RU93125U1

RU93125U1 - GASOSTATIC BEARING

Info

Publication number: RU93125U1
Application number: RU2009120949/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Кроль; Павел Викторович Булат
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Технологические системы и сервис"
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-04-20

Abstract

1. Газостатический подшипник, содержащий корпус, в котором размещена опора, выполненная в виде втулки, предназначенной для установки в ней с образованием циркуляционного зазора вала, опорные дроссели и индикаторные сопла, расположенные на внутренней поверхности опоры и имеющие возможность соединения соответственно с модулем подачи рабочей среды в циркуляционный зазор и модулем управления, отличающийся тем, что опора смонтирована в корпусе посредством сферического шарнира, образованного соединением по сферическим поверхностям выступов, выполненных на наружной поверхности опоры с вкладышами, установленными в корпусе, при этом опора дополнительно контактирует с корпусом посредством демпфирующих элементов. ! 2. Газостатический подшипник по п.1, отличающийся тем, что демпфирующие элементы расположены с двух сторон относительно выступов опоры в плоскостях, перпендикулярных оси опоры, и каждый из них выполнен в виде плоской рессоры, концами зафиксированной в корпусе, а средней частью контактирующей с опорой. 1. A gas-static bearing, comprising a housing in which a support is made, made in the form of a sleeve, intended for installation in it with the formation of a circulation clearance of the shaft, throttles and indicator nozzles located on the inner surface of the support and having the ability to connect, respectively, with the fluid supply module into the circulation gap and a control module, characterized in that the support is mounted in the housing by means of a spherical hinge formed by connecting a protrusion along spherical surfaces a formed on the outer surface of the support with inserts mounted in the housing, wherein the support is further contacted with the body by means of damping elements. ! 2. The gas-static bearing according to claim 1, characterized in that the damping elements are located on two sides relative to the protrusions of the support in planes perpendicular to the axis of the support, and each of them is made in the form of a flat spring fixed by ends in the housing, and in the middle part in contact with the support .

Description

Полезная модель относится к деталям машин, а именно к конструкциям газостатических подшипников, работающих в комплекте с валами значительной длины, подвергающимися в процессе работы изгибным деформациям, и может быть использована в турбомашинах авиационного и энергетического машиностроения.The utility model relates to machine parts, namely, to the designs of gas-static bearings that work together with shafts of considerable length, subjected to bending deformations during operation, and can be used in turbomachines of aircraft and power engineering.

Известен газостатический подшипник, содержащий корпус, в котором размещена втулка, образующая с внутренней поверхностью корпуса камеру, сообщающуюся с подводящей магистралью. Во втулке установлены пористые вставки. Для работы подшипник одевается на вал с образованием циркуляционного зазора между валом и внутренней поверхностью втулки. Через подводящую магистраль среда (воздух) нагнетается в камеру и через пористые втулки поступает в циркуляционный зазор, создавая подъемную силу в данном зазоре, которая удерживает вал в заданном положении. (см. патент РФ №2299360, кл. F16C 17/02, 2007 г.).Known gas-static bearing, comprising a housing in which a sleeve is placed, forming with the inner surface of the housing a chamber in communication with the supply line. Porous inserts are installed in the sleeve. For operation, the bearing is put on the shaft with the formation of a circulation gap between the shaft and the inner surface of the sleeve. Through the supply line, the medium (air) is pumped into the chamber and through the porous bushings it enters the circulation gap, creating a lifting force in this gap, which holds the shaft in a predetermined position. (see RF patent No. 2299360, CL F16C 17/02, 2007).

В результате анализа конструкции данного подшипника необходимо отметить, что при динамической деформации вала меняется его положение во втулке, которое приводит к изменению формы зазора, что резко снижает газостатический эффект.As a result of the analysis of the design of this bearing, it should be noted that with dynamic deformation of the shaft, its position in the sleeve changes, which leads to a change in the shape of the gap, which sharply reduces the gas-static effect.

Известен газостатический подшипник, содержащий корпус, в котором установлены опоры, предназначенные для размещения вала с образованием между валом и опорами циркуляционного зазора. Подшипник содержит, две пары индикаторных сопел и диаметрально противолежащие опорные дроссели. Опорные дроссели имеют возможность соединения с модулем нагнетания в циркуляционный зазор рабочей среды (воздуха), а индикаторные сопла - с модулем управления. До начала работы подшипника вал под действием силы тяжести находится на нижней части его опорной поверхности. Для исключения контакта вала с опорной частью подшипника при пуске вращения вала, воздух в циркуляционный зазор подается от отдельного аккумулятора. В процессе работы подшипника давление в индикаторных соплах отслеживается блоком управления. В случае изменения давления какого - либо из сопел блок управления дает команду на изменение режима подачи среды в дроссели для изменения подачи среды таким образом, чтобы давление в индикаторных соплах было равным.Known gas-static bearing containing a housing in which supports are designed to accommodate the shaft with the formation between the shaft and the bearings of the circulation gap. The bearing contains two pairs of indicator nozzles and diametrically opposite supporting throttles. The reference chokes can be connected to the discharge module into the circulation gap of the medium (air), and the indicator nozzles can be connected to the control module. Before starting the operation of the bearing, the shaft under the action of gravity is located on the lower part of its bearing surface. To prevent contact of the shaft with the bearing support when starting the rotation of the shaft, air is supplied to the circulation gap from a separate battery. During the operation of the bearing, the pressure in the indicator nozzles is monitored by the control unit. If the pressure of any of the nozzles changes, the control unit gives a command to change the mode of supply of the medium to the chokes to change the flow of the medium so that the pressure in the indicator nozzles is equal.

(см. патент РФ №2347961, кл. F16C 32/06, 2009 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent No. 2347961, class F16C 32/06, 2009) is the closest analogue.

В результате анализа выполнения известного газостатического подшипника необходимо отметить, что в нем за счет обеспечения регулирования подачи среды через дроссели обеспечивается заданное осевое положение вала. Однако в случае возникновения изгибных деформаций вала, его шейка занимает несоосное положение относительно опорной поверхности опоры газостатического подшипника. В этом случае вал в зоне газостатической опоры совершает вращение, сопровождающееся циклическим изменением циркуляционного зазора, цикличность которого зависит от скорости вращения вала, причем чем больше несоосность вала с опорной поверхностью, тем больше величина диапазона изменения зазора за один оборот вала. Все это может привести к автоколебаниям вала и потере устойчивости вращения при возникновении контакта вала с опорой.As a result of the analysis of the implementation of the known gas-static bearing, it should be noted that in it due to the regulation of the medium through the inductors, a predetermined axial shaft position is provided. However, in the event of bending deformations of the shaft, its neck is not aligned with respect to the supporting surface of the support of the gas-static bearing. In this case, the shaft rotates in the zone of the gas-static support, accompanied by a cyclic change in the circulation gap, the cyclicality of which depends on the speed of rotation of the shaft, and the greater the misalignment of the shaft with the supporting surface, the greater the range of the gap variation per one revolution of the shaft. All this can lead to self-oscillations of the shaft and loss of stability of rotation in the event of contact of the shaft with the support.

Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции газостатического подшипника, обеспечивающей эффективную работу узла «вал - газостатический подшипник» при значительных изгибных деформациях вала за счет обеспечения постоянства циркуляционного зазора путем самоустановки опоры подшипника относительно вала при изгибе вала, что, кроме того, значительно упрощает работу системы управления положением вала в подшипнике.The objective of this utility model is to develop the design of a gasostatic bearing that ensures the efficient operation of the shaft – gasostatic bearing assembly with significant bending deformations of the shaft due to the constancy of the circulation clearance by self-aligning the bearing support relative to the shaft when bending the shaft, which, in addition, greatly simplifies the operation of the system control the position of the shaft in the bearing.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в газостатическом подшипнике, содержащем корпус, в котором размещена опора, выполненная в виде втулки, предназначенной для установки в ней с образованием циркуляционного зазора вала, опорные дроссели и индикаторные сопла, расположенные на внутренней поверхности опоры и имеющие возможность соединения соответственно с модулем подачи рабочей среды в циркуляционный зазор и модулем управления, новым является то, что опора смонтирована в корпусе посредством сферического шарнира, образованного соединением по сферическим поверхностям выступов, выполненных на наружной поверхности опоры с вкладышами, установленными в корпусе, при этом опора дополнительно контактирует с корпусом посредством демпфирующих элементов, а демпфирующие элементы расположены с двух сторон относительно выступов опоры в плоскостях, перпендикулярных оси опоры и каждый из них выполнен в виде плоской рессоры, концами зафиксированной в корпусе, а средней частью контактирующей с опорой.The task is ensured by the fact that in the gas-static bearing containing the housing, in which the bearing is placed, made in the form of a sleeve intended for installation in it with the formation of a circulation clearance of the shaft, throttles and indicator nozzles located on the inner surface of the support and having the possibility of connection, respectively with a module for supplying a working medium to the circulation gap and a control module, new is that the support is mounted in the housing by means of a spherical joint formed with unity on the spherical surfaces of the protrusions made on the outer surface of the support with liners installed in the housing, the support additionally in contact with the housing by means of damping elements, and the damping elements are located on both sides relative to the projections of the support in planes perpendicular to the axis of the support and each of them is made in the form of a flat spring, the ends fixed in the housing, and in the middle part in contact with the support.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the utility model is illustrated by graphic materials on which:

на фиг.1 - газостатический подшипник в разрезе;figure 1 - gas-static bearing in the context;

на фиг.2 - разрез А - А по фиг.1.figure 2 - section a - a in figure 1.

Газостатический подшипник монтируется на валу 1 и выполнен в виде корпуса 2, в котором установлена опора 3, выполненная в виде втулки. Между внутренней поверхностью втулки и валом образован циркуляционный зазор 4. Опора связана с корпусом посредством демпфирующих элементов 5, выполненных в виде упругих элементов - рессор состоящих из набора упругих пластин, концы которых зафиксированы в корпусе 2, а центральная часть контактирует с опорой 3. На внутренней поверхности опоры имеются индикаторные сопла 6 и опорные дроссели 7, имеющие возможность посредством гибких трубопроводов (позициями не обозначены) соединения соответственно с модулем управления и с модулем дозированной подачи (не показаны) среды (воздуха). Количество опорных дросселей и индикаторных сопел может быть различным и зависит от многих факторов, например, размера подшипника, его расчетной нагрузки и пр.The gas-static bearing is mounted on the shaft 1 and is made in the form of a housing 2, in which a support 3 is made, made in the form of a sleeve. A circulation gap 4 is formed between the inner surface of the sleeve and the shaft 4. The support is connected to the housing by means of damping elements 5 made in the form of elastic elements — springs consisting of a set of elastic plates, the ends of which are fixed in the housing 2, and the central part is in contact with the support 3. On the inner the surface of the support there are indicator nozzles 6 and supporting chokes 7, which are able, via flexible pipelines (not indicated by positions), to connect, respectively, to the control module and to the dosed module th supply (not shown) of the medium (air). The number of throttles and indicator nozzles can be different and depends on many factors, for example, the size of the bearing, its rated load, etc.

На наружной поверхности опоры в центральной ее части имеются выступы 8 с образующей сферической формы. Демпфирующие элементы расположены с двух сторон относительно выступов 8.On the outer surface of the support in its central part there are protrusions 8 with a spherical generatrix. The damping elements are located on both sides relative to the protrusions 8.

В корпусе 2 установлены вкладыши 9, имеющие сферическую поверхность, на которую своими сферическими поверхностями опираются выступы 8 опоры 3. В собранном состоянии корпуса 2 и опоры 3 контактирующие по сферическим поверхностям вкладыши и выступы образуют сферический шарнир, что позволяет опоре 3 самоустанавливаться относительно вала 1. Для обеспечения требуемой затяжки сферического шарнира вкладыши 9 имеют возможность регулировочного перемещения.Liners 9 are installed in the housing 2, having a spherical surface on which protrusions 8 of the support 3 are supported by their spherical surfaces. In the assembled state of the housing 2 and the supports 3, the liners and protrusions contacting on the spherical surfaces form a spherical hinge, which allows the support 3 to self-align relative to the shaft 1. To ensure the required tightening of the spherical joint, the liners 9 have the ability to adjust the movement.

Вкладыши, выступы и демпфирующие элементы расположены в плоскостях, перпендикулярных оси опоры 3.The liners, protrusions and damping elements are located in planes perpendicular to the axis of the support 3.

Количество выступов и вкладышей может быть различным. Так на фиг 1 и фиг.2 показано четыре равномерно расположенных по окружности выступа и вкладыша.The number of protrusions and inserts may vary. So in Fig 1 and Fig 2 shows four evenly spaced protrusion and liner.

Газостатический подшипник работает в составе конструкции следующим образом.Gas-static bearing operates as part of the design as follows.

Как уже отмечалось выше, для работы подшипник монтируют на валу таким образом, чтобы опора охватывала вал 1. Опорные дроссели 7 и индикаторные сопла 6 гибкими трубопроводами соединяют с модулем подачи рабочей среды в циркуляционный зазор 4 и модулем управления.As noted above, for operation, the bearing is mounted on the shaft in such a way that the support covers the shaft 1. The throttles 7 and indicator nozzles 6 are connected by flexible pipelines to the medium supply module in the circulation gap 4 and the control module.

В процессе вращения вала, он вывешен в циркуляционном зазоре 4 нагнетаемой в зазор через дроссели 7 средой. В случае деформации вала 1 под действием рабочей нагрузки, опора 3 посредством сферического шарнира устанавливается относительно нового положения шейки вала 1, сохраняя практически неизменным циркуляционный зазор 4. Демпфирующие элементы при этом обеспечивают упругое изменение положения опоры 3 и демпфируют возмущающие воздействия в циркуляционном зазоре.In the process of rotation of the shaft, it is posted in the circulation gap 4 pumped into the gap through the chokes 7 medium. In the case of deformation of the shaft 1 under the action of the working load, the support 3 by means of a spherical hinge is installed relative to the new position of the neck of the shaft 1, keeping the circulation gap 4 practically unchanged. The damping elements provide an elastic change in the position of the support 3 and dampen disturbing effects in the circulation gap.

Использование заявленной конструкции газостатического подшипника позволяет обеспечить надежную работу машины в случае изгибных деформаций валов под действием изменяющихся несимметричных нагрузок различного эксплуатационного характера.Using the claimed design of the gas-static bearing allows you to ensure reliable operation of the machine in the case of bending deformation of the shafts under the influence of changing asymmetric loads of various operational nature.

Claims

1. A gas-static bearing, comprising a housing in which a support is made, made in the form of a sleeve, intended for installation in it with the formation of a circulation clearance of the shaft, throttles and indicator nozzles located on the inner surface of the support and having the ability to connect, respectively, with the fluid supply module into the circulation gap and a control module, characterized in that the support is mounted in the housing by means of a spherical hinge formed by connecting a protrusion along spherical surfaces a formed on the outer surface of the support with inserts mounted in the housing, wherein the support is further contacted with the body by means of damping elements.

2. The gas-static bearing according to claim 1, characterized in that the damping elements are located on two sides relative to the protrusions of the support in planes perpendicular to the axis of the support, and each of them is made in the form of a flat spring fixed by ends in the housing, and in the middle part in contact with the support .