Опора аксіально-плунжерного насоса

1 Опора аксіально-плунжерного насоса, що складається з башмаків плунжерів, опертих на нахилену шайбу, сепаратора башмаків, та гідро динамічного упорного підшипника ковзання з самоустановлювальними колодками, поверхня контакту яких з нахиленою шайбою виконана у вигляді сектора, а опорна поверхня у вигляді сфери, яка відрізняється тим, що опорні сферичні поверхні колодок оперті на пружні елементи 2 Опора по п 1, яка відрізняється тим, що пружний елемент виконаний у вигляді круглої платівки, вільно опертої на основу жорсткого циліндричного кільця, яке посаджено в гніздо підкладного кільця з рухомою посадкою Винахід відноситься до паливних систем газотурбінних двигунів, зокрема до аксіальноплунжерних насосів, і може бути використаний у машинобудуванні Відома опора паливного аксіально-плунжерного насоса, яка складається із башмаків плунжерів, сепаратора башмаків та нахиленої шайби, яка служить одночасно упорним підшипником ("Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-ЗОКУ" ТО М , Машиностроение, 1975) Недостатком м з'являється зношування робочих поверхонь тертя башмаків За прототип прийнята опора аксіальноплунжерного насоса, яка складається з гідродинамічного упорного підшипника ковзання з само установлюваними колодками, поверхня контакта яких з нахиленою шайбою виконана у вигляді сектора, їх опорна поверхня у вигляді сфери, жорстко опертої на підкладне кільце, а гребінь зв'язаний з притискним сепаратором опорних башмак і в плунжерів з'єднанням, яке забезпечує радіальне переміщення опорних башмаків відносно ротора насоса (Ас 1753021 (СССР) Опора аксиально-плунжерного насоса/ ТО "Машпроект", авт изобр В Й Попов, Н Я Хпопенко -Заявл 28 06 89, №4711119/29, Опубл в Б И , 1992, №29) Недоліком такої опори з'являється порівняльно більша нерівномірність натиску колодок, обумовлювана різнотовщинністю опорних башмаків, яка приводить до перекосу рабочої поверхні гребеня відносно рабочої поверхні колодок, що обмежує її несучу здатність Задача винахіду - створити таку опору аксіально-плунжерного насосу, у якої включення нового елемента дозволило би вирівняти навантаження на колодки і за рахунок цього підвищити її несучу здатність, надійність та ресурс роботи Для розв'язування цієї задачі в опори аксіально-плунжерного насоса, що складається з башмаків плунжерів, опертих на нахилену шайбу, сепаратора башмаків, та гідродинамічного упорного підшипника ковзання з самоустановлюваними колодками, поверхня контакту яких з нахиленою шайбою виконана у вигляді сектора, а опорна поверхня у вигляді сфери, опорні сферичні поверхні колодок оперті на пружні елементи Пружний елемент виконаний у вигляді круглої платівки, вільно опертої на основу жорсткого циліндричного кільця, яке посаджено в гніздо підкладного кільця з рухомою посадкою Наявність пружних елементів в опори забезпечує вирівнювання осьового навантаження по колодкам На фіг 1 відображена опора аксіальноплунжерного насоса, на фіг 2 - розгортка по серединному колу колодок Опора аксіально-плунжерного насоса складається з опорних башмаків 1 плунжерів, прижимного сепаратора 2 башмаків 1 та гідродинамічного упорного підшипника ковзання Упорний підшипник ковзання складається з гребеня 3 і колодок 4 Кожна колодка 4 оперта на круглу пружну платівку 5, вільно оперту на жорстке циліндричне кільце, яке О со 43921 посаджено в гніздо підкладного кільця 7 з рухомою посадкою Пружні платівки 5 призначені для вирівнювання осьового навантаження на колодки 4 Гребінь кінематично зв'язаний з притискним сепаратором 2 башмаків штифтами 8, які забезпечують радіальне переміщення опорних башмаків 1 відносно ротора 9 насоса У процесі роботи насоса при обертанні ротора 9 і перекосі гребеня 3, зв'язаного з притискним сепаратором 2 башмаків 1 штифтами 8, коли ВІДДІЛЬНІ колодки 4 навантажені неоднаково, більш навантажена пружна платівка 5, жорстко оперта на циліндричне кільце 6, посаджене в гніздо підкладного кільця 7, придбає більший прогиб порівнюючи 3 менш навантаженою, завдяки чому відбувається вирівнювання навантаження по окремим колодкам 4 і як наслідок цього збільшення несучої здатності підшипника Виграш у несучої здатності опори підтверджується розрахунками на прикладі підшипника з наступними даними число колодок 8, середній радіус колодки 4,3см, довжина колодки на середньому радіусі та її ширина 1,6см, частота обертання гребеня 41,87рад/с, статичне навантаження 1кН, змазуюча рідина - паливо ГТД Розрахунки проводились при різних перекосах гребеня по відомим методикам (Н Я Хлопенко Работоспособность динамически нагруженных судовых упорных подшипников скольжения Автореф диссдокт техн наук -Николаев УГМТУ, 1997 - 4 8 с ) Динамічна несуча працездатність, тобто граничне навантаження на підшипник, описувалась гармонічною функцією часу з частотою восьмого порядку, який відповідає числу плунжерів в роторі насосу В процесі чисельного аналізу визначалась гранична безрозмірна амплітуда cif (відношення граничної динамичної амплітуди до статичного навантаження) такої дм при різних перекосах Дг робочої поверхні гребеня Результати розрахунків cif, від Дг при оптимальному значенні коефіцієнта жорсткості пружного елемента 5МН/м під кожною колодкой приведені в таблиці Розрахунки показали, що при відсутності перекосу гребеня змазочна плівка спроектованої опори здатна нести гармонічне навантаження, для якого безрозмірна амплітуда cif, не перевершує 0,55 Навіть порівняно малий перекос дзеркала гребеня біля 5мкм при жорсткому опиранні колодок скорочує це значення амплітуди приблизно на 37% Щоб підвищити несучу здатність опори до значення cif и 0,5 (відповідає Дг» 20мкм), близького до гранично можливого значення 0,55 (відповідає Дг = 0), потрібно оперти сферичні поверхні колодок на пружні платівки з коефіцієнтом жорсткості 5мН/м кожна Таким чином, при пружному опиранні колодок, та значному перекосі гребеня Дг» 20мкм виграш у несучої здатності розглянутої опори приблизно на 43% більший порівнюючи з випадком абсолютно жорсткого опирання колодок та зовсім малому перекосі біля 5мкм Таблиця Перекос Дг мкм Безрозмірна амплітуда cif 0 5 10 15 20 0,55 0,52 0,51 0,5 0,49 У випадку опирання колодок на жорстке підкладне кільце величина cif « 0,35 при перекосі Дг = 5мкм При більїш високому перекосі вона стає ще менша ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90