подшипниковый узел

Формула изобретения

1. Подшипниковый узел, содержащий корпус, горизонтальный вал с коническим участком, подшипник качения, расположенный на валу со стороны большего диаметра конического участка, установленную в корпусе втулку с внутренней конической поверхностью, охватывающую с зазором конический участок вала, резервуар с жидкой смазкой и фитиль, выведенный из резервуара к коническому участку вала с обеспечением контакта с его поверхностью, отличающийся тем, что охватывающая вал втулка установлена аксиально подвижно относительно корпуса, наружное кольцо подшипника расположено неподвижно в расточке втулки, а контактирующий с валом участок фитиля размещен в прорези на втулке.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что прорезь на втулке для размещения фитиля выполнена в верхней части втулки перпендикулярно к ее оси, а фитиль поджат к коническому участку вала упругим элементом, закрепленным на втулке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к быстроходным подшипниковым узлам с подачей жидкой смазки к подшипникам посредством фитилей, и может быть использовано в опорах высокооборотных роторов, например в опорах роторов турбомолекулярных насосов с горизонтальным расположением вала.

Известен подшипниковый узел, содержащий корпус с резервуаром для смазочного материала, подшипник качения и фитиль, выведенный из резервуара к насаженной на вал конической втулке, больший диаметр которой обращен к подшипнику [1]

Известен также подшипниковый узел с фитильной смазкой, содержащий корпус, горизонтальный вал с конической шайкой или с насаженной на вал втулкой с конической внешней поверхностью, подшипник качения, установленный со стороны большого диаметра конической шейки вала, резервуар с маслом и фитиль, подающий конец которого контактирует с конической шейкой вала [2]

Наиболее близким к изобретению является подшипниковый узел для скоростных механизмов, содержащий корпус, горизонтальный вал с коническим участком, больший диаметр которого расположен со стороны подшипника качения, втулку с конической внутренней поверхностью, охватывающую с зазором конический участок вала, и фитиль для подачи масла из резервуара к коническому участку вала [3]

Недостатком прототипа и других известных из уровня техники подшипниковых узлов с фитильной смазкой является ухудшение режима смазки подшипника при аксиальных смещениях вала относительно корпуса. Одной из причин относительного смещения вала и корпуса являются неравномерные температурные деформации деталей вследствие их нагрева во время работы машины, что имеет место, например при работе турбомолекулярных насосов, центробежных компрессоров и других роторных машин. При смещении вала относительно корпуса, в котором закреплен концевой (подающий) участок фитиля, в направлении большего диаметра конической шейки вала ухудшается контакт фитиля с валом, вследствие чего снижается эффективность подачи масла фитилем. Смещение вала в противоположном направлении увеличивает силу прижатия фитиля к валу, что может ускорить износ фитиля и в итоге снизить эффективность подачи масла к подшипнику. В обоих случаях относительные аксиальные смещения вала и корпуса снижают надежность работы подшипникового узла из-за нарушения нормального режима смазки подшипника.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности работы подшипникового узла с фитильной смазкой за счет сохранения расчетного режима смазки подшипника при наличии аксиальных смещений вала относительно корпуса, причем главным в решении задачи является обеспечение неизменности контакта фитиля с конической шейкой вала.

Для достижения поставленной цели в подшипниковом узле, содержащем корпус, горизонтальный вал с коническим участком или с посаженной неподвижно на вал конической втулкой, подшипник качения, расположенный на валу со стороны большего диаметра конического участка, установленную в корпусе внешнюю втулку с внутренней конической поверхностью, охватывающую с зазором конический участок вала, резервуар с жидкой смазкой и фитиль, который выведен из резервуара к коническому участку вала с обеспечением контакта с его поверхностью, охватывающая вал внешняя втулка установлена аксиально подвижно относительно корпуса, наружное кольцо подшипника неподвижно расположено в расточке этой втулки, а контактирующий с валом участок фитиля размещен в радиальной прорези на втулке. Предпочтительно радиальная прорезь выполнена на верхней части внешней втулки перпендикулярно ее оси, а фитиль поджат к валу упругим элементом, закрепленным на втулке. Установка неподвижного наружного кольца подшипника в расточке аксиально подвижной втулке, охватывающей конический участок вала, и размещение концевой части фитиля в радиальной прорези на втулке обеспечивают сохранение неизменным контакт фитиля с валом при аксиальных смещениях последнего относительно корпуса, так как вал, подшипник, втулка и размещенный в ее прорези подающий на вал смазку участок фитиля перемещаются по оси как жестко связанные между собой детали. Следовательно, режим смазывания подшипника не нарушается, что благоприятно влияет на нормальную работу подшипникового узла и способствует увеличению срока его службы.

На фиг. 1 и 2 представлен подшипниковый узел в разрезе. В корпусе 1 установлен на подшипнике 2 горизонтальный вал 3 с коническим участком 4, с поверхностью которого контактирует часть фитиля 5. Больший диаметр конического участка 4 расположен со стороны подшипника 2. Конический участок 4 вала может быть образован посаженной на вал втулкой 7 с конической внешней поверхностью. Оба конца фитиля 5 расположены в резервуаре 6 с жидким смазывающим материалом. В корпусе 1 установлена аксиально подвижная втулка 7, охватывающая с зазором 8 своей внутренней конической поверхностью конический участок 4 вала 3. Втулка 7 зафиксирована от поворота вокруг оси известным способом, например, крышкой 9 корпуса 1. Во внутренней расточке на торце втулки 7 установлено неподвижно наружное кольцо 10 подшипника 2, а в радиальной прорези 11 в верхней части втулки размещен участок фитиля 5, контактирующий с коническим участком вала 3. На втулке 7 закреплена упругая пластина 1 для поджатия с заданным усилием фитиля 5 к валу 3.

При работе подшипникового узла жидкая смазка из резервуара 6 поступает по фитилю 5 к коническому участку 4 вращающегося вала 3 по закону термокапиллярного движения жидкости. Отделившиеся от фитиля 5 частицы смазки центробежными силами по конической поверхности участка 4 вала 3 направляются к подшипнику 2. На установившемся режиме работы машины для обеспечения подачи в подшипник необходимой дозы смазки требуется постоянство контакта фитиля с поверхностью вала. После выхода на установившийся режим скоростные роторные машины, как правило, нагреваются, что вызывает неравномерные осевые деформации корпуса и вала, тоесть их относительное смещение. В подшипниковом узле участок фитиля, находящийся в контакте с коническим участком 4 вала 3, расположен в прорези 11 аксиально подвижной втулки 7, которая через подшипник 2 связана с валом 3. Вследствие этого осевое смещение вала 3 относительно корпуса 1 в любую сторону практически не изменяет контакт фитиля с валом, так как контактирующий с валом участок фитиля перемещается вместе с валом, сохраняя свое положение на конической поверхности вала. Выполнение радиальной прорези 11 на верхней части втулки 7 перпендикулярно ее оси упрощает изготовление втулки и монтаж фитиля 5, так как это позволяет установить в прорези контактирующий с горизонтальным валом участок фитиля петлей, а оба конца фитиля разместить в резервуаре 6 со смазкой, что повышает эффективность подачи фитилем смазки к валу.

Применение предлагаемого подшипникового узла в высокооборотных роторных машинах, например, в турбомолекулярных насосах, позволяет повысить надежность их работы за счет стабильности дозированной подачи смазки к подшипникам при наличии аксиальных смещений вала относительно корпуса.