1.5.2.2 Рекомендации по проектированию

Несмотря на большое разнообразие возможных исполнений опорных подшипников скольжения с самоустанавливающимися подушками ( ОПСП ), связанные с теми или иными конструктивными особенностями турбомашин, можно выделить основные технические требования к проектированию ОПСП, выполнение которых обеспечивает надежную работу последних.

В ОПСП клиновидная форма смазочного слоя, обеспечивающая возникновение несущей способности, образуется благодаря смещению шипа под действием нагрузки и повороту подушек вокруг линии контакта с корпусом подшипника. Возможность самоустановки подушек обеспечивается выполнением тыльной поверхности подушек по радиусу, меньше радиуса расточки корпуса на 1520 .

Основные геометрические размеры подушек следует определять из следующих соотношений:

; (4.2.17)

; (4.2.18)

, (4.2.19)

где L = (d_П)0,5 ;

; (4.2.20)

Большие значения коэффициентов следует принимать для тяжелонагруженных подшипников и малогабаритных подшипников

( d  50мм).

Допуск на толщину подушек обычно принимается равным 0,01 мм. Допуски на расточку корпуса подшипника, рабочей поверхности подушек, шейки вала принимаются по 2 кл. точности. Перекос осей рабочей и тыльной поверхностей подушек не должен превышать 0,015 мм.

При проектировании ОПСП особое внимание следует уделить обеспечению требуемой формы рабочей поверхности подушек, характеризуемого коэффициентом предварительного нагружения

m₀ = ( -h_po ) /  , (4.2.21)

где  = R_K – r  h_po = 0,5( D – 2r – 2H ) ; (4.2.22)

R_K – радиус рабочей поверхности подушки,

r – радиус шипа, D – диаметр расточки корпуса,

H – толщина подушки ( рис.6. )

В случае отрицательного (m₀  0 ) предварительного нагружения

( рис.7.а) образование гидродинамической реакции в смазочных слоях между шипом и ненагруженными ( верхними ) подушками становится невозможным, что приводит к снижению виброустойчивости системы «ротор-подшипник» 4.

При чрезмерном предварительном нагружении (m₀  0,6) (рис.7.в) равновесное положение подушки достигается при больших углах поворота, что может привести к образованию диффузорной зоны вблизи кромки подушки, возникновению кавитации с последующим выкрашиванием баббитовой заливки.

Поэтому при проектировании ОПСП следует обеспечивать значения коэффициента предварительного нагружения 0  m₀  0,5.

Для нормальной работы подшипника необходимо выполнение условия   h_po при любых возможных значениях этих зазоров, полученных в процессе изготовления.

Практически это означает, что при проектировании необходимо обеспечить условие _min  h_{po max.}

Минимальное значение зазора h_po можно определять из следующего выражения h_{po max} =   r ,

где  = ( 0,0010,003 ) – относительный зазор, причем большие значения соответствуют меньшим значениям радиуса шипа.

Работоспособность подшипника зависит и от координаты расположения линии контакта подушки по отношению ко входной кромки последней.

Наиболее распространенными являются ОПСП с нереверсивными подушками, у которых линия контакта смещена относительно оси симметрии в сторону вращения ротора до 0,1 протяженности подушки в окружном направлении.

Недостатком таких ОПСП является выход из строя при изменении направления вращения ротора.

Для центробежных компрессоров с приводом от турбины, как и для самих турбин, когда возможны случайные обратные прокрутки ротора, предпочтительными являются подшипники с реверсивными подушками, у которых линия контакта расположена на оси симметрии. h_po =0,5(D-2r)-H; =R_к-r

h_po =0,5(D-2r)-H; =R_к-r

Рис.6. Схема зазоров в ОПСП

m₀=0

m₀>0

m₀<0

а) б) в)

Рис.7. Форма рабочей поверхности подушки

m₀<0

Допустимое отклонение линии контакта от оси симметрии, составляющее 0,015 длины подушки в окружном направлении, обеспечивается технологически.

Тело подушки ОПСП, как и подушки упорного подшипника, рекомендуется выполнять из стали 20 ГОСТ 1050-74, а рабочая поверхность должна заливаться баббитом Б-83 ГОСТ 1320-74 толщиной 1…1,5 мм.

Ограничивающие параметры принимаются, как и для упорных подшипников:

- минимальная толщина смазочного слоя должна быть не ниже 1520 мкм;

- максимальная температура смазочного слоя не должна превышать 110120С.