Ущільнений підшипник кочення з масляним демпфіруванням

1. Підшипник кочення для формування опори вала (32) усередині кільцевого елемента (34) корпусу, що утворює перешкоду між масляною порожниною (46) і повітряною порожниною (48) і містить: множину елементів (36, 76) кочення, що встановлені між внутрішньою обоймою (38) і зовнішньою обоймою (40) і визначають перше бічне вікно (50) на стороні повітряної порожнини і друге бічне вікно (52) на стороні масляної порожнини, щонайменше один кільцевий вкладиш (42), що механічно зв'язаний із зовнішньою обоймою і має кільцеву поверхню (44) контакту з вказаним елементом корпусу, масляну плівку (54), розташовану на рівні кільцевої поверхні контакту між вказаним елементом корпусу і вказаним вкладишем і обмежену з бічних сторін ущільнювальними кільцями (56а, 56b), і ущільнювальні засоби (74, 80), що закривають щонайменше частину вказаного першого бічного вікна на стороні вказаної повітряної порожнини, який відрізняється тим, що додатково містить: перші засоби циркуляції масла для живлення маслом масляної плівки (54) і для живлення маслом від цієї масляної плівки елементів (36, 76) кочення з боку масляної порожнини (46) для забезпечення їх мащення, і другі засоби циркуляції масла, незалежні від перших засобів, для рекуперації масла після мащення елементів кочення, причому вказані другі засоби циркуляції масла виконані таким чином, що запобігають надходженню масла до повітряної порожнини (48). 2. Підшипник за п. 1, який відрізняється тим, що перші засоби циркуляції масла містять: 2 (19) 1 3 79584 4 розташоване на рівні кільцевої поверхні (44) контакту за межами другого і третього рекуперативних каналів (70, 72) на стороні повітряної порожнини (48). 8. Підшипник за п. 6 або 7, який відрізняється тим, що перший рекуперативний канал (64) відкритий на рівні елементів (36, 76) кочення через щонайменше одну кільцеву канавку (66), виконану в зовнішній обоймі (40). 9. Підшипник за будь-яким із пп. 6-8, який відрізняється тим, що перший і другий рекуперативні канали (64, 70) сполучаються між собою за допомогою щонайменше однієї кільцевої канавки (68), виконаної у вкладиші (42). 10. Підшипник за будь-яким із пп. 1-9, який відрізняється тим, що ущільнювальні засоби містять ущільнювальний диск (74), що прикріплений до зовнішньої обойми (40) і виступає своїм протилежним вільним кінцем у бік внутрішньої обойми (38). 11. Підшипник за будь-яким із пп. 1-9, який відрізняється тим, що вказані ущільнювальні засоби містять ущільнювальний диск (74), що виконаний за одне ціле з зовнішньою обоймою (40) і виступає у бік внутрішньої обойми (38) за допомогою щонайменше одного щіткового ущільнення (80). 12. Підшипник за будь-яким із пп. 1-11, який відрізняється тим, що елементи кочення є кульками (36). 13. Підшипник за будь-яким із пп. 1-11, який відрізняється тим, що елементи кочення є роликами (76). Пропонований винахід відноситься до кулькового або роликового підшипника кочення, забезпеченого ущільненням і мастильної масляною плівкою, яка подається під тиском по типу «видавлюваної плівки», і призначеного для використовування переважно в авіації. Підшипники кочення широко використовуються в авіації. В таких авіаційних турбомашинах, як газотурбінні двигуни, підшипники кочення використовуються як опори валів, встановлюваних усередині відповідних елементів конструкції корпусу. Підшипники кочення утворені в основному кульками або роликами, які утримуються в доріжках кочення, виконаних в зовнішніх і внутрішніх обоймах. В авіаційній турбомашині звичайно використовують кулькові підшипники кочення для сприйняття осьових навантажень і роликові підшипники кочення для сприйняття радіальних навантажень. Відоме використовування масла для мащення і охолоджування підшипників кочення турбомашини. З урахуванням нагріву турбомашини і підвищених швидкостей обертання її валів просте мащення за допомогою уприскування масла тільки під час технічного обслуговування є недостатнім. Тому вдаються до так званого динамічного мащення підшипників кочення. Мащення цього типу полягає в організації безперервної циркуляції масла в контурі подачі мастила. При цьому масло впорскується між обоймами підшипників, а потім відводиться і відносить тепло, що генерується підшипниками кочення. Далі масло фільтрують і деаерують для відділення повітря від масла. Масляна порожнина і повітряна порожнина системи забезпечення підшипників кочення дозволяють створити замкнуте середовище, не допускаючи витоку змащувального масла до власне двигуна. Описане динамічне мащення підшипників кочення пов'язано з серйозною незручністю: воно вимагає створення контура циркуляції, що містить збірники для рекуперації, що живлять трубопроводи і насос, що веде до обважнення турбомашини. Організація масляної і повітряної порожнин також сприяє обважненню турбомашини. Для зниження простору, займаного цими порожнинами, в [патен тному документі ЕР 0769631] запропонований кульковий або роликовий підшипник, в якому динамічна енергія, створювана обертанням валу, що спирається на кульки або ролики, використовується для зливу або дренажу мастила. Контур зливу забезпечується за допомогою зливних отворів для масла, виконаних в одній з обойм підшипника. Цей тип підшипника кочення із системою зливу масла дозволяє збирати більшу частин у мастила. Відоме також оснащення підшипників кочення масляною плівкою типу «видавлюваної плівки» для зниження вібрації, яка викликається високошвидкісним обертанням валів турбомашини, що спираються на підшипники кочення. В типовому випадку масло пiд тиском знаходиться в обмеженому просторі між зовнішньою обоймою і елементом корпусу підшипникової опори. При цьому масло під тиском, що знаходиться на поверхні контакту між обоймою і елементом корпусу, грає також роль демпфера. В загальному випадку такі підшипники з масляним демпфуванням герметизують або ущільнюють за допомогою двох ущільнювальних кілець, поміщених між зовнішньою обоймою і елементом корпусу. Таким чином, масляна плівка обмежена вказаними двома ущільнювальними кільцями. В таких підшипниках кочення з масляним демпфуванням існує проблема ущільнення. На практиці встановлено, що масло, яке знаходиться між двома ущільнювальними кільцями, має тенденцію витоку за межі масляної плівки. Наявність ущільнювальних кілець не дозволяє уникнути цих витоків. Витоки відбуваються як на стороні масляної порожнини, що прийнятне, так і на стороні повітряної порожнини. Такі витоки на стороні повітряної порожнини особливо негативно впливають на функціонування турбомашини. Задача, на розв'язання якої спрямовано пропонований винахід, полягає в усуненні вказаного недоліку і в створенні підшипника кочення з ущільненням і з масляним демпфуванням, який містить спеціальні контури живлення маслом і рекуперації масла, що дозволяють забезпечити поліпшене ущільнення на стороні повітряної порожнини. За 5 79584 дачею винаходу є також спрощення виконання масляних порожнин з метою зниження вартості і маси всього агрегату. Відповідно до винаходу рішення поставленої задачі досягається за рахунок підшипника кочення для формування опори валу усередині кільцевого елемента корпусу, що створює перешкоду між масляною порожниною і повітряною порожниною і містить: безліч елементів, встановлених між внутрішньою обоймою і зовнішньою обоймою і визначаючих перше бічне вікно на стороні повітряної порожнини і друге бічне вікно на стороні масляної порожнини; щонайменше, один кільцевий вкладиш, механічно зв'язаний із зовнішньою обоймою і такий, що має кільцеву поверхню контакту з вказаним елементом корпусу; масляну плівку, розташовану на рівні кільцевої поверхні контакту між елементом корпусу і вкладишем і обмежену з бічних сторін ущільнювальними кільцями; і ущільнювальні засоби, що закривають, щонайменше, частину першого бічного вікна на стороні повітряної порожнини. Підшипник за винаходом характеризується тим, що додатково містить: перші засоби циркуляції масла для живлення маслом масляної плівки і для живлення маслом від цієї масляної плівки елементів кочення з боку масляної порожнини для забезпечення їх мащення; і другі засоби циркуляції масла, незалежні від перших засобів, для рекуперації відпрацьованого масла після мащення елементів кочення. Другі засоби циркуляції масла виконані таким чином, що запобігають надходженню масла до повітряної порожнини. Таким чином, перші і другі незалежні засоби циркуляції масла дозволяють забезпечити одночасно відведення масла, що змащує елементи кочення, і, на стороні повітряної порожнини, відведення витоків з масляної плівки. Ущільнення підшипника кочення на стороні повітряної порожнини забезпечується, з одного боку, ущільнювальними засобами і, з другого боку, засобами циркуляції масла, які дозволяють рекуперувати більшу частину відпрацьованого масла після змащення елементів кочення. Таке ущільнення підшипника кочення дозволяє спростити виконання повітряної і масляної порожнин. Перші засоби циркуляції масла переважно містять, щонайменше, один перший живлячий канал, що проходить наскрізь через елемент корпусу і що виходить на рівні кільцевої поверхні контакту для живлення маслом масляної плівки між ущільнювальними кільцями, і, щонайменше, один другий живлячий канал, що проходить наскрізь через вкладиш і відкривається на рівні кільцевої поверхні контакту між ущільнювальними кільцями. Другий живлячий канал виходить переважно через, щонайменше, одну пов'язану з ним кільцеву канавку до засобів живлення маслом елементів кочення, забезпечуючи мащення елементів кочення. Ці засоби можуть містити сопловий диск, розташований на рівні другого бічного вікна на стороні масляної порожнини. 6 В оптимальному прикладі виконання другі засоби циркуляції масла містять, щонайменше, один перший рекуперативний канал, що проходить наскрізь через зовнішню обойму і відкривається на рівні елементів кочення, щонайменше, один другий рекуперативний канал, виконаний в вкладиші, причому цей другий канал сполучається з першим рекуперативним каналом і виходить на рівень кільцевої поверхні контакту за межами масляної плівки на стороні повітряної порожнини, і щонайменше, один третій рекуперативний канал, що проходить наскрізь через елемент корпусу, причому цей третій рекуперативний канал відкривається на рівні кільцевої поверхні контакту за межами масляної плівки на стороні повітряної порожнини і виходить до засобів перекачування масла. Засоби перекачування дозволяють рекуперувати відпрацьоване масло після змащення елементів кочення з тим, щоб відфільтрувати його перед повторною подачею в підшипник кочення за допомогою перших засобів циркуляції масла. Може бути передбачене також додаткове ущільнювальне кільце, розташоване на рівні кільцевої поверхні контакту за межами другого і третього рекуперативних каналів на стороні повітряної порожнини. Це додаткове ущільнювальне кільце не є обов'язковим, якщо засоби перекачування мають достатньо високу потужність. Ущільнювальні засоби можуть містити ущільнювальний диск, прикріплений до зовнішньої обойми і виступний своїм вільним кінцем у бік внутрішньої обойми, або ж ущільнювальний диск, виконаний спільно із зовнішньою обоймою і виступний у бік внутрішньої обойми за допомогою, щонайменше, одного щіткового ущільнення. Елементи кочення можуть бути утворені кульками або роликами. Приклади здійснення пропонованого винаходу, його додаткові особливості і переваги будуть докладніше описані нижче з посиланнями на прикладені креслення, на яких: Фіг.1 схемно зображає в подовжньому розрізі турбореактивний двигун, показуючи розміщення різних підшипників кочення, Фіг.2 детально зображає шарикопідшипник кочення відповідно до винаходу, Фіг.3 зображає роликопідшипник кочення відповідно до винаходу, Фіг.4 зображає роликопідшипник кочення відповідно до іншого варіанту здійснення винаходу. На Фіг.1 представлено турбореактивний двигун в подовжньому розрізі. Турбореактивний двигун містить співвісні передній вал 10 і задній вал 12, сполучені редуктором 14. Вали 10 і 12 несуть компресорні і турбінні лопатки 16 і забезпечують завдяки наявності редуктора 14 їх обертання з різними швидкостями. Для сприйняття радіальних і осьових навантажень вали 10 і 12 встановлені в підшипниках кочення. Так, передній вал 10 забезпечений шарикопідшипником 18 (для сприйняття осьових навантажень) і роликопідшипником 20 (для сприйняття радіальних навантажень), розташованим на рівні редуктора 14. Таким же чином задній вал 12 підтримується на передньому кінці 7 79584 шарикопідшипниками 22, 24 і на іншому кінці - роликопідшипниками 26, 28. На Фіг.2 більш детально показаний приклад виконання шарикопідшипника 30 у відповідності з винаходом. Цей підшипник може бути встановлений замість вищезазначених шарикопідшипників 18, 22 і 24. Шарикопідшипник 30 встановлений між валом 32 і кільцевим конструктивним елементом 34 корпусу. В типовому виконанні шарикопідшипник 30 містить безліч кульок 36, встановлених між внутрішніми поверхнями внутрішньої обойми 38 і зовнішньої обойми 40, які утворюють бігові доріжки (доріжки кочення) для кульок. Між зовнішньою обоймою 40 і елементом 34 корпусу поміщений сполучний елемент, або вкладиш 42, також кільцевої форми. Цей кільцевий вкладиш 42 механічно пов'язаний із зовнішньою поверхнею зовнішньої обойми 40 і має кільцеву поверхню 44 контакту з кільцевим елементом 34 корпусу. Таким чином, підшипник утворює перешкоду між так званою «масляною» порожниною 46 і так званою «повітряною» порожниною 48. Крім того, кульки 36, встановлені між обоймами 38 і 40, визначають перше бічне вікно 50 на стороні повітряної порожнини 48 і друге бічне вікно 52 на стороні масляної порожнини 46. Для демпфування зусиль, передаваних валом 32 на елемент 34 корпусу, підшипник кочення забезпечений масляною плівкою 54. Ця утворююча демпфер масляна плівка 54 розташована на рівні кільцевої поверхні 44 контакту між елементом 34 корпусу і вкладишем 42 і обмежена з бічних сторін ущільнювальними кільцями 56а, 56b. Ці ущільнювальні кільця 56а, 56b встановлені в двох кільцевих канавках (не показані), проточених у вкладиші 42 на поверхні 44 контакту з елементом 34 корпусу. Таким чином, масляна плівка 54 знаходиться між цими ущільнювальними кільцями 56а, 56b. Згідно з винаходом перші засоби циркуляції масла дозволяють живити маслом масляну плівку 54. Для цього, щонайменше, один перший живлячий канал 58 проходить наскрізь через елемент 34 корпусу і закінчується на рівні поверхні 44 контакту між елементом 34 корпусу і вкладишем 42 між двома ущільнювальними кільцями 56а, 56b. Вище масляної плівки 54 за напрямом потоку цей перший живлячий канал 58 зв'язаний з системою каналів і трубопроводів (на кресленнях не показана), що веде до звичайної змащувальної системи, оснащеної насосом і масляним баком для забезпечення циркуляції масла. Щонайменше, один другий живлячий канал 60 проходить наскрізь через вкладиш 42 і виходить на рівень масляної плівки 54 між двома ущільнювальними кільцями 56а, 56b. Цей другий живлячий канал 60 зв'язаний, переважно за допомогою, щонайменше, однієї кільцевої канавки 61, виконаній у вкладиші 42, із засобами живлення маслом кульок 36 для того, щоб забезпечити мащення кульок з відбором масла від масляної плівки 54. Засоби живлення маслом кульок 36 можуть містити, наприклад, сопловий диск 62, розташований на рівні другого бічного вікна 52 на стороні масляної порожнини 46. Як показано на Фіг.2, сопловий диск 62 8 утримується притиснутим до зовнішньої обойми 40 нарізною стопорною шайбою 63 і продовжується радіально у бік внутрішньої обойми 38. Таким чином, він дозволяє впорскувати масло безпосередньо на рівень кульок 36. Другі засоби циркуляції масла, незалежні від перших засобів, забезпечують рекуперацію відпрацьованого масла після змащення кульок 36. Щонайменше, один перший рекуперативний канал 64 проходить наскрізь через зовнішню обойму 40 і відкривається на рівні кульок 36, переважно через, щонайменше, одну кільцеву канавку 66, виконану в зовнішній обоймі. Крім того, цей перший рекуперативний канал 64 в оптимальному прикладі виконання виходить на рівень кільцевої канавки колектора 68, виконаній у вкладиші 42. Щонайменше, один другий рекуперативний канал 70, виконаний у вкладиші 42, відкритий в кільцеву канавку колектора 68 і виходить на рівень поверхні 44 контакту між елементом 34 корпусу і вкладишем 42 за межами масляної плівки 54 на стороні повітряної порожнини 48. Крім того, щонайменше, один третій рекуперативний канал 72 виконаний в елементі 34 корпусу. Цей третій рекуперативний канал 72 проходить наскрізь через вказаний елемент і відкривається на рівні поверхні 44 контакту між елементом 34 корпусу і вкладишем 42 за межами масляної плівки 54 на стороні повітряної порожнини 48. Цей третій рекуперативний канал 72, який пов'язаний з системою каналів і трубопроводів, що веде до засобів перекачування масла звичайної змащувальної системи, дозволяє збирати і відводити за допомогою насоса відпрацьоване масло після змащення кульок 36. Можливо також, щоб повітря, що поступає з повітряної порожнини 48, всмоктувалося і відводилося насосом змащувальної системи. В цьому випадку в змащувальній системі повинен бути передбачений пристрій деаерації масла (на кресленнях не показано) для відділення повітря від рекуперованого масла. Для забезпечення ущільнення шарикопідшипника 30 на стороні повітряної порожнини 48 ущільнювальні засоби закривають, щонайменше, частину першого бічного вікна 50. Як показано на Фіг.2, ці ущільнювальні засоби можуть бути виконані у вигляді диска 74, який одним кінцем прикріплений до зовнішньої обойми 40, а своїм протилежним вільним кінцем виступає у бік внутрішньої обойми 38. Може бути передбачено додаткове ущільнювальне кільце 56с, розташоване на рівні поверхні 44 контакту між елементом 34 корпусу і вкладишем 42 за межами другого і третього рекуперативних каналів 70, 72 на стороні повітряної порожнини 48. Це додаткове ущільнювальне кільце 56с дозволяє запобігти надходженню масла до повітряної порожнини 48. Втім, наявність додаткового ущільнювального кільця 56с не є обов'язковим, якщо насос змащувальної системи має достатньо високу потужність для запобігання перебігу масла до повітряної порожнини 48. На Фіг.3 представлено підшипник, виконаний у відповідності з винаходом і використовуючий ро 9 79584 лики 76. Цей підшипник може замінювати, наприклад, згадані вище роликопідшипники 20, 26 і 28. Роликопідшипник містить такі ж засоби циркуляції масла, як ті, що були описані для шарикопідшипника. В наведеному прикладі виконання представлені другі засоби циркуляції масла містять, щонайменше, два перших рекуперативних канала 64а, 64b, виконаних в зовнішній обоймі 40 і таких, що ви ходять в кільцеву канавку 68, виконану у вкладиші 42. Ущільнювальні засоби на стороні Комп’ютерна в ерстка О.Гапоненко 10 повітряної порожнині представлені також диском 74, прикріпленим до зовнішньої обойми 40. На Фіг.4 також представлено роликопідшипник 76, виконаний відповідно до винаходу. В даному прикладі виконання ущільнювальні засоби на стороні повітряної порожнини утворені ущільнювальним диском 74, який виконаний спільно зі зовнішньою обоймою 40 і виступає у бік внутрішньої обойми 38 за допомогою, щонайменше, одного щіткового ущільнення 80. Засоби циркуляції масла ідентичні засобам в прикладі виконання по Фіг.3. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601