UA31123U - Плаваюча фасонна втулка високочастотних центрувально-фіксуючих опор магнітних підшипників - Google Patents

Abstract

Плаваюча фасонна втулка високочастотних центрувально-фіксуючих опор магнітних підшипників, що має пружну втулку, змонтовану в пазах нерухомого елемента, причому робоча поверхня пружної втулки виконана у вигляді пелюсток, що чергуються та збільшені до середини втулки, причому товщина пелюсток зменшена до периферії, а на внутрішній поверхні нерухомого елемента виконана профільована порожнина.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до галузі енергетичного машинобудування і може бути використана в опорних 2 магнітних агрегатах високочастотних валів, роторів, гвинтів, осей енергетичних установок, які працюють в екологічно чистих середовищах.

Усі існуючі в даний час магнітні опори конструктивно виконані так, щоб забезпечувати радіальний зазор між магнітами і валом величиною не менше 0,5мм. Отже, необхідно конструктивно передбачити установку вала на центруючі елементи, розташовані по його осі з обох сторін. Ці елементи повинні фіксувати граничні значення 70 ексцентриситету осей підшипника і вала й забезпечувати так звану "левітацію" (вільне ширяння вала), тобто з погляду механіки - на всіх режимах роботи магнітного підшипника - стійкий і нейтральний рівноважний стан вала уздовж будь-якої осі координат при відсутності механічного зв'язку з опорою. Для цього в якості підтримуючих варто використовувати центрувально-фіксуючі опори малих габаритів і вантажопідйомності, щоб у момент пуску й зупинки уникнути безпосереднього контакту вала з магнітами. Сьогодні для цього широко застосовують 72 підшипники качання, однак їхнє застосування неминуче приводить до вібрації через стрибкоподібне тертя тіл, значного тепловиділення й акустичного ефекту. Крім того, зниження надійності через постійне провертання тіл качання під впливом гіроскопічних сил і швидкого виходу з ладу |Спришевский А.И. Подшипники качения. -М.: "Машиностроение". -1968 -632с. -Ил.504., табл.117., библ. 322 назв.|.

Відомо й інше технічне рішення, що використовує як центровально-фіксуючу опору магнітні підшипники, що містять рухливий і нерухомий елементи зі змонтованою на ньому пружною втулкою і пристосуванням для деформації цієї втулки в радіальному напрямку, виконаним у вигляді зафіксованих в окружному й осьовому напрямках пружин, рівномірно розташованих по окружності і змонтованих у сегментних пазах нерухомого елемента. Один з кінців елемента розміщений у глухих канавках, виконаних у радіальному напрямку внутрішньої поверхні пружної втулки, а пристрій для регулювання величини радіального зазору має регулювальний гвинт, 22 елементи для запобігання провороту пружної втулки в окружному напрямку нерухомого елемента і систему - підведення змащення в робочий зазор. При цьому рухливий елемент виконаний у виді обертової обойми, а нерухомий елемент виконаний у виді осі з центральним отвором (авторське свідоцтво СРСР Мо554427, Кл.

Е16С17/02, 1975). При цьому пристрій для деформації пружної втулки в радіальному напрямку виконано у виді аркоподібних плоских пружин, а пристрій для регулювання величини радіального зазору виконано у виді с 30 регулювального гвинта, змонтованого з боку торця, і клина, взаємодіючого в осьовому напрямку клиновими с поверхнями з кінцями сусідніх аркоподібних пружин. Клин має уступ, взаємодіючий з регулювальним гвинтом.

Однак, відома опора має недостатню точність, надійність, несучу здатність, стійкість і технологічність, 7 тому що наявність у системі регулювання зазором клинів вимагає значних витрат при виготовленні. Крім того -- відсутня можливість провороту несучого елемента в режимі високих частот роботи з метою істотного зменшення 35 Швидкості ковзання в навантажених поверхнях, по конструкції цей прототип опори надзвичайно громіздкий через. 9 наявність великої кількості деталей і немає можливості здійснити розвантаження несучих зон магнітними полями через постійну напругу пружин, а також не виробляється розвантаження опори в автоматичному режимі в період пуску й зупинки опори. «

Відома й інша опора ковзання, що центрувально-фіксує магнітний підшипник (авторське свідоцтво СРСР 40 Мо750159, Кл. Е16С17/02, 1975 - Це технічне рішення для центрувально-фіксуючих опор магнітних підшипників, о, с найбільше відбиває сутність корисної моделі і може бути визнаним його прототипомі, що містить рухливий і з» нерухомий елементи із змонтованою на ньому пружною втулкою, пристосування для деформації пружної втулки в радіальному напрямку, виконано у виді конічних роликів зафіксованих в окружному й осьовому напрямках гофрованими плоскими пружинами, рівномірно розташованими по окружності і змонтованими в пазах 45 нерухомого елемента. Один з кінців пружин розміщений у глухих у радіальному напрямку канавках на внутрішній і поверхні пружної втулки, пристосування для регулювання величини зазору, другий кінець пружини кінематично - зв'язаний з конічними роликами. При цьому регулювальний гвинт змонтований у центральному отворі осі з можливістю контакту з конічними роликами і виконаний з конічним хвостовиком, а канавки на внутрішній поверхні - пружної втулки виконані глухими в осьовому напрямку. т 20 Таке технічне рішення в якості центрувально-фіксуючої опори для магнітного підшипника має недоліки, пов'язані зі складністю конструкції, нетехнологічністю при виготовленні, наявністю великого числа ланок бо» розмірного ланцюга, що вносить додаткові істотні відхилення при виготовленні та монтажі, несуча навантаження зона не забезпечує розвантаження зазору магнітними полями, не представляється можливим проворот втулки силами тертя для зниження швидкості ковзання в несучих навантаження робочих зонах, а також не здійснюється розвантаження опори в автоматичному режимі в період пуску й зупинки. с Задача корисної моделі є створення плаваючої фасонної втулки високочастотних центрувально-фіксуючих опор магнітних підшипників, у якій за рахунок конструктивних особливостей можливо було б підвищити технологічність і економічність при виготовленні й експлуатації, збільшити несучу здатність, строк служби, забезпечити рівномірну відстань між валом і магнітами в статичному стані, при пуску і зупинці вала, здійснити 60 розвантаження опори в автоматичному режимі в період пуску й зупинки, забезпечити проворот плаваючої фасонної втулки під дією сил аеродинамічного тертя з метою провертання втулки для зниження швидкості ковзання в опорі, підвищити надійність, підтримувати оптимальні робочі значення аеродинамічного тиску в несучій зоні опори.

Це досягається тим, що плаваюча фасонна втулка високочастотних центрувально-фіксуючих опор магнітних бо підшипників має пружну втулку, змонтовану в пазах нерухомого елемента, робоча поверхня пружної втулки виконана у вигляді пелюсток, що чередуються та збільшені до середини втулки, причому товщина пелюсток поступово зменшена до периферії, а на внутрішній поверхні нерухомого елемента виконана профільована порожнина.

Виконання робочої поверхні пружної втулки у вигляді пелюсток, що чередуються та збільшені до середини втулки в сполученні з порожниною, яка профільовано виконана на внутрішній поверхні нерухомого елемента, дозволяє зменшити швидкість ковзання в опори, тим самим дозволяє збільшити термін служби. Пружна поверхня втулки у вигляді пелюсток дозволяє отримати оптимальні робочі значення аеродинамічного тиску в робочій зоні опори, збільшує несучу здатність і забезпечує проворот плаваючої фасонної втулки під дією сил /о аеродинамічного тертя. Нескладність конструкції плаваючої фасонної втулки дозволяє досягти технологічності та економічності при виготовленні, експлуатації й підвищує надійність. Конструкція центрувально-фіксуючої опори з використанням плаваючої фасонної втулки дозволяє розвантажити несучі навантаження зони опори в автоматичному режимі в період пуску й зупинки, забезпечити рівномірну відстань між валом і магнітами в статичному стані, при пуску і зупинці вала.

На Фіг.1, 2 опора зображена в зборі і містить рухливу частину - вал 1 і тонкостінну плаваючу фасонну втулку 2 і нерухомого корпуса опори З та проміжної втулки 4, що має внутрішню спрофільовану поверхню 5 і виступи 6, тонкостінна плаваюча фасонна втулка 2 виконана з вирізаними пелюстками 7 і виточками 8, плаваюча фасонна втулка 2 сполучається з проміжною втулкою 4 по сполученню ЦІ 0,054 іт -д1153 ,а з валом 1 по о ) й отв, рози -о08 ) , вал має некрізний отвір 9 для підведення надлишкового тиску повітря до сполучних о - 0125 отворів 10. Виступи 6 на проміжній втулці 4 і виточках 8 на плаваючій фасонній втулці 2 виконані по нижніх граничних розмірах, забезпечуючи при відповідному ексцентриситеті обмеження осьового переміщення.

З'єднувальні газопідводні отвір 9, по яких подається змащення в робочу зону опори виконані симетрично ближче З до торців плаваючої фасонної втулки 2. У перетині А-А втулка 2 показана без перетину.

На Фіг.2-6 представлена пружна тонкостінна плаваюча фасонна втулка 2 (Фіг.1, 2) з розрізами А-А і видом

Б. Пелюстки виконані у виді крила, що на малій частині 13 є продовженням втулки 2, до периферії пелюстки 7 зведені нанівець, тобто їхня забірна частина зашліфована до заданого розміру і відполірована, як по зовнішній со 11 так і по внутрішній 12 поверхні.

Плаваюча фасонна втулка (Фіг.1, 2) працює у такий спосіб. с

У початковий момент обертання вала 1 (Фіг.1, 2) що надходить газоповітряне змащення Через отвори 9 і 10 чт створює аеродинамічний тиск під пелюстками 7, тим самим відбувається часткове розвантаження вала 1, а потім зі зростанням частоти обертання вала 1 створюється аеродинамічний тиск над пелюстками 7 і під пелюстками 7 - аеростатичний тиск переходить у турбулентний й аеродинамічний за рахунок захоплення поверхнею вала 1 со потоків повітря в профільовані поверхні 11 і 12, з наступною передачею несучої здатності на магнітні підшипники. Завдяки оригінальній формі плаваючої фасонної втулки 2 з'являється різниця між аеростатичною і аеродинамічною складовими, внаслідок чого виникає підйомна сила, що забезпечує ефект левітації. За рахунок різниці аеростатичної і аеродинамічної сили плаваюча фасонна втулка 2 обертається зі швидкістю меншою за « швидкість вала. Виходячи з цього швидкість ковзання між втулками 2, 4 і валом 1 менше швидкості самого вала шщ с 1, що приводить до зменшення тепловиділення і, отже, до збільшення терміну служби опори. Використання ц газового змащення знімає питання про температурні обмеження для змащення, а також зменшує коефіцієнт "» тертя, що при дуже високих швидкостях має істотне значення.

Використання плаваючої фасонної втулки високочастотних центрувально-фіксуючих опор магнітних підшипників у турбокомпресорах, рефрижераторних установках, надвисокошвидкісних електрогенераторах,

ОО криогенній техніці, у вимірювальному і контрольному устаткуванні й інші дозволило виключити в сталому режимі - тертя і зіткнення поверхонь деталей, уникнути вібрацій, забруднення навколишнього середовища й інші.

Claims (1)

1. - Формула винаходу ко (з Плаваюча фасонна втулка високочастотних центрувально-фіксуючих опор магнітних підшипників, що має пружну втулку, змонтовану в пазах нерухомого елемента, яка відрізняється тим, що робоча поверхня пружної втулки виконана у вигляді пелюсток, що чергуються та збільшені до середини втулки, причому товщина пелюсток зменшена до периферії, а на внутрішній поверхні нерухомого елемента виконана профільована с порожнина. 60 б5