Рассмотрим несколько конструкций вкладышей.
Характерный вкладыш турбины ЛМЗ, применяемый им уже ряд лет (овальная расточка примерно с 1954 г.), показан на фиг. 43. Он служит задней опорой ротора крупной турбины, т. е. расположен возле муфты. Муфта полугибкая, т. е. допускает некоторый излом осей соединяемых валов, но не допускает их смещения. Однако расцентровки роторов вследствие их всплывания здесь опасаться не приходится, так как соседний подшипник генератора однотипен с рассматриваемым, и всплывание обоих роторов будет примерно одинаковым. Смещение центра вала уменьшено применением эллипсной расточки подшипника. Боковые зазоры в подшипнике равны по 0,7 мм, верхний 0,4 мм.
Фиг. 44. Опорный вкладыш крупной тихоходной турбины ХТГЗ.
Отсутствие шаровой опоры данного вкладыша, для которого предусмотрено получение рабочей поверхности без шабровки, является некоторым недостатком, так как в этом случае добиться прилегания ротора по всей образующей вкладыша затруднительно. Шабровка же опорных цилиндрических поверхностей подушек с целью выправить положение оси вкладыша сложна.
На фиг. 45 показан подшипник судовой турбины фирмы «Вестингауз» (около 1940 г.) Корпус литой, стальной, верхняя половина облегчена, что важно для судовой турбины. Вкладыш опирается на две колодки, расположенные под углом 45° к вертикали, и прижимается крышкой через верхнюю колодку.
Фиг. 45. Подшипник "судовой турбины фирмы «Вестингауз».
Такая схема для легких роторов является наилучшей: дает устойчивое положение вкладыша и равномерное распределение нагрузки между опорными колодками. Для тяжелых роторов она не так хороша, так как вызывает распорное усилие на корпус подшипника и изгибающие напряжения в самом вкладыше. В данном случае из-за шаровой опоры толщина вкладыша велика, ротор легкий и изгиба бояться не приходится. Опорные колодки обработаны по шаровой поверхности, так что вкладыш самоустанавливающийся, но посажен с натягом до 0,04 мм.
Расточка вкладыша цилиндрическая, относительный зазор φ=0,0019; вкладыш шабрится по оправке. Масло подается с правой стороны, т. е. по схеме на фиг. 38, в, в кольцевую выточку верхней половины; из нее оно подается в маслораздаточную канавку у разъема слева. Вкладыш устанавливается на реверсивной турбине: при заднем ходе условия смазки будут такие же, но условия охлаждения хуже. Это, однако, допустимо, так как работа трения и нагрев шейки за счет теплопроводности при заднем ходе значительно меньше.
Недостаток этого подшипника — большое возможное смещение вала. Однако вредные последствия этого в данной турбине уменьшены благодаря ряду ее особенностей: концевые уплотнения — угольные, могут следовать за валом при его перемещениях; диафрагменных уплотнений в турбине нет; муфта между ротором и шестерней редуктора допускает большую расцентровку.
Фиг. 46. Подшипник судовой турбины конструкции ВВС.
Шаровая опора в данном случае, безусловно, желательна, так как опора корпуса подшипника гибкая. Возможность работы с некоторым перекосом обеспечивается также сравнительно D большим отношением 1,3. Удельная нагрузка на вкладыш для быстроходной турбины довольно высокая (12,5 кг/см2 ).
Подшипник судовой турбины ВВС показан на фиг. 46 (1941 г). Диаметр вала d=225 мм. Условия работы — обычные для судовой турбины: большие возможности перекосов вала, реверсивность, качка судна. Ротор короткий. Применена эллипсная расточка, с зазорами сбоку по 0,45 мм (т. е. 0,0020), сверху 0,25 мм (0,00110). Для этого подшипника D/L=2, т. е. подшипник приспособлен к работе с перекосами. Этому же способствует малая допущенная удельная нагрузка — всего около 5 кг/см2 . Возможно, что такая нагрузка вызвана большим диаметром вала, при котором еще более увеличивать
было бы нежелательно. Опасность неспокойной работы при слишком малом значении q устранена эллипсной расточкой.
Шаровой опоры нет. Однако опирание вкладыша на корпус сравнительно узким пояском, широко применяемое ВВС, по-видимому, позволяет вкладышу в некоторых пределах самоустанавливаться и следовать за валом. Эго тоже способствует работе подшипника при перекосах. Опирание происходит на съемные колодки, расположенные снизу и по бокам. Такая система требует более тщательной подгонки прокладок.
Фиг. 47. Вкладыш с малыми зазорами для судовой турбины фирмы «Дешимаг».
Применение эллипсной расточки со сравнительно малыми зазорами в данном случае обеспечивает уменьшение всплывания ротора. Турбина реактивная; радиальные зазоры в облопачивании не менее 1,2 мм, а в концевых уплотнениях 0,5 мм. Эго значительно больше возможной величины всплывания; уменьшение же зазоров по другим причинам невелико: цилиндр и ротор короткие и большого диаметра, форма цилиндра довольно симметричная, температуры пара умеренные.
Масло распределяется по верхней половине при помощи широкой канавки, от которой идут еще продольные (по образующим). Применение этих канавок не вполне убедительно; смазка хорошо обеспечивается и без них, а положительный эффект от эллипсной расточки благодаря этим канавкам снижается.
В случае сплавления баббитовой заливки просадка вала будет ограничена величиной около 0,3 мм, после чего он сядет на бронзовые предохранительные пояски и сможет работать на них необходимое для остановки турбины время. Однако при работе на бронзовых поясках с удельной нагрузкой q=26 кг/см2 и при плохой смазке или даже без смазки вал может быть сильно испорчен. Поэтому такие предохранительные пояски приносят сомнительную пользу и в настоящее время обычно не применяются.
Фиг. 48 Схема трехклинного подшипника:
А — подвод масла для смазки; Б — подвод масла при пуске (под высоким давлением); Р — направление нагрузки.
Конструкция вкладыша с малыми зазорами фирмы «Дешимаг» показана на фиг. 47 (приблизительно 1937 г.) Он предназначен для многокорпусных судовых турбин активного типа средней и крупной мощности. Роторы этих турбин в основном короткие, цилиндры жесткие; характерны весьма малые зазоры в концевых и диафрагменных уплотнениях (0,2-0,25 мм). Поэтому важно получить максимально устойчивое положение вала в подшипнике при всех режимах, в том числе и при качке корабля.
Для удовлетворения поставленной задачи подшипник выполнен по схеме, показанной на фиг. 40. При диаметре вала d=140 mm. радиальный зазор в нем составляет всего 0,15 мм, т. е. 0,001. Следовательно, смещение центра вала в подшипнике при работе будет меньше
=0,075 мм и составит 0,05—0,06 мм. Благодаря полной симметрии такой подшипник нечувствителен к изменению направления действующей на него силы и применяется также в редукторах турбин этой фирмы.
Вкладыш вставляется в корпус без установочных колодок. Это позволяет делать его тонким и сократить его вес, но требует высокой точности изготовления подшипника и цилиндра, так как никакой подгонки не предусмотрено.
Полезные удельные нагрузки в таких вкладышах очень малы, что является их основным недостатком. В данном подшипнике q=3,5 кг/см2 . Истинная нагрузка будет в 2—3 раза больше, так как имеющийся в верхней половине подпор складывается с рабочей нагрузкой. Вместе с тем, способность такого подшипника спокойно работать даже при очень малой полезной удельной нагрузке, является его ценным преимуществом.
Вкладыш короткий,
= 1,67; однако он плохо приспособлен к работе с перекосом вследствие очень малых зазоров. Это — второй крупный недостаток данного вкладыша.
В последнее время фирма ВВС опубликовала отчет* об исследовании новой конструкции вкладыша, рабочие поверхности которого образованы тремя неподвижными цилиндрическими клиньями. Схема устройства этого вкладыша показана на фиг. 48. Конструкция отражает стремление главным образом тщательно стабилизировать положение вала в подшипнике.
Длины трех сегментов выбраны неравными с целью получить равнодействующую давлений масла направленной вниз и проходящей через центр подшипника.
Данный подшипник, как в ряде случаев и другие подшипники этой фирмы, имеет так же специальный подвод масла под большим давлением для обеспечения смазки при пуске и при длительной работе на валоповоротном устройстве. Подвод этого масла в нижней точке вкладыша вызвал наклонное положение его плоскости разъема. Преимущества трехклинного подшипника, как отмечает фирма, заключаются в том, что он «работает очень устойчиво, выдерживает большие нагрузки и, как показывает теоретическое изучение, до самых больших нагрузок работает с малым эксцентрицитетом».
Недостатками указанного вкладыша считаются сложность его изготовления, косой разъем, обязательный подвод масла под большим давлением при пуске, неприспособленность к перекосам.
О работе таких подшипников в турбинах пока нет данных.
