UA62781A - Support bearing node of a blade machine - Google Patents

Abstract

A support bearing node of a blade machine has a support bearing, a thrust bushing and an oil-catch screen. The support bearing at one side with its upper end surface tightly rests on the stator of themachine, and at the opposite side it rests at a flat support plate of the upper part of the oil-catch screen, this is made stepped. The oil-catch screen is made as a thin-wall screen and is rigidly fixed to the stator parts of the machine.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до машинобудування, а саме до вузла упорного підшипника лопаткової машини, 2 переважно турбокомпресора для наддуву двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) чи силовим турбінам, а також може бути використаний в інших лопаткових машинах.The invention relates to mechanical engineering, namely to the thrust bearing assembly of a vane machine, 2 mainly a turbocharger for supercharging internal combustion engines (ICE) or power turbines, and can also be used in other vane machines.

Відомий вузол підшипника турбокомпресора для наддуву ДВЗ |1), що містить власне коливний радіально-упорний підшипник, що встановлений у статорі - середньому корпусі турбокомпресора. Упорними поверхнями підшипника на роторі служать бічні поверхні втулки ущільнення турбіни, яка виконана заодно з 70 валом (з боку турбіни), і масловідбійника, посадженого на вал із зазором (з боку компресора). Для фіксації підшипника від обертання використовується штифт, який закріплений одним кінцем у середньому корпусі, а іншим кінцем уставлений із зазором в отвір на бічній поверхні підшипника. Часто, як штифт, використовується фіксатор, що служить одночасно каналом підведення масла до підшипника. Для зменшення притоки масла до ущільнювальних кілець між масловідбійником і радіально-упорним підшипником установлений масловідбійний 79 Щиток,A well-known assembly of a turbocharger bearing for supercharging a DVZ |1), which actually contains an oscillating radial thrust bearing installed in the stator - the middle housing of the turbocharger. The contact surfaces of the bearing on the rotor are the side surfaces of the turbine sealing sleeve, which is made together with the 70 shaft (on the turbine side), and the oil trap mounted on the shaft with a gap (on the compressor side). To fix the bearing against rotation, a pin is used, which is fixed at one end in the middle housing, and the other end is inserted with a gap into the hole on the side surface of the bearing. Often, as a pin, a retainer is used, which simultaneously serves as a channel for supplying oil to the bearing. To reduce the flow of oil to the sealing rings between the oil separator and the radial thrust bearing, an oil separator 79 Shield is installed,

Загальними ознаками конструкцій аналога і пристрою, що заявляється, є наявність підшипника і масловідбійного щитка.Common features of the designs of the analogue and the claimed device are the presence of a bearing and an oil shield.

До недоліків відомого пристрою варто віднести відсутність власне »упорного підшипника. Хоча використовуваний підшипник є радіально-упорним, при великих осьових силах, що діють на ротор і мають місце, особливо, на знижених частотах обертання колінчатого вала ДВЗ, торці підшипника швидко зношуються, що приводить до позаштатної роботи турбокомпресора і виходу його з ладу. По тій же причині, ротор має відносно велике осьове переміщення, що приводить до підвищеного зносу ущільнювальних кілець і, як слідство, до великого виносу масла в проточну частину компресора при експлуатації турбокомпресора.The lack of a proper "thrust bearing" is one of the shortcomings of the known device. Although the used bearing is a radial thrust bearing, with large axial forces acting on the rotor and taking place, especially at low engine crankshaft speeds, the ends of the bearing quickly wear out, which leads to off-duty operation of the turbocharger and its failure. For the same reason, the rotor has a relatively large axial movement, which leads to increased wear of the sealing rings and, as a consequence, to a large amount of oil being carried into the flow part of the compressor during operation of the turbocharger.

Найбільш близьким по технічній суті до пропонованого винаходу є відомий вузол упорного підшипника турбокомпресора, описаний у |2)1. Упорний підшипник жорстко закріплений до статора машини (середньому « корпусу турбокомпресора) кріпленням. Робочі поверхні упорного підшипника встановлені в розпірній втулці, яка посаджена на вал із зазором. Між упорним підшипником і масловідбійником установлений масловідбійний щиток.The closest in terms of technical essence to the proposed invention is the well-known node of the thrust bearing of the turbocompressor, described in |2)1. The thrust bearing is rigidly fixed to the stator of the machine (the middle "turbocharger housing) with a fastener. The working surfaces of the thrust bearing are installed in a spacer sleeve, which is mounted on a shaft with a gap. An oil shield is installed between the thrust bearing and the oil shield.

Загальними ознаками прототипу і вузла упорного підшипника лопаткової машини, що заявляється, є наявність власне упорного підшипника, його розпірної втулки і масловідбійного щитка. --The common features of the prototype and thrust bearing assembly of the claimed blade machine are the presence of the actual thrust bearing, its spacer sleeve and the oil shield. --

Недоліком відомого пристрою є жорстке кріплення диска упорного підшипника до середнього корпусу с турбокомпресора, що не дозволяє демпфірувати подовжні коливання ротора і приводить до збільшення амплітуди прецесійного руху ротора. У результаті, навантаження на підшипники, у тому числі і упорний, в збільшуються, що, навіть при високій точності виготовлення деталей вузла осьового підшипника, приводить до се контактування поверхонь тертя, і, як наслідок, появі натирів і рисок на цих поверхнях. В наслідок цього,The disadvantage of the known device is the rigid attachment of the thrust bearing disk to the middle casing of the turbocharger, which prevents longitudinal oscillations of the rotor from being damped and leads to an increase in the amplitude of the precessional movement of the rotor. As a result, the load on the bearings, including the thrust bearing, increases, which, even with high accuracy of manufacturing parts of the axial bearing unit, leads to frequent contact of the friction surfaces, and, as a result, the appearance of rubs and scratches on these surfaces. Therefore,

Зо несуча здатність упорного підшипника різко знижується, турбокомпресор утрачає свою ефективність через о збільшення механічних втрат, з'являється неприпустима вібрація ротора, шум і, в остаточному підсумку, турбокомпресор виходить з ладу. Таким чином, жорстке кріплення упорного підшипника знижує довговічність, надійність і ефективність роботи підшипників турбокомпресора, що в цілому знижує його експлуатаційні « можливості і підвищує енерговитрати. З 70 В основу винаходу поставлена задача удосконалення вузла упорного підшипника лопаткової машини, с переважно турбокомпресора для наддуву двигуна внутрішнього згоряння, у якому за рахунок іншого кріпленняThe bearing capacity of the thrust bearing is sharply reduced, the turbocharger loses its efficiency due to an increase in mechanical losses, unacceptable rotor vibration, noise and, ultimately, the turbocharger fails. Thus, the rigid mounting of the thrust bearing reduces the durability, reliability and efficiency of the turbocharger bearings, which in general reduces its operational capabilities and increases energy consumption. With 70 The invention is based on the task of improving the assembly of the thrust bearing of a vane machine, with mainly a turbocharger for supercharging an internal combustion engine, in which due to another attachment

Із» упорного підшипника до статора (середньому корпусу й іншим корпусним деталям машини), а також іншої форми виконання масловідбійного щитка і його кріплення, виключається контакт робочих поверхонь тертя у вузлі упорного підшипника, що приводить до зниження навантаження і зменшенню його зносу. Як наслідок, підвищується довговічність, надійність і експлуатаційні можливості роботи вузла упорного підшипника і б лопаткової машини, а саме турбокомпресора, в цілому. ка Поставлена задача досягається тим, що у вузлі упорного підшипника лопаткової машини, переважно турбокомпресора для наддуву двигуна внутрішнього згоряння, що містить власне упорний підшипник, його і розпірну втулку і масловідбійний щиток, відповідно до винаходу, упорний підшипник, що є о 20 самоустановлювальним у процесі обертання ротора машини, з однієї сторони своєю верхньою торцевою поверхнею щільно прилягає до її статора, а з протилежної сторони упирається на плоску упорну площадку ть верхньої частини масловідбійного щитка, виконаної східчастої форми, а сам масловідбійний щиток, виконаний у виді тонкостінного екрана, жорстко закріплений до статорних деталей машини.From" the thrust bearing to the stator (the middle case and other body parts of the machine), as well as another form of execution of the oil shield and its fastening, the contact of the friction working surfaces in the thrust bearing assembly is excluded, which leads to a decrease in the load and a decrease in its wear. As a result, the durability, reliability and operational capabilities of the thrust bearing unit and the blade machine, namely the turbocharger, as a whole increase. The task is achieved by the thrust bearing assembly of a vane machine, preferably a turbocharger for supercharging an internal combustion engine, which contains the thrust bearing itself, its expansion bushing and oil shield, according to the invention, a thrust bearing that is self-aligning in the process rotation of the rotor of the machine, on one side with its upper end surface tightly adjoins its stator, and on the opposite side rests on the flat support pad of the upper part of the stepped-shaped oil deflector, and the oil deflector itself, made in the form of a thin-walled screen, is rigidly fixed to stator parts of the machine.

У результаті використання винаходу, що заявляється, забезпечується одержання технічного результату, який 25 полягає у виключенні контакту робочих поверхонь тертя у вузлі упорного підшипника, що приводить до зниження в. навантаження і зменшенню його зносу.As a result of the use of the claimed invention, the technical result is obtained, which consists in eliminating the contact of the friction working surfaces in the thrust bearing assembly, which leads to a decrease in load and reducing its wear.

Між суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок.There is such a causal relationship between the essential features of the claimed invention and the technical result that is achieved.

Пропоноване не жорстке кріплення упорного підшипника лопаткової машини, при якому він з однієї сторони 60 своєю верхньою торцевою поверхнею щільно прилягає до її статора, а з протилежної сторони упирається на плоску упорну площадку верхньої частини масловідбійного щитка, виконаної східчастої форми, дає можливість виконати його самоустановлювальним у процесі обертання ротора машини, що запобігає контакту поверхонь тертя навіть при незначному порушенні конструкторських допусків на паралельність торцевих робочих поверхонь упорного підшипника і стінок розпірної втулки. бо Виконання масловідбійного щитка у виді тонкостінного екрана, який має східчасту форму у верхній частині та розташований між статорними деталями машини, і жорстке його закріплення (защемлення) деталями по периферійному діаметрі, дозволяє зробити його відносно гнучким. Це приводить до того, що в процесі роботи турбокомпресора виникаючі подовжні коливання його ротора передаються на відносно гнучкий масловідбійний щиток, що у даному випадку є демпфером цих коливань. Тому, при такому кріпленні упорного підшипника, за рахунок демпфірування подовжніх коливань ротора масловідбійним щитком, амплітуда прецесійного руху ротора зменшується, знижуючи тим самим навантаження на підшипники, у тому числі і на упорний.The proposed non-rigid mounting of the thrust bearing of the vane machine, in which it fits tightly to its stator on one side 60 with its upper end surface, and on the opposite side rests on the flat thrust pad of the upper part of the stepped-shaped oil shield, makes it possible to make it self-installing in during the rotation of the machine rotor, which prevents contact of the friction surfaces even in case of a slight violation of the design tolerances on the parallelism of the end working surfaces of the thrust bearing and the walls of the spacer sleeve. because the execution of the oil shield in the form of a thin-walled screen, which has a stepped shape in the upper part and is located between the stator parts of the machine, and its rigid fixing (clamping) with parts along the peripheral diameter, allows you to make it relatively flexible. This leads to the fact that during the operation of the turbocharger, the longitudinal oscillations of its rotor are transmitted to a relatively flexible oil shield, which in this case is a damper of these oscillations. Therefore, with this mounting of the thrust bearing, due to the damping of the longitudinal oscillations of the rotor by the oil baffle, the amplitude of the precessional movement of the rotor decreases, thereby reducing the load on the bearings, including the thrust bearing.

У цілому, відмітні ознаки вузла упорного підшипника лопаткової машини, що заявляється, є суттєвими і необхідними для досягнення нового технічного результату - виключення контакту робочих поверхонь тертя у 7/0 вузлі упорного підшипника, що приводить до зниження навантаження і зменшенню його зносу.In general, the distinguishing features of the proposed thrust bearing assembly of the vane machine are essential and necessary to achieve a new technical result - the elimination of contact of friction working surfaces in the 7/0 thrust bearing assembly, which leads to a decrease in load and a reduction in its wear.

Використання суттєвих відмітних ознак вузла упорного підшипника лопаткової машини, що заявляється, в сукупності з відомими, дозволяє значно знизити навантаження на підшипники, збільшивши тим самим надійність і довговічність роботи підшипників, підвищити механічний коефіцієнт корисної дії (ККД) лопаткової машини. У цілому підвищується Її надійність і ефективність.The use of essential distinctive features of the proposed thrust bearing unit of the vane machine, in combination with the known ones, allows to significantly reduce the load on the bearings, thus increasing the reliability and durability of the bearings, and increasing the mechanical efficiency of the vane machine. In general, its reliability and efficiency increase.

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому зображений пропонований вузол упорного підшипника лопаткової машини, переважно турбокомпресора для наддуву ДВЗ, де позначено: 1 - упорний підшипник, 2 - масловідбійний щиток, З - плоска площадка масловідбійного щитка, 4 - розпірна втулка упорного підшипника, 5 - середній корпус турбокомпресора, 6 - задня стінка дифузора, 7 - вал ротора.The essence of the invention is explained by the drawing, which shows the proposed assembly of the thrust bearing of a vane machine, preferably a turbocharger for supercharging an internal combustion engine, where the following are marked: 1 - thrust bearing, 2 - oil shield, C - flat platform of the oil shield, 4 - spacer sleeve of the thrust bearing, 5 - the middle body of the turbocharger, 6 - the back wall of the diffuser, 7 - the rotor shaft.

Пропонований винахід на прикладі турбокомпресора для наддуву ДВЗ, містить вузол упорного підшипника, 2о що включає власне упорний підшипник 1, масловідбійний щиток 2, виконаний у виді тонкостінного екрана.The proposed invention, based on the example of a turbocharger for supercharging an internal combustion engine, contains a thrust bearing unit 2, which includes the thrust bearing 1 itself, an oil shield 2, made in the form of a thin-walled screen.

Верхня частина масловідбійного щитка 2 виконана східчастої форми і має плоску упорну площадку 3. Робочі поверхні упорного підшипника 1 встановлені в розпірній втулці 4, яка посаджена на вал ротора 7.The upper part of the oil shield 2 is made of a stepped shape and has a flat thrust pad 3. The working surfaces of the thrust bearing 1 are installed in the spacer sleeve 4, which is mounted on the rotor shaft 7.

Масловідбійний щиток 2 розташований між статорними деталями машини, а саме: середнім корпусом 5 і задньою стінкою дифузора 6, і жорстко затиснений ними по периферійному діаметрі. Упорний підшипник 1, з оДнНієЇ сторони своєю верхньою торцевою поверхнею щільно прилягає до статора, а саме до середнього корпуса 5, а з протилежної сторони упирається на плоску упорну площадку З верхньої частини масловідбійного щитка 2. «The oil shield 2 is located between the stator parts of the machine, namely: the middle body 5 and the back wall of the diffuser 6, and is tightly clamped by them along the peripheral diameter. Thrust bearing 1, on one side, with its upper end surface, tightly adheres to the stator, namely to the middle housing 5, and on the opposite side rests on a flat thrust pad from the upper part of the oil shield 2.

Вузол упорного підшипника, що заявляється, на прикладі турбокомпресора для наддуву ДВЗ, працює таким чином.The claimed thrust bearing unit, using the example of a turbocharger for supercharging a diesel engine, works as follows.

При роботі ДВЗ на перехідних режимах, результуюча осьова сила, що діє на ротор турбокомпресора, змінює - п зо як свій напрямок, так і величину, тобто ротор перетерплює коливання в осьовому напрямку. Оскільки упорний підшипник 1 кріпиться не жорстко до середнього корпуса 1, а спирається на нього лише однією стороною, а со іншою протилежною стороною упирається на плоску упорну площадку З верхньої частини відносно гнучкого ї- масловідбійного щитка 2, затисненого між задньою стінкою дифузора 6 і середнім корпусом 5, то осьові складові коливань ротора передаються через упорний підшипник на масловідбійний щиток, який є демпфером коливань. сWhen the internal combustion engine is operating in transient modes, the resulting axial force acting on the rotor of the turbocompressor changes both its direction and magnitude, i.e. the rotor undergoes oscillations in the axial direction. Since the thrust bearing 1 is not attached rigidly to the middle housing 1, but rests on it only on one side, and with the other opposite side rests on a flat thrust pad From the upper part of the relatively flexible and oil-absorbing shield 2, sandwiched between the rear wall of the diffuser 6 and the middle housing 5, then the axial components of the rotor vibrations are transmitted through the thrust bearing to the oil shield, which is a vibration damper. with

У результаті демпфірування коливань масловідбійним щитком 2, амплітуда прецесійного руху ротора «о зменшується і навантаження на підшипники, у тому числі і упорний 1, зменшуються, запобігаючи контакт робочих поверхонь тертя. Крім того, при такому кріпленні, упорний підшипник є самоустановлювальним, що запобігає контакту поверхонь тертя упорного підшипника 1 і стінок розпірної втулки 4, посадженої на вал 7 ротора, при певному порушенні конструкторських допусків на паралельність торцевих робочих поверхонь упорного « підшипника 1 і стінок розпірної втулки 4. з с Таким чином, заявлений винахід при використанні гарантує надійну роботу вузла упорного підшипника лопаткової машини в експлуатації унаслідок виключення контакту робочих поверхонь тертя в цьому вузлі. У ;» результаті підвищуються ефективність і надійність лопаткової машини в експлуатації.As a result of the damping of oscillations by the oil shield 2, the amplitude of the precessional movement of the rotor «o decreases and the load on the bearings, including the thrust bearing 1, decreases, preventing contact of the friction working surfaces. In addition, with such fastening, the thrust bearing is self-aligning, which prevents contact of the friction surfaces of the thrust bearing 1 and the walls of the spacer sleeve 4, mounted on the shaft 7 of the rotor, in case of a certain violation of the design tolerances for the parallelism of the end working surfaces of the thrust bearing 1 and the walls of the spacer sleeve 4. with c Thus, when used, the claimed invention guarantees the reliable operation of the thrust bearing unit of the blade machine in operation due to the exclusion of contact of the friction working surfaces in this unit. In ;" as a result, the efficiency and reliability of the blade machine in operation increases.

По даному винаходу виготовлений дослідний зразок, що пройшов випробування, які підтвердили його працездатність і одержання очікуваного технічного результату та позитивного ефекту. б Запропонований вузол упорного підшипника лопаткової машини може знайти широке застосування при конструюванні будь-яких лопаткових машин, які використовуються в інших галузях техніки. ю Джерела інформації: -І 1. Автомобильнье двигатели с турбонаддувом Н.С. Ханин, Аболтин З.В., Б.Ф. Лямцев и др. - М:According to this invention, a test sample was made, which passed the tests, which confirmed its efficiency and obtaining the expected technical result and positive effect. b The proposed assembly of the thrust bearing of the paddle machine can be widely used in the design of any paddle machines used in other fields of technology. Sources of information: -I 1. Automobile engines with turbocharging N.S. Khanyn, Aboltyn Z.V., B.F. Lyamtsev and others - M:

Машиностроение, 1991. -- б. 147. со 2. Патент 05 5207566, Ехпацвзі даз (штгроспагодег реагіпо, М.кл. Р04817/00, опубл. 04.05.1993 р.Mechanical engineering, 1991. -- b. 147. so 2. Patent 05 5207566, Ekhpatsvzi daz (shtgrospagodeg reagipo, M.cl. P04817/00, publ. 05/04/1993

Claims (1)

- Формула винаходу- The formula of the invention Вузол упорного підшипника лопаткової машини, переважно турбокомпресора для наддуву двигунаThrust bearing assembly of a vane machine, mainly a turbocharger for supercharging the engine » внутрішнього згоряння, що містить власне упорний підшипник, розпірну втулку і масловідбійний щиток, який відрізняється тим, що упорний підшипник, що є самоустановлюваним у процесі обертання ротора машини, з однієї сторони своєю верхньою торцевою поверхнею щільно прилягає до її статора, а з протилежної сторони во опертий на плоску упорну площадку верхньої частини масловідбійного щитка, виконаної східчастої форми, а сам масловідбійний щиток, який виконаний у вигляді тонкостінного екрана, жорстко закріплений до статорних деталей машини.» of internal combustion, which contains the thrust bearing itself, a spacer sleeve and an oil shield, which is distinguished by the fact that the thrust bearing, which is self-adjusting during the rotation of the machine rotor, on one side with its upper end surface tightly adheres to its stator, and on the opposite side It rests on a flat support platform of the upper part of the stepped-shaped oil shield, and the oil shield itself, which is made in the form of a thin-walled screen, is rigidly attached to the stator parts of the machine. б5b5