SU765542A1

SU765542A1 - Cooled sliding-contact bearing

Info

Publication number: SU765542A1
Application number: SU782682242A
Authority: SU
Inventors: Валентин Дмитриевич Воловик; Григорий Борисович Формальский
Original assignee: Харьковский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.А.М.Горького
Priority date: 1978-11-04
Filing date: 1978-11-04
Publication date: 1980-09-23

Description

1one

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано в опорах вертикальных валов машин с высокими сосредоточенными нагрузками.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the supports of the vertical shafts of machines with high concentrated loads.

Известна опора скольжени с охлаждением , содержаща охватывающий вал корпуса , резервуар со смазкой, а также канал дл подвода смазкк, при этом в корпусе размещены охлаждающее устройство и датчик положени вала. Кроме того, опора содержит нагреватели, с помощью которых во льду образуютс участки незамороженной жидкости, куда под давлением подаетс жидкость из резервуара (I).A known cooling slide bearing includes an enclosing shaft of the housing, a reservoir with lubricant, as well as a channel for supplying lubricant, with a cooling device and a shaft position sensor located in the housing. In addition, the support contains heaters, by means of which, in ice, areas of unfrozen liquid are formed, where the liquid from reservoir (I) is supplied under pressure.

Однако известна опора недостаточно надежна, так как обладает повышенной изнашиваемостью из-за перекосов и смещени вала.However, the known support is not sufficiently reliable, since it has increased wear and tear due to distortions and displacement of the shaft.

Цель изобретени - повышение надежности и износостойкости.The purpose of the invention is to increase reliability and durability.

Указанна цель обеспечиваетс тем, что вал выполнен с наконечником, имеющим сферическую выемку и спиральную канавку, при этом канал дл подвода смазки и упом нутые сферическа выемка и спиральна канавка расположены соосно с валом.This goal is ensured by the fact that the shaft is made with a tip having a spherical recess and a helical groove, wherein the lubricant passage and said spherical recess and the helical groove are located coaxially with the shaft.

Кроме того, спиральна канавка выполнена в виде спирали Архимеда.In addition, the spiral groove is made in the form of a spiral of Archimedes.

На фиг. I схематически изображена опора скольжени с охлаждением, раз-. рез; на фиг. 2 - вид вала со стороны наконечника.FIG. I schematically depicts the slide bearing with cooling, section. rez; in fig. 2 - view of the shaft from the side of the tip.

Опора скольжени с охлаждением содержит вал I, корпус 2, резервуар 3 со смазкой , канал 4 дл подвода смазки. В корпусе 2 размешены охлаждающее устройство 5 и датчик б положени вала 1. Вал,The cooled slide bearing includes shaft I, body 2, reservoir 3 with lubricant, channel 4 for supplying lubricant. The cooling device 5 and the shaft position sensor 1 are placed in the housing 2. The shaft,

10 выполнен с наконечником 7, имеющим сферическую выемку 8 и спиральную канавку 9, расположенные, как и канал 4, соосио с валом 1, при этом спиральна канавка 8 выполнена в виде спирали Архимеда. Полусферический наконечник 710 is made with a tip 7 having a spherical recess 8 and a spiral groove 9, located, like the channel 4, co-axially with the shaft 1, while the spiral groove 8 is made in the form of an Archimedes spiral. Hemispherical tip 7

приварен к валу 1 и между ними установлен теплоизол тор 10, выполненный, например , из асбестового волокна. welded to the shaft 1 and a heat insulator 10, made, for example, of asbestos fiber, is installed between them.

Опора содержит также насос 11 переменной производительности.The support also contains a pump 11 of variable capacity.

20 Охлаждающее устройство 5 с трубками змеевика 12 отделено от корпуса 2 теплоизол тором 13.20 The cooling device 5 with tubes of the coil 12 is separated from the body 2 by a thermal insulator 13.

Вал 1 выполнен с цилиндрическим буртом 14, который упираетс в исходном голок:ении в корпус 2, при этом между полусферическим наконечником 7 и корпусом 2 образуетс рабочий зазор 15, ч между цилиндрическими поверхност ми ва ла. i 5 .орпуса 2 - зазор 16. Датчик б положени вала 1 линией 17 обратной св зи соединен с охлаждающим устройством 5, а зазор 16 - с регулирующим органом 18 насоса И. Корпус 2, содержащий уплотнение 19, рас оложек на плите 20. Слора работает следующим образом В ИС.ХОДКОМ состо нии, когда вал 1 не 8раш.аетс , упор 14 передает давле1и-;е осевой нагрузки валй 1 ка корпус 2 н опорную плиту 20. При этом рабочий з.азор 15 минимален. Перед началом вращени вала I закрывают регулирующий орган 18 и включают насос 11. Смазка (например, вода) из резервуара 3 начинает поступаать в рабочий заэор 15, где происходит нарастание давлени и повышение гидростатической подъемной силы, действующей на вал 1, под действием которой вал 1 всплывает. При этом часть воды просачиваетс через цилиндрические сопр гаемые поверхности аала } и корпуса 2 через зазор 6. Когда кромка бурта И упираетс в фторопластовое у плотненйе 19, подача воды по сигналу с датчика 6 прекращаетс . После этого включают систему охлаждени 5, и хладагент начинает протекать по трубкам 2. Температура воды в рабочем зазоре 15 падает, и ее в зкость растет приблизительно по гиперболической зависимости . Затем начинают вращать вал , и бла годар продолжающемус охлаждению воды в рабочем зазоре 15 вода переходит в твердое состо ние - лед. После этого открывают регулирующий орган 18. Вращающийс наконечник 7 истирает и оплавл ет часть льда, котора с ним соприкасаетс . Благодар этому вал I несколько смещаетс вниз и фторопластовое уплотне ние 19 выходит из соприкосновений с буртом 14. Одновременно насек И управл емый сигналом по линии св зи (на фиг. 1 не показана) с датчика 6, продолжает подавать воду в зазор 15, но уже с меньшим расходом. Попав в сферическую выемку 8 по каналу 4, вода по спиралыюй канавке 9 движетс к периферии наконечника 7 и поступает в рабочий зазор 5, где она охлаж« даетс и в зкость ее повышаетс . Вода циркулирует 1ГО контуру состо щему из насоса 11 переменной произйодитель. ности, канала дл подвода жидкости, рабочего зазора 5, зазора 16, регулирующего органа 18 и резервуара 3 с жидкостью . В процессе разгона вала охлаждающее устройство 5 перевод т в режим автоматического поддержани посто нного значени рабочего зазора 15 с помощью управл ющего сигнала, подаваемого по линии 17 с выхода датчика 6. Установившийс режим работы подшипника гши посто нной угловий скорости вращени вала 1 характеризуетс посто нством, зазоров и посто нным расходом циркулирующей воды. При этом дл создани незамерзающего канала в рабочем зазоре 15 напротив выемки 8 и обеспечени свободного и непрерывного протекани воды в каналах 4, 8, 9 и 16 необходимо выполнить услови V 0,2 Q X 2 .Ш где V - скорость потока жидкости, м/с; Q - расход жидкости, X - характерный линейный размер сечени канала, м. Теплоизол тор ГО накр.нечника 7 и теплоизол тор IS корпуса 2 обеспечивает поддержание необходимого тепературного реЛ4йма ., Вода,протекающа по зазору 15, выполн етроль смазки, так как, будучи в контактесо льдом,- сильно охлаждаетс и имеетповышенную в зкость. TaKHfvs образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает более высокой надежностью, так как устран етс неразномерность растекани воды в рабочем зазоре 15 и, следовательно, неравномерность намораживани за счет выполнени на нак г«ечаике вала сферической выемки 3 и С1 йральной канавки 9, по которым негферывн ииркулирует «сток воды, имеющий 3 каждой точке, согласно уравнению Бернуллн одинаковые характеристики. Выполиенке спиральной канавки 9 в виде спирали Архимеда, охватывающей все уровни наконечнккй 7, позвол ет равномерно распре делить волу по всей поверхности наконечника 7 вала i и, следовательно, благодар наличию системы управлени охлаждающим устройством 5 равномерно намораживать воду в ра&эчем зазоре 15. Это дает возможность устранить смещени перекосы положени вала 1, происход щие из-за неравиомеркасти иамораживаки и высших возмуц екнй, таких как изменение температуры окружающей ере-ды , пульсации нагрузки вала и т. п. Кроме того, давление воды, подаваемой в рабочий зазор 15 в процессе работы, значительно ниже, чем в известных опорах, где воду подают через полость в рабочий зазор 15 под давлениьм, противодействующим весу всей машины. В предлагаемом устройстве воду в рабочий згзор 15 nodaiOT через сферическую выемку 8 и спиральную канавку 9, которые играют роль разравнивател с обратной (отрицательной) кривизной по отношению к кривизне соприкасающейс с ней поверхности.Shaft 1 is made with a cylindrical collar 14, which rests in the initial hollow: in the housing 2, while between the hemispherical tip 7 and the housing 2 there is a working gap 15, h between the cylindrical surfaces of the shaft. i 5. Enclosures 2 - clearance 16. A sensor b of the position of shaft 1 by means of a feedback line 17 is connected to a cooling device 5, and a gap 16 - to a regulating member 18 of a pump I. A housing 2 containing a seal 19, laying on a plate 20. Clora works as follows: In the initial state, when the shaft 1 is not assembled, the stop 14 transmits the pressure; an axial load of the shaft 1 and the body 2 to the base plate 20. At the same time, the operating gap 15 is minimal. Before starting rotation of shaft I, regulator 18 is closed and pump 11 is turned on. Lubrication (e.g. water) from reservoir 3 begins to flow into working interface 15, where pressure builds up and hydrostatic lifting force acting on shaft 1 increases, under the action of which shaft 1 pops up. At the same time, part of the water seeps through the cylindrical mating surfaces of the aal} and the body 2 through the gap 6. When the edge of the collar And abuts against the fluoroplastic surface of density 19, the water supply from the signal from sensor 6 stops. After that, the cooling system 5 is turned on, and the refrigerant begins to flow through the tubes 2. The temperature of the water in the working gap 15 drops, and its viscosity rises approximately along hyperbolic dependence. Then the shaft begins to rotate, and due to the continued cooling of water in the working gap 15, the water passes into a solid state — ice. After that, the regulating member 18 is opened. The rotating tip 7 abrades and melts a part of the ice which is in contact with it. Due to this, the shaft I slightly moves downwards and the fluoroplastic seal 19 comes out of contact with the collar 14. At the same time, the notch AND controlled by the signal along the communication line (not shown in Fig. 1) from sensor 6 continues to supply water to the gap 15, but already with less expense. Once in the spherical recess 8 through channel 4, the water spirals through the groove 9 towards the periphery of the tip 7 and enters the working gap 5, where it is cooled and its viscosity increases. The water circulates a 1H contour consisting of a pump 11 variable variable. the fluid supply channel, the working gap 5, the gap 16, the regulator 18 and the tank 3 with the liquid. During the acceleration of the shaft, the cooling device 5 is switched to the automatic maintenance mode of a constant value of the working gap 15 by means of a control signal supplied from line 17 from the output of the sensor 6. The steady state of the bearing operation of the constant speed drive shaft is characterized by a constant clearances and constant flow of circulating water. Moreover, to create an antifreeze channel in working gap 15 opposite recess 8 and to ensure free and continuous flow of water in channels 4, 8, 9 and 16, it is necessary to fulfill conditions V 0,2 QX 2. Where V is fluid flow rate, m / s ; Q is the fluid flow rate, X is the characteristic linear dimension of the channel section, m. Thermal insulator GO narnik 7 and thermal insulator IS of housing 2 ensures the maintenance of the required temperature. 4. The water flowing through the gap 15 performs a lubricant control, since in contact with ice, it is strongly cooled and has an increased viscosity. TaKHfvs, the proposed device as compared with the known one possesses a higher reliability, since the non-uniformity of water spreading in the working gap 15 is eliminated and, consequently, the non-uniformity of freezing due to the spherical notch 3 and CI of the groove 9, which the Nefervirkuirkuirut "water flow, having 3 each point, according to the Bernoulln equation the same characteristics. Vypolienke spiral grooves 9 in the form of a spiral Archimedes, covering all levels of tip 7, allows you to evenly distribute the wave over the entire surface of the tip 7 of the shaft i and, therefore, due to the control system of the cooling device 5 evenly freeze water in the gap 15. This It makes it possible to eliminate displacements of the skew position of shaft 1, occurring due to the unevenness of the thrust and high-level disturbances, such as changes in the ambient temperature, pulsation of the shaft load, etc. In addition o, the pressure of water supplied to the working gap 15 during operation is significantly lower than in the known supports, where water is supplied through the cavity to the working gap 15 under pressure opposing the weight of the entire machine. In the proposed device, water is in working space 15 nodaiOT through a spherical recess 8 and a spiral groove 9, which play the role of leveling with a reverse (negative) curvature relative to the curvature of the surface in contact with it.

Так, например, дл тихоходной гидромашины давление, под которым подаетс жидкость в изрестную опору, составл ет 250 атм, в то врем как в предлагаемой опоре высокое давление необходимо только в момент запуска машины дл обеспечени всплыти вала 1, а в процессе работы оно составл ет 10-15 атм.Thus, for example, for a low-speed hydraulic machine, the pressure under which fluid is supplied to the bristle support is 250 atm, while in the proposed support high pressure is necessary only at the moment of starting the machine to ensure the ascent of shaft 1, and during operation it makes 10-15 atm.

Преимуществом предлагаемого устройства вл етс также отсутствие нагревательного элемента, расположенного на выходе канала дл подвода жидкости в ра бочий зазор 15.The advantage of the proposed device is also the absence of a heating element located at the outlet of the channel for supplying liquid to the working gap 15.

Изобретение позвол ет повысить надежность работы машин за счет уменьшени износа опор.The invention makes it possible to increase the reliability of the operation of machines by reducing the wear of supports.

Claims

1. Sliding cooling support, comprising a housing enclosing the shaft, a lubricant reservoir, and a lubrication channel, the cooling device and the shaft position sensor are housed in the housing, so that, in order to improve reliability and durability, the shaft is made with a tip having a spherical groove and a spiral groove, while the channel for

the lubricant supply and said spherical recess and the spiral groove are coaxial with the shaft.

2. A support according to claim I, characterized in that the spiral groove is made in the form

Archimedes spirals.

Sources of information taken into account in the examination 1. UK patent number 1336916, cl. F 2A 19, 1973.

.:

eight

Fue.2