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

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

РАДІАЛЬНІ ГІДРОДИНАМІЧНІ ОПОРИ КОВЗАННЯ

З ПРУЖНО-ДЕМПФІРУВАЛЬНИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ

З метою підвищення надійності та довговічності опор ковзання для швидкохідних роторів турбомашин і електродвигунів запропоновано схеми їх пружної установки на піддатливих пружно-демпфірувальних елементах. Це в першу чергу стосується радіальних опор за нестабільних умов їх експлуатації, значних радіальних навантажень, у тому числі й ударно-імпульсних, а також опор, які одночасно з радіальними сприймають двосторонні осьові навантаження.

В якості піддатливих пружно-демпфірувальних елементів використовуються проставки у вигляді кілець (або гнучкої стрічки) з ворсом із смуг дроту, одним кінцем закріплених на згаданій проставці. Проставки розташовуються в корпусі опори або на валу механізму; при цьому схил відрізків дроту пов'язаний з напрямком обертання вала.

На рис.1,а зображено повздовжній та поперечний розріз радіальної опори ковзання [1] з пружно-демпфірувальним елементом, встановленим та закріпленим на валу механізму. Радіальна опора ковзання містить корпус 1 з каналом 2 підведення мастила у робочий зазор між корпусом та втулкою 3 з проставкою 4, що виконана у вигляді кільця 5 з ворсом із смуг дроту 6, закріпленому одним кінцем на кільці 5. При установленні проставки 4 на валу 7 смуги дроту 6 мають схил, протилежний напрямку обертання вала 7.

На рис.1.б наведено радіальна опора ковзання з пружно-демпфірувальним елементом, встановленим і закріпленим в корпусі 1 (повздовжній та поперечний розріз; позначення елементів на схемі аналогічні, представленим на рис.1,а).

При обертанні вала 7 внаслідок технологічних неточностей та появи різного роду гідродинамічних ефектів може виникнути вібрація вала. Незалежно від

Рис. 1. Радіальна опора ковзання з пружно-демпфірувальним елементом:

а) – розташування пружно-демпфірувального елемента на валу механізму;

б) – пружно-демпфірувальний елемент у корпусі опори

розташування пружно-демпфірувального елементу (в корпусі або на валу механізму), вібрація сприймається ним, і за рахунок демпфірувальної здатності певних ділянок пружного ворсу 6 здійснюється розсіювання у просторі енергії коливального руху і швидке затухання коливань.

Слід зазначити, що недоліками наведеної конструкції опори ковзання можуть бути її обмежена демпфірувальна здатність та низька надійність і довговічність в умовах значних дисбалансів роторних систем механізмів та ударно-імпульсних навантажень, тому її слід сприймати в якості базового варіанту з можливістю подальшого удосконалення.

На рис. 2 зображена конструктивна схема радіальної опори ковзання, що містить два пружно-демпфірувальних елемента запропонованої конструкції.

Радіальна опора ковзання складається із корпусу 1 з каналами 16 і 7 відповідно підведення та відведення мастила. В корпусі опори розміщено нерухому корпусну 2 та обертову 3 втулки. Корпусну втулку 2 виконано із зовнішньою кільцевою проточкою для установлення пружного елементу, а також внутрішньою кільцевою проточкою – для розподілу мастила в робочий зазор 13 опори. Обертова втулка 3 має внутрішню кільцеву проточку також для установлення пружного елементу. В зовнішній кільцевій проточці корпусної втулки 2 закріплено пружний елемент у вигляді основи 15, на яку нанесено пружний ворс із смуг металевого дроту 14. Аналогічно у внутрішній кільцевій проточці обертової втулки 3 також закріплено пружний елемент, що складається із основи 12 та пружного ворсу із смуг металевого дроту 11.

Корпусна втулка 2 разом із своїм пружним елементом (основою 15 і пружним дротовим ворсом 14) фіксується від прокручування за допомогою болтів 19. Запобігання прокручування обертової втулки 3 з відповідним пружним елементом (основою 12 і пружним дротовим ворсом 11) відносно шийки 4 вала механізму здійснюється штифтами 8. Для заповнення мастилом порожнин із дротовим ворсом, а також його підведення в робочий зазор підшипника в

Рис. 2. Конструктивна схема радіальної опори ковзання з двома пружно-демпфірувальними елементами

конструкції передбачено осьовий канал 17, корпусну проточку 18, а також зазори між фіксаторами 19 та 8 і відповідними отворами у корпусній 2 і обертовій 3 втулках, в які фіксатори заведено.

Відпрацьоване мастило збирається в порожнинах 5 та 9, що утворені між торцевими поверхнями втулок 2 і 3 та кришками опори 6 і 10. Між зовнішньою поверхнею корпусної втулки 2 і внутрішньою поверхнею корпусу 1 опори, а також внутрішньою поверхнею втулки 3 та шийкою 4 вала механізму (відповідні циліндричні ділянки на кінцях втулок) витримуються певні зазори в межах амплітуд можливих радіальних коливань вала.

Складання радіальної опори здійснюється таким чином.

Обертова втулка 3 разом із відповідним пружним елементом насаджується під певним тиском на шийку 4 вала та фіксується від прокручування за допомогою штифтів 8. Аналогічно в корпус 1 опори установлюється корпусна втулка 2 з пружним елементом та фіксується від прокручування болтами 19. Надалі шийка вала 4 разом із обертовою втулкою 3 вставляється в корпусну з дотриманням необхідних технологічних вимог, а надалі приєднуються кришки опори 6 і 10.

При роботі радіальної опори ковзання мастило від системи змащування механізму потрапляє в канали 16, 17, 18, заповнює порожнину, в якій розташовано пружний елемент (основу 15 з пружним дротовим ворсом 14) корпусної втулки 2, надалі перетікає в робочий зазор 13 опори та порожнину обертової втулки, в якій розташовано відповідний пружний елемент (основа 12 з пружним дротовим ворсом 11). Відпрацьоване мастило збирається в торцевих порожнинах 5 та 9 і надалі по каналу 7 стікає в приймальний патрубок системи змащування механізму.

При обертанні вала механізму в робочому зазорі 13 опори утворюється мастильний клин, що забезпечує знаходження вала у зваженому стані. За наявності дисбалансу вала механізму та ударно-імпульсних навантажень може з’явитися вібрація вала. Вона сприймається певними ділянками дротового ворсу пружних елементів корпусної 2 та обертової 3 втулок. За рахунок демпфірувальної здатності пружних елементів здійснюється розсіювання у просторі енергії коливального руху і швидке затухання коливань. В значній мірі цьому сприяє мастило, що постійно знаходиться в порожнинах, заповнених дротовим ворсом.

Таким чином, запропоновані конструктивні заходи сприяють підвищенню надійності та довговічності радіальних гідродинамічних опор ковзання, особливо в умовах суттєвих дисбалансів роторних систем механізмів та значних ударно-імпульсних навантажень.

Література:

1. А.с. № 1636608 А1 (СССР). Радиальный подшипник скольжения / А.И. Тарабрин, А.К. Чередниченко, А.А. Сирота. – Заявл. 12.01.89; опубл. 23.03.91. Бюл. №11. F 16 С 17/02).

2. Деклараційний патент на корисну модель № 8880 (UA). Радіальний підшипник ковзання / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак, А.А. Ємець. − № u 200502563; Заявл. 21.03.2005; надрук. 15.08.2005. Бюл. № 8.