SU1707332A1 - Газостатический подшипниковый узел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области маши построени  и может использоватьс  в конструкци х высокоскоростных турбомашин различного назначени . Цель- расширение диапазона работоспособности и увеличение срока службы подшипникового узла. В газостатическом подшипниковом узле межJ ду корпусом и полыми роликами размешена с возможностью охвата роликов несуща  опорно-упорна  шайба конической формы. Внутренн   поверхность корпуса, поверхности вращени  полых роликов, осей и цапфы выполнены коническими. Поверхность корпуса, обращенна  в сторону упом нутой шайбы, выполнена с углом корпуса, аналогичным углу конической поверхности шайбы , В ос х 7 выполнены каналы 8 и питающие отверсти  9 дл  подвода в рабочий зазор. Ролики б своими наружными поверхност ми совмещены с коническими цапфами 5 и опорно-упорными шайбами 10. В корпусе 1 в поверхност х, обращенных в сторону упом нутых шайб 10. выполнены питатели 11, сообщенные с каналами 2. Опорно-упорна  шзйба 10 позвол ет увеличить сцепление роликами и цапфой, уменьша  возможность проскальзывани .6 ил. ё

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в конструкци х машин и механизмов высокоскоростных турбомашин различного назначени .

Известна конструкци  подшипникового узла, в которой примен ютс  совмещенные опорные и упорные газовые подшипники, причем поверхность упорного подшипника представл ет собой двухстороннюю кольцевую п ту.

В известной конструкции увеличение несущей способности опоры сопровождаетс  увеличением окружных скоростей на поверхности , воспринимающей нагрузку, причем окружные скорости на поверхности п ты значительно превосход т с1 ружные скорости на опорных подшипника;.. Это ведет к ухудшению условий работы узла, снижению надежности и уменьшение срока службы узла.

Известна конструкци  подшипникового узла, содержаща  подшипники качени  в виде сопр женных с внешней поверхностью вала и равномерно расположенных по окружности полых роликов, размещенных на ос х с зазором, и оснащенна  системой подачи рабочей среды под давлением.

Основной недостаток данной конструкции состоит в том, что узел предназначен дл  воспри ти  только радиальной нагрузки , а воспри ти  осевой нагрузки не происходит .

Известна конструкци  подшипникового узла, содержаща  корпус, цапфу вала, охватывающие полые ролики, смонтированные с зазором на закрепленных в корпусе ос х. а также выполненные в корпусе и ос х каналы и питатели подвода газа, сообщающиес  с системой подачи газа под давлением, причем цапфа вала выполнена с кольцевой проточкой , посредством которой цапфа контактирует с периферийными част ми роликов .

Основной недостаток известной конструкции заключаетс  в том, что она предназначена дл  воспри ти  только осевой нагрузки. Кроме того, в сопр жении цапфы и тел качени  наблюдаетс  геометрическое скольжение, что ведет к ухудшению характеристик узла, износу тел качени  и цапфы и соответственно уменьшению срока службы .

Цель изобретени  - расширение диапазона работоспособности и увеличение срока службы подшипникового узла.

Цель достигаетс  тем, что газостатический подшипниковый узел снабжен расположенной между корпусом и полыми роликами с возможностью их охвата несущей опорно-упооной шайбой конической

формы, внутренн   поверхность корпуса, поверхности вращени  полых роликов, осей и цапфы выполнены коническими, при этом поверхность корпуса, обращенна  в сторону упом нутой шайбы, выполнена с углом корпуса, аналогичным углу конической поверхности шайбы.

Предлагаема  конструкци  позвол ет расширить диапазон направлений воспри0 нимаемых нагрузок за счет того, что ролики и газостатические подшипники, на которые они опираютс , выполнены коническими, а, кроме того, нагрузку несет коническа  опорно-упорна  шайба, опирающа с  на газо5 статические подшипники. Так как ролики и цапфа вала образованы конусами с пересекающимис  вершинами, причем точка пересечени  вершин лежит на оси вала и совпадает с точкой пересечени  оси вала и

0 пр мых, проход щих через линии контакта роликов и упорной шайбы, геометрическое скольжение в предлагаемой конструкции отсутствует. Это позвол ет уменьшить износ тел качени  и цапфы вала и тем самым

5 увеличить срок службы узла. Кроме того,

опорно-упорна  шайба позвол ет увеличить

сцепление между роликами и цапфой,

уменьша  возможность проскальзывани .

Частота вращени  опорно-упорной

0 шайбы зависит от отношени  диаметров цапфы и роликов, В соответствии с опытом применени  вариаторов передаточное отношение 4-6 позвол ет обеспечить устойчивость зацеплени . Таким образом, частота

5 вращени  шайбы и уровень окружных скоростей на ее поверхности значительно ниже чем в конструкци х, предусматривающих размещение упорной паты непосредственно на валу, в то врем  как площадь поверхности,

0 воспринимающей нагрузку, а следовательно, и несуща  способность могут быть увеличены до необходимых значений.

Нагрузочна  способность такого узла определ етс  контактной прочностью, тепло5 стойкостью, износостойкостью фрикционных элементов. Поэтому в зависимости от условий работы возможно применение стальных , текстолитовых, металлокерамических роликов.

0На фиг. 1 показан подшипниковый узел при закреплении осей со стороны оснований конусов, образующих ролики, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - подшипниковый узел при за5 креплении осей со стороны вершин конусов , образующих ролики, продольный разрез; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5-6 - подшипниковый узел, варианты. Газостатический подшипниковый узел содержит корпус 1. имеющий каналы 2 и

кольцевые проточки 3. сообщенные с подводом 4 системы подачи рабочей среды под давлением. Равномерно по окружности вокруг конических цапф 5 вала расположены полые ролики 6, размещенные на кониче- ских ос х 7, закрепленных в корпусе 1. В ос х 7 выполнены каналы 8 и питающие отверсти  9 дл  подвода газа в рабочий зазор . Ролики 6 своими наружными поверхност ми совмещены с коническими цапфами 5 и опорно-упорными шайбами 10. В корпусе 1, в поверхност х, обращенных в сторону шайб 10, выполнены питатели 11, сообщенные с каналами 2, при этом данные поверхности соответствуют поверхност м шайб 10.

Подшипниковый узел работает следующим образом.

Ролики б опираютс  на газостатические подшипники, образованные подачей газа через питатели 9 в зазоры между ос ми 7 и внутренними поверхност ми роликов 6. Наход сь в сопр жении с цапфами вала 5, ролики 6 воспринимают нагрузку от вала. Так как ролики сопр жены с упорными шайбами 10, то они передают нагрузки на послед- ние. Опорно-упорные шайбы 10 опираютс  на газостатические подшипники, образованные подачей газа через питатели 11 в рабочие зазоры между поверхност ми шайб 10 и обращенными к ним поверхност ми корпуса 1. Рабочий газ к питател м 9 поступает через каналы 8 в ос х 7. каналы 2 и кольцевые канавки 3 в корпусе 1 от системы подачи рабочей среды через подвод 4 . Рабочий газ к питающим отверсти м 11 поступает через каналы 2 и кольцевые проточки 3.

Предлагаема  конструкци  подшипникового узла позвол ет сохранить окружные скорости поверхностей, воспринимающих

нагрузку (осевую), на уровне окружных скоростей цапфы вала, что невозможно дл  конструкций, содержащий упорную п ту. Так как дл  указанных на фиг. 1 соотношений диаметров цапфы, роликов и шайбы сравнение с традиционным газостатическим подп тником с конической рабочей по- верхностью при услови х равенства диаметров п ты (дл  подп тника) и опорно- упорной шайбы (дл  предлагаемой конструкции ) и равенстве частоты вращени  вала вы вл ет снижение окружной скорости на поверхности, воспринимающей нагрузку, в п ть раз. Конструкци  позвол ет избежать интенсивных износов и проскальзываний, что повышает срок службы и надежность работы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Газостатический подшипниковый узел, содержащий корпус, цепфу вала, охватывающие полые ролики, смонтированные с зазором на закрепленных в корпусе ос х, а также выполненные в корпусе и в ос х каналы и питатели подвода газа, сообщающиес  с системой подачи газа под давлением, о т- личающийс  тем, что. с целью расширени  диапазона работоспособности и увели- чени  срока службы, он снабжен расположенной между корпусом и полыми роликами с возможностью их охвата несущей опорно-упорной шайбой конической формы , внутренн   поверхность корпуса, поверхности вращени  полых роликов, осей и цапфы вала выполнены коническими, при этом поверхность корпуса, обращенна  в сторону упом нутой шайбы, выполнена с углом корпуса, аналогичным углом конической поверхности шэйбы.

   //

   Фиг. 3

   //

   Фиг. 5

   Фиг. 6