RU2656747C1

RU2656747C1 - Plain thrust bearing

Info

Publication number: RU2656747C1
Application number: RU2017100651A
Authority: RU
Inventors: Тимур Дмитриевич Воронов; Родион Петрович Казанцев; Владислав Олегович Лебедевич; Николай Анатольевич Одинцов; Михаил Михайлович Пархомов
Original assignee: Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро Машиностроения"
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-06-06

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in bearing assemblies of pumps, turbines, and compressors. Plain thrust bearing of the pump rotor includes support cages installed in the housing on both sides of the bearing disk of the pump rotor, consisting of a base, a separator that restricts the movement of the segments in the tangential direction, installed in it segments having an axial stop, springs individually pressing each segment to the bearing disk by an individual spring through a movable spherical hinged connection with the possibility of force transfer to the center of pressure of the hydrodynamic wedge for any kind of rotation of the rotor bearing disk, including precession.

EFFECT: formation of a stable oil hydrodynamic wedge and the reduction of contact stresses in the "liner – spherical stop" pair due to the increased contact area and, consequently, an increase in bearing life.

3 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, преимущественно к насосостроению, и предназначено для использования в качестве самоустанавливающегося упорного подшипника ротора динамических насосов, работающих при высокой частоте вращения (n=1500…3000 об/мин) и высокой удельной нагрузке (q ≥ 20 кгс/см²) переменного направления.The present invention relates to mechanical engineering, mainly to pump engineering, and is intended for use as a self-aligning thrust bearing of the rotor of dynamic pumps operating at a high speed (n = 1500 ... 3000 rpm) and high specific load (q ≥ 20 kgf / cm ² ) variable direction.

Известны упорные подшипники скольжения с самоустанавливающимися сегментами (аналоги), содержащие выравнивающие устройства опор сегментов, распределяющие равномерно нагрузку в виде цилиндрических и сферических шарниров или с автоматическим выравниванием нагрузки (см. книгу В.А. Вознесенский, В.И. Дьяков «Расчет и проектирование опор скольжения», Москва, «Машиностроение», 1980 г., стр. 153…157).Known thrust bearings with self-aligning segments (analogues) containing leveling devices for segment supports distributing evenly the load in the form of cylindrical and spherical joints or with automatic load balancing (see the book by V.A. Voznesensky, V.I.Dyakov “Calculation and design sliding bearings ”, Moscow,“ Mechanical Engineering ”, 1980, p. 153 ... 157).

Основным недостатком этих упорных подшипников является трудность достижения распределения усилия на сегменты и сложность изготовления самих выравнивающих высокоточных устройств, из-за чего большее распространение, например, в насосостроении получили выравнивающие устройства в виде упруго-деформируемых опорных пластин.The main drawback of these thrust bearings is the difficulty in achieving the distribution of force between the segments and the difficulty in manufacturing the alignment high-precision devices themselves, which is why alignment devices in the form of elastically deformable support plates have become more widespread, for example, in pump engineering.

Так в упорном подшипнике скольжения (патент RU 2459984 С1 Опуб. 27.08.2012, ЗАО «Уральский турбинный завод, автор Г.М. Марченко) поставленная задача достигается тем, что упорный подшипник скольжения ротора турбины мощностью более 25МВт, работающий с удельной нагрузкой q ≥ 20 кгс/см² и с высокой частотой вращения (n ≥ 3000 об/мин), включает самоустанавливающиеся сегменты, каждый из которых имеет осевой упор, обойму с каналами подвода масла и радиальными упорами для сегментов, основание, пружины и установочную прокладку, причем пружины выполнены в виде плоского многогранника, установлены под каждым сегментом индивидуально, симметрично относительно упора сегмента и с монтажным зазором в обойме. Такая конструкция обеспечивает самоустановку сегмента в направлении вращения упорного диска ротора, но если при вращении ротора имеет место прецессия, то пружина в виде плоского многогранника не будет отслеживать изменение зазора между упорным диском и сегментом.So in a thrust sliding bearing (patent RU 2459984 C1 Pub. August 27, 2012, CJSC Ural Turbine Plant, author G.M. Marchenko) the task is achieved in that a thrust bearing of a turbine rotor with a power of more than 25 MW, operating with a specific load q ≥ 20 kgf / cm ² and with a high speed of rotation (n ≥ 3000 rpm), includes self-aligning segments, each of which has an axial stop, a clip with oil supply channels and radial stops for segments, a base, springs and an installation gasket, with springs made in the form of flat polyhedra, are installed under each segment individually, symmetrically with respect to the stop of the segment and with the mounting gap in the cage. This design allows the segment to self-install in the direction of rotation of the thrust disc of the rotor, but if precession occurs during rotation of the rotor, a spring in the form of a flat polyhedron will not track the change in the gap between the thrust disc and the segment.

Задачей заявляемого изобретения является выполнение опоры сегмента таким образом, чтобы несущая способность гидродинамического клина между сегментом и упорным диском обеспечивалась на всех режимах работы насоса, в том числе и при появлении прецессии ротора.The task of the invention is to support the segment so that the bearing capacity of the hydrodynamic wedge between the segment and the thrust disk is ensured at all pump operating modes, including when the rotor precession occurs.

Предлагается упорный подшипник скольжения, который может быть применен как в горизонтальных, так и вертикальных исполнениях насосов, который включает установленные в корпусе с обеих сторон упорного диска ротора насоса опорные обоймы с самоустанавливающимися сегментами, изготовленными с антифрикционным покрытием или изготовленными из антифрикционного материала, каждый из сегментов имеет осевой упор, опирающийся на подвижный вкладыш с сопряженной сферической поверхностью, который в свою очередь опирается на пружину, установленную в основании обоймы. Сегменты установлены в сепаратор с упорами для сегментов в направлении вращения упорного диска ротора. Сепаратор монтируется на основании. Пружины тарельчатые (волновые, плоские ступенчатые), установленные в основании обоймы, передают через подвижные вкладыши усилие от их сжатия по оси центра давления сегмента, изменяющего свое положение при вращении ротора, обеспечивая создание несущего гидродинамического масляного клина между сегментами подшипника и упорным диском ротора. Смазка подшипника циркуляционная, с полным заполнением маслом полости корпуса подшипника, обеспечивается внешним маслонасосом.A thrust sliding bearing is proposed, which can be used in both horizontal and vertical versions of the pumps, which includes support cages mounted on both sides of the thrust disc of the pump rotor with self-aligning segments made with an antifriction coating or made of antifriction material, each of the segments has an axial emphasis resting on a movable insert with a conjugated spherical surface, which in turn is supported by a spring installed in warping holder. The segments are mounted in a separator with stops for the segments in the direction of rotation of the thrust disc of the rotor. The separator is mounted on the base. Belleville springs (wave, flat stepped) installed in the base of the cage transmit the force from their moving shells along the axis of the center of pressure of the segment, which changes its position when the rotor rotates, ensuring the creation of a bearing hydrodynamic oil wedge between the bearing segments and the thrust disc of the rotor. Circulating bearing lubrication, with a full filling of the bearing housing cavity with oil, is provided by an external oil pump.

Технический результат: создание двухстороннего упорного подшипника, в котором тарельчатые (волновые, плоские ступенчатые) пружины обеспечивают самоустановку сегментов подшипника относительно поверхности упорного диска ротора, обеспечивая при вращении ротора формирование устойчивого масляного гидродинамического клина и выполнение подшипником его функций при работе агрегата на различных режимах вращения ротора с минимальным износом контактных поверхностей сегментов.EFFECT: creation of a double-sided thrust bearing, in which Belleville (wave, flat stepped) springs provide self-alignment of bearing segments relative to the surface of the thrust disc of the rotor, ensuring the formation of a stable oil hydrodynamic wedge and the bearing of its functions when the unit operates at various modes of rotation with minimal wear on the contact surfaces of the segments.

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

- поджатие каждого сегмента к упорному диску всей поверхностью независимо от вида вращения упорного диска ротора, включая прецессию, снижает износ контактных поверхностей;- preloading each segment to the thrust disk with the entire surface, regardless of the type of rotation of the thrust disk of the rotor, including precession, reduces wear on the contact surfaces;

- в контактной паре «вкладыш - сферический упор» за счет увеличенной площади снижены контактные напряжения, а, следовательно, и износ.- in the contact pair "liner - spherical focus" due to the increased area reduced contact stress, and, consequently, wear.

На фиг. 1 изображен общий вид упорного подшипника скольжения; на фиг. 2 - обойма упорного подшипника с установленными в ней сегментами, вид на сегмент и его опорные элементы по сечению А-А и сечению Б-Б.In FIG. 1 is a perspective view of a thrust plain bearing; in FIG. 2 - a cage of a thrust bearing with segments installed in it, a view of the segment and its supporting elements along section A-A and section B-B.

Упорный подшипник скольжения содержит корпус 1, гребень 2, опорные обоймы 3 и 4, основания 5, сепараторы 6, пружины 8, подвижные вкладыши 9, сегменты 10 с антифрикционным покрытием (или из антифрикционного материала), имеющие сферический упор 12, опорной крышки 13 и регулировочных колец 14 и 15.The thrust sliding bearing comprises a housing 1, a ridge 2, support cages 3 and 4, bases 5, cages 6, springs 8, movable liners 9, segments 10 with an antifriction coating (or of antifriction material) having a spherical stop 12, a support cover 13 and adjusting rings 14 and 15.

Гребень 2 крепится на валу насоса. Основание 5 опорной обоймы 3 установлено и закреплено в корпусе 1, а основание 5 опорной обоймы 4 зафиксировано от вращения в корпусе 1 и поджимается крышкой 13. На основания 5 установлены сепараторы 6. Сепараторы 6 крепятся к основаниям 5 винтами 7 (Фиг. 1). В цилиндрические выточки в основаниях 5 помещаются индивидуальные тарельчатые (волновые, плоские ступенчатые) пружины 8, в отверстия в сепараторах 6, совмещенные с выточками в основании 5, устанавливаются с опорой на пружины 8 подвижные вкладыши 9 со сферическими впадинами, на которые опираются сферическими упорами 12, образуя шарнир, сегменты 10. Через вкладыши 9 усилие пружин передается на сегменты 10 (Фиг. 2).Comb 2 is mounted on the pump shaft. The base 5 of the support clip 3 is installed and secured in the housing 1, and the base 5 of the support clip 4 is fixed against rotation in the housing 1 and is pressed by the cover 13. Separators 6 are installed on the base 5. Separators 6 are attached to the bases 5 by screws 7 (Fig. 1). Individual cylindrical (wave, flat stepped) springs 8 are placed in the cylindrical recesses in the bases 5, and movable inserts 9 with spherical cavities supported by spherical stops 12 are mounted in the holes in the separators 6, combined with the recesses in the base 5 forming a hinge, segments 10. Through the inserts 9, the force of the springs is transmitted to the segments 10 (Fig. 2).

Осевое усилие, действующее на ротор, через упорный диск 2, сегменты 10, вкладыши 9, пружины 8 в одном направлении передается на корпус 1, а при обратном действии - на крышку 13. Нужное усилие сжатия пружин обеспечивается за счет дообработки регулировочных колец 14 и 15. При сборке обоймы для удержания сегментов от выпадения могут быть использованы резьбовые отверстия 16 в сферических упорах 12 сегментов 10 и технологические винты, которые должны быть удалены при установке в корпус подшипника.The axial force acting on the rotor through the thrust disk 2, segments 10, liners 9, springs 8 in one direction is transmitted to the housing 1, and when the reverse action is transmitted to the cover 13. The necessary compression force of the springs is provided by the additional processing of the adjusting rings 14 and 15 . When assembling the cage to keep the segments from falling out, threaded holes 16 in the spherical stops 12 of the segments 10 and technological screws that must be removed when installed in the bearing housing can be used.

Claims

1. The thrust bearing of the pump rotor, including support cages installed in the housing on both sides of the thrust disk of the pump rotor, consisting of a base, a cage restricting the movement of segments in the tangential direction, segments installed in it having an axial stop, springs individually compressing each segment characterized in that each segment is pressed against the thrust disk by an individual spring through a movable spherical swivel joint with the possibility of transferring force to the pressure center a wedge under any type of rotation of the thrust disc of the rotor, including precession.

2. Thrust sliding bearing according to claim 1, characterized in that the force of the compression of the segments to the thrust disc of the rotor is provided by disk, wave or flat step springs.

3. Thrust sliding bearing according to claim 1, characterized in that the segments can be made of antifriction material, or with overlays of antifriction material.