Реверсивный подпятник, преимущественно для гидрогенераторов

(21) (22) (46) (72) яков, С .А, Иванов ц -исследов т омашино о Натурныеерсивногоа". - нЭле1-5 тип СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗО(7) Всесоюзный научнотельский институт элек рения.лических плит с антифрикционнымсло"ем на рабочей поверхности, центрально установленных наопорные болты, . о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения конструкции .и повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения положительного эксцентриситета сегментов, сегменты выполнены с упругими симметричными выступами на входной и выходнойсторонах, являющимися продолжениемрабочей поверхности сегмента, Е038645 45 Пята 1 через сегменты 2 опираетсянепосредственно или через промежуточные демпфирующие опоры 3 (тарельцатые пружины) на сферические головки опорных болтов 4, закрепленных на 55 дне ванны подпятника. Стол 5 корпуса подпятника и боковые стороны 6 сегментов образуют межсегментные каналы 7. 1 1Изобретение относится к машиностроению, тяжелому электромашиностроению и предназначено для приме"нения, например, в обратимых гидро"генераторах -, двигателях ГАЭС для восприятия осевых усилий с валов гидроагрегатов, имеющих переменное направление вращения, и передачи этихусилий на фундамент.В мощных гидрогенераторах - дви"гателях ГАЭС широко применяются реверсивные сегментированные подяятники (упорные подшипники скольжения),состоящие из заключенных в ванну пятыи центральноопертых (без тангенциального эксцентриситета) сегментов, (1 1.Основным недостатком подобнойконструкции реверсивного подпятника является отсутствие смещения точек опирания сегментов в тангенциальйом направлении от центра сегментов к их выходным кромкам (отсутствие тангенциального эксцентриситета опор сегментов). Это отрицательно сказывается на всех рабочих характеристиках подпятника и резко снижает его надежность в эксплуатации.Известен реверсивный подпятник, содержащий заключенные в ванну йя,ту, выполненную в виде диска, Закрепленного на валу агрегата, и сегменты, установленные без тангенциального эксцентриситета (центральнооперты) на болты.На рабочей поверхности каждого сегмента вблизи его боковых граней выполнены узкие радиально направленные карманы, каждый из которых посредством канала соединен с внутренним обьемом ванны. Каждый канал может запираться вентилем, либо клапаном с ручным или дистанционным управлением, При определенном направлении вращения диска клапан канала у вход" ной кромки перекрывается, а у выходной - открывается в маслованну, лишая несущей способности масляную пленку на участке между этим карманом и выходной кромкой сегмента. В результате этого длина эффективно нагруженного участка рабочей поверхности сегмента уменьшается, а центр его смещается относительно точки опоры, образуя положительный 1 анген- циальный эксцентриситет установки сегмента на опоре (.2 3Известный реверсивный подпятник гложен в изготовлении и;.за наличия 5 10 5 20 25 30 35 40 таких дополнительных элементов какрадиальные карманы, соединительныеканалы, трубопроводы, клапаны, схема автоматики переключения клапановпри изменении направления вращениядиска. Кроме того, он обладает низкойнадежностью, так как его работоспособность целиком определяется качествомработы клапанов и схемы автоматикиих переключения, Карманы у входныхкромок сегментов создают дополнительное гидравлическое сопротивлениезатягиванию масла в несущую пленкусегментов,Цель изобретения - упрощение конструкции реверсивного подпятника иповышение его эксплуатационной надежности.Поставленная цель достигаетсятем, что в реверсивном подпятнике,преимущественно для гидрогенераторов,содержащем заключенные в маслянуюванну пяту и сегменты в виде металлических плит с антифрикционным слоем на рабочей поверхности, центрально установленных на опорные болты,сегменты .выполнены с упругими симметричными выступами на входной и выходной сторонах, являющимися продолжением рабочей поверхности сегмен.та,При двухслойной (составной) конструкции сегментов реверсивного под"пятника, когда каждый сегмент состоит из массивного основания и сравнительно тонкой накладки, выступына боковых сторонах сегментов могутбыть образованы за счет большей тан.генциальной длины накладки по сравнению с основанием.На фиг. 1 изображено сечение реверсивного подпятника гидрогенератора вертикальной цилиндрической поверхностью, проходящей через точкиопор сегментов; на фиг, 2 - сегмент,общий вид; на фиг, 3 - составной сегмент реверсивного подпятника; на фиг. фиг. 4 и 5 - схематичная конструкция сегмента,645 4териал верхней части выступов (прилегающий к поверхности трения) расширя" ется более интенсивно, чем материал их нижней части, омываемый охлажден" ным маслом, а следовательно выступы у выходных кромок сегментов будут отгибаться вниз, Исходя из того, что смазка несжимаема, начиная с того места, где несущий зазор, вследствии термодеформаций выступа, перейдет от конфузорного (сужающегося) профиля к диффузорному расширяющемуся, мас 3ляная пленка потеряет несущую способность. Иными словами иэ работы будет исключен участок рабочей поверхности сегмента у его выходной кромки, ле-: жащий за точкой А, в которой выполняется 3 1038Каждый сегмент представляет собойплиту,.имеющую в плане форму кольцевого сектора, на верхнюю. рабочуюповерхность которой нанесен слой 8антифрикционного материала, например, баббита. На боковых сторонахкаждого сегмента 6 примыкающих к.межсегментным каналам 7, имеются дваупругих симметричных выступа 9, выполненных в виде полочек, длинаи 10толщина с (фиг, 4) которых выбирается из условий создания,требуемого эксцентриситета при работе подпятника. Все сегменты центрально(без тангенциального эксцентриситетв) 15установлены на головках опорныхболтов непосредственно или черезпромежуточные демпфирующие опоры 3,Составной (двухслойный) сегментреверсивного подпятника.(фиг. 3) 20состоит из основания 1 и скрепленной с ним накладки 2. Его выступы имежсегментные каналы обрааованы выступающими частями накладки, длинакоторой в тангенциальном направлении 25больше соответствующего размера основания сегмента на .удвоенную длинувыступов, Толщина выступов в этомслучае определяется толщиной накладки сегмента,30Работа реверсивного подпятникагидрогенератора заключается в следующем,При работе подпятника в номинальном режиме и вращении пяты в любомиз направлений например вправо(фиг. 4), верхняя рабочая поверхность сегмента имеет температуруна 10-30 .С выше, чем остальныеего стороны. Это объясняется разогревом несущего масляного слоя изза интенсивного тепловыделения внем от действия сил вязкого трения,при этом температура рабочей поверхности сегментов почти линейно возрастает от входа в несущий слой сегмента к выходу из него, достигая максимума вблизи выходной кромки (дляпринятого направления вращения),Так как нижняя сторона консольныхвыступов сегмента омывается достаток 50но холодным маслом, циркулирующим вмежсегментных каналах, перепад температуры по толщине выступа у выход"ной кромки каждого сегмента будет до-.статочно велик (15-20 оС)что с учетом относительно малой толщины выступов приводит к значительным термодеформациям их изгиба, При этом маИз фиг. 5 видно, что если длину этого участка обозначить через 2 с= при центральном опирании сегмента возникнет положительный эксцентриситет. величиной о Решение задачи термоупругости для подверженного неравномерному температурному нагреву, консольного выступа, имеющего форму прямоугольника, показывает, что длина выступанеобходимого для обеспечения в рабочем режиме подпятника положительного эксцентриситета Е (в процентах) определяется из соотно- шения где и - минимальная толщина масляОной пленки;- отношение толщин масляногослоя во входном и выходномсечениях;0( - коэффициент температурногорасширения материала сегмента;дТ - величина перепада температуры по толщине выступа, а остальные обозначения соответст" вуют фиг, 4, 5, причем Е и д"связаны между собой соотношением Первое слагаемое этого соотношения дает длину выступа от его основания до точки А разрушения несущего слоя, а. второе - длину выступающего участка за точкой А, необхо- димого для создания данного эксцент"5 10риситета Е , Расчет по этой формуле показывает, что для типичного подпятника со стальными сегментами (Е 40 см) при разности темпеоратур ОТ=20 С, для создания эксцентриситета Е 6 необходимая длинавыступов 6.6,5 см, (при с 3 см ) и Ь "7,6 см (при й 5 см) . Последний ва-. риант соответствует толщине накладки двухслойного сегмента которая должна выступать над основанием в межсегментные. каналы на 1=7 сФ, Следует отметить,что на выступе у входной кромки гидродинамическое давление отсутствует из-за потери слоем несущей способности а следовательно он не испытывает дополнительного изгиба.Прочностной расчет прогиба для выступа у входной кромки (от гидро- динамического давления) дает эту величину в пределах нескольких микрометров, что несоизмеримо меньше тол,щины несущего слоя во входном зазоре (120-200 Мкм и следовательно не может как-либо отразиться на работе подпятника, Тепловой прогиб этого выступа также невелик из-за малого нагрева рабочей поверхности сегмента у входной кромки,Работа реверсивного подпятнука гидрогенераторав условиях положительного тангенциального эксцентри:ситета при любом направлении вращения 38645, Ьдиска способствует значительному(на 25-354) возрастанию, нагрузочнойспособности подпятника и снижениюв нем потерь трения на 20-30, Эти5 расчетные результаты объясняются тем,что некоторое уменьшение площади сегментов, эффективно воспринимающейнагрузку на подпятник, более чем компенсируется его способностью восприО нимать повышенные удельные нагрузки,вследствие оптимизации геометрии несущего масляного слоя при работе подпятника с положительным тангеяциальным эксцентриситетом сегментов.5 В предлагаемом подпятнике значительно упрощена конструкция сегментови технология их изготовления. Отсутствие карманов на рабочей поверхности сегментов улучшает условия об 20 разования несущей масляной пленкии увеличивает площадь контакта сегмента и пяты в режимах пуска и остановки подпятника, что снижаетудельное давление на поверхности тре 25 ния в этих режимах,Упрощается эксплуатация подпят"ника, так как при изменении направления вращения агрегата необходимыйэксцентриситет сегментов образуетсяавтоматически, без вмешательства обслуживающего персонала. Это исключает субъективные ошибки эксплуатационников, а следовательно повышает надежность подпятника в эксплуатации,1038645 Составитель Б.МоисееТехред В.Далекорей едактор Е.Лушникова Корректор И,Ватрушки Заказ 6187/4 Подписн город фил ПП "Патент", г. Проектная, 4 0 Тираж 76ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/