UA4989U

UA4989U - Gas-static support bearing unit

Info

Publication number: UA4989U
Application number: UA20040604486U
Authority: UA
Inventors: Олександр Іванович Тарабрін; Александр Иванович Тарабрин; Тетяна Миколаївна Чередніченко; Олександр Костянтинович Чередніченко; Александр Константинович Чередниченко
Original assignee: Національний Університет Кораблебудування Імені Адмірала Макарова; Национальный Университет Кораблестроения Имени Адмирала Макарова
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-02-15

Abstract

A gas-static support bearing unit has a housing, a pin of the shaft, a support element between the toes with feeders. The support element is formed with washers connected to each other with cylindrical insertion and turned with the outer end surfaces to the toes, and the inner end surfaces of the washers are turned to the end surfaces of the discs installed on the axles and fixed in the housing, and placed round the pin of the shaft; at that in the pin of the shaft circular reborings are provided, and the discs are installed with possibility to place the peripheral parts of those in the circular reborings. At that, the circular reborings on the pin of the shaft and the peripheral parts are 2V-like in shape, besides that, the discs are arranged with support sites, the inner surfaces of those are turned to the axes of the discs and the outer ones are made shaped, with V-like grooves corresponding to the bosses on the surfaces of the washers.

Description

Корисна модель відноситься до галузі машинобудування і може використовуватися у конструкціях машин та механізмів із швидко обертальними роторами.A useful model belongs to the field of mechanical engineering and can be used in the construction of machines and mechanisms with rapidly rotating rotors.

Відома конструкція упорного підшипника, яка має закріплений у корпусі кільцевий підп'ятник, що повернутий до упорного гребеня на валу. У корпусі виконані канали для підводу мастила у робочий за юр. (Справочник по триботехнике: В З т. Т.2: Смазочнье материальї, техника смазки, опорь! скольжения и качения / Под общ. ред. М.The design of the thrust bearing is known, which has an annular support fixed in the housing, which is turned to the thrust ridge on the shaft. In the housing, channels for supplying lubricant to the working part are made. (Reference on tribotechnics: V Z vol. Vol. 2: Lubricating materials, lubrication technology, support! skolzheniya i kacheniya / Pod obsh. ed. M.

Хебдь,, А.В. Чичинадзе. - М., Машиностроение - 1990 на стр. 278, рис. 4.21).Hebdy, A.V. Chichinadze. - M., Mashinostroenie - 1990 on page 278, fig. 4.21).

Для такого підшипника характерні обмеження по швидкохідності, що звужує галузь застосування. Крім того,Such a bearing is characterized by speed limitations, which narrows the field of application. In addition,

ВІДСУТНЯ Можливість демпфірування коливань, що виникають при обертаннях швидкохідних роторів.ABSENCE The possibility of damping vibrations that occur during the rotation of high-speed rotors.

Відомий демпфер сухого тертя, що дозволяє демпфірувати коливання ротору ( А.С. СРСР Мо 1227847,A well-known dry friction damper that allows damping of rotor oscillations (AS USSR Mo 1227847,

Демпфер сухого трения, 1960 г.). Такий демпфер має пару фрикційних дисків, що контактують по торцях та встановлені спільновісно ротору.Dry friction damper, 1960). Such a damper has a pair of friction discs that are in contact at the ends and are installed on the common axis of the rotor.

Прототипом є конструкція газостатичного упорного підшипникового вузла, який має корпус, цапфу вала та закріплені у корпусі підп'ятники з живильниками, а також упорний елемент на валу, що встановлений між підп'ятниками (Пинегин С.В. и др. Прецизионнье опорь качения и опорь с газовой смазкой. Справочник.The prototype is the construction of a gas-static thrust bearing assembly, which has a housing, a shaft journal and saddles with feeders fixed in the housing, as well as a thrust element on the shaft installed between the saddles (S.V. Pinegin et al. Precision rolling bearings and bearings with gas lubrication. Reference book.

Машиностроение, 1984, нас. 89).Mechanical engineering, 1984, nas. 89).

При високих частотах обертання валу для такого підшипникового вузла характерні високі окружні швидкості робочих поверхонь упорного елементу валу. При цьому у процесі роботи вузла між упорним елементом та підп'ятниками виникають катастрофічні зноси поверхонь. Такий підшипниковий вузол має достатньо велику несучу здібність. Але к недоліком також відноситься мала здатність до демпфірування коливань ротору. Це, в свою чергу веде до погіршення характеристик підшипникового вузла та негативно впливає на строк служби машини або механізму у цілому.At high rotation frequencies of the shaft, such a bearing unit is characterized by high peripheral speeds of the working surfaces of the thrust element of the shaft. At the same time, catastrophic wear of the surfaces occurs during the operation of the unit between the thrust element and the heel pads. Such a bearing assembly has a sufficiently large bearing capacity. But the disadvantages also include a low ability to damp rotor vibrations. This, in turn, leads to deterioration of the characteristics of the bearing unit and negatively affects the service life of the machine or mechanism as a whole.

Завдання корисної моделі полягає у поліпшенні характеристик підшипникового вузла за рахунок поліпшення його демпфіруючої здатності.The task of the useful model is to improve the characteristics of the bearing assembly by improving its damping capacity.

Для вирішення даного завдання у газостатичному упорному підшипниковому вузлі, який має корпус, цапфу валу, упорний елемент між підп'ятниками з живильниками, виконаний таким чином, що упорний елемент утворюється шайбами, що з'єднуються між собою циліндричною проставкою та повернуті зовнішніми торцевими поверхнями до підп'ятників, а внутрішні торцеві поверхні шайб повернуті до торцевих поверхонь дисків, що встановлені на осях у корпусі та розташовані навкруги цапфи валу, причому на цапфі палу виконані кільцеві проточки, а диски встановлені з можливістю розміщення їх периферійних часток у кільцевих проточках, при цьому кільцеві проточки на цапфі валу та периферійні частки мають 2М-образний профіль, крім того, диски з опорними ділянками, внутрішні поверхні котрих повернуті до осей дисків, а зовнішні виконані фасонними з М-образними канавками, що відповідають виступам на поверхнях шайб.To solve this problem in a gas-static thrust bearing assembly, which has a housing, a shaft trunnion, a thrust element between saddles with feeders, made in such a way that the thrust element is formed by washers connected to each other by a cylindrical spacer and turned by the outer end surfaces to heel pads, and the inner end surfaces of the washers are turned to the end surfaces of the disks mounted on the axes in the housing and located around the shaft trunnion, and the trunnion of the pile has annular grooves, and the disks are installed with the possibility of placing their peripheral parts in the annular grooves, while the ring grooves on the shaft trunnion and the peripheral parts have a 2M-shaped profile, in addition, discs with support areas, the inner surfaces of which are turned to the axes of the discs, and the outer ones are shaped with M-shaped grooves that correspond to the protrusions on the surfaces of the washers.

Виконання упорного елементу складеним у вигляді фрикційної передачі /цапфа валу - диски - упорні шайби, що об'єднуються проставкою" дозволяє редукувати частоту обертання упорного елементу відносно частоти обертання валу, і, відповідно, знижує окружну швидкість поверхонь, що сприймають навантаження. Це дозволяє уникнути катастрофічних зносів цих поверхонь. Завдяки виконанню спряжених поверхонь у вигляді М- і 2У- образних профілів забезпечується, надійний контакт у фрикційному спряженні. Демпфірування коливань забезпечується тим, що при обертанні валу через фрикційні спряження валу та дисків рух передається на диски.Making the thrust element assembled in the form of a friction gear / shaft trunnion - discs - thrust washers, which are joined by a spacer" allows to reduce the rotation frequency of the thrust element relative to the shaft rotation frequency, and, accordingly, reduces the peripheral speed of the load-bearing surfaces. This allows you to avoid catastrophic wear of these surfaces. Thanks to the design of the mating surfaces in the form of M- and 2U-shaped profiles, reliable contact in the friction coupling is ensured. Vibration damping is ensured by the fact that when the shaft rotates, the movement is transmitted to the disks through the friction couplings of the shaft and disks.

При цьому між дисками та шайбами встановлюється швидкість ковзання, що визначається різницею їх кутових швидкостей. У фрикційних контактах виникає сила тертя, що спрямована протилежно швидкості ковзання. Сума сил тертя у фрикційних контактах дає результуючу силу тертя, що спрямовується в напрямку, протилежному віброшвидкості ротору. Ця сила є демпфіруючою. Наявність циліндричної проставки, що жорстко з'єднує шайби, дозволяє перерозподіляти зусилля при тиску у фрикційних контактах. Для регулювання зусилля притиску внутрішніх торцевих поверхонь шайб до торцевих поверхонь дисків внутрішні поверхні шайб виконуються підпружиненими. Це дозволяє проводити настройку та регулювання демпфуючих складових підшипникового вузла.At the same time, a sliding speed is established between the discs and washers, which is determined by the difference in their angular velocities. In frictional contacts, there is a frictional force directed opposite to the speed of sliding. The sum of the frictional forces in the frictional contacts gives the resulting frictional force directed in the opposite direction to the rotor vibration speed. This force is damping. The presence of a cylindrical spacer that rigidly connects the washers allows you to redistribute forces under pressure in the frictional contacts. To adjust the pressure of the inner end surfaces of the washers to the end surfaces of the discs, the inner surfaces of the washers are spring-loaded. This allows you to adjust and adjust the damping components of the bearing unit.

На фіг. 1 показується боковий вигляд газостатичноо упорного підшипникового вузла.In fig. 1 shows a side view of a gas-static thrust bearing unit.

На фіг. 2 показується переріз фіг. 1 по А-А.In fig. 2 shows a section of fig. 1 by A-A.

Упорний підшипниковий вузол містить корпус 1 та смонтовані у ньому підп'ятники 2 з живильниками 3.The thrust bearing unit contains a housing 1 and supports 2 with feeders 3 mounted in it.

Живильники за допомогою каналів 4 сполучаються з системою подачі робочого середовища під тиском (на фіг. не показано). Цапфа 5 валу має 2У-образні кільцеві проточки 6, що знаходяться у фрикційній взаємодії з периферійними ділянками дисків 8. Диски 8 розташовані навкруги цапфи валу 5 та мають опорні ділянки, внутрішні поверхні 9 яких повернуті до осей 10. Осі 10 закріплені у корпусі 1. Зовнішні поверхні опорних ділянок дисків 8 мають МУ-образні канавки 11, що знаходяться з ними у відповідному фрикційному зачепленні виступом 12 шайб 13. Шайби 13 з'єднані циліндричними проставками 14 між собою та повернуті зовнішніми поверхнями 15 до підп'ятників 2. Внутрішні торцеві поверхні 16 шайб 13 повернуті до торцевих поверхонь 17 дисків 8. Поверхні 16 виконуються підпруженими, як показано на фіг. 1. Підшипниковий вузол працює наступним чином. Газ під тиском із системи подається через канали 4 у робочі зазори підп'ятників 2 через живильники 3. Диски 8, що знаходяться у фрикційній взаємодії своїми периферійними ділянками 7 з кільцевими проточками б цапфи 5 валу, сприймають статичні та динамічні навантаження від валу. При цьому через спряження торцевих поверхонь 17 дисків 8 та торцевих поверхонь 16 шайб 13, а також спряження канавок 11 та виступів 12 навантаження передається на циліндричну конструкцію, яка містить шайби 13 та циліндричну проставку 14. Між зовнішніми поверхнями 15 цієї конструкції та підп'ятниками 2 створюються робочі зазори газо статичного упорного підшипника, який і сприймає осьові навантаження.The feeders are connected to the pressurized working medium supply system (not shown in the figure) using channels 4. The trunnion 5 of the shaft has 2U-shaped annular grooves 6, which are in frictional interaction with the peripheral sections of the disks 8. The disks 8 are located around the trunnion of the shaft 5 and have support sections, the inner surfaces 9 of which are turned to the axes 10. The axes 10 are fixed in the housing 1. The outer surfaces of the support areas of the discs 8 have MU-shaped grooves 11, which are in corresponding frictional engagement with them by the protrusion 12 of the washers 13. The washers 13 are connected by cylindrical spacers 14 to each other and turned by the outer surfaces 15 to the heel pads 2. The inner end surfaces 16 washers 13 are turned to the end surfaces 17 of discs 8. The surfaces 16 are spring-loaded, as shown in fig. 1. The bearing assembly works as follows. Gas under pressure from the system is supplied through channels 4 into the working gaps of the saddles 2 through the feeders 3. The discs 8, which are in frictional interaction with their peripheral sections 7 with the annular grooves b of the pin 5 of the shaft, perceive static and dynamic loads from the shaft. At the same time, due to the coupling of the end surfaces 17 of the discs 8 and the end surfaces 16 of the washers 13, as well as the coupling of the grooves 11 and projections 12, the load is transferred to the cylindrical structure, which contains the washers 13 and the cylindrical spacer 14. Between the outer surfaces 15 of this structure and the heel pads 2 working gaps of the gas-static thrust bearing are created, which perceives axial loads.

За рахунок виконання спряжених М-образних та 2У-образний поверхонь досягається надійна передача обертання на ролики та шайби. При цьому за рахунок виникнення сили тертя на торцевих поверхнях 16 і 17 здійснюється демпфірування коливань ротору аналогічно тому, як це здійснюється у демпфері сухого тертя (А.С.СРСРМо 1227847).Due to the implementation of conjugated M-shaped and 2U-shaped surfaces, a reliable transfer of rotation to rollers and washers is achieved. At the same time, due to the friction force on the end surfaces 16 and 17, the rotor oscillations are damped in the same way as it is done in a dry friction damper (AS SRSRMo 1227847).

Настройка та регулювання демпфуючих складових може здійснюватися за рахунок регулювання пружин, якщо виконати поверхні 17 підпруженими.Adjusting and adjusting the damping components can be done by adjusting the springs, if the surfaces 17 are spring-loaded.

дd

ЕЛEL

ШО военес ще орSho voenes still or

М КВM KV

МХреиньии І. ек татівMkhreinii I. ek tativ

Кох авнікианни ЖKoch Avnikianna Zh

Ії--- і Ді ІК ве їй й як ?Yii--- and Di IC ve her and how?

ДК КН і жівDK KN and lived

Фіг. 1 д-Я «ох ниFig. 1 d-I "oh we

ОК де В й в охOK de V and in oh

ОД корOD cor

М ринв деM rynv de

КК й ОЇKK and OY

ОК й іOK and and

СЕКС У це мг яSEX In this mg I

Фіг. 2Fig. 2

Claims

A gas-static thrust bearing assembly containing a housing, a shaft trunnion, a thrust element between saddles with feeders, which is characterized by the fact that the thrust element is formed by washers that are connected to each other by a cylindrical spacer and turned by the outer end surfaces to the saddles, and the inner end surfaces of the washers are turned to the end surfaces of the discs mounted on the axles and fixed in the housing and located around the shaft journal, and the shaft journal has annular grooves, and the discs are installed with the possibility of placing their peripheral parts in the annular grooves, while the annular grooves on the axle shaft and peripheral parts have a 2M-shaped profile, in addition, the disks are made with support sections, the inner surfaces of which are turned to the axes of the disks, and the external ones are made with shaped M-shaped grooves that correspond to the protrusions on the surfaces of the washers.