RU2541616C1 - Radial bearing assembly - Google Patents

Radial bearing assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2541616C1
RU2541616C1 RU2013137721/11A RU2013137721A RU2541616C1 RU 2541616 C1 RU2541616 C1 RU 2541616C1 RU 2013137721/11 A RU2013137721/11 A RU 2013137721/11A RU 2013137721 A RU2013137721 A RU 2013137721A RU 2541616 C1 RU2541616 C1 RU 2541616C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sleeve
segments
bearing assembly
magnetic
radial bearing
Prior art date
Application number
RU2013137721/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013137721A (en
Inventor
Владимир Викторович Дидов
Виктор Дмитриевич Сергеев
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
Priority to RU2013137721/11A priority Critical patent/RU2541616C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2013137721A publication Critical patent/RU2013137721A/en
Publication of RU2541616C1 publication Critical patent/RU2541616C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: radial bearing assembly includes hollow body (1), in a cavity of which the sleeve (2), made from segments, and the journal (3), placed with a possibility of rotating in a sleeve cavity (2) is placed. The sleeve segments (2) are made from nonmagnetic material as chute-like extended elements of identical angular length and are separated from each other by wedges (4), made as T-shaped rods, fixed to the housing (1). On the surface of the chute of each segment of the sleeve (2), facing towards the journal (3), made from nonmagnetic material, uniformly along a circle at least two magnetic bars (6, 7) from permanent magnets are located between which the magnetic bar (5), contacting with the bars (6, 7) is placed. The external surface formed by the bars (5, 6, 7), facing towards the journal (3), is made cylindrical with formation of the working clearance (8) with the journal (3) surface. On a surface of the case (1) cavity the elastic gasket (9) with longitudinal corrugations (10) is placed. In volume of segments of the sleeve (2) the system of interconnected channels which is interconnected with branch pipes for supply of compressed air from the external source is made, meanwhile the outlet holes of the system are interconnected with the working clearance (8) through the radial feeding holes (14), passing through the sleeve segments, (2) and the bars (5, 6, 7).
EFFECT: ensuring of high carrying capacity of radial bearing assembly in an operating mode at minimising of friction losses, reliable turbine machine starting, improvement of rotor stability to half-speed vortex and minimising of deformation of clearance in gas static bearing at high boost pressures.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании, например, газотурбинных установок, работающих как по замкнутому, так и по открытому циклам, при высоких давлениях наддува в подшипниках и градиентах температур.The invention relates to the field of turbine construction and can be used in the design, for example, of gas turbine units operating both in closed and open cycles, at high boost pressures in bearings and temperature gradients.

Известен радиальный подшипниковый узел, содержащий корпус, самоустанавливающиеся сегментные вкладыши, установленные с радиальным зазором относительно вала (SU 1493811 А1, опубл. 15.07.1989, F16C 39/06, 27/02).Known radial bearing assembly comprising a housing, self-aligning segmented liners installed with a radial clearance relative to the shaft (SU 1493811 A1, publ. 15.07.1989, F16C 39/06, 27/02).

В данном подшипнике сегментные вкладыши связаны с корпусом с помощью сферических шарниров, выполненных в виде двух сопряженных звеньев, одно из которых выполнено из магнитотвердого материала, другое - из ферромагнитного электропроводного материала. Демпфирование угловых колебаний сегментных вкладышей в данном подшипнике происходит за счет трения в шарнире, а радиальных высокочастотных колебаний - за счет перемагничивания звена из ферромагнитного материала магнитным полем звена из магнитотвердого сплава, а также за счет вихревых токов, наводимых в ферромагнитном электропроводном материале.In this bearing, segmented liners are connected to the housing using spherical joints made in the form of two conjugated links, one of which is made of hard magnetic material, and the other is made of ferromagnetic electrically conductive material. Damping of the angular vibrations of the segmented liners in this bearing occurs due to friction in the joint, and radial high-frequency vibrations due to the magnetization reversal of the link from the ferromagnetic material by the magnetic field of the link from the hard magnetic alloy, and also due to the eddy currents induced in the ferromagnetic electrically conductive material.

Недостатком данного технического решения является уменьшение надежности и ресурса работы подшипника за счет наличия трения в сферических шарнирах. При длительной эксплуатации такого подшипника за счет коррозии и засорения продуктами износа происходит «залипание» сферических шарниров, что приводит к поломке подшипника. Другим недостатком является усложнение конструкции подшипника из-за наличия в нем дополнительных деталей, образующих сферические шарниры.The disadvantage of this technical solution is to reduce the reliability and service life of the bearing due to the presence of friction in spherical joints. During long-term operation of such a bearing due to corrosion and clogging with wear products, “sticking” of spherical joints occurs, which leads to bearing failure. Another disadvantage is the complexity of the bearing design due to the presence in it of additional parts forming spherical joints.

Известен также радиальный подшипниковый узел, включающий полый корпус, в полости которого размещена втулка, выполненная из сегментов и цапфу, размещенную с возможностью вращения в полости втулки, при этом корпус снабжен патрубками для ввода сжатого воздуха с возможностью его подвода в рабочий зазор между поверхностью полости втулки и поверхностью цапфы (см. RU №2330197, МПК F16C 17/04, 2008 г.).Also known is a radial bearing assembly including a hollow housing, in the cavity of which a sleeve is made, made of segments and a trunnion, rotatably placed in the cavity of the sleeve, the housing being equipped with nozzles for introducing compressed air with the possibility of supplying it to the working gap between the surface of the sleeve cavity and the surface of the pin (see RU No. 2330197, IPC F16C 17/04, 2008).

При использовании подшипникового узла в мощных турбомашинах необходимо увеличивать диаметр цапф радиального подшипникового узла для получения необходимой несущей способности, что приводит к высоким окружным скоростям цапф, что в свою очередь, приводит к значительным потерям на трение в нем ввиду малости радиального зазора в газостатическом подшипниковом узле (мощность трения в подшипниковом узле пропорциональна третьей степени радиуса цапфы и обратно пропорциональна радиальному зазору).When using the bearing assembly in powerful turbomachines, it is necessary to increase the diameter of the trunnions of the radial bearing assembly to obtain the necessary bearing capacity, which leads to high circumferential speeds of the trunnions, which in turn leads to significant friction losses in it due to the small radial clearance in the gas-static bearing assembly ( the friction power in the bearing assembly is proportional to the third degree of the radius of the journal and inversely proportional to the radial clearance).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение высокой несущей способности радиального подшипникового узла в рабочем режиме при уменьшении в нем потерь на трение.The task to which the proposed technical solution is directed is to ensure high bearing capacity of the radial bearing assembly in operating mode while reducing friction losses in it.

Технический результат предлагаемого технического решения выражается в обеспечении высокой несущей способности радиального подшипникового узла в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежном запуске турбомашины, а также повышении устойчивости ротора к «полускоростному вихрю» и снижении деформации зазора в газостатическом подшипнике при высоких давлениях наддува.The technical result of the proposed technical solution is expressed in providing a high bearing capacity of the radial bearing assembly in operating mode while reducing friction losses in them, reliable start of the turbomachine, as well as increasing the rotor resistance to a “half-speed vortex” and reducing the clearance deformation in a gas-static bearing at high pressurization pressures .

Поставленная задача решается тем, что радиальный подшипниковый узел, включающий полый корпус, в полости которого размещена втулка, выполненная из сегментов, и цапфу, размещенную с возможностью вращения в полости втулки, при этом корпус снабжен патрубками для ввода сжатого воздуха с возможностью его подвода в рабочий зазор между поверхностью полости втулки и поверхностью цапфы, отличающийся тем, что использован внешний источник сжатого воздуха, при этом сегменты втулки выполнены из немагнитного материала в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины и отделены друг от друга клиньями, выполненными в виде Т-образных планок с возможностью скрепления с корпусом, при этом контактирующие боковые кромки клиньев и сегментов втулки выполнены с возможностью зацепления последних первыми, кроме того, на поверхности желоба каждого сегмента втулки, обращенной к цапфе, выполненной из немагнитного материала, сформирована магнитная схема Хальбаха, для чего на ней зафиксированы, по крайней мере, две магнитные планки, выполненные из постоянных магнитов с тангенциальным намагничиванием, между которыми размещена магнитная планка, контактирующая с ними боковыми сторонами, выполненная из постоянных магнитов с радиальным намагничиванием, при этом магнитным планкам придана трапециевидная форма поперечного сечения, при этом внешняя поверхность, образованная магнитными планками, обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы, кроме того, на поверхности полости корпуса размещена упругая прокладка, кроме того, в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого воздуха, выполненными с возможностью подачи сжатого воздуха от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки и магнитные планки.The problem is solved in that the radial bearing assembly, including a hollow housing, in the cavity of which is placed a sleeve made of segments, and a trunnion placed for rotation in the cavity of the sleeve, while the housing is equipped with nozzles for introducing compressed air with the possibility of its supply into the working the gap between the surface of the sleeve cavity and the surface of the journal, characterized in that an external source of compressed air is used, while the segments of the sleeve are made of non-magnetic material in the form of elongated grooves x elements of the same angular length and are separated from each other by wedges made in the form of T-shaped strips with the possibility of fastening to the body, while the contacting side edges of the wedges and segments of the sleeve are made to engage the latter first, in addition, on the surface of the groove of each segment of the sleeve facing a trunnion made of non-magnetic material, a Halbach magnetic circuit is formed, for which at least two magnetic strips made of permanent magnets with tangent are fixed on it by magnetization between which a magnetic strip is placed, contacting them by the lateral sides, made of permanent magnets with radial magnetization, while the magnetic strips are given a trapezoidal cross-sectional shape, while the outer surface formed by the magnetic strips facing the trunnion is cylindrical with the formation working gap with the trunnion surface, in addition, an elastic gasket is placed on the surface of the body cavity, in addition, a system of ma of communicating channels, in communication with nozzles for introducing compressed air, configured to supply compressed air from an external source, while the outlet openings of the system of communicating channels are communicated with a working gap through radial feedthroughs passing through the segments of the sleeve and magnetic strips.

Кроме того, упругая прокладка выполнена в виде сегментов цилиндрической втулки, содержащей пластину с продольными гофрами, заполненными привулканизированным слоем резины или полиуретана.In addition, the elastic gasket is made in the form of segments of a cylindrical sleeve containing a plate with longitudinal corrugations filled with a vulcanized layer of rubber or polyurethane.

Кроме того, магнитные планки выполнены из сплава неодим-железо-бор.In addition, the magnetic strips are made of a neodymium-iron-boron alloy.

Кроме того, магнитные планки скреплены клеем с сегментами втулки.In addition, the magnetic strips are bonded with glue to the segments of the sleeve.

Кроме того, цапфа выполнена полой и снабжена внутренним силовым каркасом.In addition, the trunnion is hollow and equipped with an internal power frame.

Кроме того, поверхность цапфы, обращенная к цилиндрической поверхности втулки, покрыта слоем высоко электропроводного материала, например, меди и выполнена с высокой чистотой поверхности.In addition, the trunnion surface facing the cylindrical surface of the sleeve is coated with a layer of highly electrically conductive material, for example, copper, and is made with high surface purity.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution and the essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty."

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the essential features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.

Признак, указывающий, что в радиальном подшипниковом узле «использован внешний источник сжатого воздуха», позволяет организовать газостатический подшипник и обеспечить надежный запуск турбомашины.A sign indicating that the “external source of compressed air” has been used in the radial bearing assembly allows the organization of a gas-static bearing and a reliable start of the turbomachine.

Признак, указывающий, что «сегменты втулки выполнены из немагнитного материала в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины и отделены друг от друга клиньями» обеспечивают независимость упругих перемещений каждого сектора газостатического и магнитного подшипников в зависимости от распределения нагрузки по поверхности подшипника, что гарантирует необходимый радиальный зазор в радиальном подшипниковом узле при монтаже и в рабочем состоянии.A sign indicating that "the sleeve segments are made of non-magnetic material in the form of gutter-shaped elongated elements of the same angular length and are separated by wedges" ensure the independence of the elastic displacements of each sector of the gas-static and magnetic bearings depending on the load distribution over the bearing surface, which ensures the necessary radial clearance in the radial bearing unit during installation and in working condition.

Признаки, указывающие, что клинья выполнены «в виде Т-образных планок с возможностью скрепления с корпусом, при этом контактирующие боковые кромки клиньев и сегментов втулки выполнены с возможностью зацепления последних первыми» обеспечивают необходимый монтажный радиальный зазор в радиальном подшипниковом узле при монтаже и в рабочем состоянии и удержание сегментов подшипника от тангенциального перемещения.Signs indicating that the wedges are made "in the form of T-shaped strips with the possibility of fastening to the housing, while the contacting lateral edges of the wedges and segments of the sleeve are made to engage the latter first" provide the necessary mounting radial clearance in the radial bearing unit during installation and in the working state and retention of bearing segments from tangential movement.

Признаки, указывающие, что «на поверхности желоба каждого сегмента втулки, обращенной к цапфе, выполненной из немагнитного материала, сформирована магнитная схема Хальбаха, для чего на ней зафиксированы, по крайней мере, две магнитные планки, выполненные из постоянных магнитов с тангенциальным намагничиванием, между которыми размещена магнитная планка, контактирующая с ними боковыми сторонами, выполненная из постоянных магнитов с радиальным намагничиванием» обеспечивают возможность использования электродинамической силы для поддержания цапфы, а также концентрацию магнитного потока, и направление основной его части в зону рабочего зазора радиального подшипникового узла для получения значительных электродинамических сил, т.е. позволяют дополнительно к газостатическим силам обеспечить значительные электродинамические силы отталкивания при вращении цапфы без прилипания сегментов постоянных магнитов к цапфе. Это повышает несущую способность и жесткость радиального подшипникового узла.Signs indicating that “on the surface of the groove of each segment of the sleeve facing the pin made of non-magnetic material, a Halbach magnetic circuit is formed, for which at least two magnetic strips made of permanent magnets with tangential magnetization are fixed between which placed the magnetic strip in contact with the sides, made of permanent magnets with radial magnetization ”provide the ability to use electrodynamic forces to support anija spigot and concentration of magnetic flux and the direction of the main part in the working air gap of the radial bearing assembly zone to produce a significant electrodynamic forces, i.e. in addition to the gas-static forces, they provide significant electrodynamic repulsive forces during rotation of the pin without sticking of the permanent magnet segments to the pin. This increases the bearing capacity and stiffness of the radial bearing assembly.

Признаки, указывающие, что «магнитным планкам придана трапециевидная форма поперечного сечения, при этом внешняя поверхность, образованная магнитными планками, обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы», обеспечивают формирование рабочего зазора с поверхностью цапфы, а также обеспечивают гладкую цилиндрическую поверхность газового подшипника.Signs indicating that “the magnetic strips are given a trapezoidal cross-sectional shape, while the outer surface formed by the magnetic strips facing the trunnion is cylindrical with the formation of a working gap with the trunnion surface”, provide the formation of a working gap with the trunnion surface, and also provide a smooth cylindrical surface of the gas bearing.

Признак, указывающий, что «на поверхности полости корпуса размещена упругая прокладка», обеспечивает необходимую жесткость упругой подложки узла в рабочем состоянии и, соответственно, возможность упругого автоматического регулирования рабочего зазора газостатического подшипника, и, тем самым, предотвращает заклинивание цапфы в подшипнике.A sign indicating that “an elastic gasket is placed on the surface of the housing cavity” provides the necessary rigidity of the elastic substrate of the assembly in working condition and, accordingly, the possibility of elastic automatic control of the working gap of the gas-static bearing, and thereby prevents jamming of the journal in the bearing.

Признаки, указывающие, что «в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого воздуха, выполненными с возможностью подачи сжатого воздуха от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки и магнитные планки», позволяют организовать подачу газа в смазочный зазор газостатического подшипника при минимальной деформации зазора в нем при высоком давлении наддува.Signs indicating that “in the volume of the segments of the sleeve, a system of communicating channels is made, communicated with nozzles for introducing compressed air, configured to supply compressed air from an external source, while the outlet openings of the system of communicating channels are communicated with a working gap through radial feed openings passing through the segments of the sleeve and magnetic strips, "allow you to organize the flow of gas into the lubricating gap of the gas-static bearing with minimal deformation of the gap in it at high pressure n adduva.

Признак, указывающий, что «упругая прокладка выполнена в виде сегментов цилиндрической втулки, содержащей пластину с продольными гофрами, заполненными привулканизированным слоем резины или полиуретана», обеспечивает повышение устойчивости роторов на таких узлах к «полускоростному вихрю» за счет демпфирования слоя резины или полиуретана.A sign indicating that "the elastic gasket is made in the form of segments of a cylindrical sleeve containing a plate with longitudinal corrugations filled with a vulcanized layer of rubber or polyurethane", provides increased resistance of the rotors at such nodes to a "half-speed vortex" due to the damping of the rubber or polyurethane layer.

Признак, указывающий, что «магнитные планки выполнены из сплава неодим-железо-бор», обеспечивает возникновение значительных электродинамических сил, обусловленных взаимодействием вихревых токов, наведенных в цапфе магнитным полем магнитных планок с полем этих планок, что повышает несущую способность и жесткость радиального подшипникового узла.A sign indicating that the “magnetic strips are made of a neodymium-iron-boron alloy” provides significant electrodynamic forces due to the interaction of the eddy currents induced in the trunnion by the magnetic field of the magnetic strips with the field of these strips, which increases the bearing capacity and stiffness of the radial bearing assembly .

Признак, указывающий, что в радиальном подшипниковом узле «магнитные планки скреплены клеем с сегментами втулки», обеспечивает их монолитность с сегментами втулки и, тем самым, обеспечивает работоспособность конструкции.A sign indicating that in the radial bearing unit “magnetic strips are fastened with glue to the segments of the sleeve”, ensures their solidity with the segments of the sleeve and, thereby, ensures the performance of the design.

Признак, указывающий, что «цапфа выполнена полой и снабжена внутренним силовым каркасом», способствует снижению массы и массовых моментов инерции ротора турбомашины, что ведет к уменьшению динамических нагрузок от гироскопического момента при вибрации корпуса турбомашины, а также улучшает динамические характеристики ротора при пуске и остановке турбомашины.A sign indicating that the "trunnion is hollow and equipped with an internal power frame" helps to reduce the mass and mass moments of inertia of the turbomachine rotor, which reduces the dynamic loads from the gyroscopic moment during vibration of the turbomachine body, and also improves the dynamic characteristics of the rotor when starting and stopping turbomachines.

Признак, указывающий, что «поверхность цапфы, обращенная к цилиндрической поверхности втулки, покрыта слоем высокоэлектропроводного материала, например меди, и выполнена с высокой чистотой поверхности», обеспечивает увеличение вихревых токов и, тем самым, увеличение электродинамических сил отталкивания.A sign indicating that "the trunnion surface facing the cylindrical surface of the sleeve is coated with a layer of highly conductive material, such as copper, and is made with a high surface purity", provides an increase in eddy currents and, thereby, an increase in the electrodynamic repulsive forces.

На фиг.1 показан продольный разрез радиального подшипникового узла, а на фиг.2, фиг.3 - поперечные разрезы по его средней плоскости и по радиальным питающим отверстиям, соответственно.In Fig.1 shows a longitudinal section of a radial bearing assembly, and in Fig.2, Fig.3 is a transverse section along its middle plane and along the radial feed holes, respectively.

На чертежах показаны корпус 1, втулка 2, цапфа 3, клинья 4, магнитные планки 5, 6, 7, рабочий зазор 8, упругая прокладка 9, продольные гофры 10, осевые 11 и тангенциальные 12 каналы, патрубки 13, радиальные отверстия 14, заглушка 15, крышка 16, штуцеры 17 и уплотнительные кольца 18, 19.The drawings show the housing 1, sleeve 2, trunnion 3, wedges 4, magnetic strips 5, 6, 7, working clearance 8, elastic gasket 9, longitudinal corrugations 10, axial 11 and tangential 12 channels, nozzles 13, radial holes 14, plug 15, cover 16, fittings 17 and o-rings 18, 19.

Радиальный подшипниковый узел включает полый корпус 1, в полости которого размещена втулка 2, выполненная из сегментов, и цапфу 3, размещенную с возможностью вращения в полости втулки 2. Сегменты втулки 2 выполнены из немагнитного материала, например, нержавеющей немагнитной стали или титана в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины и отделены друг от друга клиньями 4, выполненными в виде Т-образных планок, скрепленных с корпусом 1. Контактирующие боковые кромки клиньев 4 и сегментов втулки 2 выполнены с возможностью зацепления последних первыми. На поверхности каждого сегмента втулки 2, обращенной к цапфе 3, выполненной из немагнитного материала, равномерно по окружности расположены, по крайней мере, две магнитные планки 6, 7, выполненные из постоянных магнитов, между которыми размещена магнитная планка 5 контактирующие с магнитными планками 6, 7. Магнитная планка 5 выполнена, например, из материала неодим-желез-бор и по всей осевой длине намагничена в радиальном направлении. Магнитные планки 6, 7 выполнены из того же материала и по всей осевой длине намагничены в тангенциальном встречном направлении (вдоль окружности). Магнитные планки 5, 6, 7 имеют трапециевидную форму поперечного сечения. При этом поверхность, образованная магнитными планками 5, 6, 7, обращенная к цапфе 3, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора 8 с поверхностью цапфы 3.The radial bearing assembly includes a hollow housing 1, in the cavity of which a sleeve 2 made of segments is placed, and a trunnion 3, arranged for rotation in the cavity of the sleeve 2. The segments of the sleeve 2 are made of non-magnetic material, for example, stainless non-magnetic steel or titanium in the form of gutters elongated elements of the same angular length and are separated from each other by wedges 4 made in the form of T-shaped strips fastened to the housing 1. The contacting side edges of the wedges 4 and segments of the sleeve 2 are made with the possibility engaging the latter first. At least two magnetic strips 6, 7 made of permanent magnets are located evenly on the surface of each segment of the sleeve 2 facing the pin 3, made of non-magnetic material, uniformly around the circumference, between which there is a magnetic strip 5 in contact with the magnetic strips 6, 7. The magnetic strip 5 is made, for example, of neodymium-iron-boron material and is magnetized in the radial direction along the entire axial length. Magnetic strips 6, 7 are made of the same material and are magnetized along the entire axial length in the tangential counter direction (along the circumference). Magnetic strips 5, 6, 7 have a trapezoidal cross-sectional shape. The surface formed by the magnetic strips 5, 6, 7, facing the pin 3, is made cylindrical with the formation of the working gap 8 with the surface of the pin 3.

На поверхности полости корпуса 1 размещена цилиндрическая втулка 2, выполненная в виде сегментов, содержащих упругую прокладку 9 с продольными гофрами 10, заполненными привулканизированным слоем резины или полиуретана.On the surface of the cavity of the housing 1 is placed a cylindrical sleeve 2 made in the form of segments containing an elastic gasket 9 with longitudinal corrugations 10 filled with a vulcanized layer of rubber or polyurethane.

В объеме сегментов втулки 2 выполнена система сообщающихся осевых 11 и тангенциальных 12 каналов, сообщенная с патрубками 13 для подвода сжатого воздуха, выполненными с возможностью подачи сжатого воздуха от внешнего источника (на чертеже не показан). Выходные отверстия системы сообщающихся каналов 11 и 12 сообщены с рабочим зазором 8 через радиальные питающие отверстия 14, проходящие через сегменты втулки 2 и магнитные планки 5, 6, 7. Осевые каналы 11 снабжены заглушкой 15, а тангенциальные каналы 12 - крышкой 16. В патрубке 13 установлен штуцер 17 с уплотнительными кольцами 18, 19.In the volume of segments of the sleeve 2, a system of communicating axial 11 and tangential 12 channels is made, in communication with nozzles 13 for supplying compressed air, configured to supply compressed air from an external source (not shown in the drawing). The outlet openings of the system of communicating channels 11 and 12 are connected with a working gap 8 through the radial feed holes 14 passing through the segments of the sleeve 2 and the magnetic strips 5, 6, 7. The axial channels 11 are provided with a plug 15, and the tangential channels 12 with a cover 16. In the pipe 13, a fitting 17 with o-rings 18, 19 is installed.

Наружную поверхность цапфы 3 покрывают слоем меди и обрабатывают с высокой чистотой.The outer surface of the trunnion 3 is coated with a layer of copper and treated with high purity.

Изготавливают и собирают радиальный подшипниковый узел следующим образом. В сегментах втулки 2 сверлят глухие осевые отверстия 11 и закрывают их заглушками 15 со стороны сверления. Фрезеруют тангенциальные каналы 12, сообщающиеся с осевыми каналами 11, и закрывают их крышками 16, скрепленными сваркой с сегментами втулки 2.A radial bearing assembly is made and assembled as follows. In the segments of the sleeve 2, blind axial holes 11 are drilled and covered with plugs 15 from the drilling side. The tangential channels 12 are milled, communicating with the axial channels 11, and are closed with lids 16 fastened by welding with segments of the sleeve 2.

Диаметр осевых отверстий 11 сегмента втулки 2 должен быть минимальным, но суммарная площадь проходного сечения этих отверстий должна превышать суммарную площадь радиальных отверстий 14, проходящих через сегменты втулки 2 и магнитные планки 5, 6, 7, в три-пять раз, а площадь проходного сечения тангенциального канала 12 сегмента втулки 2 должна быть больше или равна суммарной площади проходного сечения осевого отверстий 11 сегмента втулки 2, что позволит уменьшить деформации осевого рабочего зазора 8 от действия высокого давления газа в этих отверстиях и тангенциальных каналах 12.The diameter of the axial holes 11 of the segment of the sleeve 2 should be minimal, but the total area of the bore of these holes should exceed the total area of the radial holes 14 passing through the segments of the bushing 2 and the magnetic strips 5, 6, 7, three to five times, and the area of the bore the tangential channel 12 of the segment of the sleeve 2 should be greater than or equal to the total area of the bore of the axial holes 11 of the segment of the sleeve 2, which will reduce the deformation of the axial working gap 8 from the action of high gas pressure in these holes channels and tangential channels 12.

На внутренней поверхности сегментов втулки 2 устанавливают на клей равномерно по окружности предварительно намагниченные магнитные планки 5, 6, 7. Далее в магнитных планках 5, 6, 7 и в сегментах втулки 2 сверлят радиальные отверстия 14 до выхода в осевые каналы 11.On the inner surface of the segments of the sleeve 2, pre-magnetized magnetic strips 5, 6, 7 are mounted uniformly on the circumference of the adhesive. Then, in the magnetic strips 5, 6, 7 and in the segments of the sleeve 2, radial holes 14 are drilled to exit into the axial channels 11.

К корпусу 1 приклеивают пластины упругих прокладок 9, которые деформируют с образованием кольцевых гофров 10, а на них приклеивают сегменты втулок 2, с торца вставляют клинья 4 между сегментами втулки 2 и фиксируют клинья 4, например, винтами. В каждый сегмент втулки 2 вкручивают штуцеры 17, имеющие канавки для установки уплотнительных колец 18, 19. Сегменты втулок 2 фиксируют технологическими клиньями и притиром притирают внутреннюю поверхность магнитных планок до получения необходимого монтажного радиального зазора в подшипнике. Демонтируют технологические клинья, покрывают притертую поверхность антифрикционным покрытием, например ВАП-2. Цапфу 3 покрывают слоем меди и обрабатывают с высокой степенью чистоты.Plates of elastic gaskets 9 are glued to the housing 1, which deform with the formation of annular corrugations 10, and segments of the bushings 2 are glued to them, wedges 4 are inserted from the end between the segments of the bush 2 and the wedges 4 are fixed, for example, with screws. The fittings 17 are screwed into each segment of the sleeve 2, having grooves for installing the sealing rings 18, 19. The segments of the bushings 2 are fixed with technological wedges and lapped the inner surface of the magnetic strips to obtain the required mounting radial clearance in the bearing. Dismantle technological wedges, cover the ground surface with an antifriction coating, for example, VAP-2. The trunnion 3 is coated with a layer of copper and treated with a high degree of purity.

Радиальный подшипниковый узел работает следующим образом. Перед началом вращения цапфы 3 через отверстия патрубков 13 и штуцеры 17 в сегменты втулки 2 подают под высоким давлением смазывающий газ от внешнего компрессора. Этот газ поступает в тангенциальный канал 12 и затем распределяется по осевым каналам 11 сегментов втулки 2 и далее через радиальные питающие отверстия 14 в сегментах втулки 2 и магнитных планках 5, 6, 7 поступает в рабочий зазор 8. В результате этого цапфа 3 всплывает на газовом смазочном слое. При вращении цапфы 3 дополнительно возникают электродинамические силы, обусловленные взаимодействием вихревых токов, наведенных магнитным полем магнитных планок 5, 6, 7 в цапфе 3, с этим полем. Радиальные составляющие электродинамических сил действуют отталкивающим образом между цапфой 3 и магнитными планками 5, 6, 7. Эти силы суммируются с силами газостатического подшипника, действующими на цапфу 3. В результате увеличивается радиальный рабочий зазор 8 в подшипниковом узле за счет деформации гофры 10 и пластины упругой прокладки 9. При этом снижается трение в радиальном подшипниковом узле ввиду увеличения радиального зазора. Пластина упругой прокладки 9 и гофр 10 позволяют компенсировать как температурную деформацию цапфы 3, так и ее радиальную деформацию от действия центробежных сил при вращении. Тангенциальная составляющая электродинамической силы оказывает тормозящее воздействие, но она незначительна. С увеличением линейной скорости на поверхности цапфы 3 отталкивающая составляющая электродинамической силы увеличивается, а тормозящая - уменьшается.Radial bearing unit operates as follows. Before starting the rotation of the axle 3 through the holes of the nozzles 13 and the fittings 17, lubricating gas from an external compressor is supplied under high pressure to the segments of the sleeve 2. This gas enters the tangential channel 12 and then is distributed along the axial channels 11 of the segments of the sleeve 2 and then through the radial feed holes 14 in the segments of the sleeve 2 and the magnetic strips 5, 6, 7 enter the working gap 8. As a result, the pin 3 floats on the gas lubricating layer. When the pin 3 rotates, additional electrodynamic forces arise due to the interaction of the eddy currents induced by the magnetic field of the magnetic strips 5, 6, 7 in pin 3 with this field. The radial components of the electrodynamic forces act in a repulsive manner between the trunnion 3 and the magnetic strips 5, 6, 7. These forces are summed with the forces of the gas-static bearing acting on the trunnion 3. As a result, the radial working clearance 8 in the bearing assembly increases due to deformation of the corrugation 10 and the elastic plate gaskets 9. In this case, friction in the radial bearing assembly is reduced due to the increase in the radial clearance. The elastic gasket plate 9 and the corrugations 10 make it possible to compensate for both the temperature deformation of the axle 3 and its radial deformation from the action of centrifugal forces during rotation. The tangential component of the electrodynamic force has an inhibitory effect, but it is insignificant. With an increase in the linear velocity on the surface of the pin 3, the repulsive component of the electrodynamic force increases, and the braking one decreases.

Магнитная и газостатическая части предлагаемого радиального подшипникового узла автоматически реализуют отрицательную обратную связь по отклонению цапфы 3 от соосного положения относительно точки подвижного равновесия цапфы 3 в радиальном подшипниковом узле и не требуют дополнительных устройств (датчиков отклонения и быстродействующих регуляторов).The magnetic and gas-static parts of the proposed radial bearing assembly automatically implement negative feedback on the deviation of the journal 3 from the coaxial position relative to the point of movable equilibrium of the journal 3 in the radial bearing assembly and do not require additional devices (deviation sensors and high-speed regulators).

Claims (6)

1. Радиальный подшипниковый узел, включающий полый корпус, в полости которого размещена втулка, выполненная из сегментов, и цапфу, размещенную с возможностью вращения в полости втулки, при этом корпус снабжен патрубками для ввода сжатого воздуха с возможностью его подвода в рабочий зазор между поверхностью полости втулки и поверхностью цапфы, отличающийся тем, что использован внешний источник сжатого воздуха, при этом сегменты втулки выполнены из немагнитного материала в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины и отделены друг от друга клиньями, выполненными в виде Т-образных планок с возможностью скрепления с корпусом, при этом контактирующие боковые кромки клиньев и сегментов втулки выполнены с возможностью зацепления последних первыми, кроме того, на поверхности желоба каждого сегмента втулки, обращенной к цапфе, выполненной из немагнитного материала, сформирована магнитная схема Хальбаха, для чего на ней зафиксированы, по крайней мере, две магнитные планки, выполненные из постоянных магнитов с тангенциальным намагничиванием, между которыми размещена магнитная планка, контактирующая с ними боковыми сторонами, выполненная из постоянных магнитов с радиальным намагничиванием, при этом магнитным планкам придана трапециевидная форма поперечного сечения, при этом внешняя поверхность, образованная магнитными планками, обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы, кроме того, на поверхности полости корпуса размещена упругая прокладка, кроме того, в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого воздуха, выполненными с возможностью подачи сжатого воздуха от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки и магнитные планки.1. A radial bearing assembly, comprising a hollow housing, in the cavity of which a sleeve made of segments is placed, and a trunnion rotatably placed in the cavity of the sleeve, the housing being equipped with nozzles for introducing compressed air with the possibility of supplying it to the working gap between the surface of the cavity of the sleeve and the trunnion surface, characterized in that an external source of compressed air is used, while the segments of the sleeve are made of non-magnetic material in the form of elongated grooved elements of the same angular length and separated from each other by wedges made in the form of T-shaped strips with the possibility of fastening to the body, while the contacting side edges of the wedges and segments of the sleeve are made to engage the latter first, in addition, on the surface of the groove of each segment of the sleeve facing the pin, made of non-magnetic material, a Halbach magnetic circuit is formed, for which at least two magnetic strips are made on it, made of permanent magnets with tangential magnetization, between which we placed a magnetic strip in contact with them on the sides made of permanent magnets with radial magnetization, while the magnetic strips are given a trapezoidal cross-sectional shape, while the outer surface formed by magnetic strips facing the pin is cylindrical with the formation of a working gap with the surface trunnions, in addition, an elastic gasket is placed on the surface of the body cavity, in addition, a system of communicating channels, made with nozzles for introducing compressed air, made with the possibility of supplying compressed air from an external source, while the outlet openings of the system of communicating channels are communicated with a working gap through radial feed openings passing through the segments of the sleeve and magnetic strips. 2. Радиальный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что упругая прокладка выполнена в виде сегментов цилиндрической втулки, содержащей пластину с продольными гофрами, заполненными привулканизированным слоем резины или полиуретана.2. The radial bearing assembly according to claim 1, characterized in that the elastic gasket is made in the form of segments of a cylindrical sleeve containing a plate with longitudinal corrugations filled with a vulcanized layer of rubber or polyurethane. 3. Радиальный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что магнитные планки выполнены из сплава неодим-железо-бор.3. The radial bearing assembly according to claim 1, characterized in that the magnetic strips are made of a neodymium-iron-boron alloy. 4. Радиальный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что магнитные планки скреплены клеем с сегментами втулки.4. The radial bearing assembly according to claim 1, characterized in that the magnetic strips are fastened with glue to the segments of the sleeve. 5. Радиальный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что цапфа выполнена полой и снабжена внутренним силовым каркасом.5. The radial bearing assembly according to claim 1, characterized in that the pin is hollow and provided with an internal power frame. 6. Радиальный подшипниковый узел по п.1, отличающийся тем, что поверхность цапфы, обращенная к цилиндрической поверхности втулки, покрыта слоем высоко электропроводного материала, например меди, и выполнена с высокой чистотой поверхности. 6. The radial bearing assembly according to claim 1, characterized in that the trunnion surface facing the cylindrical surface of the sleeve is coated with a layer of highly conductive material, such as copper, and is made with a high surface finish.
RU2013137721/11A 2013-08-12 2013-08-12 Radial bearing assembly RU2541616C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013137721/11A RU2541616C1 (en) 2013-08-12 2013-08-12 Radial bearing assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013137721/11A RU2541616C1 (en) 2013-08-12 2013-08-12 Radial bearing assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013137721A RU2013137721A (en) 2015-02-20
RU2541616C1 true RU2541616C1 (en) 2015-02-20

Family

ID=53282019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013137721/11A RU2541616C1 (en) 2013-08-12 2013-08-12 Radial bearing assembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541616C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719046C1 (en) * 2019-08-11 2020-04-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Radial bearing unit
RU2771706C1 (en) * 2021-07-08 2022-05-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Radial bearing assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1397551A (en) * 1971-06-24 1975-06-11 Glacier Metal Co Ltd Journal bearings
SU800448A1 (en) * 1978-12-18 1981-01-30 Институт Проблем Надежности Идолговечности Машин Академиинаук Белорусской Ccp Sliding-contact bearing
RU2330197C1 (en) * 2006-11-17 2008-07-27 Дальневосточный государственный технический университет Hybrid gas-film thrust bearing
RU2442034C2 (en) * 2010-04-19 2012-02-10 Закрытое акционерное общество "Уральский турбинный завод" Segmental bearing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1397551A (en) * 1971-06-24 1975-06-11 Glacier Metal Co Ltd Journal bearings
SU800448A1 (en) * 1978-12-18 1981-01-30 Институт Проблем Надежности Идолговечности Машин Академиинаук Белорусской Ccp Sliding-contact bearing
RU2330197C1 (en) * 2006-11-17 2008-07-27 Дальневосточный государственный технический университет Hybrid gas-film thrust bearing
RU2442034C2 (en) * 2010-04-19 2012-02-10 Закрытое акционерное общество "Уральский турбинный завод" Segmental bearing

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719046C1 (en) * 2019-08-11 2020-04-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Radial bearing unit
RU2771706C1 (en) * 2021-07-08 2022-05-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Radial bearing assembly
RU2771999C1 (en) * 2021-07-08 2022-05-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Angular contact bearing assembly
RU2771991C1 (en) * 2021-07-08 2022-05-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Angular contact bearing assembly
RU2772082C1 (en) * 2021-07-08 2022-05-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Radial bearing assembly
RU2771989C1 (en) * 2021-07-08 2022-05-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Angular contact bearing assembly
RU2772083C1 (en) * 2021-07-08 2022-05-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Radial bearing assembly

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013137721A (en) 2015-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100434775C (en) Rotary seal
US20120027582A1 (en) Floating packing ring assembly
JPS5833932B2 (en) Automatic pressure generating gas floating segment bearing
KR20090007526A (en) Turbomachine
CA2252906A1 (en) Hanging spring supported squeeze film damping system for shaft bearing
CN113048150B (en) Magnetic gradient and array arrangement large-bearing magnetic liquid double-floating radial bearing
RU2541616C1 (en) Radial bearing assembly
RU2530830C1 (en) Radial bearing assembly
CN105221753B (en) Radial direction magnetic liquid rotating sealing device
CN105600341A (en) Permanent magnet carrier roller belt conveyor
KR100723040B1 (en) Bearing assembly for high speed rotary body
RU143485U1 (en) RADIAL BEARING ASSEMBLY
RU131828U1 (en) RADIAL BEARING ASSEMBLY
CN103398100A (en) Magnetofluid oil film bearing
CN208503270U (en) High-accuracy magnetic-suspension main-shaft
RU131827U1 (en) RADIAL BEARING ASSEMBLY
RU2772083C1 (en) Radial bearing assembly
RU2771706C1 (en) Radial bearing assembly
RU2772082C1 (en) Radial bearing assembly
RU2542806C1 (en) Thrust bearing assembly
RU2529294C1 (en) Gas turbine engine
NL2013219B1 (en) Magnetic coupling assembly.
RU143279U1 (en) GAS TURBINE ENGINE
RU2533948C2 (en) Thrust bearing assembly
CN105764623A (en) Roll assembly for rolls in a rolling installation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180813