RU2437005C2

RU2437005C2 - Conic leaf-type friction bearing

Info

Publication number: RU2437005C2
Application number: RU2010105420/11A
Authority: RU
Inventors: Леонид Алексеевич Савин (RU); Леонид Алексеевич Савин; Андрей Юрьевич Корнеев (RU); Андрей Юрьевич Корнеев; Антон Валерьевич Сытин (RU); Антон Валерьевич Сытин; Михаил Михайлович Ярославцев (RU); Михаил Михайлович Ярославцев
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2011-12-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: conic leaf-type friction bearing consists of bush enveloping journal of shaft. On internal surface of the bush there are made slots wherein there are inserted leafs. The leaves are protected from falling out with end covers screwed to a case of the bearing. In the middle of the bearing there is an amount of radial orifices multiple to the amount of leaves for supply of gas under pressure and for facilitation of additional gas-static pressure in a working area.

EFFECT: conic leaf-type friction bearing increases reliability and service life of bearing unit, endurance, stability of motion and suppression of shafts and rotors runout owing to additional gas-static pressure in working area.

7 dwg

Description

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными и осевыми нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также систем турбонаддува в современном автомобилестроении.The invention relates to turbomachinery and can be used as supports for high-speed rotors of machines and assemblies, loaded with radial and axial loads, in air conditioning systems of aircraft cabins, as well as turbocharging systems in modern automotive industry.

Известна коническая газодинамическая лепестковая опора, содержащая охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности пазами, в которых вставлены лепестки [Патент USA, №4178046, Int. C1 F16С 17/00. Foil bearing. Alexander Silver and James R. Wenban. Appl. No 689,619 24.05.1979 - прототип].A conical gas-dynamic petal support is known, comprising a sleeve spanning a shaft journal with grooves located on its inner surface, in which the petals are inserted [USA Patent No. 4178046, Int. C1 F16C 17/00. Foil bearing. Alexander Silver and James R. Wenban. Appl. No 689,619 05/24/1979 - prototype].

Недостатком известной конической газодинамической опоры является то, что в режимах пуска и останова происходит повышенный износ поверхностей лепестков, что приводит к снижению долговечности, надежности и ресурса работы всего подшипникового узла.A disadvantage of the known conical gas-dynamic support is that in the start and stop modes there is increased wear of the surfaces of the lobes, which leads to a decrease in the durability, reliability and service life of the entire bearing assembly.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы, устойчивости движения и подавлении биений валов и роторов.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability and durability of the bearing assembly, service life, stability of motion and suppression of beating of shafts and rotors.

Поставленная задача достигается тем, что в коническом газостатодинамическом лепестковом подшипнике скольжения, содержащем охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ее внутренней поверхности пазами, в которые вставлены лепестки, в отличие от прототипа лепестки от выпадения защищены торцевыми крышками, прикрученными к корпусу подшипника, а посередине подшипника имеется кратное числу лепестков количество радиальных отверстий для подачи газа под давлением для обеспечения дополнительного газостатического давления в рабочей зоне.The problem is achieved in that in a conical gas-static-dynamic lobed plain bearing containing a sleeve covering the shaft journal with grooves located on its inner surface, into which the petals are inserted, unlike the prototype, the petals are protected from falling out by end caps screwed to the bearing housing, and in the middle of the bearing there is a multiple of the number of petals the number of radial holes for supplying gas under pressure to provide additional gas-static pressure in the working no.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 схематически представлен конический лепестковый подшипник скольжения, продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - поперечный разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - вид Г на фиг.1; на фиг.6 - конструкция лепестка; на фиг.7 - развертка опорной поверхности.Figure 1 is a schematic representation of a tapered spherical plain bearing, a longitudinal section; figure 2 is a cross section aa in figure 1; figure 3 is a transverse section bB in figure 1; figure 4 is a transverse section bb in figure 1; in Fig.5 is a view of G in Fig.1; figure 6 - design of the petal; 7 is a scan of the supporting surface.

Предлагаемый конический газостатодинамический лепестковый подшипник представляет собой опору скольжения и состоит из корпуса 1 в виде втулки с внутренней конической поверхностью, в пазы 8 которой вставлены лепестки 2 и 3, и вала 6.The proposed conical gas-static-dynamic lobed bearing is a sliding support and consists of a housing 1 in the form of a sleeve with an internal conical surface, in the grooves 8 of which the petals 2 and 3 are inserted, and the shaft 6.

Корпус 1 охватывает цапфу вала 6 и на внутренней поверхности имеет продольные пазы 8. Лепестки 2 и 3 защищены от выпадения в осевом направлении соответственно торцевыми крышками 4 и 5, прикрученными к корпусу 1 винтами 7. Смазочный материал (газ) подается в рабочую область через радиальные отверстия 9. Внутренняя поверхность конического подшипника является упруго-податливым газостатодинамическим подшипником скольжения.The housing 1 covers the axle of the shaft 6 and has longitudinal grooves 8 on the inner surface. The petals 2 and 3 are protected against axial loss by end caps 4 and 5, screwed to the housing 1, 7. Lubricant (gas) is supplied to the work area through radial holes 9. The inner surface of the conical bearing is an elastic-flexible gas-static-dynamic sliding bearing.

Лепестки 2 и 3, вставленные в пазы 8, образуют многолепестковую упругую поверхность и расположены внахлест. На внешнюю поверхность лепестков 2 и 3 нанесено антифрикционное покрытие.The petals 2 and 3, inserted into the grooves 8, form a multi-leaf elastic surface and are overlapped. An antifriction coating is applied to the outer surface of the petals 2 and 3.

Предлагаемый конический газостатодинамический лепестковый подшипник работает следующим образом.The proposed conical gas-static-dynamic lobed bearing works as follows.

При переходных режимах работы (пуск, останов), когда частота вращения вала невелика и происходит контакт вала и опорной поверхности подшипника, для предотвращения истирания лепестков осуществляется подача смазочного материала (газа) через кратное числу лепестков количество радиальных отверстийв рабочую область. В смазочном слое рабочего зазора возникает избыточное газостатическое давление, вследствие чего вал всплывает.During transient modes of operation (start, stop), when the shaft rotation speed is low and the shaft and bearing support contact come into contact, lubricant (gas) is supplied through the multiple of the number of petals the number of radial holes to the working area to prevent the abrasion of the petals. In the lubricating layer of the working gap there is an excessive gas-static pressure, as a result of which the shaft floats.

При увеличении частоты вращения вала в смазочном слое рабочего зазора лепесткового подшипника скольжения возникает избыточное газодинамическое давление. Упругая поверхность лепестков 2 и 3 при этом прогибается, в результате чего увеличивается радиальный зазор. Помимо этого через радиальные отверстия 9 можно регулировать жесткость смазочного слоя подшипника за счет избыточного газостатического давления.With an increase in the shaft rotation frequency in the lubricating layer of the working clearance of the flap bearing, excessive gas-dynamic pressure arises. The elastic surface of the petals 2 and 3 thus bends, resulting in an increase in the radial clearance. In addition, through the radial holes 9, it is possible to adjust the stiffness of the lubricating layer of the bearing due to excessive gas-static pressure.

Уменьшение зазора приводит к истиранию лепестков, а следовательно, к снижению долговечности и ресурса работы всего подшипникового узла. Предлагаемая конструкция за счет обеспечения газостатической несущей способности позволяет избежать контакта лепестков с валом в периоды пуска и останова, а также регулировать жесткость смазочного слоя.Reducing the gap leads to abrasion of the petals, and therefore to a decrease in the durability and service life of the entire bearing assembly. The proposed design due to the provision of gas-static bearing capacity avoids contact of the petals with the shaft during the start-up and shutdown periods, as well as adjust the rigidity of the lubricant layer.

Подавая смазочный материал в рабочую зону подшипника, можно радикально изменить рабочие свойства: обеспечивается разделение контактируемых поверхностей лепестков и вала в пусковые режимы. На основных режимах возможно регулирование жесткости смазочного слоя за счет подачи газа. При этом размеры радиальных отверстий для подачи газа лежат в пределах 1…4 мм, а толщина лепестков 0,1…0,4 мм соответственно. Количество лепестков лежит в пределах 3…12, при этом количество радиальных отверстий также лежит в пределах 3…12 и в большей степени зависит от степени нагруженное опоры (массы вала и рабочего колеса).By supplying lubricant to the working area of the bearing, it is possible to radically change the working properties: separation of the contacting surfaces of the petals and shaft in starting conditions is ensured. In the main modes, it is possible to control the rigidity of the lubricant layer due to the gas supply. In this case, the dimensions of the radial holes for gas supply are in the range of 1 ... 4 mm, and the thickness of the petals is 0.1 ... 0.4 mm, respectively. The number of petals lies in the range of 3 ... 12, while the number of radial holes also lies in the range of 3 ... 12 and to a greater extent depends on the degree of load bearing (mass of the shaft and impeller).

Предлагаемый конический лепестковый подшипник обеспечивает высокий уровень разделения несущих поверхностей в пусковые режимы и обеспечивает вибрационную устойчивость на основных режимах работы. Данную конструкцию можно в определенной мере рассматривать как комбинацию газостатического и упруго-податливого газодинамического подшипников.The proposed tapered flap bearing provides a high level of separation of the bearing surfaces in starting modes and provides vibration stability in the main operating modes. To a certain extent, this design can be considered as a combination of gas-static and elastic-flexible gas-dynamic bearings.

Предлагаемый конический лепестковый подшипник скольжения повышает надежность и долговечность подшипникового узла, ресурс работы, устойчивость движения и подавление биений валов и роторов благодаря дополнительному газостатическому давлению в рабочей зоне.The proposed conical lobed plain bearing increases the reliability and durability of the bearing assembly, service life, stability of motion and suppression of beating of shafts and rotors due to additional gas-static pressure in the working area.

Claims

A conical lobe slide bearing, comprising a sleeve enclosing a shaft journal with grooves located on its inner surface, into which the petals are inserted, characterized in that the petals are protected from falling out by end caps screwed to the bearing housing, and in the middle of the bearing there is a multiple of the number of petals the number of radial holes for gas supply under pressure to provide additional gas-static pressure in the working area.