Опорный подшипниковый узел — SU 1774091 (original) (raw)
(5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИ ИДЕТЕЛ ЬСТ АВТОРСКОМ заяв, 12,10,8 1(71) Научно-производственный центр прНиколаевском кораблестроительном инсттуте им.адм. С.О.Макарова(56) Патент СШАМ 4583794, кл, Р 16 6 39/06,опубл. 22.04.86,Патент СШАМ 4597613, кл. Р 16 С 39/06, заяв. 14,09.8опубл. 01,07,86.Патент ЯпонииМ 24202, кл, 53 А 221, заявл, 05,05,62, опуб23.10.65 (прототип). Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях роторных машин и .механизмов различного назначения; компрессорах, турбомашинах, электродвигателях.Известен электромагнитный подшипник для узла с вращающимся валом (1.Известен электромагнитный подшипник для электродвигателя (2),Известен опорный подшипниковый узел, содержащий корпус, цапфу вала и смонтированные в корпусе радиальные подшипники, наружные подвижные кольца которых находятся во фрикционном зацеплении с цапфой вала (3).В известном опорном подшипниковом узле используются шарикоподшипники, и вследствие значительного трения может возникнуть проскальзывание наружных подвижных колец относительно цапфь 1 вала, обусловленное сопротивлением в шарикоподшипниках, Это приводит к износу цапфы(54) ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ (57) Использование: в конструкциях ротор ных машин. Сущность изобретения; в корпусе размещены радиальные электро магнитные подшипники, наружные по движные кольца которых находятся во фрикционном зацеплении с цапфой вала На наружной поверхности каждого подвиж ного кольца, в средней его части, выполнена кольцевая канавка, в которой размещена роторная обмотка. В корпусе по периметру с охватом каждой роторной обмотки подшипников размещена единая статорная обмотка. 3 ил,вала, как быстровращающегося тела, разрушению ее поверхности в районе контакта с наружными подвижными кольцами, задирам, Кроме того, указанное выше проскальзывание, особенно при высоких частотах вращения цапфы вала, или резком ее торможении вызывает интенсивный локальный нагрев цапфы вала и подплавления, В связи с этим возникает необходимость подачи смазки в зону фрикционного зацепления, что приведет к усложнению конструкции опорного подшипникового узла, увеличению затрат на его изготовление и эксплуатацию, ограничит область его применения. Известный опорный подшипниковый узел не имеет возможности обеспечить высокие частоты вращения цапфы вала изза наличия в его конструкции шарикоподшипников, Срок службы его определяется сроком службы сопряжения наружных подвижный колец и цапфы вала, а срок службы указанного сопряжения недостаточен по5 1 О 15 20 25 30 35 50 вышеупомянутым причинам, Следовательно, и срок службы Ог 10 рн 010 подшиг 1 никового узла с о)1)р 11 к 011 ыми под)иг 111 иками оран- чен, К нсдоста гкам прототигга следует также Отнеси сч 1)10 стйонные Готс,ри энеРгии на трение,Целью изобретения является увеличение срока службы опорного подц 11)пникового узла.Для этого в предлагаемом опорном под- ШИПНИКОВОМ УЗЛЕ ПОДШИП 11 ИКИ ВЫПОЛНЕНЫ злектрома 1 нитными, на нарукной поверхности каждого подижоо кольца, в средней его части, выполнена кольцевая канавка, в которой размеще 11 а роторная обмотка, а в корпусе по периме)ру с Рхатом каждой роторной обмотки подшип 11 иков размешена единая статорная обмотка,Наличие на каждом подвижном кольце роторной обмотки электродвига) еля, а гакже наличие в корпусе опорного подшипникового узла единой статорной обмотки, охватывающей какдую 1)оторну 10 обмотку, позволяет осуществить принудительную раскрутку и торможение подвикных колец. Таким образом удается синхронизировать вращение цапфы вала и подвижных колец, уравнять их окружные скорости, т.е. избежать возможного проскальзывания.Предлагаемый опорный подшипниковый узел позволяет с 11 ять с цапфы вала ограничения по максимальной частоте вращения, так как электромагнитные подшипники в отличие от шариковых ограничений по частоте вращения практически не име)от, Поскольку трение в элек 1 ромагнитных подшипниках примерно на порядок меньше, чем в шариковых, то и вероятность появления проскальзывания подоикных колец относительно цапфь 1 вала в предлагаемом подшипниковом узле значительно меньше, чем в прототипе, Р наличие принудительной раскрутки или торможения подвикных колец, позволяющее придать икту же окружную скорость, что и у цапфы вала, уменьшает вероятность появления проскальзывания практически до нуля, отсутствие проскальзывания подвижных колец относительно цапфы вала приводит к сохранению этой сопряженной пары, значительному уменьшению .износовых явлений, перегревов в зоне контакта и, в конечном итоге, к увеличению срока службы и надекности опорного подшипникового узла, Оснащение последнего электромагнитными подшипниками может расширить область его применения в силу ряда известных преимуществ этого вала подшипников по сравнению с шариковыми. На фиг,1 изображен предлагаемый опорный подшипниковый узел, общий вид; на фиг,2 - то же, разрез; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1,Подшипниковый узел содеркит цапфу вала 1, находящуюся во фрикционном зацеплении с наружной выпуклой поверхностью подвижных колец 2, которьге насажены на корпусные втулки 3. Между внутренней вогнутой поверхностью подвижных колец 2 и корпуснь 1 ми втулками 3 находятся электромагнитные подшипники, Подвижные кольца 2 выполнены из магнитонепроницаемого материала (немагнитного), а на их внутренней вогнутой поверхности размещены опорные гильзы 4 из магнитопроводящего материала. Необходимость последних диктуется спецификой магнитных подшипников. На наружной выпуклой поверхности подвижных колец 2, в их средней части, выполнены кольцевые канавки, в которых размещены роторные обмотки 5. Последние охватывает единая статорная обмотка электродвигателя 6, которая размещена в корпусе 7 по периметру,При подаче электрического тока на электромагниты. размещенные в корпусных втулках 3, подвикные кольца 2 входят во фрикционное взаимодействие с цапфой вала 1 своей наружной выпуклой поверхностью, Таким образом вращение цапфы вала 1 передается подвижным кольцам 2, а статические и динамические нагрузки воспринимают электромагнитные подшипники, располокенные между корпусными втулками 3 и внутренней вогнутой поверхностью подвижных колец 2, В случае, если окружная скорость последних станет меньше, чем у 40 цапфы вала 1, то ее можно будет увеличитьподав напряжение на статорную обмотку электродвигателя 6. Последняя, взаимодействуя с роторной обмоткой 5, приложит к подвижному кольцу 2 дополнительный 45 крутящий момент, и придаст ему ту же окружную скорость, что и у цапфы вала 1. При торможении последней может возникнуть опережение ее по частоте вращения подвижными кольцами 2, для предотвращения этого следует изменить полярность при подаче питания на статорную обмотку 6. За счет этого осуществляется торможение подвижных колец 2 и синхронизация их вращения с цапфой вала 1. Так как подвижные кольца 2 обладают достаточно большой инерционностью, то при резком торможении цапфы вала 1 необходимо обезопасить фрикционное зацепление, что и достигается принудительным подтормаживанием подвижных колец 2.Б связи с применением в опорном подшипниковом узле электромагнитных подшипников значительно уменьшается вероятность проскальзывания подвижных колец относительно цапфь 1 вала вследствие 5 разницы величин трения в шариковых и электромагнитных подшипниках, Кроме того, в предлагаемом опорном подшипниковом узле все подвижные кольца снабжены принудительной раскруткой иторможени ем, которые позволя 1 от им вращаться стой же окружной скоростью, что и цапфа вала, т.е. исключается возможность проскальзывания во фрикционном зацеплении подвижное кольцо - цапфа вала, Совокуп ность двух указанных выше факторов позволяет уменьшить износовые явления в указанной сопряженной паре и значительно увеличить срок службы опорного подшипникового узла,Формула изобретения Опорный подшипниковый узел, содержащий корпус, цапфу вала и смонтированные в корпусе радиальные подшипники, наружные подвижные кольца которых находятся во фрикционном зацеплении с цапфой вала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения срока службы, подшипники выполнены электромагнитными, на наружной поверхности каждого подвижного кольца в средней его части выполнена кольцевая канавка, в которой размещена роторная обмотка, а в корпусе по периметру с охватом каждой роторной обмотки подшипников размещена единая статорная обмотка,1774091 Составитель А, Чумакедактор С, Козлова Техред М,Моргентал Корректор Л. Лукач Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина Заказ 3915 ВНИИПИ Г Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5