RU2554918C1

RU2554918C1 - Patch piece of thrust plain bearing

Info

Publication number: RU2554918C1
Application number: RU2013159029/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Герасимов; Андрей Владимирович Горонков; Родион Петрович Казанцев; Сергей Аркадьевич Никифоров; Сергей Юрьевич Щуцкий
Original assignee: Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро машиностроения" (АО "ЦКБМ")
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-06-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to segment patch pieces of thrust plain bearings cooled by water at which at least one of the working surfaces is made from silicified graphite used mainly in electric motors that serve as the drive for main circulation pump units at NPP. A separating channel providing for the circulation of a lubricating and cooling medium on the whole contact surface, is made on the contact surface of the patch piece along the bearing radius. The separating channel divides the contact surface on the lead-in edge side up to the channel and the surface after the channel up to the exit edge with the proportion of at least 3 to 2.

EFFECT: provision for more efficient heat removal from the contact zone at the operation of the proposed structure of the patch piece being the part of a thrust plain bearing of the main circulation pump unit at NPP, reduced risk of damage to antifrictioin elements from silicified graphite from thermal deformations due to uneven heat removal from the contact zone, improved manufacturability of patch pieces of stator elements of the large-sized thrust plain bearing, provision for the repairability of patch pieces of the thrust plain bearing and lower risk of fire.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к упорным подшипникам скольжения, у которых хотя бы одна из рабочих поверхностей выполнена из силицированного графита (или других антифрикционных материалов с близкими характеристиками). Основной областью его применения являются электромашины и гидромашины с упорными подшипниками, преимущественно электродвигатели, служащие приводом главных циркуляционных насосных агрегатов (ГЦНА), и сами главные циркуляционные насосные агрегаты, например, на атомных электростанциях (АЭС).The invention relates to thrust sliding bearings, in which at least one of the working surfaces is made of silicon graphite (or other antifriction materials with similar characteristics). The main area of its application is electric machines and hydraulic machines with thrust bearings, mainly electric motors that drive the main circulation pump units (GTsNA), and the main circulation pump units themselves, for example, at nuclear power plants (NPPs).

Силицированный графит (как антифрикционный подшипниковый материал) характеризуется температуростойкостью (по меньшей мере, до 300°C) и допускает применение вместо масла воду в качестве смазочно-охлаждающей жидкости. Такое решение используют в радиальных и осевых подшипниках лопастных насосов, входящих в состав ГЦНА. Такое решение устраняет пожароопасность насосов, что особенно важно для ГЦНА, работающих в необслуживаемых помещениях АЭС. Благодаря уникальному сочетанию свойств: высокая прочность, высокая теплопроводность, высокая износостойкость - силицированный графит (как антифрикционный материал) с возможностью применения в качестве смазочно-охлаждающей жидкости воды хорошо зарекомендовал себя в радиальных и осевых подшипниках лопастных насосов и электродвигателей, входящих в состав ГЦНА. Недостатками силицированных графитов в общем виде являются: низкая удельная ударная вязкость, более низкий коэффициент линейного расширения, чем у металла, используемого в подшипнике, сложность процесса изготовления в виде крупного кольца и обеспечения равномерного и эффективного отвода тепла из зоны трения при использовании крупногабаритных деталей элементов упорного подшипника.Siliconized graphite (as an antifriction bearing material) is characterized by temperature resistance (at least up to 300 ° C) and allows the use of water instead of oil as a cutting fluid. Such a solution is used in the radial and axial bearings of the vane pumps that make up the GTsNA. This solution eliminates the fire hazard of the pumps, which is especially important for MCPs operating in maintenance-free rooms of nuclear power plants. Due to the unique combination of properties: high strength, high thermal conductivity, high wear resistance - silicon graphite (as an antifriction material) with the possibility of using water as a cutting fluid is well established in radial and axial bearings of vane pumps and electric motors that are part of GTsNA. The disadvantages of siliconized graphites in general are: low specific toughness, lower coefficient of linear expansion than that of the metal used in the bearing, the complexity of the manufacturing process in the form of a large ring and ensuring uniform and efficient heat removal from the friction zone when using large-sized parts of the resistant elements bearing.

Известны сегментные накладки подшипников скольжения для мощных паровых турбин (Сережкина Л.П., Зарецкий Е.И. Осевые подшипники мощных паровых турбин, Машиностроение 1988 г.).Known segmented bearing linings for high-power steam turbines (Serezhkina L.P., Zaretsky E.I. Axial bearings of high-power steam turbines, Engineering 1988).

Недостатком известных сегментных накладок является повышенная пожароопасность оборудования атомных станций (АЭС) в связи с использованием масла в качестве смазывающей жидкости. Альтернативной заменой маслу как смазывающе-охлаждающей жидкости является вода. Задача, решаемая изобретением, в создании накладки статорного элемента упорного подшипника больших габаритов, с формированием контактной поверхности накладки, позволяющей использование силицированного графита (или других материалов с близкими характеристиками) в качестве материала накладки с обеспечением условий охлаждения и смазки подшипника водой, соответствующих эксплуатации ГЦНА на АЭС.A disadvantage of the known segment linings is the increased fire hazard of the equipment of nuclear power plants (NPPs) in connection with the use of oil as a lubricating fluid. An alternative substitute for oil as a cutting fluid is water. The problem solved by the invention is to create a lining for the stator element of a thrust bearing of large dimensions, with the formation of the contact surface of the lining that allows the use of siliconized graphite (or other materials with similar characteristics) as the lining material with the conditions for cooling and lubricating the bearing with water, corresponding to the operation of GTsNA on NUCLEAR POWER STATION.

Указанная задача решается тем, что накладка упорного подшипника скольжения представляет собой сегментный статорный элемент трапецеидальной формы с закругленными краями в верхней и нижней части накладки, заходными кромками и уступами для стопорения на колодке упорного подшипника, на контактной поверхности которого выполнен по радиусу подшипника разделительный канал, обеспечивающий циркуляцию смазывающей и охлаждающей среды на всей контактной поверхности и делящий контактную площадь со стороны заходной кромки до канала и площадь после канала до выходной кромки в соотношении не менее 3 к 2.This problem is solved in that the thrust sliding bearing pad is a trapezoidal segmented stator element with rounded edges in the upper and lower parts of the pad, leading edges and ledges for locking on the block of the thrust bearing, on the contact surface of which a separation channel is made along the radius of the bearing, providing circulation of the lubricating and cooling medium over the entire contact surface and dividing the contact area from the leading edge to the channel and the area along le canal to the trailing edge in a ratio of not less than 3 to 2.

При осуществлении предлагаемого изобретения могут быть получены следующие технические результаты:When implementing the invention, the following technical results can be obtained:

- улучшение циркуляции смазывающе-охлаждающей воды на поверхности упорного подшипника;- improving the circulation of lubricating cooling water on the surface of the thrust bearing;

- уменьшение возможности повреждения антифрикционных элементов из силицированного графита от термических деформаций из-за неравномерности теплоотвода из зоны контакта;- reducing the possibility of damage to antifriction elements of siliconized graphite from thermal deformations due to uneven heat removal from the contact zone;

- улучшение технологичности изготовления накладок статорных элементов упорного подшипника скольжения больших габаритов;- improvement of the manufacturability of the production of plates of stator elements of a thrust sliding bearing of large dimensions;

- обеспечение ремонтопригодности накладок упорного подшипника скольжения;- ensuring maintainability of the thrust bearing pads;

- уменьшение пожароопасности.- reduction of fire hazard.

Технический результат достигается тем, что выполненный по радиусу подшипника разделительный канал обеспечивает циркуляцию смазывающей и охлаждающей среды на всей контактной поверхности, а разделение контактной площади со стороны заходной кромки до канала и площади после канала до выходной кромки в соотношении не менее 3 к 2 уменьшает возможность повреждения антифрикционных элементов из силицированного графита от термических деформаций за счет снижения неравномерности теплоотвода из зоны контакта. Переход на воду обеспечивает необходимую пожаробезопасность оборудования, а форма канавки и соотношение площадей контактных поверхностей накладки 3 к 2, для обеспечения более эффективного теплоотвода из зоны контакта, получены в результате опыта эксплуатации представленной конструкции накладки в составе упорного подшипника скольжения.The technical result is achieved by the fact that the separation channel made along the radius of the bearing circulates the lubricating and cooling medium on the entire contact surface, and the separation of the contact area from the input edge to the channel and the area after the channel to the output edge in a ratio of at least 3 to 2 reduces the possibility of damage antifriction elements made of siliconized graphite from thermal deformations by reducing the unevenness of heat removal from the contact zone. The transition to water provides the necessary fire safety of the equipment, and the shape of the groove and the ratio of the contact surfaces of the lining 3 to 2, to ensure more efficient heat removal from the contact zone, are obtained as a result of operating experience of the presented design of the lining as part of a thrust sliding bearing.

Заявляемое изобретение, в частном выполнении, поясняется чертежами фиг.1-4:The claimed invention, in a particular embodiment, is illustrated by the drawings of figures 1-4:

фиг.1 - статорный элемент упорного подшипника (общий вид);figure 1 - the stator element of the thrust bearing (General view);

фиг.2 - накладка упорного подшипника;figure 2 - pad thrust bearing;

фиг.3 - накладка упорного подшипника - вид сверху;figure 3 - thrust bearing pad - top view;

фиг.4 - канал накладки упорного подшипника - вид A.figure 4 - channel thrust bearing - view A.

Как решение задачи, позволяющее достигнуть указанных характеристик, предлагается накладка 1 статорного элемента упорного подшипника (фиг.1), представляющая собой антифрикционную накладку, в частности, выполненную из силицированного графита или карбида кремния, трапецеидальной формы с формированием контактной поверхности, обеспечивающей выравнивание удельных нагрузок, охлаждение и смазывание при работе в сочетании с роторным осевым подшипником скольжения, снабженным антифрикционной накладкой (состоящей из секторов, установленных на опорной поверхности вращающегося гребня и имеющих радиусные закругления в верхней части сектора и пазы для осевой фиксации в нижней части сектора). Предлагаемая изобретением накладка 1 (фиг.2) выполнена в виде контактной поверхности 2 с радиусными закруглениями 4, 5 в верхней и нижней части накладки со стороны заходной кромки 7 с формой, приближенной к параболической. Для обеспечения необходимого охлаждения и смазывания контактная поверхность накладки разделена каналом 6, выполненным определенной геометрии, обеспечивающей циркуляцию смазывающей и охлаждающей среды на всю контактную площадь поверхности накладки при контакте с ответными секторами роторного осевого подшипника. Соотношение площади контактной поверхности накладки со стороны заходной кромки 7 до канала 6 и площади контактной поверхности после канала до выходной кромки 3 выполнено с соотношением не менее 3 к 2. Стопорение накладки 1 на колодке 10 упорного подшипника (фиг.1) осуществляют скобами через упругие элементы, под установку которых по бокам накладки 1 предусмотрены уступы 8 и 9 (фиг.3). От перемещений в осевом направлении накладка выполнена с радиусом закругления 11 (фиг.2), обеспечивающим прилегание к стопору 12 (фиг.1), закрепленному на колодке 10 упорного подшипника. Канал 6, разделяющий контактную поверхность для обеспечения охлаждения и смазывания накладки упорного подшипника, выполнен в виде прямоугольного треугольника с соотношением катетов 14 и 15 (фиг.4) не менее 1 к 4. Канал 6 расположен под углом 13 (фиг.4) к контактной поверхности 2, меньший катет которого расположен со стороны заходной кромки 7 накладки (фиг.2). Канал 6 на выходных кромках 3 на контактной поверхности выполнен с закруглениями.As a solution to the problem, which allows to achieve these characteristics, we propose a lining 1 of the stator element of the thrust bearing (Fig. 1), which is an antifriction lining, in particular, made of siliconized graphite or silicon carbide, of a trapezoidal shape with the formation of a contact surface that ensures equalization of specific loads, cooling and lubrication during operation in combination with a rotary axial plain bearing equipped with an antifriction pad (consisting of sectors mounted on the supporting surface of the rotating ridge and having radial curves in the upper part of the sector and grooves for axial fixation in the lower part of the sector). The overlay 1 proposed by the invention (Fig. 2) is made in the form of a contact surface 2 with radial curves 4, 5 in the upper and lower parts of the overlay from the side of the leading edge 7 with a shape close to parabolic. To ensure the necessary cooling and lubrication, the contact surface of the liner is divided by a channel 6 made of a certain geometry, which circulates the lubricating and cooling medium over the entire contact surface area of the liner in contact with the reciprocal sectors of the rotary axial bearing. The ratio of the contact surface area of the lining from the input edge 7 to the channel 6 and the contact surface area after the channel to the output edge 3 is made with a ratio of at least 3 to 2. The lining 1 on the block 10 of the thrust bearing (Fig. 1) is carried out with brackets through elastic elements , for the installation of which on the sides of the lining 1 there are ledges 8 and 9 (figure 3). From displacements in the axial direction, the pad is made with a radius of curvature 11 (figure 2), ensuring fit to the stopper 12 (figure 1), mounted on the block 10 of the thrust bearing. Channel 6, dividing the contact surface to provide cooling and lubrication of the thrust bearing pads, is made in the form of a rectangular triangle with a ratio of legs 14 and 15 (Fig. 4) of at least 1 to 4. Channel 6 is located at an angle of 13 (Fig. 4) to the contact surface 2, the smaller leg of which is located on the side of the leading edge 7 of the lining (figure 2). Channel 6 at the output edges 3 on the contact surface is made with rounding.

Claims

1. The pad of a thrust sliding bearing, which is a trapezoidal segmented stator element with rounded edges in the upper and lower parts of the lining, lead edges and ledges for locking on the block of a thrust bearing, characterized in that on the contact surface of the lining the separation channel is made along the bearing radius, circulating the lubricating and cooling medium over the entire contact surface and dividing the contact surface from the leading edge to the channel and the surface along le canal to the trailing edge in a ratio of not less than 3 to 2.

2. The pad of a thrust sliding bearing according to claim 1, characterized in that the separation channel is made in the form of a rectangular triangle with a leg ratio of at least 1 to 4, located at an angle to the contact surface, the smaller leg of which is located on the side of the entry edge of the pad.

3. The thrust bearing pad according to claim 1, characterized in that it is made of siliconized graphite or silicon carbide.