Устройство и принцип действия подшипников скольжения

Каждая турбина снабжается двумя опорными подшипниками и одним упорным подшипником.

Опорные подшипники воспринимают вес ротора и обеспечивают сохранение всех радиальных зазоров в облопатывании, т. е. центровку ротора.

Упорные подшипники воспринимают осевое давление рабочего тела на ротор, а также устанавливают положение ротора в осевом направлении.

В судовых турбомашинах применяют подшипники скольжения и качения (шариковые и роликовые).

В судовых турбомашинах повышенной мощности применяют подшипники скольжения, длительно и надежно работающие при высоких окружных скоростях на шейках вала (до 100 м/с) и больших удельных давлениях (до 1,5 МПа), в том числе ударных. Благодаря гидродинамической смазке и малому изнашиванию ресурс подшипников скольжения превышает 50000 часов. Однако следует отметить, что подшипники скольжения отличаются большим расходом масла, увеличенными размерами, меньшим, чем у подшипников качения КПД.

Подшипники качения применяют в турбинах и компрессорах газотурбинных двигателей авиационного типа, а также во вспомогательных турбомашинах небольшой мощности. Они компактны, отличаются малыми механическими потерями, небольшим расходом масла, но чувствительны к изнашиванию и ударной нагрузке и имеют повышенную шумность в работе. Ресурс подшипников качения не превышает 30000 часов. Для увеличения срока службы при наличии динамической нагрузки подшипники качения устанавливают в гибкие опоры или снабжают демпферными устройствами.

Устройство и принцип действия опорных

Подшипников скольжения

Во время работы опорного подшипника скольжения центр шейки вала 0₁ не совпадает с центром вкладыша 0 (рис. 45).Для образования масляной

Рисунок 45 – Схема положения шейки вала во вкладыше:

а – в состоянии покоя; б – в состоянии вращения по часовой стрелке

пленки между шейкой и вкладышем необходимо иметь зазор δ. При вращении шейки по часовой стрелке её центр смещается относительно центра вкладыша по направлению вращения (рис. 45, б) и шейка как бы всплывает на масляной пленке.

Всякий опорный подшипник главных турбин состоит из следующих основных частей: корпуса или стула, крышки, двух вставных вкладышей (верхнего и нижнего), маслоотбойного устройства, болтов для крепления крышки к корпусу, масляных трубок, контрольных приборов, кожуха и т. п.

Корпус опорного подшипника (стул турбины) выполняется как самостоятельная конструкция или отливается из чугуна или углеродистой стали заодно с корпусом турбины. Крышка подшипника обычно отливается из углеродистой стали. Вкладыши подшипника изготавливаются из стали или бронзы.

Для уменьшения потерь на трение внутренняя поверхность их заливается антифрикционным сплавом — баббитом марки Б-83, содержащим около 83% олова. Ввиду особой важности и ответственности службы.подшипников турбин заливку вкладышей другими сортами баббита производить нельзя.

Для подшипников турбин применяется циркуляционная смазка с давлением масла 50…70 кПа. Температура масла, выходящего из подшипников, не должна превышать 60…70°С; температура входящего в подшипник масла — 40… 50°С.

Опорные подшипники по способу установки их вкладышей в корпусах (стульях) подшипников бывают жесткими и самоустанавливающимися. Вкладыши жестких подшипников имеют цилиндрическую наружную поверхность (подобно цилиндрическим вкладышам, рамовых подшипников) и устанавливаются в цилиндрические расточки корпусов и крышек подшипников (рис.46). Прогиб вала при жестких подшипниках приводит к давлению шейки на концевые участки вкладышей (см. рис.47,а) и к быстрому их износу. Поэтому такие подшипники применяются при коротких рото­рах с относительно большим диаметром вала.

 

Рисунок 46 – Вкладыш жесткого подшипника

 

Вкладыши самоустанавливающихся подшипников имеют сферическую опорную поверхность и устанавливаются в сферической расточке корпуса подшипника. Благодаря этому при небольших изменениях положения оси вала они имеют возможность повернуться в ту или иную сторону и ось их при этом всегда совпадает с осью вала (см. рис.47,б). Такие подшипники дол­жны применяться при длинных роторах с относительно небольшим диаметром.

 Вкладыши нерегулируемых подшипников непосредственно своей наружной поверхностью опираются на поверхности расточек корпусов подшипников.

На рисунке 46 приведен чертеж вкладышей жесткого нерегулируемого подшипника турбины т/х «Балтика». Два бронзовых вкладыша 1 и 2 имеют баббитовую заливку 3. Для лучшего удержания баббита во вкладышах простроганы и выточены продольные и поперечные канавки в форме ласточкина хвоста. Нижний вкладыш помещается в расточке стула, а верхний — в крышке. В плоскости разъема вкладыши стопорятся от проворачивания утопленными впотай винтами.

Смазочное масло входит во вкладыш по каналу 4, сделанному в горизонтальном разъеме вкладыша, поступает к шейке вала, растекается в обоих направлениях по шейке и затем стекает с обоих концов вкладыша в сливную полость. Около каналов 4 на баббитовой заливке сделаны скосы для того, чтобы масло легко поступало на вал и не прерывалась масляная пленка.

 

а)

Рисунок 47 -. Схема положения изогнутого вала ротора,

а - несамоустанавливающиеся б – самоустанавливающиеся

 

Вкладыши регулируемых подшипников устанавливаются на сухарях (колодках), привернутых к корпусу вкладыша винтами (рис. 48). Наружная поверхность сухарей протачивается концентрично с расточкой, и пригоняется по расточке корпуса подшипника. Между сухарями и вкладышами устанавливаются стальные прокладки, подбором которых достигают необходимого положения ротора в корпусе турбины. Этим значительно облегчается подгонка вкладышей после перезаливки, сборка и центровка турбины.

Турбины Кировского завода имеют регулируемые самоустанав­ливающиеся подшипники другого типа (рис.49).

Подшипник (рис. 49) снабжен двумя стальными вкладышами 1 и 6, на наружной цилиндрической поверхности которых имеются четыре выреза. В эти вырезы установлены стальные сухари 8, крепящиеся к вкладышам винтами и штифтами. Между сухарями и вкладышами установлены латунные прокладки 11. Сферические поверхности сухарей опираются на обойму 7. Обойма состоит из двух половин, которые крепятся к цилиндрической рас­точке стула и крышке винтами 4.

Рисунок 48 – Общий вид регулируемых вкладышей

 

Рисунок 49 – Опорный подшипник с самоустанавливающимся вкладышем

 

Верхний и нижний вкладыши соединяются между собой четырьмя шпильками с гайками 9. Точная установка (центровка) верхнего вкладыша относительно нижнего обеспечивается замком 5и двумя направляющими штифтами. От проворачивания вкладыши удерживаются штифтом 10, вставленным в нижний вкладыш и помещающимся в вырезе нижней обоймы с зазором, что допускает поворот вкладыша в обойме.

Масло в подшипник подается по каналам 3 и 2, баббит со стороны подвода масла имеет развалку для растекания масла по шейке вала. В верхней половине вкладыша сделан кольцевой канал, по которому масло поступает по обе стороны шейки, обеспечивая образование масляного клина, при работе на передний и задний ход. В противном случае потребовалось бы два подвода масла к подшипнику.

Чтобы не было утечки масла из подшипника в месте выхода масла из корпуса, со стороны уплотнительной коробки предусмотрено маслозапорное устройство, состоящее из латунного щитка (из двух половин), крепящегося к нижнему и верхнему вкладышу, и двух бронзовых маслоудерживающих полуколец, заведенных в крышку и стул.

В приливе крышки имеются отверстия для установки соответственно термометра, маслоконтрольного прибора и микрометра; с помощью последнего измеряется проседание вала, а следовательно, и износ баббита.

Главное достоинство самоустанавливающихся регулируемых подшипников этого типа состоит в том, что вкладыш имеет цилиндрическую поверхность, а сфера вытачивается в обойме, а не в стуле.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите основные элементы опорного подшипника скольжения.

2. Каким антифрикционным материалом покрываются внутренние поверхности вкладышей опорных подшипников главных турбин?

3. Какую форму имеют опорные поверхности вкладышей самоустанавливающихся подшипников?

4. Поясните назначение сухарей.

5. Как фиксируются вкладыши опорных подшипников от проворачивания?

6. Поясните схему движения масла в работающем опорном подшипнике.

7. Перечислите преимущества самоустанавливающихся опорных подшипников по сравнению с жесткими подшипниками.