RU2269682C2

RU2269682C2 - Thrust bearing

Info

Publication number: RU2269682C2
Application number: RU2004108672/11A
Authority: RU
Inventors: Георгий Борисович Трусенев (RU); Георгий Борисович Трусенев; Сергей Георгиевич Трусенев (RU); Сергей Георгиевич Трусенев
Original assignee: Георгий Борисович Трусенев; Сергей Георгиевич Трусенев
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2006-02-10
Also published as: RU2004108672A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in turbomachines, for instance, in turbocompressors, and also as repair set. Proposed thrust bearing has housing, bushing with bead freely fitted into housing space and fixed from rotation by section of bead in form of polyhedron and arranged in congruent cavity on end face of housing pointed to polyhedron. Longitudinal lubrication grooves are made in space of bushing whose spaces are connected through channels with outer surface of bearing housing. Bushing is made sectional, consisting of two parts, each provided with bead with fixing section in form of polyhedron. Both end faces of bearing housing are provided with cavities congruent to fixing sections of bead. Clearance is left between end faces of bushing arranged in space of bearing housing.

EFFECT: increased damping properties of bearing in axial and radial directions.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к подшипниковым устройствам и может быть использовано в турбомашинах, например турбокомпрессорах, в том числе, в качестве ремонтного комплекта.The invention relates to bearing devices and can be used in turbomachines, such as turbochargers, including as a repair kit.

Известен упорный подшипник, содержащий корпус, упорные кольца и зафиксированную в полости корпуса подшипника цилиндрическую втулку, один конец которой снабжен буртиком, а в полости втулки выполнены смазочные канавки и размещен вал ротора (см. книгу М.Б.Рубина, В.Е.Бахаревой. Подшипники в судовой технике: Справочник. - Л.: Судостроение, 1987, с.310-311 и 316, рис.9.2).A thrust bearing is known, comprising a housing, thrust rings and a cylindrical sleeve fixed in the cavity of the bearing housing, one end of which is provided with a shoulder, and lubrication grooves are made in the cavity of the sleeve and the rotor shaft is placed (see the book of M. B. Rubin, V. E. Bakhareva Bearings in marine engineering: Handbook. - L .: Shipbuilding, 1987, pp. 310-311 and 316, Fig. 9.2).

Недостаток этого решения состоит в том, что в процессе эксплуатации упорные кольца "проедают" участок вала ротора, на котором они установлены, вследствие чего последний выходит из строя, кроме того, амплитуда "биения" (дисбаланса) ротора достаточно велика.The disadvantage of this solution is that during operation, the thrust rings “eat through” the portion of the rotor shaft on which they are installed, as a result of which the latter fails, in addition, the amplitude of the “beat” (imbalance) of the rotor is quite large.

Известен также упорный подшипник, содержащий корпус, втулку с буртиком, свободно вставленную в полость корпуса и зафиксированную от вращения посредством выполненного в форме многогранника участка буртика, размещенного в обращенной к нему конгруэнтной выемке на торце корпуса, при этом в полости втулки выполнены продольные смазочные канавки, полости которых каналами связаны с внешней поверхностью корпуса подшипника (см. полезную модель РФ №34221, МКИ F 16 С 17/00, 2003 г.).A thrust bearing is also known, comprising a housing, a sleeve with a shoulder, freely inserted into the cavity of the housing and fixed against rotation by means of a polyhedron-shaped portion of the shoulder located in the congruent recess facing it at the end of the housing, while longitudinal lubricating grooves are made in the cavity of the sleeve, the cavities of which are connected by channels with the outer surface of the bearing housing (see utility model of the Russian Federation No. 34221, MKI F 16 C 17/00, 2003).

Недостаток этого решения состоит в усложнении конструкции подшипника (необходимость выполнения в стенках втулок каналов -сквозных отверстий, число которых равно числу канавок) и снижении механической прочности втулок. Кроме того, в процессе эксплуатации имеющееся упорное кольцо "проедает" участок вала ротора, на котором оно установлено, вследствие чего последний выходит из строя.The disadvantage of this solution is the complication of the bearing design (the need to make through holes in the walls of the bushings of the through holes, the number of which is equal to the number of grooves) and reduce the mechanical strength of the bushings. In addition, during operation, the existing thrust ring "eats" a portion of the rotor shaft on which it is installed, as a result of which the latter fails.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в упрощении конструкции подшипника и повышении долговечности размещаемого в нем вала ротора.The problem to which the claimed solution is directed is expressed in simplifying the design of the bearing and increasing the durability of the rotor shaft placed in it.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в снижении трудоемкости изготовления подшипника и обеспечении возможности существенного продления ресурса работоспособности ротора, в том числе из-за устранения опасности его заклинивания, за счет повышенной "самоустанавливаемости" втулки подшипника. Предотвращается неконтролируемый износ вала ротора при условии замены известных подшипниковых узлов на предлагаемые до начала эксплуатации ротора. Кроме того, существенно снижается амплитуда "биения" (дисбаланса) ротора.The technical result achieved when solving the problem is expressed in reducing the complexity of the manufacture of the bearing and providing the possibility of a significant extension of the service life of the rotor, including by eliminating the risk of jamming, due to the increased "self-installation" of the bearing sleeve. Uncontrolled wear of the rotor shaft is prevented provided that the known bearing assemblies are replaced with those proposed before the start of operation of the rotor. In addition, the amplitude of the "runout" (imbalance) of the rotor is significantly reduced.

Поставленная задача решается тем, что в упорном подшипнике, содержащем корпус, втулку с буртиком, свободно вставленную в полость корпуса и зафиксированную от вращения посредством участка буртика, выполненного в форме многогранника и размещенного в обращенной к нему конгруэнтной выемке на торце корпуса, при этом в полости втулки выполнены продольные смазочные канавки, полости которых каналами связаны с внешней поверхностью корпуса подшипника, согласно изобретению втулка выполнена составной, из двух частей, каждая из которых снабжена буртиком с фиксирующим участком в форме многогранника, при этом оба торца корпуса подшипника снабжены выемками, конгруэнтными фиксирующим участкам буртика, кроме того, между торцами втулок, размещенными в полости корпуса подшипника, оставлен зазор.The problem is solved in that in a thrust bearing containing a housing, a sleeve with a shoulder, freely inserted into the cavity of the housing and fixed against rotation by means of a portion of the shoulder made in the form of a polyhedron and placed in a congruent recess facing it at the end of the housing, while in the cavity the bushings are made of longitudinal lubrication grooves, the cavities of which are connected by channels to the outer surface of the bearing housing, according to the invention, the sleeve is made of two parts, each of which is equipped with with a locking section in the form of a polyhedron, while both ends of the bearing housing are provided with recesses congruent with the locking sections of the shoulder, in addition, a gap is left between the ends of the bushings located in the cavity of the bearing housing.

Кроме того, выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в зазоре между торцами втулок.In addition, the outlet holes of the channels connecting the lubricating grooves to the outer surface of the bearing housing are located in the gap between the ends of the bushings.

Кроме того, выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в кольцевой проточке, выполненной в корпусе подшипника, перекрывающей зазор между торцами втулок.In addition, the outlet openings of the channels connecting the lubricating grooves with the outer surface of the bearing housing are located in an annular groove made in the bearing housing, covering the gap between the ends of the bushings.

Кроме того, каналы втулок со стороны торцов, снабженных буртиком, выполнены с проточками диаметром большим остальной длины канала.In addition, the channels of the bushings on the side of the ends provided with a shoulder are made with grooves with a diameter greater than the remaining length of the channel.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:The features of the characterizing part of the claims provide the solution to the following functional tasks:

Признаки "втулка выполнена составной, из двух частей, каждая из которых снабжена буртиком с фиксирующим участком в форме многогранника, при этом оба торца корпуса подшипника снабжены выемками, конгруэнтными фиксирующим участкам буртика", обеспечивают возможность "скрепления упорного кольца с втулкой - превращения его в буртик" при сохранении возможности сборки подшипника.The signs "the sleeve is made of two parts, each of which is equipped with a shoulder with a fixing section in the form of a polyhedron, while both ends of the bearing housing are provided with recesses congruent with the fixing sections of the shoulder", provide the possibility of "fastening the thrust ring with the sleeve - turning it into a shoulder "while retaining the ability to assemble the bearing.

Признаки "между торцами втулок, размещенными в полости корпуса подшипника, оставлен зазор" упрощают изготовление втулок, поскольку снимают высокие требования к точности изготовления по их длине, кроме того, в сочетании с признаками второго и третьего пунктов формулы изобретения обеспечивают возможность подвода масла в смазочные канавки без выполнения каналов в корпусах втулок.The signs "between the ends of the bushings placed in the cavity of the bearing housing, the gap is left" simplify the manufacture of the bushings, since they remove high requirements for precision manufacturing along their length, in addition, in combination with the signs of the second and third claims, provide the possibility of supplying oil to the lubrication grooves without performing channels in the bushings.

Признаками четвертого пункта формулы изобретения обеспечивают равномерное распределение масла по поверхности вала ротора в его зазоре с буртиком втулки.The signs of the fourth claim provide an even distribution of oil on the surface of the rotor shaft in its clearance with the collar of the sleeve.

На фиг.1 показан разрез по продольной оси подшипника; на фиг.2 показан поперечный разрез через одну из втулок подшипника.Figure 1 shows a section along the longitudinal axis of the bearing; figure 2 shows a cross section through one of the bearing bushings.

На чертежах показаны корпус 1 подшипника, составная втулка, содержащая две втулки 2 (каждая из которых имеет буртик 3), свободно вставленные в полость корпуса и зафиксированные от вращения посредством фиксирующих участков 4 буртика 3, выполненных в форме многогранника, размещенных в обращенных к ним конгруэнтных им выемках 5, выполненных на обоих торцах корпуса 1. Также показаны смазочные канавки 6 (имеющие клиновидную форму поперечного сечения, ориентированные острым концом в сторону вращения), полости которых каналами 7 связаны с внешней поверхностью 8 корпуса подшипника, зазор 9 между торцами 10 втулок 2, размещенными в полости корпуса подшипника, выпускные отверстия 11 каналов 7, размещенные в зазоре 9 между торцами втулок. Также показаны кольцевая проточка 12, выполненная в корпусе подшипника, перекрывающая по своей ширине зазор между торцами втулок, проточки 13 каналов втулок 2 и вал 14 ротора, распорный диск 15, нажимное кольцо 16.The drawings show the bearing housing 1, a composite sleeve containing two bushings 2 (each of which has a shoulder 3), freely inserted into the cavity of the housing and fixed against rotation by means of fixing sections 4 of the shoulder 3, made in the form of a polyhedron, placed in the congruent facing them they have recesses 5 made on both ends of the housing 1. Lubricating grooves 6 are also shown (having a wedge-shaped cross-section, oriented with a sharp end in the direction of rotation), the cavities of which are connected by channels 7 to the outer erhnostyu bearing housing 8, a gap 9 between the ends of two bushes 10, arranged in the cavity of the bearing housing, the outlet openings 11 of channels 7, 9 arranged in the gap between the ends of the sleeves. Also shown is an annular groove 12 made in the bearing housing, covering the width between the ends of the bushings, the grooves 13 of the channels of the bushings 2 and the rotor shaft 14, the spacer disk 15, the pressure ring 16.

Корпус подшипника 1, вал ротора 14 выполнены из стали соответствующего сорта, распорный диск 15, нажимное кольцо 16 и втулки 2 выполнены из бронзы, при этом буртики 3 втулок "работают" как упорные кольца, жестко связанные со втулками, в отличии от известных конструкций подшипника, когда упорные кольца (фактически - тонкие шайбы работают независимо от втулки). В стенке втулки выполнены каналы 7, выпускные отверстия 11 которых открыты в кольцевую проточку 12, выполненную в полости корпуса подшипника, которая перекрывает по своей ширине зазор 9 между торцами 10 втулок в их смазочные канавки 6, что обеспечивает подвод масла через корпус подшипника в смазочные канавки 6.The bearing housing 1, the rotor shaft 14 are made of steel of the corresponding grade, the spacer disk 15, the pressure ring 16 and the bushings 2 are made of bronze, while the flanges of the 3 bushings "work" as thrust rings rigidly connected to the bushings, in contrast to the known bearing designs when thrust rings (in fact - thin washers work independently of the sleeve). Channels 7 are made in the wall of the sleeve, the outlet openings 11 of which are open in an annular groove 12 made in the cavity of the bearing housing, which covers the width of the gap 9 between the ends 10 of the bushings in their lubrication grooves 6, which ensures oil supply through the bearing housing into the lubrication grooves 6.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Упорный подшипник используют либо в качестве штатного подшипникового узла (если вал 14 не имеет износа), либо в качестве ремонтного комплекта, когда зафиксирован определенный износ вала 14 (когда на валу имеется участок, подвергшийся износу при контакте с упорным кольцом ранее использовавшегося стандартного подшипникового узла). В этом случае втулки 2 надевают на вал 14 таким образом, чтобы буртики 3 располагались над изношенным участком вала 14 (т.е. функционально упорное кольцо, "проедавшее" вал при использовании обычного подшипникового узла, как бы жестко скрепляют со втулкой, при этом буртик 3 "работает" в качестве такого кольца), непосредственно контактируя с нажимным кольцом 16. Затем на установленную втулку 2 надевают корпус подшипника 1 (так чтобы фиксирующий участок 4 ее буртика 3, выполненный в форме многогранника, вошел в обращенную к нему конгруэнтную выемку 5, выполненную на соответствующем торце корпуса 1. Затем на вал надевают вторую втулку 2 и вводят ее в полость корпуса с другой стороны до размещения фиксирующего участка 4 ее буртика 3 в обращенной к нему конгруэнтной выемке 5. Далее на вал 14 надевают распорный диск 15, поджимающий втулку 2.The thrust bearing is used either as a standard bearing assembly (if the shaft 14 is not worn) or as a repair kit when a certain wear of the shaft 14 is recorded (when there is a portion on the shaft that has been worn by contact with the thrust ring of the previously used standard bearing assembly) . In this case, the bushings 2 are put on the shaft 14 so that the shoulders 3 are located above the worn section of the shaft 14 (i.e., the functionally thrust ring that “eats” the shaft using a conventional bearing assembly is firmly fixed to the sleeve, while the shoulder 3 "works" as such a ring), directly in contact with the pressure ring 16. Then, the bearing housing 1 is put on the installed sleeve 2 (so that the fixing section 4 of its shoulder 3, made in the form of a polyhedron, enters the congruent recess 5 facing it, at filled on the corresponding end of the housing 1. Then, a second sleeve 2 is put on the shaft and introduced into the cavity of the housing on the other hand until the fixing section 4 of its shoulder 3 is placed in the congruent recess 5 facing it. Next, a spacer disk 15 is put on the shaft 14, which compresses the sleeve 2.

При вращении вала 14 ротора осевые нагрузки вдоль него передаются от нажимного кольца 16 на буртик 3 втулки 2, сохраняющий свою неподвижность относительно нее (тем самым исключается "проедание" вала 14). При этом масло, подводимое под давлением через каналы 7, попадает в кольцевую проточку 12, затем в зазор 9 между торцами 10 втулок 2, откуда питает смазочные канавки 6. При вращении вала ротора масло, подводимое в смазочные канавки 6, образует (на их сходящихся в клин участках) "гидродинамические упругие масляные подушки", давление в которых существенно превышает давление в системе подачи масла, на которые опирается вал 14 ротора. Одновременно масло отбирает тепло от втулок 2, т.е. смазочные канавки 6 одновременно работают и как холодильники, охлаждающие подшипник, что дополнительно исключает заклинивание вала ротора в подшипнике. Проворачивание цилиндрической втулок 2 в полости корпуса подшипника исключается фиксацией фиксирующего участка 4 буртика 3 в выемке 5 торца корпуса подшипника.When the rotor shaft 14 rotates, axial loads along it are transferred from the pressure ring 16 to the flange 3 of the sleeve 2, which maintains its immobility relative to it (thereby eliminating the "eating" of the shaft 14). In this case, the oil supplied under pressure through the channels 7 enters the annular groove 12, then into the gap 9 between the ends 10 of the bushings 2, from where it feeds the lubrication grooves 6. When the rotor shaft rotates, the oil supplied to the lubrication grooves 6 forms (on their converging in the wedge sections) "hydrodynamic elastic oil pads", the pressure in which significantly exceeds the pressure in the oil supply system, on which the rotor shaft 14 rests. At the same time, oil removes heat from bushings 2, i.e. lubrication grooves 6 simultaneously work as refrigerators cooling the bearing, which additionally eliminates jamming of the rotor shaft in the bearing. The rotation of the cylindrical bushings 2 in the cavity of the bearing housing is eliminated by fixing the fixing section 4 of the shoulder 3 in the recess 5 of the end face of the bearing housing.

Проточки 13 каналов втулок 2 обеспечивают постоянный и равномерный подвод масла в зазор между буртиками и обращенными к ним поверхностями распорного диска 15 или нажимного кольца 16.The grooves 13 of the channels of the bushings 2 provide a constant and uniform supply of oil into the gap between the shoulders and the surfaces of the spacer disk 15 or pressure ring 16 facing them.

Claims

1. Упорный подшипник, содержащий корпус, втулку с буртиком, свободно вставленную в полость корпуса и зафиксированную от вращения посредством участка буртика, выполненного в форме многогранника и размещенного в обращенной к нему конгруэнтной выемке на торце корпуса, при этом в полости втулки выполнены продольные смазочные канавки, полости которых каналами связаны с внешней поверхностью корпуса подшипника, отличающийся тем, что втулка выполнена составной из двух частей, каждая из которых снабжена буртиком с фиксирующим участком в форме многогранника, при этом оба торца корпуса подшипника снабжены выемками, конгруэнтными фиксирующим участкам буртика, кроме того, между торцами втулок, размещенными в полости корпуса подшипника, оставлен зазор.1. A thrust bearing comprising a housing, a sleeve with a shoulder, freely inserted into the cavity of the housing and fixed against rotation by means of a shoulder portion made in the form of a polyhedron and placed in a congruent recess facing it, at the end of the housing, while longitudinal lubricating grooves are made in the cavity of the sleeve , the cavities of which are connected by channels with the outer surface of the bearing housing, characterized in that the sleeve is made up of two parts, each of which is provided with a shoulder with a fixing section in the form of m ogogrannika, wherein both ends of the bearing housing are provided with recesses congruent to the locking bead portions, moreover, between the ends of the sleeves arranged in the cavity of the bearing housing by a gap.

2. Упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в зазоре между торцами втулок.2. The thrust bearing according to claim 1, characterized in that the outlet holes of the channels connecting the lubricating grooves with the outer surface of the bearing housing are placed in the gap between the ends of the bushings.

3. Упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что выпускные отверстия каналов, связывающих смазочные канавки с внешней поверхностью корпуса подшипника, размещены в кольцевой проточке, выполненной в корпусе подшипника, перекрывающей зазор между торцами втулок.3. The thrust bearing according to claim 1, characterized in that the outlet openings of the channels connecting the lubricating grooves to the outer surface of the bearing housing are placed in an annular groove made in the bearing housing, overlapping the gap between the ends of the bushings.

4. Упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что каналы втулок со стороны торцов, снабженных буртиком, выполнены с проточками диаметром, большим остальной длины канала.4. The thrust bearing according to claim 1, characterized in that the channels of the bushings on the side of the ends provided with a shoulder are made with grooves with a diameter greater than the remaining length of the channel.