RU2287697C1

RU2287697C1 - Thrust bearing

Info

Publication number: RU2287697C1
Application number: RU2005114751/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Кошелев (RU); Сергей Алексеевич Кошелев; Михаил Викторович Бакурадзе (RU); Михаил Викторович Бакурадзе; Николай Николаевич Гудков (RU); Николай Николаевич Гудков; Владимир Владимирович Ермолаев (RU); Владимир Владимирович Ермолаев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Теплоэнергосервис-ЭК" (ОАО "Теплоэнергосервис-ЭК")
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2006-11-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: thrust bearing comprises rotor with thrust comb, stator, thrust blocks interposed between the comb and stator, and balls interposed between the thrust blocks and thrust face of the stator and locked against shift in the peripheral direction. Several balls are set in the grooves made in the thrust blocks from the side of the stator and bear on the other balls mounted in the grooves in the thrust face of the stator .

EFFECT: enhanced reliability.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению и может быть использовано при конструировании упорных и опорно-упорных подшипников скольжения паровых турбин.The invention relates to the field of energy, to turbine engineering and can be used in the design of thrust and thrust bearings of steam turbines.

Совершенствование конструкции упорных и опорно-упорных подшипников паровых турбин имеет большое значение для обеспечения надежной работы турбоагрегатов, поскольку они воспринимают значительные осевые усилия, действующие на ротор, и для фиксации ротора в осевом направлении. Работа упорного подшипника скольжения осуществляется за счет поддержания масляного клина между упорным гребнем вращающегося ротора и статором. Современные упорные подшипники для паровых турбин выполняют сегментной или колодочной конструкции, при которой упорные колодки для создания масляного клина должны отклоняться от вертикального положения. Конструкции упорных и опорно-упорных подшипников разных турбостроительных фирм отличаются в основном устройством установки упорных колодок в статоре.Improving the design of thrust and thrust bearings of steam turbines is of great importance for ensuring the reliable operation of turbine units, since they absorb significant axial forces acting on the rotor and for fixing the rotor in the axial direction. The thrust sliding bearing is operated by maintaining an oil wedge between the thrust ridge of the rotating rotor and the stator. Modern thrust bearings for steam turbines perform a segment or block design, in which thrust blocks to create an oil wedge must deviate from the vertical position. The designs of thrust and thrust bearings of various turbine building companies differ mainly in the installation of thrust blocks in the stator.

Известна конструкция опорно-упорного подшипника, в котором упорные колодки установлены в статоре (вкладыше) при помощи обойм, в которых они фиксируются от окружного и радиального смещений, и установочных колец для фиксации в осевом направлении. При сборке опорно-упорного подшипника упорные колодки тщательно пригоняют на одинаковую толщину для обеспечения равномерной нагрузки на упорные колодки. (Под ред. Косяка Ю.Ф. Паротурбинные установки АЭС. - М.: Энергия, 1978. С.56-58. Рис.5-6).A known design of a thrust bearing, in which the thrust blocks are installed in the stator (liner) using clips in which they are fixed from circumferential and radial displacements, and the mounting rings for fixing in the axial direction. When assembling the thrust bearing, the thrust blocks are carefully fitted to the same thickness to ensure an even load on the thrust blocks. (Under the editorship of Yu. F. Kosyak. Steam turbine units of nuclear power plants. - M .: Energia, 1978. P.56-58. Fig. 5-6).

Недостатком известной конструкции является то, что если несмотря на одинаковую толщину подушек, возникает неодинаковый износ колодок, что происходит, например, при перекосе оси вала ротора в опорном подшипнике или при попадании посторонних частиц из масла в масляный зазор между колодкой и упорным гребнем ротора, нагрузка на упорные колодки распределяется неравномерно, что снижает нагрузочную способность упорного подшипника и надежность его работы.A disadvantage of the known design is that if, despite the same thickness of the pillows, uneven wear of the pads occurs, which occurs, for example, when the axis of the rotor shaft is skewed in the thrust bearing or if foreign particles get from the oil into the oil gap between the block and the thrust rotor ridge, the load on the thrust blocks is distributed unevenly, which reduces the load capacity of the thrust bearing and its reliability.

Известна конструкция упорного подшипника, где упорные колодки установлены в упорном вкладыше статора при помощи замкнутого кругового рычажного выравнивающего устройства, так называемого «типа Кингсбери», которое состоит из двух ярусов опорных подушек или сухарей, причем каждая упорная колодка опирается на центр опорной подушки верхнего яруса, эти подушки своими боковыми плечами опираются на плечи опорных подушек нижнего яруса, а те опираются по центру на обойму вкладыша статора. Таким образом, упорные колодки этого подшипника кинематически связаны меду собой так, что при нажатии на них упорным диском ротора их опорные поверхности устанавливаются с одинаковым зазором относительно упорного диска (Под ред. Косяка Ю.Ф. Паротурбинные установки АЭС. - М.: Энергия, 1978. С.58-60. Рис 5-8).A known design of a thrust bearing, where the thrust blocks are installed in the thrust liner of the stator using a closed circular lever leveling device, the so-called "Kingsbury type", which consists of two tiers of support pillows or crackers, each thrust block rests on the center of the support pillow of the upper tier, these pillows with their lateral shoulders rest on the shoulders of the support pillows of the lower tier, and those lean in the center on the holder of the stator liner. Thus, the thrust blocks of this bearing are kinematically connected by honey so that when they are pressed by the thrust disc of the rotor, their bearing surfaces are installed with the same clearance relative to the thrust disc (Edited by Yu. F. Kosyak. Steam turbine units of nuclear power plants. - M .: Energy, 1978. S. 58-60. Fig. 5-8).

Недостатком известной конструкции упорного подшипника является сложность и трудоемкость его изготовления, так как выравнивающее устройство эффективно только в случае его тщательного выполнения - все контактные поверхности должны быть закаленными, тщательно отшлифованными и подогнанными по краске и иметь малую площадь контакта во избежание больших сил трения.A disadvantage of the known design of a thrust bearing is the complexity and laboriousness of its manufacture, since the alignment device is effective only if it is carefully executed - all contact surfaces must be hardened, carefully sanded and adjusted in paint and have a small contact area to avoid high friction forces.

Известна конструкция опорно-упорного подшипника фирмы «ВВС», в которой упорные колодки опираются скошенными гранями на шарики, расположенные под окружными щелями между соседними колодками и установленные в отверстиях упорного кольца-сепаратора. Наличие подвижных шариков дает возможность упорным колодкам принимать нужное положение для образования масляного клина (Шляхин П.Н. Паровые и газовые турбины. - М.: Энергия, 1974. С.150. Рис.10-22).A known design of a thrust bearing company "VVS", in which thrust blocks are supported by beveled faces on balls located under circumferential slots between adjacent blocks and installed in the holes of the thrust ring-separator. The presence of movable balls makes it possible for persistent blocks to take the necessary position for the formation of an oil wedge (Shlyakhin PN Steam and gas turbines. - M .: Energy, 1974. P.150. Fig. 10-22).

Это известное устройство является наиболее близким устройством аналогичного назначения к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.This known device is the closest device of a similar purpose to the proposed combination of features and is taken as a prototype.

Недостатком устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению предполагаемого технического результата при использовании известного устройства по прототипу, является то, что опорные шарики, установленные под упорными колодками в один кольцевой ряд, не создают выравнивающей системы, и для создания одинакового зазора между упорными колодками и упорным гребнем ротора требуется тщательная пригонка упорных колец по толщине, что приводит к сложности и трудоемкости изготовления опорно-упорного подшипника.The disadvantage of the device adopted for the prototype, as well as the reason that impedes the achievement of the expected technical result when using the known device of the prototype, is that the support balls installed under the thrust blocks in one ring row do not create a leveling system, and to create the same gap between thrust blocks and thrust rotor crest requires a careful fit of the thrust rings in thickness, which leads to the complexity and complexity of the manufacture of a thrust bearing.

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 the 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 по совокупности признаков технического решения, позволило выявить в заявляемом устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the technical solution, allowed us to identify in the inventive device a combination of significant distinguishing features in relation to the applicant's perceived technical result, set forth in the following claims.

Заявляемое техническое решение позволяет более эффективно выравнивать распределение осевого усилия от ротора на упорные колодки, создавая замкнутую в окружном и радиальном направлениях кольцевую цепь, что позволяет увеличить нагрузочную способность упорного подшипника, существенно снизить трудоемкость его изготовления и повысить надежность работы по сравнению с выравнивающим устройством «типа Кингсбери».The claimed technical solution makes it possible to more effectively equalize the distribution of axial force from the rotor to the thrust blocks, creating an annular chain closed in the circumferential and radial directions, which allows to increase the loading capacity of the thrust bearing, significantly reduce the laboriousness of its manufacture and increase the reliability compared to the type alignment device Kingsbury. "

Предложен упорный подшипник, включающий ротор с упорным гребнем и статор, расположенные между ними упорные колодки и шары, установленные между упорными колодками и упорным торцем статора, и зафиксированные от окружного смещения, при этом часть шаров установлена в пазах, выполненных на упорных колодках со стороны "статора, и опирается на другую часть шаров, установленных в пазах на упорном торце статора, а сечения пазов под шары выполнены с радиусом, большим радиуса шаров, с возможностью обкатывания одной части шаров относительно другой.A thrust bearing is proposed, including a rotor with a thrust ridge and a stator, thrust blocks and balls located between them, installed between the thrust blocks and the thrust end of the stator, and fixed from circumferential displacement, while some of the balls are installed in grooves made on the thrust blocks from the side stator, and rests on another part of the balls installed in the grooves on the stub end face of the stator, and the groove sections for the balls are made with a radius greater than the radius of the balls, with the possibility of rolling one part of the balls relative to the other.

На фиг.1 изображен продольный разрез упорного подшипника; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - развертка по сечению Б-Б фиг.2.Figure 1 shows a longitudinal section of a thrust bearing; figure 2 is a view a of figure 1; figure 3 is a scan along section BB of figure 2.

Упорный подшипник включает упорный гребень 1 ротора 2, обойму 3 статора 4, установленные между ними упорные колодки 5. В упорных колодках 5 со стороны обоймы 3 статора 4 выполнены кольцевые пазы 6, в которых установлены шары 7, и радиальные пазы 8, в которых установлены шары 9. Шары 7 ограничены в окружном смещении штифтами 10 и стопорными пластинами 11, шары 9 ограничены от смещения к оси ротора 2 штифтами 12. Шары 7 и 9 упорных колодок 5 опираются на шары 13, установленные в кольцевом пазу 14, выполненном на упорном торце обоймы 3 статора 4, и зафиксированные от окружного смещения штифтами 15. При этом сечения пазов 6, 8, 14 под шары 7, 9, 13 выполнены с радиусом, большим радиуса шаров на величину, обеспечивающую возможность обкатывания шаров 7, 9, 13 по дну пазов 6, 8, 14, обкатывания шаров 7, 9 упорных колодок 5 по шарам 13 обоймы 3 статора 4. Между шарами 7 и штифтами 10 выполнены зазоры «а», между шарами 9 и штифтами 12 - зазоры «в», между шарами 7 и стопорными пластинами 11 - зазоры «с», между шарами 13 и штифтами 15 - зазоры «d». Упорные колодки 5 зафиксированы от окружного смещения штифтами 16. Таким образом, система опорных шаров 7, 9, 13 создает замкнутую в окружном и радиальном направлениях кольцевую цепь.The thrust bearing includes a thrust ridge 1 of the rotor 2, a cage 3 of the stator 4, thrust blocks 5 installed between them. In the thrust blocks 5 on the side of the cage 3 of the stator 4, annular grooves 6 are made in which balls 7 are installed, and radial grooves 8 in which are installed balls 9. Balls 7 are limited in circumferential displacement by pins 10 and retaining plates 11, balls 9 are limited from displacement to the axis of the rotor 2 by pins 12. Balls 7 and 9 of thrust blocks 5 are based on balls 13 mounted in an annular groove 14 made on the thrust end stator cages 3, and fixed t of circumferential displacement by pins 15. In this case, the cross-sections of the grooves 6, 8, 14 for the balls 7, 9, 13 are made with a radius greater than the radius of the balls by an amount that allows rolling the balls 7, 9, 13 along the bottom of the grooves 6, 8, 14, rolling in balls 7, 9 of the stop pads 5 over the balls 13 of the cage 3 of the stator 4. Between the balls 7 and the pins 10, the gaps "a" are made, between the balls 9 and the pins 12 - the gaps "b", between the balls 7 and the locking plates 11 - the gaps " c ", between the balls 13 and the pins 15 - the gaps" d ". The thrust blocks 5 are fixed from the circumferential displacement by the pins 16. Thus, the system of support balls 7, 9, 13 creates a ring chain closed in the circumferential and radial directions.

Упорный подшипник работает следующим образом. Во время работы в зазоры между упорными колодками 5 и гребнем 1 ротора 2 подается масло. Гребень 1 ротора 2 осевым усилием от проточной части турбомашины прижимается к упорным колодкам 5. Благодаря опиранию упорных колодок 5 шарами 7 и 9 на шары 13 и возможности взаимного обкатывания шаров 7, 9, 13 упорные колодки 5 могут устанавливаться в нужное положение в окружном направлении, при этом создается масляный клин (фиг.3), обеспечивающий надежную работу упорного подшипника в режиме жидкого трения. Упорные колодки 5 устанавливаются также и в правильное радиальное положение, компенсирующее возможный перекос относительно оси ротора 2. При этом замкнутая система опорных шаров 7, 9, 13 работает как выравнивающие устройство так, что при отклонении усилия на одной из упорных колодок от средней величины усилие от нее передается через шары 7, 9, 13 на другую упорную колодку и так далее, пока нагрузки на всех упорных колодках не выравняются. Зазоры «а», «в», «с», «d» предотвращают защемление шаров 7, 9, 13.The thrust bearing operates as follows. During operation, oil is supplied to the gaps between the thrust blocks 5 and the ridge 1 of the rotor 2. The comb 1 of the rotor 2 is axially pressed from the flow part of the turbomachine against the thrust blocks 5. Due to the support of the thrust blocks 5 with balls 7 and 9 on the balls 13 and the possibility of mutual rolling of the balls 7, 9, 13, the thrust blocks 5 can be installed in the desired position in the circumferential direction, this creates an oil wedge (figure 3), which ensures reliable operation of the thrust bearing in the liquid friction mode. Thrust blocks 5 are also installed in the correct radial position, compensating for possible skew relative to the axis of the rotor 2. In this case, the closed system of support balls 7, 9, 13 works as a leveling device so that when the force on one of the thrust blocks deviates from the average value, the force from it is transmitted through balls 7, 9, 13 to another thrust block and so on, until the loads on all thrust blocks are aligned. The gaps "a", "b", "c", "d" prevent pinching of the balls 7, 9, 13.

Claims

1. Thrust bearing, comprising a rotor with a thrust ridge and a stator, thrust blocks and balls located between them, installed between the thrust blocks and the thrust end ohm of the stator, and fixed from the circumferential displacement, characterized in that part of the balls are installed in the grooves made on the thrust blocks on the side of the stator and rests on another part of the balls installed in the grooves on the thrust end of the stator.

2. The thrust bearing according to claim 1, characterized in that the groove sections for the balls are made with a radius greater than the radius of the balls, with the possibility of rolling one part of the balls relative to the other.