RU2423627C1

RU2423627C1 - Bearing unit

Info

Publication number: RU2423627C1
Application number: RU2010120906/11A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Викторович Марюшин (RU); Анатолий Викторович Марюшин; Светлана Юрьевна Шведова (RU); Светлана Юрьевна Шведова
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолётный Завод Им. М.Л. Миля"
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-07-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: bearing unit consists of hydro-mechanical switching device positioned in bore of case (2) radial to shaft (1) and including: rolling element (7), slide (6) encasing rolling element, choke (9) installed with a gap "b" relative to slide, exceeding gap "a" between friction bearing (3) and shaft, and pusher (8) resting on rolling element. Oil channels (4) and (5) are made in the case. Cavity of high pressure (14) is located between slide (6) and case (2), while cavity of low pressure (15) is located between slide (6) and choke (9). Slide (6) and pusher (8) are independently spring loaded relative to choke (9); also, rigidity of spring (12) of the pusher is less, than rigidity of spring (13) of the slide. Rigidity of spring (12) of the pusher is chosen from a condition of minimal required pressure of pusher (8) onto rolling element (7), while rigidity of spring (13) of the slide is chosen from the condition of ensuring operation pressure of oil in the cavity of slide (6).

EFFECT: compact design of complex bearing unit possessing high reliability and long service life.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к комбинированным подшипниковым узлам, предназначенным для использования, например, в авиационных агрегатах.The invention relates to mechanical engineering, namely to combined bearing units intended for use, for example, in aircraft assemblies.

Недостатком подшипников скольжения является их повышенный износ в момент отсутствия масляного слоя или масляной пленки в начальный момент работы агрегата, когда масло из маслонасоса еще не дошло до контактирующих поверхностей подшипника. Для повышения долговечности подшипникового узла в агрегатах используют комбинированные подшипники.The disadvantage of sliding bearings is their increased wear at the moment of absence of an oil layer or oil film at the initial moment of operation of the unit, when the oil from the oil pump has not yet reached the contacting surfaces of the bearing. To increase the durability of the bearing unit in the units use combined bearings.

Известен подшипниковый узел комбинированной опоры вала (наиболее близкий аналог по конструкции и назначению - авторское свидетельство SU №1379509, F16C 21/00; 1988), содержащий корпус, вал, подшипник скольжения и подшипник качения, а также механическое переключающее устройство для отключения подшипника качения при достижении валом расчетных оборотов, которое содержит стержень, контактирующий с валом и жестко связанный с подпружиненным башмаком, пружина которого выполнена в виде набора шайб, размещенного между стержнем и подшипником скольжения.A bearing assembly of a combined shaft support is known (the closest analogue in design and purpose is copyright certificate SU No. 1379509, F16C 21/00; 1988), comprising a housing, a shaft, a sliding bearing and a rolling bearing, as well as a mechanical switching device for disengaging the rolling bearing when when the shaft reaches the design speed, which contains a shaft in contact with the shaft and rigidly connected with a spring-loaded shoe, the spring of which is made in the form of a set of washers placed between the shaft and the sliding bearing.

В соответствии с описанием изобретения при достижении расчетных оборотов вала стержень 3 с башмаком 4 под действием центробежных сил отходят от вала 1 и вал опирается на подшипник скольжения.In accordance with the description of the invention, when the calculated rotations of the shaft are achieved, the shaft 3 with the shoe 4 under the action of centrifugal forces move away from the shaft 1 and the shaft rests on a sliding bearing.

Однако центробежная сила на стержни 3 с башмаками 4 будет действовать только до тех пор, пока стержни с помощью пружин 5 прижимаются к валу 1. Действие центробежных сил прекратится сразу же, как только стержни оторвутся от вала. Тогда пружины 5 вернут стержни в контакт с валом, в результате чего получится колебательный процесс - отрыв стержней от вала и резкий возврат в контакт с валом, что для высокоскоростного вала будет означать резкое торможение вала от всей массы подшипника скольжения с установленными на нем подшипником качения, стержнями, пружинами и башмаками, а также может привести к задиру поверхности контакта стержня и вала.However, the centrifugal force on the rods 3 with shoes 4 will only act until the rods are pressed against the shaft 1 by means of springs 5. The centrifugal forces will cease immediately as soon as the rods come off the shaft. Then the springs 5 will return the rods to contact with the shaft, as a result of which an oscillating process will occur - the rods will be torn off the shaft and will suddenly come back into contact with the shaft, which for a high-speed shaft will mean a sharp braking of the shaft from the entire mass of the sliding bearing with a rolling bearing installed on it, rods, springs and shoes, and can also lead to seizure of the contact surface of the rod and shaft.

Задачей изобретения является создание компактной конструкции комбинированного подшипникового узла с высокой надежностью и долговечностью.The objective of the invention is to provide a compact design of a combined bearing assembly with high reliability and durability.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в подшипниковом узле, содержащем корпус, вал, подшипник скольжения, тело качения и гидромеханическое устройство, взаимодействующее с телом качения, в соответствии с изобретением гидромеханическое устройство выполнено в виде расположенных в радиальном сверлении корпуса: золотника, внутри которого расположено тело качения, заглушки, установленной с зазором относительно золотника, превышающим зазор между подшипником скольжения и валом, и толкателя, опирающегося на тело качения, причем золотник и толкатель независимо подпружинены относительно заглушки, полость высокого давления золотника соединена маслоканалом с полостью высокого давления маслосистемы, а полость низкого давления золотника соединена с полостью низкого давления маслосистемы через отверстия в заглушке.The problem is solved due to the fact that in the bearing assembly comprising a housing, a shaft, a sliding bearing, a rolling body and a hydromechanical device interacting with the rolling body, in accordance with the invention, the hydromechanical device is made in the form of a housing located in the radial drilling: a spool inside which is located a rolling body, a plug installed with a clearance relative to the spool exceeding the clearance between the sliding bearing and the shaft, and a pusher resting on the rolling body, and gold the nickel and pusher are independently spring-loaded relative to the plug, the high-pressure cavity of the spool is connected by the oil channel to the high-pressure cavity of the oil system, and the low-pressure cavity of the spool is connected to the low-pressure cavity of the oil system through the holes in the plug.

При этом жесткость пружины толкателя меньше жесткости пружины золотника и выбрана из условия минимально необходимого давления толкателя на тело качения, а жесткость пружины золотника выбрана из условия достижения рабочего давления масла в полости золотника.In this case, the stiffness of the pusher spring is less than the stiffness of the spool spring and is selected from the condition of the minimum required pressure of the pusher on the rolling body, and the stiffness of the spool spring is selected from the condition of reaching the working oil pressure in the spool cavity.

Подбором жесткостей пружин толкателя и золотника (и соответствующих зазоров) можно обеспечить контакт вала с телами качения подшипникового узла в начальном режиме работы агрегата, когда масло от маслонасоса маслосистемы еще не дошло до контактирующих с валом поверхностей подшипника скольжения подшипникового узла, и за счет тел качения исключить, таким образом, повышенный износ подшипника скольжения.By selecting the stiffnesses of the pusher springs and the spool (and the corresponding clearances), it is possible to ensure shaft contact with the rolling elements of the bearing assembly in the initial operating mode of the unit, when the oil from the oil system oil pump has not yet reached the sliding surfaces of the bearing assembly in contact with the shaft, and exclude the rolling elements Thus, increased wear of the plain bearing.

При достижении необходимого для перемещения золотника давления масла в системе контакт тела качения с валом прекращается, и подшипниковый узел работает как подшипник скольжения.When the oil pressure necessary to move the spool in the system is reached, the contact of the rolling body with the shaft ceases, and the bearing assembly acts as a sliding bearing.

Применение подшипника скольжения в основном режиме работы узла обеспечивает конструкции узла и агрегата в целом компактность, меньшую массу и большие возможные нагрузки в сравнении с использованием подшипников качения, что существенно для авиационных агрегатов.The use of a sliding bearing in the main mode of operation of the assembly ensures the design of the assembly and the assembly as a whole, compactness, lower weight and greater possible loads in comparison with the use of rolling bearings, which is essential for aircraft assemblies.

Конструкция подшипникового узла поясняется чертежами, где изображены:The design of the bearing unit is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - разрез подшипникового узла при давлении масла, равном нулю;figure 1 - section of the bearing assembly at an oil pressure equal to zero;

на фиг.2 - поперечный разрез агрегата по А-А фиг.1;figure 2 is a transverse section of the unit along aa figure 1;

на фиг.3 - место В фиг.2;figure 3 - place In figure 2;

на фиг.4 - разрез подшипникового узла при рабочем давлении масла;figure 4 is a section of a bearing assembly at an operating oil pressure;

на фиг.5 - поперечный разрез агрегата по А-А фиг.4;figure 5 is a transverse section of the unit along aa figure 4;

на фиг.6 - место В фиг.5.figure 6 - place In figure 5.

Подшипниковый узел содержит (фиг.1, 2, 3) вал 1, корпус 2, в котором размещен подшипник скольжения 3 и выполнены маслоканалы 4 и 5, соединенные с полостью высокого давления маслосистемы агрегата, и гидромеханическое переключающее устройство, которое состоит (фиг.1, 2) из золотника 6, внутри которого (фиг.3, 6) расположено тело качения 7, толкателя 8 и заглушки 9 с отверстиями 10 и 11, соединенными с полостью низкого давления маслосистемы. Гидромеханические переключающие устройства установлены по крайней мере в трех радиальных (к оси вала и корпуса) сверлениях корпуса 2 агрегата. Вал 1 и подшипник скольжения 3 образуют зазор «а». Толкатель 8 и золотник 6 подпружинены относительно заглушки 9 соответственно пружинами 12 и 13.The bearing assembly contains (Figs. 1, 2, 3) a shaft 1, a housing 2, in which a sliding bearing 3 is placed and oil channels 4 and 5 are made, connected to a high-pressure cavity of the oil system of the unit, and a hydromechanical switching device, which consists (Fig. 1 , 2) from a spool 6, inside of which (FIGS. 3, 6) there is a rolling body 7, a pusher 8 and a plug 9 with holes 10 and 11 connected to the low-pressure cavity of the oil system. Hydromechanical switching devices are installed in at least three radial (to the axis of the shaft and housing) drills of the housing 2 of the unit. Shaft 1 and sliding bearing 3 form a clearance "a". The pusher 8 and the spool 6 are spring-loaded relative to the plug 9, respectively, by the springs 12 and 13.

Между золотником 6 и корпусом 2 расположена полость высокого давления 14 золотника, а между золотником 6 и заглушкой 9 расположена полость низкого давления 15 золотника. Между золотником 6 и заглушкой 9 имеется зазор «b», причем зазор «b» больше зазора «а».Between the spool 6 and the housing 2 there is a high pressure cavity 14 of the spool, and between the spool 6 and the plug 9 there is a low pressure cavity 15 of the spool. Between the spool 6 and the plug 9 there is a gap "b", and the gap "b" is larger than the gap "a".

Жесткость пружины 13 больше жесткости пружины 12. Пружина 12 рассчитана на минимально необходимое давление толкателя 8 на тело качения 7 и на вал 1. Пружина 12 рассчитана на сжатие только при достижении рабочего давления масла в полости высокого давления 14 золотника, в маслоканалах 4 и 5 и в зазоре «а».The stiffness of the spring 13 is greater than the stiffness of the spring 12. The spring 12 is designed for the minimum required pressure of the pusher 8 on the rolling body 7 and on the shaft 1. The spring 12 is designed to compress only when the working oil pressure in the high-pressure cavity 14 of the spool, in the oil channels 4 and 5 and in the gap "a".

Подшипниковый узел работает следующим образом.The bearing assembly operates as follows.

Вначале, в момент запуска агрегата, увеличения оборотов, заполнения каналов маслосистемы маслом, прогреве агрегата на холостом ходу без нагрузки, вращение вала 1 происходит относительно подпружиненных тел качения 7.Initially, at the time of starting the unit, increasing revolutions, filling the channels of the oil system with oil, heating the unit at idle without load, the shaft 1 rotates relative to the spring-loaded rolling bodies 7.

В этот период устраняется процесс сухого трения между валом 1 и подшипником скольжения 3. На фиг.2 изображено сечение А-А с рекомендуемым минимальным количеством гидромеханических устройств, число которых составляет три. На фиг.3 показано увеличенное изображение места контакта тела качения 7 и вала 1 в момент запуска и раскрутки агрегата, в котором установлена описываемая конструкция.During this period, the dry friction process between the shaft 1 and the sliding bearing 3 is eliminated. Figure 2 shows a section A-A with the recommended minimum number of hydromechanical devices, the number of which is three. Figure 3 shows an enlarged image of the contact point of the rolling body 7 and the shaft 1 at the time of launch and promotion of the unit in which the described structure is installed.

В процессе увеличения оборотов вала 1 и давления масла в маслосистеме агрегата происходит заполнение маслом каналов 4 и 5, полости высокого давления 14 и зазора «а». При достижении рабочего давления масла в полости высокого давления 14 происходит (фиг.4, 5, 6) перемещение золотника 6 в сторону заглушки 9, преодолевается сопротивление пружины 12 толкателя и пружины 13 золотника, воздух и масло из полости низкого давления 15 вытесняются через отверстия 10, 11 заглушки 9, тело качения 7 отжимается от вала 1 с помощью золотника 6, а вращение вала 1 продолжается в заполненном под давлением масла зазоре «а».In the process of increasing the revolutions of the shaft 1 and the oil pressure in the oil system of the unit, the channels 4 and 5, the high pressure cavity 14 and the gap “a” are filled with oil. When the working oil pressure in the high-pressure cavity 14 is reached (Figs. 4, 5, 6), the slide valve 6 moves towards the plug 9, the resistance of the pusher spring 12 and the slide spring 13 is overcome, air and oil from the low-pressure cavity 15 are forced out through the openings 10 11 of the plug 9, the rolling body 7 is squeezed from the shaft 1 with the help of the spool 6, and the rotation of the shaft 1 continues in the gap “a” filled under the oil pressure.

При завершении работы агрегата (при выключении приводного двигателя) вал 1 некоторое время продолжает вращаться по инерции с постепенным уменьшением оборотов и, соответственно, с уменьшением давления масла. Со снижением давления масла в полости высокого давления 14 пружины 12 и 13 перемещают золотник 6, толкатель 8 и тело качения 7 в сторону контакта тела качения 7 с валом 1, плавно переводя вращение вала 1 с подшипника скольжения 3 на подпружиненные тела качения 7 гидромеханических устройств.Upon completion of the operation of the unit (when the drive motor is turned off), shaft 1 continues to rotate by inertia for a while with a gradual decrease in speed and, accordingly, with a decrease in oil pressure. With a decrease in oil pressure in the high-pressure cavity 14, the springs 12 and 13 move the spool 6, the pusher 8 and the rolling body 7 in the direction of contact of the rolling body 7 with the shaft 1, smoothly transferring the rotation of the shaft 1 from the sliding bearing 3 to the spring-loaded rolling bodies 7 of the hydromechanical devices.

Claims

1. A bearing assembly comprising a housing, a shaft, a sliding bearing, a rolling body and a hydromechanical device interacting with the rolling body, characterized in that the hydromechanical device is made in the form of a housing located in the radial drilling: a spool, inside which the rolling body is located, a plug installed with a clearance relative to the spool exceeding the clearance between the sliding bearing and the shaft, and a pusher resting on the rolling body, the spool and the pusher independently spring loaded relative to Glushkov, high pressure chamber valve connected with the cavity of oil channels of the oil system high pressure and the low pressure cavity is connected with the cavity of the spool of the oil system of low pressure through the holes in the plug.

2. The bearing assembly according to claim 1, characterized in that the stiffness of the pusher spring is less than the stiffness of the spool spring and selected from the condition of the minimum required pressure of the pusher on the rolling body, and the stiffness of the spool spring is selected from the condition of reaching the working oil pressure in the spool cavity.