoir and a wick, the supply end of which is in contact with tapered shaft journal [2]
Closest to the invention is a bearing assembly for high-speed mechanisms, comprising a housing, a horizontal shaft with a tapered section, a larger diameter of which is located on the side of the rolling bearing, a sleeve with a tapered inner surface, covering the tapered section of the shaft with a gap, and a wick for supplying oil from the reservoir to tapered shaft [3]
The disadvantage of the prototype and other known from the prior art bearing units with wick grease is the deterioration of the lubrication mode of the bearing with axial displacements of the shaft relative to the housing. One of the reasons for the relative displacement of the shaft and housing is the uneven temperature deformation of the parts due to their heating during operation of the machine, which occurs, for example, during the operation of turbomolecular pumps, centrifugal compressors and other rotary machines. When the shaft is displaced relative to the housing in which the end (supply) section of the wick is fixed, in the direction of the larger diameter of the conical neck of the shaft, the contact of the wick with the shaft deteriorates, as a result of which the efficiency of oil supply to the wick decreases. Displacing the shaft in the opposite direction increases the force pressing the wick to the shaft, which can accelerate the wear of the wick and ultimately reduce the efficiency of oil supply to the bearing. In both cases, the relative axial displacements of the shaft and housing reduce the reliability of the bearing assembly due to a violation of the normal lubrication of the bearing.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности работы подшипникового узла с фитильной смазкой за счет сохранения расчетного режима смазки подшипника при наличии аксиальных смещений вала относительно корпуса, причем главным в решении задачи является обеспечение неизменности контакта фитиля с конической шейкой вала. The aim of the invention is to increase the reliability and durability of the bearing assembly with wick grease by maintaining the calculated lubrication mode of the bearing in the presence of axial shaft displacements relative to the housing, the main thing in solving the problem is to ensure that the wick remains in contact with the conical shaft journal.

Для достижения поставленной цели в подшипниковом узле, содержащем корпус, горизонтальный вал с коническим участком или с посаженной неподвижно на вал конической втулкой, подшипник качения, расположенный на валу со стороны большего диаметра конического участка, установленную в корпусе внешнюю втулку с внутренней конической поверхностью, охватывающую с зазором конический участок вала, резервуар с жидкой смазкой и фитиль, который выведен из резервуара к коническому участку вала с обеспечением контакта с его поверхностью, охватывающая вал внешняя втулка установлена аксиально подвижно относительно корпуса, наружное кольцо подшипника неподвижно расположено в расточке этой втулки, а контактирующий с валом участок фитиля размещен в радиальной прорези на втулке. Предпочтительно радиальная прорезь выполнена на верхней части внешней втулки перпендикулярно ее оси, а фитиль поджат к валу упругим элементом, закрепленным на втулке. Установка неподвижного наружного кольца подшипника в расточке аксиально подвижной втулке, охватывающей конический участок вала, и размещение концевой части фитиля в радиальной прорези на втулке обеспечивают сохранение неизменным контакт фитиля с валом при аксиальных смещениях последнего относительно корпуса, так как вал, подшипник, втулка и размещенный в ее прорези подающий на вал смазку участок фитиля перемещаются по оси как жестко связанные между собой детали. Следовательно, режим смазывания подшипника не нарушается, что благоприятно влияет на нормальную работу подшипникового узла и способствует увеличению срока его службы. To achieve this goal, in the bearing assembly containing the housing, a horizontal shaft with a tapered section or with a tapered bushing fixedly mounted on the shaft, a rolling bearing located on the shaft from the side of the larger diameter of the tapered section, an external bush installed in the housing with an internal tapered surface covering the gap conical section of the shaft, the reservoir with liquid lubricant and the wick, which is removed from the reservoir to the conical section of the shaft with contact with its surface, covering l the outer sleeve is mounted axially movable relative to the housing, the outer ring of the bearing is stationary in the bore of this sleeve, and the section of the wick in contact with the shaft is placed in a radial slot on the sleeve. Preferably, the radial slot is made on the upper part of the outer sleeve perpendicular to its axis, and the wick is pressed against the shaft by an elastic element mounted on the sleeve. The installation of a stationary outer ring of the bearing in the bore of an axially movable sleeve, covering the conical section of the shaft, and the placement of the end part of the wick in the radial slot on the sleeve ensure that the contact of the wick with the shaft remains unchanged at axial displacements of the wick relative to the housing, since the shaft, bearing, sleeve and its cuts, the lubricant portion of the wick, which feeds the shaft, moves along the axis as rigidly interconnected parts. Therefore, the lubrication mode of the bearing is not violated, which favorably affects the normal operation of the bearing assembly and contributes to an increase in its service life.

На фиг. 1 и 2 представлен подшипниковый узел в разрезе. В корпусе 1 установлен на подшипнике 2 горизонтальный вал 3 с коническим участком 4, с поверхностью которого контактирует часть фитиля 5. Больший диаметр конического участка 4 расположен со стороны подшипника 2. Конический участок 4 вала может быть образован посаженной на вал втулкой 7 с конической внешней поверхностью. Оба конца фитиля 5 расположены в резервуаре 6 с жидким смазывающим материалом. В корпусе 1 установлена аксиально подвижная втулка 7, охватывающая с зазором 8 своей внутренней конической поверхностью конический участок 4 вала 3. Втулка 7 зафиксирована от поворота вокруг оси известным способом, например, крышкой 9 корпуса 1. Во внутренней расточке на торце втулки 7 установлено неподвижно наружное кольцо 10 подшипника 2, а в радиальной прорези 11 в верхней части втулки размещен участок фитиля 5, контактирующий с коническим участком вала 3. На втулке 7 закреплена упругая пластина 1 для поджатия с заданным усилием фитиля 5 к валу 3. In FIG. 1 and 2 are a sectional view of a bearing assembly. In the housing 1, a horizontal shaft 3 is mounted on the bearing 2 with a conical section 4, with the part of the wick contacting the surface 5. The larger diameter of the conical section 4 is located on the side of the bearing 2. The conical section of the shaft 4 can be formed by a sleeve 7 mounted on the shaft with a conical outer surface . Both ends of the wick 5 are located in the reservoir 6 with liquid lubricant. An axially movable sleeve 7 is installed in the housing 1, covering a conical section 4 of the shaft 3 with a gap 8 of its inner conical surface. The sleeve 7 is fixed against rotation around an axis in a known manner, for example, by the cover 9 of the housing 1. In the inner bore, the outer the ring 10 of the bearing 2, and in the radial slot 11 in the upper part of the sleeve there is a section of the wick 5 in contact with the conical section of the shaft 3. An elastic plate 1 is fixed on the sleeve 7 to compress with a given force of the wick 5 to the shaft 3.

При работе подшипникового узла жидкая смазка из резервуара 6 поступает по фитилю 5 к коническому участку 4 вращающегося вала 3 по закону термокапиллярного движения жидкости. Отделившиеся от фитиля 5 частицы смазки центробежными силами по конической поверхности участка 4 вала 3 направляются к подшипнику 2. На установившемся режиме работы машины для обеспечения подачи в подшипник необходимой дозы смазки требуется постоянство контакта фитиля с поверхностью вала. После выхода на установившийся режим скоростные роторные машины, как правило, нагреваются, что вызывает неравномерные осевые деформации корпуса и вала, тоесть их относительное смещение. В подшипниковом узле участок фитиля, находящийся в контакте с коническим участком 4 вала 3, расположен в прорези 11 аксиально подвижной втулки 7, которая через подшипник 2 связана с валом 3. Вследствие этого осевое смещение вала 3 относительно корпуса 1 в любую сторону практически не изменяет контакт фитиля с валом, так как контактирующий с валом участок фитиля перемещается вместе с валом, сохраняя свое положение на конической поверхности вала. Выполнение радиальной прорези 11 на верхней части втулки 7 перпендикулярно ее оси упрощает изготовление втулки и монтаж фитиля 5, так как это позволяет установить в прорези контактирующий с горизонтальным валом участок фитиля петлей, а оба конца фитиля разместить в резервуаре 6 со смазкой, что повышает эффективность подачи фитилем смазки к валу. During operation of the bearing assembly, liquid lubricant from the reservoir 6 enters through the wick 5 to the conical section 4 of the rotating shaft 3 according to the law of thermocapillary fluid motion. The lubricant particles separated from the wick 5 by centrifugal forces along the conical surface of the section 4 of the shaft 3 are sent to the bearing 2. At the steady state of the machine, to ensure the supply of the required dose of lubricant to the bearing, constant contact of the wick with the shaft surface is required. After reaching the steady state, high-speed rotary machines, as a rule, heat up, which causes uneven axial deformations of the housing and shaft, i.e. their relative displacement. In the bearing assembly, the section of the wick in contact with the conical section 4 of the shaft 3 is located in the slot 11 of the axially movable sleeve 7, which is connected through the bearing 2 to the shaft 3. As a result, the axial displacement of the shaft 3 relative to the housing 1 in any direction practically does not change the contact the wick with the shaft, since the section of the wick in contact with the shaft moves with the shaft, maintaining its position on the conical surface of the shaft. The execution of the radial slot 11 on the upper part of the sleeve 7 perpendicular to its axis simplifies the manufacture of the sleeve and the installation of the wick 5, as this allows you to install a section of the wick in contact with the horizontal shaft of the wick loop, and to place both ends of the wick in the tank 6 with lubricant, which increases the feed efficiency grease wick to the shaft.

Применение предлагаемого подшипникового узла в высокооборотных роторных машинах, например, в турбомолекулярных насосах, позволяет повысить надежность их работы за счет стабильности дозированной подачи смазки к подшипникам при наличии аксиальных смещений вала относительно корпуса. The use of the proposed bearing assembly in high-speed rotary machines, for example, in turbomolecular pumps, can improve the reliability of their operation due to the stability of the dosed supply of lubricant to the bearings in the presence of axial shaft displacements relative to the housing.

Claims

1. A bearing assembly comprising a housing, a horizontal shaft with a tapered section, a rolling bearing located on the shaft from the side of the larger diameter of the tapered section, a sleeve with an internal tapered surface mounted in the housing, covering the tapered section of the shaft with a gap, a fluid-lubricated reservoir and a wick, withdrawn from the tank to the conical section of the shaft with contact with its surface, characterized in that the sleeve covering the shaft is mounted axially movable relative to the housing, the outer ring the bearing is located motionless in the bore of the sleeve, and the section of the wick in contact with the shaft is placed in the slot on the sleeve.

2. The node according to claim 1, characterized in that the slot on the sleeve for placing the wick is made in the upper part of the sleeve perpendicular to its axis, and the wick is pressed against the conical section of the shaft by an elastic element mounted on the sleeve.