| JP2023071307 | LEAF SPRING DEVICE |
| US5427455A | 1995-06-27 | |||
| US5116143A | 1992-05-26 | |||
| JP3636328B1 | 2005-04-06 | |||
| RU2137954C1 | 1999-09-20 |
| формула
1. листовая пружина, состоящая из множества элементарных пружин, соединяющихся между собой узкими перемычками по боковым сторонам, отличающаяся тем, что множество элементарных пружин состоит из нескольких частей, каждая из этих частей включает только элементарные пружины одинаковой длины, пружины
5 из различных частей указанного множества имеют различные длины, при этом элементарные пружины чередуются так, что образуют две или более групп, состоящих из элементарных пружин различной длины.
2. листовая пружина по п. 1, отличающаяся тем, что элементарные пружины имеют дугообразную форму.
ю 3. листовая пружина по п. 2, отличающаяся тем, что элементарные пружины имеют цилиндрические поверхности с общей образующей и общей направляющей.
4. листовая пружина по п. 2, отличающаяся тем, что элементарные пружины различной длины имеют различную ширину.
5. листовая пружина по п. 2, отличающаяся тем, что элементарные пружины 15 одинаковой длины имеют одинаковую ширину.
6. листовая пружина по п. 2, отличающаяся тем, что элементарные пружины одинаковой длины имеют различную ширину.
заменяющий лист (правило 26) |
листовая пружина
область техники
изобретение относится к машиностроению, в частности, к упругим элементам лепестковых газодинамических подшипников, применяющихся в малогабаритных высокоскоростных турбомашинах.
5 предшествующий уровень техники
известна листовая пружина, используемая в радиальном лепестковом подшипнике (патент сша N° 5427455 , кл. 384/106, 1995), состоящая из множества элементарных пружин, соединенных между собой по боковым сторонам узкими перемычками, имеющих одинаковую длину между опорными краями. множество таких лис-
ю товых пружин расположены на внутренней цилиндрической поверхности корпуса подшипника вдоль его оси и объединены в один пружинный блок. эти листовые пружины предназначены для восприятия радиальной нагрузки на подшипник со стороны цапфы вала.
указанная листовая пружина при использовании в лепестковом подшипнике j5 имеет следующие недостатки:
- практически постоянная жесткость независимо от нагрузки, тогда как для уменьшения износа подшипника при пусках - остановах и сохранения высокой несущей способности при рабочей частоте вращения необходимо, чтобы жесткость пружины при малой нагрузке была небольшая, а при достижении определенной ве- 0 личины нагрузки существенно возрастала;
- постоянная жесткость вдоль оси подшипника, тогда как при воздействии на ротор консольных радиальных нагрузок существует необходимость создания переменной жесткости пружины вдоль оси подшипника.
раскрытие изобретения 5 целью предлагаемого технического решения является достижение переменной жесткости листовой пружины в зависимости от нагрузки, а также достижение переменной жесткости в направлении расположения элементарных пружин.
указанная цель достигается тем, что листовая пружина состоит из множества элементарных пружин, по боковым сторонам соединяющихся между собой узкими
заменяющий лист (правило 26)
перемычками; множество элементарных пружин состоит из нескольких частей, каждая из этих частей включает только элементарные пружины одинаковой длины, пружины из различных частей указанного множества имеют различные длины, при этом элементарные пружины чередуются так, что образуют две или более групп, со- стоящих из элементарных пружин различной длины.
краткое описание чертежей
на фиг. 1. представлена листовая пружина. на фиг. 2. представлен вид на листовую пружину в плане.
на фиг. 3 представлена листовая пружина с элементарными пружинами, имею- щими три различные длины.
на фиг. 4 представлен блок листовых пружин.
на фиг. 5 показано расположение блока листовых пружин в радиальном лепестковом подшипнике.
на фиг. 6 и фиг. 7 представлены разрезы подшипника, выполненные по плоско- стям, проходящим перпендикулярно оси подшипника
на фиг. 8 представлен разрез подшипника, выполненный по плоскости, проходящей перпендикулярно оси подшипника, при действии на подшипник со стороны ротора значительной радиальной нагрузки.
на фиг. 9, 10 представлены зависимости радиального смещения цапфы вала от нагрузки.
варианты осуществления изобретения
на фиг. 1. представлена предлагаемая листовая пружина.
пружина, вырезанная из одной пластины, содержит множество элементарных дугообразных пружин 2 и 3. элементарные пружины 2 и 3 соединены между собой узкими перемычками 8.
поверхности 10 и 11 элементарных пружин 2 и 3 могут принадлежать общей цилиндрической поверхности пружины с образующей 15 и направляющей 16, имеющей дугообразную форму.
на фиг. 2. показан вид на пружину сверху. множество всех элементарных пру- жин состоит из двух частей. одна часть этого множества содержит короткие элементарные пружины 2. длина каждой пружины 2 равна L 1 . другая часть содержит длинные элементарные пружины 3. длина каждой пружины 3 равна L 2 . элементар- заменяющий лист (правило 26)
ные пружины чередуются так, что образуют группы, состоящие из двух пружин. каждая группа состоит из пружин 2 и 3.
на фиг. 3 показан другой вариант листовой пружины. множество всех элементарных пружин состоит из элементарных дугообразных пружин 21, 22 и 23. длина всех пружин 21 составляет Lз. все пружины 22 имеют длину L 4 . длина всех пружин 23 составляет L 5 . элементарные пружины чередуются так, что образуют группы, состоящие из трех пружин. каждая группа состоит из пружин 21, 22 и 23. элементарные пружины соединены между собой узкими перемычками 28.
так же как цилиндрические поверхности 10 и 11 элементарных пружин 2 и 3 (фиг. 2), цилиндрические поверхности 31, 32 и 33 элементарных пружин 21, 22 и 23 (фиг. 3) могут принадлежать общей цилиндрической поверхности листовой пружины.
при применении листовых пружин в лепестковых подшипниках для удобства сборки используются пружинные блоки, включающие несколько таких пружин. на фиг. 4 показан вариант такого пружинного блока. блок 36 выполнен из единой ленты. он включает в себя несколько листовых пружин, отдельно показанных на фиг. 1 и фиг. 2. листовые пружины соединяются между собой через расположенные по бокам блока перемычки 40.
на фиг. 5 показано расположение пружинного блока 36 в радиальном лепестко- вом подшипнике. пружинный блок располагается на внутренней поверхности 51 корпуса подшипника 50. пружинный блок крепится к корпусу 50 при помощи сварки или любым другим возможным способом. на внутренней поверхности 51 корпуса подшипника в окружном направлении может быть установлено несколько таких пружинных блоков. находящаяся внутри подшипника цапфа вала и упругий лепе- сток, располагающийся между пружинным боком 36 и цапфой вала, не показаны.
на фиг. 6 и фиг. 7 представлены разрезы подшипника, выполненные по плоскостям, проходящим перпендикулярно оси подшипника через элементарную пружину 2 и элементарную пружину 3. показаны цапфа вала 53 и упругий лепесток 55, расположенный между цапфой 53 и пружинным блоком. лепестковый подшипник работает следующим образом. при вращении вала поверхность цапфы увлекает окружающий воздух из зоны 57 ( фиг. 6) с большой толщиной воздушного слоя между цапфой и упругим лепестком в зону 59 с малой толщиной воздушного слоя. при этом за счет действующих в воздухе сил вязкого трения по мере уменьшения толщины воздушного слоя давление в нем возрастает. при заменяющий лист (правило 26)
достижении некоторой частоты вращения величина этого давления становится достаточной для отрыва цапфы 53 от поверхности упругого лепестка 55.
действующее в воздушном зазоре давление передает нагрузку со стороны цапфы вала на упругий лепесток 55. часть этой нагрузки передается от упругого лепе- стка на листовую пружину, показанную на фиг. 6 и 7. если нагрузка со стороны цапфы вала небольшая, передача нагрузки от листовой пружины на корпус подшипника 50 происходит только через края 6 длинных элементарных пружин 2. пружина 3 не касается корпуса подшипника. жесткость листовой пружины, равная сумме же- сткостей длинных элементарных пружин 2, в этом случае небольшая, т. к. ширина этих пружин невелика.
разгон вала в лепестковом подшипнике начинается при сухом трении между поверхностью цапфы 53 и поверхностью упругого лепестка 55. при этом за счет малой начальной жесткости лепесткового подшипника нагрузку со стороны вала будут воспринимать большое количество листовых пружин, что увеличивает площадь кон- такта, снижает контактное давление поверхности цапфы на упругий лепесток и снижает износ упругого лепестка при пусках - остановах ротора, повышая ресурс подшипников.
при возрастании нагрузки на подшипник прогиб листовой пружины увеличивается и достигает такой величины, что края 7 коротких элементарных пружин 3 упи- раются во внутреннюю поверхность 51 корпуса подшипника, как показано на фиг. 8. в этом случае жесткость листовой пружины будет равна сумме жесткостей длинных и коротких элементарных пружин 2 и 3. поскольку длина короткой пружины меньше, а ширина существенно больше, чем ширина длинной пружины 2, жесткость короткой пружины значительно больше, чем жесткость длинной пружины. поэтому жесткость подшипника, складывающаяся из жесткостей отдельных листовых пружин, значительно возрастает после достижения контакта краев 7 коротких пружин 3 с поверхностью корпуса подшипника. характер зависимости радиального смещения цапфы вала от нагрузки для подшипника с такими листовыми пружинами иллюстрируется на фиг. 9. жесткость K 1 подшипника при небольшом смещении меньше, чем жесткость K 2 при большом смещении. пружины 2 и 3, имеющие различные длины, располагаются поочередно, образуя группы, включающие элементарные пружины различной длины. это позволяет получать равномерное распределение реакции листовой пружины в направлении расположения элементарных пружин.
заменяющий лист (правило 26)
при очень больших нагрузках со стороны вала на лепестковый подшипник может возникать необходимость дополнительного увеличения жесткости. для выполнения этой цели возможно использование листовой пружины, показанной на фиг. 3. по мере возрастания нагрузки на подшипник со стороны вала с поверхностью кор- пуса подшипника сначала контактируют только длинные элементарные пружины 21 и жесткость подшипника минимальна. затем, после достижения контакта элементарных пружин 22 с корпусом подшипника, жесткость подшипника увеличивается. наконец, после достижения контакта корпуса подшипника с наиболее жесткими элементарными пружинами 23 жесткость подшипника еще более возрастает и дос- тигает максимального значения. характер зависимости радиального смещения цапфы вала от нагрузки для подшипника с такими листовыми пружинами показан на фиг. 10. с ростом смещения жесткость подшипника возрастает, принимая последовательно значения K 1 , K 2 и K 3 .
в случае значительных консольных радиальных сил, действующих на ротор турбомашины в рабочем режиме, несущая способность подшипника может быть повышена за счет неравномерного распределения жесткости листовых пружин вдоль оси подшипника. в этом случае элементарные пружины 2 имеют постоянную ширину, что позволяет воспринимать весовую нагрузку ротора равномерно и обеспечивать минимальный износ лепестков при пусках и остановах, когда консольные ради- альные нагрузки отсутствуют. элементарные пружины 3 имеют уменьшающуюся ширину и, следовательно, жесткость, к консольной части подшипника. при значительной консольной нагрузке на рабочем режиме радиальное перемещение ротора и деформация пружин 3 возрастают с удалением от центра. уменьшение жесткости пружин 3 к консольной части подшипника приводит к более равномерному распре- делению нагрузки на подшипник вдоль его оси и повышению несущей способности при консольной нагрузке.
помимо описанного применения листовой пружины в радиальных лепестковых подшипниках, эта пружина может также применяться в качестве пружинного элемента, воспринимающего нагрузку со стороны ротора в осевых лепестковых газоди- намических подшипниках.
заменяющий лист (правило 26)
Next Patent: NANO-ELECTROMECHANICAL STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF