Подшипниковый узел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (1 б 11 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТ ационный институтзе.8)идетельство СССР 6 С 33/66, 1984. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ РИ ГКНТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подшипниковым узлам, предназначенным для работы в маловязких, в том числе криогенных средах. Цель изобретения, - повышение долговечности за счет улучшения эффективности охлаждения, Подшипниковый узел состоит из корпуса 1, в котором на валу 2 смонтирован под1449726 1 О 15 26 ЗО шипник 3 качения, В корпусе 1 по обеим сторонам от подшипника 3 установлен входной коллектор 4 с прямоосным ,патрубком и выходной коллектор 6 с прямоосным патрубком, Оба коллектора 4 и б выполнены в виде спиральных камер, сужающихся в направлении вращения вала. Во входном коллекторе 4 не" подвижно установлен направляющий лопаточный элемент 8 с лопатками 9, а Изобретение относится к мапвностроению, а именно к подшипниковымузлам, предназначенным для работы в,маловязких, в том числе криогенныхсредах.Цель изобретения - повышение дол говечности за счет повышения эФФек тивности охлащцения,На Фиг.1 изображен подшипниковыйузел, продольный разрез; на Фиг.2 сечение А-А на фиг.1," на Фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.Подшипниковый узел содержит корпус 1, в котором на валу 2 смонтиро"ван подшипник 3 качения. В корпусе 1по обеим сторонам от подшипника 3установлены входной коллектор 4 спрямоосным патрубком 5 и выходнойколлектор б с прямоосным патрубком 7,Оба коллектора 4 и б выполнены ввиде спиральных камер, нуждающихсяв направлении вращения вала,Во входном коллекторе 4 неподвижно установлен направляющий лопаточньй элемент 8 с лопатками 9, а в выходном коллекторе 6 неподвижно смок"тирован направляющий лопаточный элемент 10 с аналогичными лопатками 11.Лопатки 9 и 11 выполнены плоскими ирасположены равномерно по окружностив плоскости вращения подшипника 3тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности 12 внешнего кольца подшипника в направлении вращениявала. Подшипниковый узел работает следующим образом,Из полости высокого давления сма,зочно-охлаждающая жидкость по прямов выходном коллекторе б неподвижносмонтирован направляющий лопаточныйэлемент 10 с аналогичными лопатками11. Лопатки 9 и 11 выполнены .плоскими и расположены равномерно по окружности в плоскости вращения подшипника 3 тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности 2 внешнегокольца подшипника в направлении вра"щения вала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. осному патрубку 5 подается во входной коллектор 4, где предварительнозакручивается в спиральной камереколлектора 4. Из спиральной камерыжидкая среда поступает в решетку направляющего лопаточного элемента 8,установленную во входном коллекторе 4, где происходит преобразование энергии давления жидкости в кинетическую.При этом, проходя межлопаточные каналы направляющего лопаточного элемента 8, жидкость принудительно закручивается в направлении вращения вала 2 так, что на выходе иэ лопаточного элемента 8 она приобретает окружную составляющую скорости, равную скорости сепаратора, с которой жидкость поступает непосредственно в подшипник 3 по зазорам между цилиндрическими поверхностямн колец и сепаратора для смазки и охлаждения,Отработанная в подшипнике 3 жидкость на выходе из него дополиитель" но подкручивается за счет трения овращающиеся поверхности деталей подшипника 3, цилиндрическую поверхность вала 2 и отбрасывается в направляющий лопаточный элемент 10 и далее по выходному коллектору б и прямоосному патрубку 7 отводится вспивную магистраль системы. В подшипниковом узле подвод жидкости к подшипнику через прямоосный патрубок, входной коллектор и направляющий лопаточный элемент осуществляется не вдоль оси подшипника, а в плоскости вращения подшипника, тангенциально с закруткой в направлении97264 20 25 30 35 40 45 50 55 3 144вращения. Причем направляющий лопаточный элемент служит не для поворота потока жидкости, а для сообщенияему окружной составлякщей скорости,соответствующей частоте вращения подшипника.В результате уменьшаются гидродинамические потери мощности, связанные с вращением комплекта тел качения, дисковое трение сепаратора ожидкость, а также сопротивление, возникающее вследствие непрерывного об"новления объемов жидкой среды вовнутренней полости подшипника. 1 эМинимальное значение мощности,потребляемой подшипником, достигается при равенстве средней окружнойсоставляющей скорости жидкости навходе в подшипник и скорости вращения сепаратора,Уменьшение окружных гидродинамических потерь мощности приводит куменьшению изнашивания поверхностейгнезд сепаратора от взаимодействияс телами качения в окружном направлении.Кроме того, вследствие уменьшениятрения о жидкость уменьшаются касательные напряжения на поверхностяхкачения колец и потери энергии в контакте между телами качения и кольцами определяющими его долговечность,особенно при работе в маловязких средах.При тангенциальном подводе жидкости перед подшипником возникает закрученный центростремительный поток жидкости, подчиняющийся закону цгсопзС, где ц - окружная составляющая скорости жидкости на соответствующем радиусе, г - текущий радиус.Из Формулы следует, что с уменьшением радиуса величина окружной составляющей и возрастает, а давление падает, т.е. градиент давлений на входев подпипник, в плоскости его вращения, возрастает по радиусу к оси ижидкость в большем количестве поступает в зону контактирования внутреннего кольца, улучшая условия его смазывания и охлаждения.Таким образом, создаются благо-приятные условия для принудительного,регулируемого, целенаправленного движения основной массы жидкости по зазору между сепаратором и внутреннимкольцом, площадь которого в зависимОсти от габаритов подпипника в 2-10 раз больше, чем площадь зазора между сепаратором и внешним кольцом, по которому он центрируется. В результате гидравлическое сопротивление подшипника в осевом направлении меньше.Если центрирование сепаратора осуществляется по внутреннему кольцу, то подвод жидкости преимущественно в зону внутреннего кольца является тем более предпочтительным, так как в этом случае соотношение площадей за- . зоров подшипника меняется на обратное, и внутреннее кольцо более нуждается в организованном подводе смазки.Падение осевого гидравлического сопротивления подшипника вызывает уменьшение изнашивания поверхностей гнезд сепаратора от взаимодействия с телами качения в направлении прокачки жидкости.Со стороны отвода жидкости от подшипника кинетическая энергия закрученного потока жидкости уменьшает гидродинамическое подтормаживание подшипника и способствует уменьшению ее подогрева в процессе отвода из узла.Таким образом, часть кинетической энергии, сообщаемой жидкой среде для ее прокачки через подпипник, используется для уменьшения всех видов потерь мощности в подшипнике, в том числе и затрат мощности на дорожках качения колец при одновременном улучшенин условий охлаждения внутреннегокольца и теплового режима подшипникав целом. Формула и э обретения 1. Подшипниковый узел, преимущест" венно для работы в маловязких средах, содержащий смонтированные в корпусе на валу подшипник качения и устройство для смазки, включающее коллекторы для подвода н отвода смазки и направляющие лопаточные элементы, установленные неподвижно во входном и выходном коллекторах, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения долговечности за счет повышения эффективности охлаждения, лопатки направляющих элементов выполнены плоскими и расположены равномерно по окружности тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности внешнего кольца подшипника в направлении вращения вала.2. Узел по п.1, о т л и ч а ю -щ и Й с я тем, что коллекторы дляподвода и отвода смазки выполнены вФиде спиральных сужающихся в направленни вращения вала камер с. тангенциальными патрубками, установленнымив том же направлении.144972 б Составитель М. Коровинаедактор О.Головач Техред Л.Сердюкова орректор Н. Корол жгорол, ул. Проектная изводственно-полиграфическое предприятие,Оа ЖР Заказ 6948/35 НИИПИ осуда 757 Подписноеета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР а, Ж, Раушская наб., д. 4/5 твенного коми113035, Мос