К.т.н. Щербак Ю.Г.*, к.т.н. Тарабрін О.І.**

*Миколаївський державний гуманітарний університет ім. Петра Могили,

**Миколаївський навчально-науковий інститут Одеського національного університету ім. І.І. Мечнікова

ЗНИЖЕННЯ ПРОКОВЗУВАННЯ У РАДІАЛЬНИХ ПІДШИПНИКОВИХ ВУЗЛАХ З ГАЗОСТАТИЧНИМ ПІДВІСОМ РОЛИКІВ ШЛЯХОМ КОНСТРУКТИВНИХ РІШЕНЬ

Радіальні підшипники ковзання з газостатичним підвісом роликів можуть використатися в якості основних та допоміжних несучих елементів в одно-, дво-, три- та чотирироликовій компоновці в опорних пристроях машин і механізмів [1]. Переваги згаданих підшипників обумовлюються їх підвищеною несучою здатністю у порівнянні з традиційними циліндричними і сегментними опорами ковзання, а недоліки – проковзуванням ротора у зв’язку із можливістю появи його коливань під час експлуатації [2]. В роботі [3] виконано аналіз деяких конструктивних рішень [4,5,6], спрямованих на зниження ймовірності появи проковзування роликів відносно вала, зменшення зносу поверхонь сполучення і відповідно тепловиділення в даній зоні, що збільшує строк служби та надійність підшипникового вузла.

Однак запропоновані рішення не дозволяють повністю позбавитися проковзування у фрикційних зачепленнях та відрізняються значною складністю в плані їх реалізації: наявністю пневмопристрою розкрутки роликів [4], ступінчастих проміжних роликів з центральними кільцевими гребнями та рухомими обоймами з пневморозкруткою [5], профільованих проміжних роликів між валом і несучими роликами [6].

При високих вимогах щодо обмеження проковзування у фрикційних зачепленнях може бути виправданим варіант підшипникового вузла з комбінацією фрикційного та звичайного зубчастого зачеплень.

Даний напрям удосконалення радіальних підшипникових вузлів з газостатичним підвісом роликів проілюстрований на прикладі конструкції підшипникового вузла, де окрім основних несучих порожнистих роликів передбачені проміжні, що контактують з цапфою вала та несучими роликами [7].

На рисунку наведена конструктивна схема підшипникового вузла з газостатичним підвісом роликів та комбінацією фрикційного та зубчастого зачеплень.

Підшипниковий вузол містить корпус 1, до якого за допомогою гайок 2 і 3 крізь торцеві упорні кришки 4 і 5 закріплено основні елементи підшипникового вузла. За одне ціле із цапфою вала 6 виконано зубчасті шестерні 7 і 8, за допомогою яких обертання передається на проміжні ролики 9, що рівномірно розташовані навколо вала 6, та циліндричний поясок 25. На проміжних роликах 9 виконано відповідно зубчасті шестерні 10 і 11, центральний циліндричний коток 12 та бокові циліндричні котки 13 і 14. Центральний циліндричний коток 12 контактує із зовнішньою поверхнею циліндричного пояска 25 вала 6, а бокові циліндричні котки 13 і 14 відповідно з робочими поверхнями поясків 16 і 17, що виконані на зовнішній поверхні несучих порожнистих роликів 15. Несучі порожнисті ролики 15 спираються на порожнисті осі 18, що закріплені за допомогою гайок 2 і 3 крізь торцеві кришки 4 і 5 до корпусу 1 підшипникового вузла. На робочих поверхнях порожнистих осей 18 та торцевих кришок 4 і 5 передбачено антифрикційні вкладиші 19, 20 і 21. В порожнистих осях 18 передбачені радіальні канали 22 для підведення робочого середовища під тиском до живильників 23. Крізь живильники 23 робоче середовище подається в робочий зазор 24 підшипникового вузла.

При обертанні вала 6 рух за допомогою зубчастих зчеплень, що створені парами шестерень 7,10 та 8,11, передається на проміжні циліндричні ролики 9. Надалі, в результаті фрикційного контакту розташованих на проміжних роликах 9 центрального 12 та бокових циліндричних котків 13 і 14 із зовнішньою поверхнею

Конструктивна схема підшипникового вузла з газостатичним підвісом роликів: а - поперечний розріз; б - переріз А - А на поперечному розрізі

циліндричного пояска 25 на валу 6 та робочими поверхнями поясків 16 і 17, що виконані на зовнішній поверхні згаданих роликів, рух передається до останніх. Кожен з несучих роликів 15 спирається на несучий газовий шар, що утворений подачею стисненого газу крізь порожнини осей 18, радіальні канали 22 та живильники 23 в робочий зазор 24 підшипникового вузла.

При роботі підшипникового вузла зубчасті шестерні 7, 8, 10 і 11 майже вільні від радіальних навантажень, які сприймаються циліндричними котками та поясками, передбаченими у підшипниковому вузлі, і що одночасно фіксують вісь вала. Даній властивості підшипникового вузла сприяє виконання циліндричного пояска 25 на цапфі вала 7 діаметром, що дорівнює діаметрам початкових кіл зачеплених зубчастих шестерен 7, 10 і 8, 11. Антифрикційні покриття 19 і 20 дозволяють уникнути катастрофічних зносів у випадках контактів несучих роликів 18 з опорними поверхнями підшипникового вузла.

Розглянута конструкція підшипникового вузла дозволяє підвищити його надійність та працездатність за рахунок уникнення явища проковзування на найбільш навантаженій ділянці підшипникового вузла, а саме в районі контакту цапфи вала та проміжних роликів.

Література:

1. Тарабрин А.И., Чередниченко А.К. Радиальные опоры качения для машин и механизмов с газостатическим подвесом роликов // Судовое машиностроение: Сб. науч. тр. – Николаев, НКИ, 1988. – С. 36-40.

2. Тарабрин А.И., Чередниченко А.К., Емец А.Г. Динамические процессы опорных устройств с фрикционными роликовыми опорами // Судовые энергетические установки: Сб. науч. тр. – Николаев, НКИ, 1989. – С. 32-41.

3. Тарабрин А.И., Чередниченко А.К. Подшипниковые узлы с цилиндрическими газостатическими подвесами // Смазка и трение в судовых машинах: Сб. науч. тр. – Николаев, НКИ, 1992. – С. 64-70.

4. А.с. 1449724 СССР. Подшипниковый узел / А.И.Тарабрин, В.А.Новошицкий, А.Г.Емец, А.Г.Чумак. – Заявка № 4196541/31-27; Заявл. 17.02.87; опубл. 07.01.89. Бюл. № 1.

5. А.с. 1574938 СССР. Подшипниковый узел / А.И.Тарабрин, А.Г.Чумак, А.К.Чередниченко, А.Г.Емец. – Заявка № 4421322; Заявл. 05.05.88; опубл. 30.05.90. Бюл. № 24.

6. А.с. 1784771 СССР. Подшипниковый узел / А.И.Тарабрин, А.К.Чередниченко, А.Е.Половенко. – Заявка № 4931121/27; Заявл. 23.04.91; опубл. 30.12.92. Бюл. № 48.

7. Деклараційний патент на корисну модель № 17253 (UA). Підшипниковий вузол / О.І.Тарабрін, Ю.Г.Щербак. – № u 200603363; Заявл. 28.03.2006; надрук. 15.09.2006. Бюл. №9.