RU2237200C1

RU2237200C1 - Thrust plain bearing for shaft of turbine-driven set

Info

Publication number: RU2237200C1
Application number: RU2003113832/11A
Authority: RU
Inventors: нский А.С. Лис (RU); А.С. Лисянский; Н.П. Егоров (RU); Н.П. Егоров; ров М.И. Шкл (RU); М.И. Шкляров; Е.М. Сухоруков (RU); Е.М. Сухоруков; В.Н. Митин (RU); В.Н. Митин; А.Ф. Спиридонов (RU); А.Ф. Спиридонов; Н.С. Лебедько (RU); Н.С. Лебедько
Original assignee: Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ. Электросила, Энергомашэкспорт"
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-09-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: bearing has top and bottom races and top and bottom semi-inserts. The bottom semi-insert has at least two cross passages for batched supply of high-pressure lubricant from internal and external sources with the use of a check valve. The bearing spherical sides are spaced, which provides self-adjusting the insert with respect to the shaft. The top and bottom semi-inserts are provided with passages and spaces for major supply of lubricant in the direction of rotation of the shaft at an angle to the horizontal plane as well as additional discharging of exhaust lubricant provided in the zone close to the horizontal plane.

EFFECT: improved thermal condition of operation.

3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области энергомашиностроения, конкретно турбостроения, в частности, к разработке конструкций и производству опорных подшипников скольжения валов мощных турбоагрегатов и турбогенераторов.The present invention relates to the field of power engineering, specifically turbine engineering, in particular, to the development of structures and the production of thrust bearings for the shafts of powerful turbine units and turbogenerators.

Известны конструкции опорных подшипников скольжения, содержащих наружную и внутреннюю кольцевые обоймы со сферическими поверхностями, с установленными между ними антифрикционными и полуэластичными материалами и зафиксированными с помощью выступов и впадин на внутренней поверхности наружной обоймы (патент РФ №2186267, опубл. Б.И. №21, 2002 г., патент РФ №2179269, опубл. Б.И. №4, 2002 г.).Known designs of pillow block bearings containing the outer and inner annular rings with spherical surfaces, with antifriction and semi-elastic materials installed between them and fixed with protrusions and depressions on the inner surface of the outer ring (RF patent No. 2186267, publ. B.I. No. 21 , 2002, RF patent No. 2179269, publ. B.I. No. 4, 2002).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств, относится то, что в известных устройствах вследствие не предусмотренной возможности подвода смазки к сферическим контактным поверхностям вкладыша, наблюдается повышенные трение и, соответственно, износ. При этом известные устройства сложны в изготовлении в силу необходимости использования дополнительной операции расплава под давлением полиамидных материалов, а также недостаточно надежны при длительной эксплуатации в агрегатах, особенно в условиях повышенных удельных нагрузок и температур.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using known devices include the fact that in the known devices, due to the not provided possibility of supplying lubricant to the spherical contact surfaces of the liner, increased friction and, accordingly, wear are observed. Moreover, the known devices are difficult to manufacture due to the need to use an additional melt operation under pressure of polyamide materials, as well as insufficiently reliable during long-term operation in units, especially under conditions of increased specific loads and temperatures.

Известны конструкции опорных подшипников скольжения, содержащие верхний и нижний полувкладыши со сферическими опорными поверхностями и снабженные внутренними полукольцевыми каналами основного подвода смазки, расположенными в верхнем полувкладыше, при этом подвод смазки выполнен через выемку в горизонтальной плоскости против направления вращения вала (Вишнивецкий М.Г., Мищенко Ю.И. Совершенствование радиальных подшипников турбин. НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1975 г., с. 10-15).Known designs of pillow block bearings containing the upper and lower half-shells with spherical bearing surfaces and provided with internal semicircular channels of the main lubricant supply located in the upper half-shell, while the lubricant is supplied through a recess in the horizontal plane against the direction of rotation of the shaft (Vishnivetsky M.G., Mishchenko Yu.I. Improvement of radial bearings of turbines (NIIINFORMTYAZHMASH, 1975, p. 10-15).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств, относится то, что опорные сферические поверхности вкладыша и корпуса выполнены без зазоров между ними, что не обеспечивает возможность перемещения вкладыша относительно вала при перекосах его опор в процессе эксплуатации турбомашины. Более того, подвод смазки осуществляют через выемку, расположенную в зоне отрицательных давлений и насыщаемую воздухом, подсасываемым из торцов подшипника. Смазка, пройдя через верхний полувкладыш, поступает к рабочей поверхности нижнего полувкладыша уже нагретой и вспененной, что приводит к появлению температурного градиента и снижению несущей способности подшипника, а также повышению расхода смазки и возрастанию потерь мощности турбоагрегата на трение.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using known devices include the fact that the supporting spherical surfaces of the liner and the housing are made without gaps between them, which does not allow the liner to move relative to the shaft when its bearings are skewed during operation of the turbomachine. Moreover, the supply of lubricant is carried out through a recess located in the negative pressure zone and saturated with air sucked from the ends of the bearing. The lubricant, passing through the upper half-liner, enters the working surface of the lower half-liner already heated and foamed, which leads to the appearance of a temperature gradient and a decrease in the bearing capacity of the bearing, as well as an increase in lubricant consumption and an increase in the frictional power of the turbine unit.

Наиболее близким устройством аналогичного назначения к предлагаемому по совокупности признаков и выбранном в качестве прототипа является устройство опорного подшипника скольжения, включающее верхний и нижний полувкладыши с опорными сферическими поверхностями, снабженное внутренним кольцевым каналом подвода смазки одновременно в верхнем и нижнем полувкладышах, из которого смазка поступает в выемку в горизонтальной плоскости, расположенную со стороны по направлению вращения вала непосредственно в зону начала образования гидродинамического клина в нижнем полувкладыше (Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М., 1990 г., с. 118, 125, 135).The closest device for a similar purpose to the proposed combination of features and selected as a prototype is a bearing block bearing, comprising an upper and lower half liner with supporting spherical surfaces, equipped with an inner annular channel for supplying lubricant simultaneously in the upper and lower half liners, from which the lubricant enters the recess in a horizontal plane, located on the side in the direction of rotation of the shaft directly into the zone of the onset of hydrodynamic formation wedge in the lower half-liner (Trukhny A.D. Stationary steam turbines. M., 1990, p. 118, 125, 135).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве не обеспечивается свободное перемещение вкладыша относительно вала, отсутствует возможность дополнительного дозированного подвода смазки к опорным сферическим поверхностям вкладыша, а также не обеспечены оптимальные условия смазки и дополнительного отвода отработанной смазки в нижнем и верхнем полувкладышах, что приводит к повышению температурного уровня и в целом к снижению несущей способности и надежности работы подшипника.For reasons that impede the achievement of the result indicated below when using the known device adopted for the prototype, the known device does not provide free movement of the liner relative to the shaft, there is no possibility of additional dosed supply of lubricant to the supporting spherical surfaces of the liner, and optimal conditions are not provided lubrication and additional drainage of used lubricant in the lower and upper half-liners, which leads to an increase in the temperature level and in general m to reduce the bearing capacity and reliability of the bearing.

Желаемый технический результат состоит в создании оптимальных условий смазки и улучшении теплового режима работы вкладыша опорного подшипника скольжения, что в комплексе обеспечивает повышение вибрационной надежности, несущей способности, демпфирующих свойств опорного подшипника, его способности к унификации и последующей модернизации, ремонтопригодности, а также снижению износа и трения, расхода смазки, что очевидно обеспечивает повышение экономичности турбоагрегата за счет снижения потерь его мощности на трение, а также повышает надежность работы и технико-экономические показатели турбомашины в целом.The desired technical result is to create optimal lubrication conditions and improve the thermal regime of the thrust bearing shell, which together provides increased vibration reliability, bearing capacity, damping properties of the thrust bearing, its ability to unify and subsequent modernization, maintainability, as well as reduce wear and friction, lubricant consumption, which obviously provides an increase in the efficiency of the turbine unit by reducing its friction power losses, and also increases reliability and technical and economic indicators of the turbomachine as a whole.

Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого изобретения достигается тем, что в опорном подшипнике скольжения вала турбомашины, содержащем разъемную обойму, верхний и нижний полувкладыши, снабженные взаимно сопряженными с внутренней расточкой обоймы опорными сферическими подушками, причем в нижнем полувкладыше от его рабочей поверхности к опорной сферической поверхности нижней обоймы выполнены не менее двух внутренних перекрестных каналов дозированного подвода смазки высокого давления, между контактными сферическими поверхностями обойм и опорных подушек выполняют минимальный зазор, равный не менее 0,004 диаметра сферы, а в нижней обойме обеспечивают дозированный подвод смазки высокого давления попеременно от внутреннего (на номинальном режиме) и внешнего источника с использованием обратного клапана (на режимах пуска и останова) минимально по двум разветвленным внутренним каналам, соединенных с перекрестными внутренними каналами в нижнем полувкладыше и полостями карманов, расположенных на его рабочей поверхности и на сферической поверхности обоймы в зонах их соединений, при этом основной подвод смазки на рабочую поверхность выполняют в нижнем полувкладыше путем расположения подводящих смазку каналов под углом 40-45° к горизонтальной плоскости вкладыша и по направлению вращения вала, а дополнительный отвод отработанной смазки в нижнем полувкладыше обеспечивают путем снабжения устройства опорного подшипника профилированной полостью, располагаемой по всей ширине вкладыша, начало которой определено и расположено под углом 40-45° к горизонтальной плоскости вкладыша против направления вращения вала, а также двух симметричных каналов в радиальном направлении на торцах полости, при этом в верхнем полувкладыше отвод отработанной смазки осуществлен за счет выполнения полости по всей ширине вкладыша, при этом начало которой расположено под углом 10-15°, а окончание под углом 35-40° к вертикальной оси по направлению вращения вала, а также выполняют дополнительные каналы на торцевой плоскости полости, направленные в тангенциальном направлении относительно вала в сторону его вращения.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the plain bearing of the shaft of the turbomachine containing a detachable cage, the upper and lower half-liners are provided with support spherical pillows mutually conjugated with the inner bore of the cage, and in the lower half-liner from its working surface to the supporting spherical surface at least two internal cross channels of metered supply of high-pressure lubricant, between the contact spheres, are made of the lower cage Minimum clearance equal to at least 0.004 of the sphere diameter is provided by the surfaces of the cages and support pillows, and in the lower cage they provide a dosed supply of high-pressure grease alternately from the internal (in the nominal mode) and the external source using the non-return valve (in the start and stop modes) along two branched internal channels connected to cross internal channels in the lower half-liner and pockets cavities located on its working surface and on a spherical surface cages in the areas of their joints, while the main supply of lubricant to the working surface is performed in the lower half-liner by arranging the channels supplying the grease at an angle of 40-45 ° to the horizontal plane of the liner and in the direction of rotation of the shaft, and the additional withdrawal of used grease in the lower half-liner is provided by supply support bearing device with a profiled cavity located over the entire width of the liner, the beginning of which is defined and located at an angle of 40-45 ° to the horizontal plane of the liner against pressure of rotation of the shaft, as well as of two symmetrical channels in the radial direction at the ends of the cavity, while in the upper half-liner, the spent lubricant is removed by performing the cavity along the entire width of the liner, the beginning of which is located at an angle of 10-15 °, and the end is at an angle 35-40 ° to the vertical axis in the direction of rotation of the shaft, and also perform additional channels on the end plane of the cavity, directed in the tangential direction relative to the shaft in the direction of rotation.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a technical solution characterized by signs identical or equivalent to those proposed.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволил выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату и изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest technical solution for the totality of features, allowed to identify in the claimed device a combination of significant distinctive features, in relation to the technical result perceived by the applicant and set forth in the following claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности изобретения "новизна".Therefore, the claimed invention meets the criteria of patentability of the invention of "novelty."

Для проверки соответствия предлагаемого технического решения критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск по известной из уровня техники информации. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает из известного уровня техники явным для специалиста образом. В частности, предлагаемым изобретением не предусматривается следующее:To verify the conformity of the proposed technical solution with the patentability criterion of the invention "inventive step", the applicant conducted an additional search using information known from the prior art. The search results showed that the invention does not follow from the prior art in a manner that is explicit for the skilled person. In particular, the invention does not provide for the following:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;- addition of a known product by any known part (s) attached to it (by) according to known rules, in order to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the influence of such a replacement is established;

- исключение какой-либо части (элемента) устройства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом известного из уровня техники для такого исключения и т.п.;- the exclusion of any part (element) of the device with the simultaneous exclusion due to its function and the achievement of the well-known from the prior art for such an exception, etc .;

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;

- создание устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, а достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.- creation of a device consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.

Более того, для достижения желаемого результата, заявитель внес в устройство опорного подшипника скольжения вала турбомашины принципиальные и неочевидные конструктивные изменения, а также снабдил его новыми элементами и связями. При таком конструктивном исполнении опорного подшипника скольжения в результате практической реализации предлагаемого устройства:Moreover, in order to achieve the desired result, the applicant introduced fundamental and non-obvious design changes to the device of the plain bearing of the shaft of the turbomachine, and also provided him with new elements and connections. With this design, the thrust bearing as a result of the practical implementation of the proposed device:

Во-первых, за счет выполнения опорных взаимно сопряженных сферических поверхностей, с минимальным зазором между ними и одновременной организации дополнительного дозированного подвода смазки высокого давления попеременно от внутреннего и внешнего источника с использованием обратного клапана по внутренним перекрестным каналам на опорную сферическую поверхность, обеспечивается надежность самоустановки вкладыша относительно вала турбомашины, а также создаются рациональные условия для обеспечения равномерности и улучшения температурного уровня и надежности работы подшипника при номинальных и повышенных удельных нагрузках.Firstly, due to the implementation of supporting mutually conjugated spherical surfaces, with a minimum gap between them and the simultaneous organization of an additional metered supply of high-pressure lubricant alternately from an internal and external source using a check valve through internal cross channels to the supporting spherical surface, the insert self-installation is reliable relative to the shaft of the turbomachine, and rational conditions are created to ensure uniformity and improve temperatures molecular weight and reliability of bearing operation at nominal and high specific loads.

Во-вторых, путем оптимальной организации подвода и дополнительного отвода отработанной смазки в верхнем и нижнем полувкладышах температура подвода смазки сохраняется неизменной от номинального значения, что обусловлено исключением перемешивания подаваемой и отработанной смазки, эффективный отвод которой обеспечивается полостями 20 и 22, каналами 21 и 23 и пазами 26 (см. фиг.2).Secondly, by optimally organizing the supply and additional discharge of the used grease in the upper and lower half-liners, the temperature of the supply of grease remains unchanged from the nominal value, due to the exception of mixing the supplied and used grease, the effective removal of which is provided by cavities 20 and 22, channels 21 and 23 and grooves 26 (see figure 2).

В-третьих, за счет применения подвижных масляных уплотнений 24 дополнительно обеспечивается свободная самоустановка вкладыша относительно вала и снижение протечек смазки через уплотнения при всех максимально возможных тепловых расцентровках и перекосах опор валопровода турбомашин.Thirdly, due to the use of movable oil seals 24, free self-alignment of the liner relative to the shaft and the reduction of lubricant leaks through the seals at all maximum possible thermal alignments and distortions of the supports of the turbomachine shaft shafts are additionally ensured.

В-четвертых, вследствие практического наличия перекосов опор и тепловых расцентровок валопровода турбоагрегатов, постоянно возникающих при их эксплуатации, на номинальном режиме работы, соответственно, на торцах рабочей поверхности опорного подшипника давление и зазоры в слое смазки значительно отличаются по абсолютной величине. Выполнение взаимно сопряженных сферических поверхностей вкладыша и обоймы с зазором между ними уже позволяет обеспечить его минимальную самоустановку относительно вала в продольном направлении, а организация внутренних перекрестных каналов дозированного подвода смазки высокого давления дополнительно улучшает самоустановку вкладыша относительно вала за счет автоматического поступления смазки более высокого давления на противоположную сторону опорной сферической поверхности вкладыша, что обеспечивает мгновенность его поворота, а также способствует повышению вибрационной надежности вследствие полного исключения перекосов на рабочей поверхности, возможности возникновения низкочастотной вибрации, а также снижению износа, сглаживанию температурного градиента. Для предложенной конструкции все конструктивные доводы действуют при всех возможных удельных нагрузках из-за большого резерва по его несущей способности и вибрационной надежности на всех режимах работы турбоагрегатов.Fourth, due to the practical presence of distortions of the supports and thermal misalignment of the shaft of turbine units that constantly occur during their operation, at the nominal operating mode, respectively, at the ends of the working surface of the support bearing, the pressure and gaps in the lubricant layer differ significantly in absolute value. The implementation of mutually conjugated spherical surfaces of the liner and the cage with a gap between them already allows for its minimal self-alignment relative to the shaft in the longitudinal direction, and the organization of the internal cross channels of the metered supply of high-pressure lubricant additionally improves the self-alignment of the liner relative to the shaft due to the automatic receipt of higher-pressure lubricant on the opposite the side of the supporting spherical surface of the liner, which ensures the instantness of its rotation, and also helps to increase vibrational reliability due to the complete elimination of distortions on the working surface, the possibility of low-frequency vibration, as well as reducing wear, smoothing the temperature gradient. For the proposed design, all structural arguments are valid at all possible specific loads due to the large reserve for its bearing capacity and vibrational reliability in all operating modes of turbine units.

Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемое заявителем устройство обеспечивают достижение усматриваемого им неочевидного технического результата, а именно заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности "изобретательский уровень".Thus, we can conclude that the device proposed by the applicant ensures the achievement of the non-obvious technical result that he sees, namely, the claimed invention meets the patentability criterion of "inventive step".

На чертежах, поясняющих сущность заявленного изобретения, представлены: на фиг.1 - продольный разрез по плоскости Б-Б опорного подшипника скольжения; на фиг.2 - поперечный разрез опорного подшипника скольжения по плоскости А-А; на фиг.3 - вид Г (в плане) на фиг.2 нижнего полувкладыша.In the drawings, explaining the essence of the claimed invention, are presented: in Fig.1 - a longitudinal section along the plane BB of the plain bearing; figure 2 is a transverse section of the thrust bearing along the plane aa; figure 3 is a view of G (in plan) in figure 2 of the lower half-liner.

Опорный подшипник скольжения (фиг.1-3) состоит из верхней 1 и нижней 2 обойм, из верхнего 3 и нижнего 4 полувкладышей, включающих опорные сферические подушки 5, рабочую поверхность 6 из антифрикционного сплава, на которой в нижнем полувкладыше выполнены гидростатические карманы 7 и внутренние перекрестные каналы 8 и 9, направленные к контактным сферическим поверхностям нижней обоймы 10 с расположенными в ней полостями 11, соединенными осевым каналом 12 дозированного подвода смазки высокого давления 13 от внешнего источника, включающего обратный клапан 14. Основной подвод смазки 15 осуществлен через отверстие 16 в обоймах и полувкладышах и каналы 17 в нижнем полувкладыше под углом α₁=40-45° к горизонтальной плоскости по направлению вращения вала “ω” на эксцентричную расточку 18, расположенной на рабочей поверхности 6 на пересекающихся осях с каналами 18. В нижнем полувкладыше 4 дополнительный отвод отработанной смазки 19 осуществлен через профилированную полость 20, расположенную на рабочей поверхности под углом α₂=40-45° к горизонтальной плоскости против направления вращения вала “ω”, и радиальные каналы 21 в полостях 20 под углом α₃=42° к горизонтальной плоскости, а в верхнем полувкладыше 3 дополнительный отвод отработанной смазки выполнен через полость 22, начало которой расположено под углом α₄=10-15° к вертикальной оси по направлению вращения вала “ω”, и каналы 23, направленные тангенциально относительно вала в сторону вращения вала “ω”.The plain bearing (Figs. 1-3) consists of upper 1 and lower 2 cages, of upper 3 and lower 4 half-shells, including spherical pillows 5, a working surface 6 of an antifriction alloy, on which hydrostatic pockets 7 and 7 are made in the lower half-shell internal cross channels 8 and 9, directed to the contact spherical surfaces of the lower cage 10 with cavities 11 located therein, connected by an axial channel 12 of a metered supply of high pressure lubricant 13 from an external source, including a return to apan 14. The main lubricant supply hole 15 through 16 carried out in the cage and semiloose leaves and channels 17 in the lower semiloose leaves at an angle α ₁ = 40-45 ° to the horizontal plane in the direction "ω" rotation on the eccentric shaft bore 18 located on the working surface 6 on intersecting axes with channels 18. In the lower half-liner 4, the additional waste grease 19 is withdrawn through a profiled cavity 20 located on the working surface at an angle α ₂ = 40-45 ° to the horizontal plane against the direction of rotation of the shaft “ω”, and p adial channels 21 in the cavities 20 at an angle α ₃ = 42 ° to the horizontal plane, and in the upper half-liner 3 an additional exhaust of the used lubricant is made through the cavity 22, the beginning of which is located at an angle α ₄ = 10-15 ° to the vertical axis in the direction of rotation of the shaft “Ω”, and channels 23 directed tangentially relative to the shaft in the direction of rotation of the shaft “ω”.

Подвижность и соответственно самоустановка вкладыша относительно вала в осевом направлении, во-первых, обеспечивается взаимно сопряженными сферическими поверхностями обойм 1 и опорных подушек 5, имеющих гарантированный минимальный зазор, равный не менее 0,004 диаметра сферы, а также выполнением дозированного подвода смазки высокого давления 13 к внутренним перекрестным каналам 8, 9 от внешнего источника на режимах пуска и останова турбомашин, а на номинальном режиме работы турбоагрегата - путем отбора смазки повышенного давления из развитого гидродинамического клина между вкладышем и валом (т.е. внутреннего источника) через карманы 7, внутренние перекрытия и каналы 8, 9 к полостям 11 на сферической поверхности нижней обоймы 2, и во-вторых за счет применения подвижных масляных уплотнений 24, не ограничивающих подвижность вкладыша при возможных расцентровках вала и перекосах опор турбомашин.The mobility and, accordingly, self-alignment of the liner relative to the shaft in the axial direction, firstly, is provided by mutually conjugated spherical surfaces of the cages 1 and support pillows 5 having a guaranteed minimum clearance equal to at least 0.004 of the diameter of the sphere, as well as by performing a metered supply of high pressure grease 13 to the internal cross channels 8, 9 from an external source in the modes of starting and stopping turbomachines, and in the nominal operating mode of a turbine unit - by selecting high-pressure lubricant from developed hydrodynamic wedge between the liner and the shaft (i.e. the internal source) through the pockets 7, the internal ceilings and channels 8, 9 to the cavities 11 on the spherical surface of the lower casing 2, and secondly due to the use of movable oil seals 24, not limiting liner mobility with possible shaft misalignments and distortions of the supports of the turbomachines.

В корпусе 25 нижних половин подвижных масляных уплотнений 24, а также в теле нижнего полувкладыша 4 выполнены симметричные пазы 26 для слива отработанной смазки из межуплотнительного пространства 27.In the housing 25 of the lower halves of the movable oil seals 24, as well as in the body of the lower half-liner 4, symmetrical grooves 26 are made for draining the waste lubricant from the inter-sealing space 27.

Опорный подшипник скольжения работает следующим образом.The plain bearing works as follows.

Смазка при номинальном давлении 0,06-0,12 МПа поступает через отверстие 16, каналы 17, эксцентричную расточку 18 на рабочую поверхность 6 из антифрикционного материала нижнего полувкладыша 4. С началом вращения вала и по мере увеличения его частоты вращения до номинального значения в гарантированном зазоре между валом и рабочей поверхностью образуется гидродинамический клин, что обуславливает всплытие вала, при этом несущая способность подшипника определяется величиной всплытия вала, его расположением относительно расточки в вертикальном и горизонтальном направлениях, температурным уровнем при различных нагрузках на различных режимах работы турбомашин.Lubrication at a nominal pressure of 0.06-0.12 MPa enters through the hole 16, channels 17, an eccentric bore 18 on the working surface 6 of the antifriction material of the lower half-liner 4. With the beginning of rotation of the shaft and as its speed increases to the nominal value in guaranteed a gap between the shaft and the working surface forms a hydrodynamic wedge, which causes the ascent of the shaft, while the bearing capacity of the bearing is determined by the magnitude of the ascent of the shaft, its location relative to the bore in the vertical and Horizontal directions temperature level under various loads for various modes of operation of turbomachinery.

Выполнение каналов подвода смазки под углом α₁=40-45° к горизонтальной плоскости по направлению вращения вала “ω”, т.е. близким к тангенциальному, обеспечивает повышенную скорость подачи, улучшает условия входа и распределения смазки на рабочую поверхность нижнего полувкладыша и, соответственно, повышает его несущую способность.The implementation of the lubrication supply channels at an angle α ₁ = 40-45 ° to the horizontal plane in the direction of rotation of the shaft “ω”, ie close to tangential, provides an increased feed rate, improves the conditions of entry and distribution of lubricant on the working surface of the lower half-liner and, accordingly, increases its bearing capacity.

Свежая смазка из каналов 17, в направлении, близком к тангенциальному, попадает в эксцентричную расточку, расположенную на пересекающихся осях с каналами, что предотвращает нерациональное перетекание подаваемой смазки в верхний полувкладыш и улучшает условия входа смазки на рабочую поверхность нижнего полувкладыша.Fresh lubricant from the channels 17, in a direction close to the tangential one, enters an eccentric bore located on intersecting axes with the channels, which prevents irregular flow of the supplied lubricant into the upper half liner and improves the conditions for the lubricant to enter the working surface of the lower half liner.

Протяженность развитого гидродинамического клина в нижних полувкладышах большинства подшипников скольжения турбомашин на номинальном режиме составляет 100-140° с максимум давления в слое смазки, равным 5-8 МПа (в зависимости от величины нагрузки), и расположенным примерно под углом 15° к вертикальной оси по направлению вращения вала. Вследствие этого карманы 7 внутренних перекрестных каналов 8 и 9 дозированного подвода смазки высокого давления выполнены на рабочей поверхности нижнего полувкладыша под углом α₅=14-16° к вертикальной оси вкладыша по направлению вращения вала “ω” и расположены симметрично торцов его рабочей поверхности, а также продольной оси вкладыша, при этом карманы с каждого его торца соединены с центральными карманами 28, расположенными на оси вкладыша. Аналогичное расположение и выполнение полостей предусмотрено на внутренней сферической поверхности нижней обоймы 2 корпуса подшипника, соединенных радиальными отверстиями с каналом 12 подвода смазки высокого давления 13 с использованием обратного клапана 14 от внешнего источника.The length of the developed hydrodynamic wedge in the lower half-shells of most sliding bearings of turbomachines in nominal mode is 100-140 ° C, the maximum pressure in the lubricant layer is 5-8 MPa (depending on the load), and located at an angle of 15 ° to the vertical axis along direction of rotation of the shaft. As a result, the pockets 7 of the inner cross channels 8 and 9 of the metered supply of high-pressure lubricant are made on the working surface of the lower half-liner at an angle α ₅ = 14-16 ° to the vertical axis of the liner in the direction of shaft rotation “ω” and are located symmetrically to the ends of its working surface, and also the longitudinal axis of the liner, while the pockets from each of its ends are connected to the central pockets 28 located on the axis of the liner. A similar arrangement and execution of cavities is provided on the inner spherical surface of the lower race 2 of the bearing housing, connected by radial holes to the channel 12 for supplying high-pressure lubricant 13 using a check valve 14 from an external source.

Таким образом, на номинальном режиме работы турбомашины в результате образования гидродинамического клина в несущей его области из карманов 7, расположенных под углом α₅=14-16° к вертикальной оси, постоянно по внутренним перекрестным каналам 8, 9 осуществляется отбор и соответственно дозированный подвод смазки высокого давления (5-8 МПа) на опорную сферическую поверхность нижней обоймы в центральные полости на оси вкладыша 11, что позволяет обеспечить существенное улучшение подвижности сегмента за счет поступления смазки высокого давления и повышения демпфирующих свойств подшипника.Thus, at the nominal operating mode of the turbomachine as a result of the formation of a hydrodynamic wedge in its bearing region from pockets 7 located at an angle α ₅ = 14–16 ° to the vertical axis, selection and, accordingly, metered supply of lubricant is carried out continuously through the internal cross channels 8, 9 high pressure (5-8 MPa) on the supporting spherical surface of the lower cage in the central cavity on the axis of the liner 11, which allows to significantly improve the mobility of the segment due to the receipt of high-pressure lubricant and improving the damping properties of the bearing.

При пуске или останове турбомашины дозированный подвод смазки высокого давления 13 осуществляется от внешнего источника с использованием обратного клапана 14, при этом смазка поступает через канал 12 в нижней обойме через радиальные отверстия к полостям 11 и далее по внутренним перекрестным каналам 8, 9 к карманам 7, 28 на рабочей поверхности. В результате происходит всплытие вала на смазочном слое и при необходимости поворот вкладыша относительно продольной оси валопровода путем одновременного всплытия самого вкладыша в пределах минимального зазора между сферическими поверхностями относительно обоймы и его самоустановки за счет автоматического поступления смазки более высокого давления на противоположную и необходимую сторону взаимно сопряженных сферических поверхностей.When starting or stopping the turbomachine, the dosed supply of high-pressure grease 13 is carried out from an external source using a check valve 14, while the grease flows through the channel 12 in the lower cage through the radial holes to the cavities 11 and then through the internal cross channels 8, 9 to the pockets 7, 28 on the work surface. As a result, the shaft emerges on the lubricating layer and, if necessary, the liner rotates relative to the longitudinal axis of the shaft line by simultaneously surfacing the liner itself within the minimum clearance between the spherical surfaces relative to the cage and its self-installation due to the automatic receipt of higher pressure lubricant on the opposite and necessary side of the mutually conjugate spherical surfaces.

В нижнем полувкладыше на выходе из несущего слоя гидродинамического клина в зоне угла α₂=40-45° образуется область отрицательных давлений. Для снижения подсоса смазки и ее переноса в верхний полувкладыш 3 в этой области выполнены полость 20 и радиальные каналы 21, через которые часть горячей отработанной смазки отводится непосредственно в картер корпуса подшипника.In the lower half-liner at the exit from the carrier layer of the hydrodynamic wedge in the zone of the angle α ₂ = 40-45 °, a region of negative pressures is formed. To reduce the grease leakage and its transfer to the upper half-liner 3, a cavity 20 and radial channels 21 are made in this area, through which part of the hot spent grease is discharged directly into the housing of the bearing housing.

Остальное незначительное количество горячей отработанной смазки переносится на рабочую поверхность верхнего полувкладыша 3, и далее за счет выполнения полости 22 каналов 23, расположенных в тангенциальном направлении относительно вала в сторону его вращения, поступает в межуплотнительное пространство 27 и через пазы 26 в корпусе нижнего уплотнения 25 и нижнего полувкладыша 4 сливается в картер корпуса подшипника.The remaining small amount of hot spent lubricant is transferred to the working surface of the upper half-liner 3, and then, due to the cavity 22 of the channels 23 located in the tangential direction relative to the shaft in the direction of rotation, it enters the inter-sealing space 27 and through the grooves 26 in the lower seal housing 25 and the lower half-liner 4 merges into the housing of the bearing housing.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании предлагаемого устройства следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates that when using the proposed device the following set of conditions:

- средство, воплощающее предлагаемое техническое решение при его осуществлении, используется в производстве и эксплуатации опорных подшипников скольжения для роторов мощных турбоагрегатов и турбогенераторов;- a tool that embodies the proposed technical solution in its implementation, is used in the production and operation of pillow block bearings for rotors of powerful turbine units and turbogenerators;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной ниже формулы патента на изобретение, подтверждается возможность его осуществления с помощью приведенных в описании заявки или известных до даты приоритета средств и методов;- for the claimed device in the form described in the independent clause of the patent formula for the invention set forth below, the possibility of its implementation using the means and methods known in the application description or known prior to the priority date is confirmed;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно обеспечивает эффективную самоустановку подшипника в продольном направлении относительно валопровода на всех возможных режимах работы турбомашин, что в комплексе с оптимальными условиями и организации основного и дополнительного дозированного подвода, а также отвода отработанной смазки позволяет повысить вибрационную надежность и снизить температурные неравномерности и уровни рабочей поверхности подшипника при номинальных и повышенных удельных нагрузках, возникающих, например, при возможных тепловых расцентровках валопровода. Упомянутое способствует повышению вибрационной надежности, несущей способности, демпфирующих свойств опорного подшипника, унифицированности и ремонтопригодности подшипника, снижению износа и трения, расхода смазки, что очевидно обеспечивает повышение экономичности турбоагрегата за счет снижения потерь мощности на трение, а также повышает надежность его работы.- the tool embodying the claimed invention in its implementation is capable of achieving the achievement of the technical result perceived by the applicant, namely, it provides effective self-alignment of the bearing in the longitudinal direction relative to the shaft shaft at all possible operating modes of the turbomachines, which is combined with optimal conditions and organization of the main and additional metered supply, as well as waste grease removal allows to increase vibration reliability and reduce temperature irregularities and flat work surface bearing at nominal and high specific loads arising, for example, possible thermal misalignment shafting. The aforementioned contributes to an increase in vibrational reliability, bearing capacity, damping properties of the pillow block bearing, uniformity and maintainability of the bearing, reduction of wear and friction, and lubricant consumption, which obviously provides an increase in the cost-effectiveness of the turbine unit by reducing friction power losses, and also increases its reliability.

Claims

1. The sliding bearing of the turbine shaft, comprising a detachable cage of the bearing housing, upper and lower half-shells provided with support spherical cushions mutually conjugated with the inner bore of the cage, and channels of metered high-pressure lubrication are made in the lower half-shell from its working surface to the supporting spherical surface of the lower cage pressure, characterized in that between the contact spherical surfaces of the casing and the supporting pillows of the liners perform a gap of at least 0.004 di meters of the sphere of the cage, and the lower cage is provided with at least two branched internal channels for dosed supply of high-pressure grease alternately from the internal and external sources connected to the cross internal channels in the lower half-liner and the cavities of the pockets located on its working surface and on the spherical surface of the cage in the areas of their joints, while the main supply of lubricant to the working surface is performed in the lower half-liner by arranging the channels supplying the lubricant at an angle n less than 40 ° to the horizontal plane of the liner and in the direction of rotation of the shaft, and the additional withdrawal of used grease in the lower half liner is provided by supplying the support bearing device with an additional profiled cavity located along the entire width of the liner, as well as two channels symmetrically located in the radial direction and at the ends cavity, while in the upper half-liner perform an additional cavity over the entire width of the liner to drain the used lubricant, and also perform additional shafts on the end plane of the cavity, directed in the tangential direction relative to the shaft in the direction of its rotation.

2. The plain bearing according to claim 1, characterized in that the dosed supply lines of high-pressure lubricant are alternately provided with a check valve from the internal and external sources.

3. The plain bearing according to claim 1, characterized in that the beginning of the additional profiled cavity in the lower half-liner is positioned at an angle of not more than 45 ° to the horizontal plane of the liner against the direction of rotation of the shaft, and the beginning of the additional cavity in the upper half-shell is positioned at an angle of at least 10 °, and the end - at an angle of at least 35 ° to the vertical axis in the direction of rotation of the shaft.

4. The pillow block bearing according to claim 1, characterized in that the upper and lower half-liners are provided with movable oil seals located on the end surfaces of said half-liners.