Подшипниковый узел

(19) И 1 16 С 23 ИЗОБРЕТЕН СА ТЕПЬСТВ Н АВТОРСНО ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в подшипниковых узлах газотурбинных двигателей.Целью изобретения является повышение долговечности. В двухъярусном подшипниковом узле с верхним ярусом в виде сферического подшипника качения на торцах колец закреплены кронштейны с элементами подвижной связи колец, предотвращающими качение колец сферического подшипника н обеспечивающими их самоустановю. Прелложено несколько вариантов исполнения элементов подвижной связи колец сферического подшипника. При вращении вала момент трения от внешних сил с внутреннего кольца передается через ролик на среднее кольцо и соответственно на прикрепленный к его торцу кронштейн. Последний стремится повернуться в направлении вращения вала, одновременно сжимая, например, эластичный упругий элемент и упруго сдвигая его при перекашивании. 7 з.п.ф-лы, 9 ил.5 10 15 20 Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в подшипниковых узлах газотурбинных двигателей.Целью изобретения является повышение долговечности и надежности подшипникового узла.На фиг. 1 представлен подшипниковый узел с подвижными втулками, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 второй вариант исполнения подшипникового узла с упругим средством для связи кронштейнов; на фиг. 5 - третий вариант исполнения подшипникового узла со средством для связи кронштейнов в виде пяты и подпятника; на фиг. 6 - четвертый вариант исполнения подшипникового узла с тросами; на фиг. 7 - пятый вариант исполнения подшипникового узла с дополнительными кольцами; на фиг. 8 - шестой вариант ис,юлнения подшипникового узла с использованием фигурной втулки; на фиг. 9 седьмой вариант исполнения подшипникового узла с установкой сферического подшипника на валу.В корпус 1 (фиг. 1 - 3) установлен двухъярусный подшипник качения. Внешний ярус представляет собой сферический двухрядный шарикоподшипник 2, у которого оба кольца имеют сферические поверхности 3. На нижнем ярусе показан роликовый подшипник качения 4. Среднее кольцо 5 является общим для обоих ярусов. Двухъярусный подшипник установлен на цапфе вала 6. На торцах внешнего 7 и среднего. 5 колец установлены перпендикулярно друг к другу кронштейны 8 и 9, в проушинах 10 и 11 которых на осях 12 насажены шарикоподшипники 13 с подвижными втулками 14.Во втором варианте (фиг, 4) исполнения подшипникового узла к торцам внешнего 7 и среднего 5 колец двухъярусного подшипника кронштейны 8 и 9 крепятся параллельно друг другу. На них установлен эластичный упругий элемент 15 из полимера, резины, композита или металлорезины.В третьем варианте (фиг, 5) исполнения узла на кронштейне 9, установленном на торце среднего 5 кольца двухъярусного подшипника, закреплены самоустанавливающиеоя на сферических опорах 16 круглые подпятники 17. Торцы кронштейнов 8, закрепленных на торце внешнего 7 кольца двухъярусного подшипника, выполняют роль пяты.В четвертом варианте (фиг. 6) исполнения узла на торцах внешнего 7 и среднего 5 колец сферической пары трения двух ьярусого подшипника установлены кольцсвыс параллельные друг другу кронштейны 9 и 8. Они соединены между собой эласти шым тросом 18 (металлическим, капроновым и др.). Далее на внешнее 7 кольцо сферического подшипника (фиг. 7) может быгь посажено кольцо 19 с кронштейнами 9. 25 30 35 40 45 50 55 Между подшипниками внешнего и внутреннего ярусов установлено кольцо 20 с кронштейном 8 (фиг. 4). К кронштейнам 8 и 9 по аналогии с фиг. 4 прикреплен упругий элемент 15. На кронштейнах 8 и 9 могут быть установлены элементы подвижной связи колец по любому из предыдущих вариантов,На фиг. 8 изображен осевой вариант подшипникового узла двухъярусного исполнения. В корпусе 1 установлен сферический шарнир на базе сферического подшипника с элементами подвижной связи колец по одному из предыдущих вариантов (включая фиг. 7). На внутреннем кольце сферического подшипника посажена фигурная втулка 21. На нее своим внешним кольцом посажен роликоподшипник 4, на который опирается цапфа вала 6.Сферический подшипник (фиг. 9) с элементами подвижной связи колец по одному из предыдуших вариантов (фиг. 1 - 7) установлен на нижнем ярусе подшипникового узла. На верхнем ярусе размещен ролика-шарикоподшипник 4.Подшипниковый узел работает следующим образом,В первом варианте (фиг. 1 - 3) при наличии перекашивающего момента в любой плоскости происходит взаимное перекатывание шариков и сферических поверхностей среднего 5 и внешнего 7 колец. При вращении вала 6 крутящий момент от сил трения в контакте роликов со средним кольцом передается на него и соответственно на прикрепленный к его торцу кронштейн 9. Последний поворачивается в окружном направлении по часовой стрелке (фиг. 2) и средней втулкой 14, принадлежащей кронштейну 9, прижимается к такой же, но правой втулке, принадлежащей кронштейну 8 внешнего кольца подшипника. В результате момент сил трения в роликоподшипнике передается от среднего кольца к внешнему. При перекосе колец происходит взаимное перекатывание средней и правой втулок 1.4 (фиг. 1 - 3), независимо от плоскости перекоса колец подшипника. Левая втулка 14 (фиг. 2 и 3) необходима для реверса ротора.Подшипниковый узел по первому варианту может быть использован в машинах как с обильной струйной смазкой, так и с консистентной смазкой, закладываемой в подшипники на определенный срок. Данный узел может быть использован в роторах в широком диапазоне частот вращения вала, одновременнодопускает большие перекосы колец двух ьярусной опоры качения.Во втором варианте (фиг. 4) при наличии перекашивающего и крутящего моментов от сил трения роликов упругий эластичный элемент 15 одновременно сжимается (от крутящего момента) и упруго сдвигается (от перекашиваюгцего момента). Крутящий5 1 О 15 20 25 30 35 Формула изобретения 40 45 50 55 момент передается от среднего кольца через кронштейн 9, упругий элемент 15 на внешнее кольцо через кронштейн 8. Упругий эластичный элемент 15 может быть установлен по обе стороны подшипника и в двух его противоположных местах по диаметру.Данный вариант узла может быть успешно применен в конструкциях машин, где требуется обеспечить демпфирование нестационарного крутящего момента, Последний может, например, резко (импульсом) увеличиваться в момент пуска машины от электростартера.В третьем варианте (фиг. 5) крутящий момент от роликов внутреннего яруса подшипника передается на среднее кольцо и на закрепленный на его торце кронштейн 9.Под действием этого момента правый подпятник прижимается к правому кронштейну 8, закрепленному на торце внешнего кольца. При наличии перекоса колец подшипника и большой частоты вращения вала (3 - 8 тыс. об/мин) ось подпятника перемещается по плоской поверхности кронштейна 8 (пяте) по траектории, близкой к эллипсной. Подпятник круглый, имеет плоскую поверхность в средней части и плавную коническую поверхность на периферии. При наличии принудительной смазки, подаваемой из форсунки в область трения подпятника (не показана), и большой скорости перемещения подпятника по пяте в клиновом зазоре пары трения будут генерироваться гидродинамические давления. В результате этого обеспечивается гидродинамический режим трения, а следовательно, малый момент сопротивления при перекосе колец подшипника качения. Это решение целесообразно использовать в конструкциях узлов с нелимитированным расходом смазки, необходимой, в частности, для смазки подпятника скольжения, Благодаря подпятнику можно передавать большие крутящие моменты.В четвертом варианте (фиг. 6) крутящий момент от среднего кольца к внешнему передается через левый трос 18 при правом направлении вращения вала, Правый трос необходим для реверса вала. Так как трос имеет очень малую изгибную жесткость, то получается очень малый момент сопротивления при перекосе колец подшипника качения.Этот вариант целесообразно применять в малоответственных узлах с большими перекосами и малыми крутящими моментами.В исполнении (фиг. 7) крутящий и перекашивающие моменты передаются от наружного кольца ролико-шарикоподшипника на напрессованное кольцо 20 и его кронштейны 9 (фиг. 4). Затем эти моменты передаются на упругий элемент 15, кронштейны 8 (фиг. 4, 7) и кольцо 19, а потом на наружное кольцо подшипника внешнего яруса и корпус 1.С помощью напрессованных колец 19 и 20 крутящий и перекашивающие моменты могут передаваться с подшипника внутреннего яруса на подшипник внешнего яруса на основе решений, изложенных в предыдущих вариантах. В этом случае кронштейны с элементами взаимной подвижной связи колец подшипников крепятся не к торцам колец подшипников, а к торцам промежуточных колец 19 и 20. Такое исполнение может быть реализовано подбором соответствующих стандартных типоразмеров сферического и ролико (шарико) подшипника.В исполнении по фиг. 8 крутящий и перекашивающие моменты от ролико-шарикоподшипника передаются на сферический подшипник, выполненный по одному из предыдущих вариантов, через фигурную втулку 21 на фиг. 8 условно показан подвижный элемент связи колец по одному из предыдущих вариантов) . В исполнении по фиг. 9 крутящий момент от вала 6 передается от внутреннего кольца сферического подшипника к среднему 5 кольцу с помощью подвижных элементов связи колец, выполненных по одному из предыдущих вариантов. Перекашивающий момент на роликовую пару в этом случае практически не передается, так как моменты сопротивления подвижных элементов связи колец сферической пары трения по всем предыдущим вариантам очень малы. В этом исполнении оба кольца сферического подшипника вращаются с частотой, равной частоте вращения вала. 1. Подшипниковый узел, содержащий корпус, цапфу вала, размещенный между ними роликовый подшипник качения, устройство для самоустановки этого подшипника, а также средство ограничения проворота кольца подшипника качения, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности, устройство для самоустановки роликового подшипника, выполненного в виде смонтированного на упомянутом подшипнике или на валу сферического подшипника качения, а средство ограничения проворота кольца подшипника качения выполнено в виде смонтированных на торцах колец сферического подшипника и связанных между собой кронштейнов.2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что кронштейны установлены перпендикулярно друг к другу, а средства для их связи между собой выполнены в виде подвижных втулок.3. Узел по и. 1, отличающийся тем, что кронштейны установлены параллельно друг другу.4. Узел по п. 1 и 3, отличающийся тем, что средства для связи кронштейнов между собой выполнены упругими.5, Узел по п. 1 и 3, отличающийся тем, что средства для связи кронштейнов между собой выполнены в виде пяты и подпятника.6. Узел по п, 1 и 3, отличающийся тем, что средства для связи кронштейнов между собой выполнены в виде тросов,7. Узел по п. 1 - 5, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования стандартных подшипников, он снабжен дополнительными кольцами, закрепленными на внешнем кольце сферическогоподшипника и между внутренним кольцомсферического подшипника и внешним коль.цом роликового подшипника качения.8. Узел по п. 1 - 5, отличающийся тем,что, с целью обеспечения возможности использования стандартных подшипников,сферический подшипник размещен в корпусеаксиально роликовому подшипнику качения,10 внешнее кольцо которого связано с внутренним кольцом сферического подшипника посредством фигурной втулки,1326802 ДцДиг 8 Производств Редактор Н. Г Заказ Зоб 130ВНИИПИ ос Составитель Т. лрок Гскрсд И, ВересТираж 758 дарственного комитета СССР по делам3035, Москва, Ж - -35, Раушская на шо.полиграфическое предприятие, г. Уж Корректор Л. Пилипе Подписное зобретений и открытий д. 4/5 ород ул Проектная, 4