RU2115037C1

RU2115037C1 - Thrust sliding bearing

Info

Publication number: RU2115037C1
Application number: RU96104167A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Ульянов; А.В. Арон; Ю.П. Шишкин; С.Ю. Шишкин
Original assignee: Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering refrigerating engineering. SUBSTANCE: sealing rings of sliding bearing are made for axial displacement; they are made from antifriction material. In the course of starting and stopping the bearing, sealing rings are pressed to working surfaces of bearing disk under action of springs, thus taking up the axial force. When pressure is being increased, springs are compressed, sealing rings, move axially and bearing starts working in mode of hydrodynamic lubrication, thus reducing wear of working surfaces and self-setting segments. EFFECT: reduced losses of power at friction. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипникам скольжения с самоустанавливающимися сегментами и может быть использовано в разнообразных отраслях промышленности, и в частности в холодильной технике: для холодильных машин, для работы на маловязких жидкостях, смазываемый маловязкими жидкостями, работающий на хладагентах, работающий в условиях смазки маловязкими жидкостями. The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to persistent plain bearings with self-aligning segments and can be used in various industries, and in particular in refrigeration: for refrigeration machines, for working on low-viscosity liquids, lubricated with low-viscosity liquids, working on refrigerants, working lubricated with low viscosity fluids.

Известны опоры [1], состоящие из основного и вспомогательного подшипников, в которых основной подшипник работает в установившемся режиме гидродинамической смазки. Вспомогательный подшипник состоит из разрезных конических втулок из антифрикционного материала и предназначен только для поддержания вала в момент пуска, в режиме "скудной" смазки. Однако данная конструкция опорного устройства предназначена для восприятия только радиальной нагрузки. Known bearings [1], consisting of the main and auxiliary bearings, in which the main bearing operates in a steady state hydrodynamic lubrication. The auxiliary bearing consists of split tapered bushings made of antifriction material and is intended only to maintain the shaft at the time of start-up, in the mode of "poor" lubrication. However, this design of the support device is designed to absorb only radial load.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является упорный подшипник скольжения [2], который содержит корпус, с расположенными в нем самоустанавливающимися сегментами и упорный диск, внутри которого выполнены каналы подвода смазки к сегментам. Замкнутые радиальные продольные канавки каналов выполнены на рабочих поверхностях упорного диска, и они сообщены с каналами посредством осевых каналов. Полости между сегментами сообщены с атмосферой. The closest in technical essence to the proposed design is a thrust sliding bearing [2], which contains a housing with self-aligning segments located in it and a thrust disk, inside which the channels for supplying lubricant to the segments are made. Closed radial longitudinal grooves of the channels are made on the working surfaces of the thrust disk, and they are in communication with the channels through axial channels. The cavities between the segments are connected with the atmosphere.

Принцип действия подшипника заключается в следующем. По полому валу в упорный диск подается смазка, которая по каналам и канавкам поступает на рабочие поверхности диска, сегментов и в пространство между ними в зависимости от положения вала. При вращении диска смазка поступает в зазоры между ним и сегментами, образуя гидродинамические клинья. Специфическое расположение канавок способствует подаче холодной смазки на рабочие поверхности сегментов, повышает несущую способность и экономичность подшипника. The principle of operation of the bearing is as follows. Lubricant is supplied through the hollow shaft to the thrust disk, which through the channels and grooves enters the working surfaces of the disk, segments and into the space between them, depending on the position of the shaft. When the disk rotates, the lubricant enters the gaps between it and the segments, forming hydrodynamic wedges. The specific location of the grooves contributes to the supply of cold lubricant to the working surfaces of the segments, increases the bearing capacity and economy of the bearing.

Однако данной конструкции упорного подшипника присущ ряд недостатков:
ограничен диапазон применимости подшипника из-за того, что эффективная работа узла достигается за счет высокой вязкости холодной смазки, поступающей в зазоры. Вследствие этого подшипник не может быть использован для работы на маловязких жидкостях, таких как вода, холодильные агенты и т.д.;
в период пуска и остановки агрегата подшипник работает в условиях "скудной" смазки и с повышенным износом трущихся поверхностей. Особенно опасным данный режим становится в условиях смазки узла маловязкими жидкостями, когда образование смазочного клина становится невозможным.However, this design of the thrust bearing has a number of disadvantages:
the range of applicability of the bearing is limited due to the fact that the efficient operation of the assembly is achieved due to the high viscosity of the cold grease entering the gaps. As a result, the bearing cannot be used for work on low-viscosity liquids such as water, refrigerants, etc .;
during start-up and shutdown of the unit, the bearing operates in conditions of "poor" lubrication and with increased wear of rubbing surfaces. This mode becomes especially dangerous under conditions of lubricating the assembly with low-viscosity liquids, when the formation of a lubricating wedge becomes impossible.

Задача, решаемая изобретением повышение несущей способности подшипника при работе на маловязких жидкостях. The problem solved by the invention to increase the bearing capacity of the bearing when working on low-viscosity liquids.

Поставленная задача решается тем, что в известном упорном подшипнике скольжения, содержащем корпус, размещенные в нем самоустанавливающиеся сегменты и упорный диск с выполненными в нем радиальными продольными канавками и кольца-уплотнения внесены следующие усовершенствования: кольца-уплотнения выполнены из антифрикционного материала, имеют торцевую рабочую поверхность, контактирующую с упорным диском, и нерабочую торцевую поверхность, контактирующую и взаимодействующую с пружиной, а на поверхности упорного диска в зоне ее контакта с торцевой рабочей поверхностью кольца-уплотнения расположены дополнительные канавки, при этом кольца- уплотнения имеют возможность осевого перемещения. The problem is solved in that in the known thrust sliding bearing containing a housing, self-aligning segments placed in it and a thrust disk with radial longitudinal grooves and sealing rings made therein, the following improvements are made: sealing rings are made of antifriction material, have an end working surface in contact with the thrust disc, and a non-working end surface in contact and interacting with the spring, and on the surface of the thrust disc in the area of its contact additional grooves are located with the end working surface of the seal ring, while the seal rings have the possibility of axial movement.

На чертеже представлен заявляемый подшипник, продольный разрез. The drawing shows the inventive bearing, a longitudinal section.

Упорный подшипник скольжения содержит корпус 1 с расположенными в нем самоустанавливающимися сегментами 2 и упорный диск 3, внутри которого выполнены каналы 4 подвода смазки к сегментам 2 в виде радиальных продольных канавок 5, размещенных на рабочих поверхностях 6 и 7 упорного диска 3 и связаны с каналом 4 посредством осевых каналов 8. Кольца-уплотнения 9, выполненные из антифрикционного материала, имеют рабочую поверхность 10, которая контактирует с упорным диском 3. На поверхности диска в зоне ее контакта располагаются дополнительные замкнутые радиальные продольные канавки 11 и осевые каналы 12. Нерабочая поверхность кольца-уплотнения взаимодействует с пружиной 13 и фиксирующей крышкой 14. Подача маловязкой смазочной жидкости осуществляется по полому валу 15, а слив - через сливное отверстие 16 и через зазор 17 между валом и кольцами уплотнения. The thrust sliding bearing comprises a housing 1 with self-aligning segments 2 located therein and a thrust disk 3, inside of which are channels 4 for supplying lubricant to the segments 2 in the form of radial longitudinal grooves 5 located on the working surfaces 6 and 7 of the thrust disk 3 and connected to the channel 4 by means of axial channels 8. O-rings 9 made of antifriction material have a working surface 10 that is in contact with the thrust disk 3. On the surface of the disk in the area of its contact are additional closed radial longitudinal grooves 11 and axial channels 12. The non-working surface of the seal ring interacts with the spring 13 and the locking cover 14. The low-viscosity lubricant is supplied through the hollow shaft 15, and the drain through the drain hole 16 and through the gap 17 between the shaft and the seal rings .

Работу подшипника можно подразделить на три этапа. Перед запуском агрегата в корпусе подшипника смазка отсутствует и избыточное давление жидкости равно нулю. Пружины 13 с определенным усилием воздействуют на нерабочие поверхности колец-уплотнений 9 и прижимают рабочие поверхности 10 к рабочим поверхностям 6, 7 упорного диска 3. В этот момент между рабочими поверхностями 6, 7 упорного диска 3 и рабочими поверхностями самоустанавливающихся сегментов 2 имеется зазор. Поэтому в момент пуска самоустанавливающиеся сегменты 2 не работают, а возникающее незначительное осевое усилие воспринимается рабочими поверхностями 10 колец-уплотнений 9, работающих в режиме сухого трения. Антифрикционный материал колец-уплотнений 9 обеспечивает малые потери мощности на трение и износ. На втором этапе маловязкая жидкость под избыточным давлением, развиваемым насосом, поступает по полому валу 15 через каналы 4, 8, 12 на дополнительные канавки 11 внутрь корпуса подшипника и начинает воздействовать на рабочие поверхности колец-уплотнений. По мере роста давления усилия от жидкости начинают превышать усилия пружин. Кольца-уплотнения перемещаются в осевом направлении с образованием зазоров между своими рабочими поверхностями и соответствующими поверхностями упорного диска. При этом величина данных зазоров должна быть больше зазоров между диском и сегментами. В данный момент упорный подшипник работает в обычном режиме гидродинамической смазки при максимальных нагрузках. Слив смазки осуществляется через сливное отверстие 16 и через зазоры 17 между валом и цилиндрическими поверхностями колец-уплотнений 9. The operation of the bearing can be divided into three stages. Before starting the unit in the bearing housing, there is no lubrication and the excess fluid pressure is zero. The springs 13 with a certain force act on the idle surfaces of the ring seals 9 and press the working surfaces 10 against the working surfaces 6, 7 of the thrust disk 3. At this moment, there is a gap between the working surfaces 6, 7 of the thrust disk 3 and the working surfaces of the self-aligning segments 2. Therefore, at the time of start-up, the self-aligning segments 2 do not work, and the resulting slight axial force is perceived by the working surfaces 10 of the O-rings 9 operating in the dry friction mode. The antifriction material of the O-rings 9 provides low power losses due to friction and wear. At the second stage, a low-viscosity liquid under excess pressure developed by the pump enters through the hollow shaft 15 through channels 4, 8, 12 to additional grooves 11 inside the bearing housing and begins to act on the working surfaces of the seal rings. As pressure increases, the forces from the fluid begin to exceed the efforts of the springs. O-rings move in the axial direction with the formation of gaps between their working surfaces and the corresponding surfaces of the thrust disk. At the same time, the value of these gaps should be greater than the gaps between the disk and segments. At the moment, the thrust bearing is operating in the usual hydrodynamic lubrication mode at maximum loads. Lubrication is carried out through the drain hole 16 and through the gaps 17 between the shaft and the cylindrical surfaces of the O-rings 9.

Третий этап работы характеризует остановку агрегата. В этом случае при снижении избыточного давления в корпусе подшипника и уменьшении частоты вращения вала, усилия пружин начинают превышать силы гидравлического давления жидкости. Кольца-уплотнения 9 перемещаются в осевом направлении и прижимаются к рабочим поверхностям 6, 7 упорного диска 3, фиксируя его так, что он начинает работать в режиме сухого трения до полной остановки вала. При этом трение в зоне сегментов отсутствует. The third stage of work characterizes the shutdown of the unit. In this case, with a decrease in excess pressure in the bearing housing and a decrease in the shaft speed, the efforts of the springs begin to exceed the forces of the hydraulic pressure of the liquid. The seal rings 9 are moved in the axial direction and pressed against the working surfaces 6, 7 of the thrust disk 3, fixing it so that it starts to work in dry friction until the shaft stops completely. Moreover, there is no friction in the segment zone.

Предлагаемое конструктивное решение имеет ряд технических и экономических преимуществ:
исключается износ рабочих поверхностей самоустанавливающихся сегментов;
перевод подшипника на маловязкие жидкости значительно снижает потери мощности на трение и температурный уровень опорного устройства;
расширяется диапазон применимости подшипников за счет отказа от использования в качестве смазки минеральных масел, нежелательных, например, в холодильных машинах. В этом случае можно использовать маловязкие рабочие тела: хладон, аммиак, пропан и т.д.The proposed constructive solution has a number of technical and economic advantages:
eliminates wear on the working surfaces of the self-aligning segments;
the transfer of the bearing to low-viscosity fluids significantly reduces the power loss due to friction and the temperature level of the supporting device;
the range of applicability of bearings expands due to the rejection of the use of mineral oils, undesirable, for example, in refrigerators, as a lubricant. In this case, low-viscosity working fluids can be used: freon, ammonia, propane, etc.

Claims

A thrust sliding bearing comprising a housing, self-aligning segments placed therein and a thrust disk with radial longitudinal grooves and sealing rings made in it, characterized in that the sealing rings are made of antifriction material, have an end working surface in contact with the thrust disk, and non-working end surface in contact and interacting with the spring, and on the surface of the thrust disk in the area of its contact with the end working surface of the seal ring are additional grooves, while the seal rings have the possibility of axial movement.