Tel:+86-575-87957662
Email:
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. Расположенный в районе Фэнсянь в Шанхае, компания "BHS" является профессиональным производители упорных подшипников с наклонными подушками и Завод подшипников наклонных колодок...
Вращающееся оборудование, такое как турбины, компрессоры и насосы, во многом зависит от того, как ротор поддерживается внутри корпуса машины. Выбранный тип подшипника напрямую влияет на стабильность ротора, вибрационные характеристики и максимальную скорость, которую машина может безопасно достичь. В промышленном вращающемся оборудовании преобладают две широкие категории: подшипники с фиксированной геометрией, у которых поверхность подшипника представляет собой одну жесткую дугу, и подшипники наклонной площадки , где несущая поверхность разделена на несколько независимо подвижных площадок.
Это различие не является незначительной деталью дизайна. Это меняет поведение масляной пленки под нагрузкой, реакцию ротора на возмущения и то, какой зазор инженеры должны предусмотреть в конструкции, чтобы избежать нестабильности. Понимание этих различий помогает инженерам выбрать правильный тип подшипника при выборе нового оборудования или устранении повторяющихся проблем с вибрацией.
Подшипник с наклонными подушками заменяет одно сплошное отверстие фиксированного подшипника набором отдельных подушек, расположенных вокруг вала. Каждая колодка опирается на точку поворота и может слегка покачиваться под действием сил, создаваемых вращающимся валом. Такое поворотное действие позволяет каждой колодке образовывать собственный сходящийся масляный клин, независимый от других.
Конструкция представлена в двух основных конфигурациях в зависимости от направления поддерживаемой нагрузки.
Поддерживает радиальные нагрузки, перпендикулярные оси вала. Несколько подушечек окружают вал, каждая из которых создает локализованную гидродинамическую пленку, которая реагирует на положение вала в реальном времени.
Поддерживает осевые нагрузки вдоль оси вала. Колодки расположены по кругу напротив упорного кольца, каждая из которых наклонена для поддержания оптимальной толщины масляной пленки при изменении нагрузки и скорости.
Принцип работы основан на гидродинамической смазке — том же физическом явлении, которое управляет любым подшипником с жидкостной пленкой. Когда вал вращается, он втягивает масло в сужающийся зазор между собой и поверхностью подшипника, создавая давление, которое поднимает и центрирует вал без контакта металла с металлом.
В фиксированном подшипнике этот клин формируется по одной фиксированной дуге, а это означает, что распределение давления полностью определяется геометрией отверстия. В радиальном подшипнике с наклонной подушкой каждая колодка регулирует свой собственный угол по отношению к поверхности вала в зависимости от локального давления пленки, поэтому форма клина самооптимизируется в каждом месте колодки и в каждом рабочем состоянии.
Поскольку каждая подушка реагирует независимо, подшипник с наклонной подушкой эффективно ведет себя как несколько небольших подшипников, работающих вместе, а не как одна сплошная жесткая поверхность.
На диаграмме ниже показано, как фиксированный подшипник образует единый непрерывный масляный клин по сравнению с тем, как подшипник с наклонной подушкой образует несколько независимых клиньев вокруг вала.
Неподвижные подшипники хорошо работают во многих приложениях общего назначения, но по мере увеличения скорости ротора они становятся склонными к явлению самовозбуждающейся вибрации, обычно известному как масляный вихрь, а в более тяжелых случаях - масляный бич. Эта нестабильность возникает потому, что масляная пленка в неподвижном подшипнике может приобретать перекрестную жесткость, которая передает энергию в движение ротора, а не демпфирует его.
Подшипники с наклонными подушками в значительной степени устраняют этот эффект перекрестной связи. Поскольку каждая колодка может свободно поворачиваться, она не может передавать устойчивую тангенциальную силу обратно на вал, как это может сделать жесткое отверстие. Это основная причина, по которой опорные подшипники с наклонными подушками являются выбором по умолчанию для высокоскоростных турбомашин.
| Характеристика | Фиксированный подшипник | Подшипник наклонной подушки |
|---|---|---|
| Стабильность масляной пленки на высокой скорости | Склонен к завихрению масла при превышении определенных порогов скорости. | Более стабильный благодаря независимому отклику пэда |
| Поперечная жесткость | Присутствует и может привести к нестабильности | Минимально, поскольку колодки не выдерживают тангенциального сцепления. |
| Механическая сложность | Простота, меньше движущихся частей | Более сложный, требует шарниров и отдельных колодок. |
| Грузоподъемность на единицу площади | Умеренный | Сопоставимый или выше, в зависимости от количества контактных площадок и конструкции |
| Типичный диапазон применения | Насосы и вентиляторы общего назначения | Турбины, компрессоры, высокоскоростные насосы |
| Техническое обслуживание и осмотр | Проще проверить и заменить | Требует внимания к износу шарниров и выравниванию колодок. |
Осевые нагрузки во вращающихся машинах возникают из-за перепада давления на рабочих колесах, сил винтовой передачи или веса вертикально ориентированного ротора. Упорный подшипник с наклонной подушкой устраняет эти нагрузки по тому же принципу самовыравнивания, что и опорные подшипники, но ориентирован так, чтобы противостоять движению вдоль оси вала.
Каждая упорная подушка наклоняется, образуя сужающуюся пленку между собой и вращающимся упорным кольцом. Поскольку колодки могут регулироваться независимо, распределение нагрузки по всему кольцу колодок имеет тенденцию быть более равномерным, чем то, которого можно достичь при фиксированной упорной поверхности, особенно когда буртик не идеально перпендикулярен валу из-за производственных допусков или термического роста.
| Тип оборудования | Типичный источник осевой нагрузки |
|---|---|
| Центробежные компрессоры | Перепад давления на ступенях рабочего колеса |
| Паровые и газовые турбины | Силы реакции лезвия и тепловое расширение |
| Вертикальные насосы | Вес вращающегося узла плюс гидравлическая тяга |
| Редукторы с косозубой передачей | Осевая составляющая, создаваемая углом зуба шестерни |
Вибрация во вращающемся оборудовании часто возникает из-за взаимодействия динамики ротора с жесткостью и демпфирующими свойствами подшипников. А опорный подшипник с наклонной опорой снижает вибрацию за счет нескольких взаимосвязанных механизмов, а не одной функции.
Поскольку колодки распределяют реакцию нагрузки по всей окружности, а не концентрируют силы реакции на одной дуге, общая жесткость и демпфирование ротора становятся более равномерными во всех направлениях. Эта однородность является одной из основных причин, по которой амплитуды вибрации, измеренные на машинах с подшипниками с наклонными подушками, имеют тенденцию оставаться более плоскими в более широком диапазоне скоростей по сравнению с машинами с фиксированными подшипниками, где пики амплитуды могут резко возникать вблизи определенных критических скоростей.
Полевые данные, собранные на различных высокоскоростных компрессорных установках, показали, что переход с фиксированных подшипников на подшипники с наклоняемыми подушками во время изменения конструкции динамики ротора может значительно снизить амплитуду вибрации на первой критической скорости, часто приводя показания в соответствие со стандартными критериями приемки, когда исходная конструкция фиксированного подшипника имела предельные или неудовлетворительные значения.
Да. Высокая скорость — одна из основных причин существования этого типа подшипников. Соответствующий параметр, который отслеживают инженеры, представляет собой произведение скорости поверхности вала и диаметра подшипника, часто выражаемое как значение DN. Неподвижные подшипники имеют тенденцию достигать предела устойчивости при более низких значениях DN, поскольку пороговая скорость завихрения является прямой функцией геометрии подшипника и зазора.
Подшипники с наклонными подушками значительно повышают этот порог, поскольку из системы в значительной степени исключен элемент жесткости с перекрестной связью, вызывающий вихрь. Вот почему опорные подшипники с наклонными опорами являются стандартным оборудованием в таких устройствах, как паровые турбины, газотурбинные генераторные установки, высокоскоростные центробежные компрессоры и многоступенчатые насосы, работающие значительно выше диапазонов скоростей, в которых фиксированные подшипники остаются стабильными.
Не для каждой машины требуется подшипник наклонной опоры. Выбор должен основываться на условиях эксплуатации, а не на предположении, что более сложная конструкция всегда является лучшим выбором.
Рабочая скорость остается значительно ниже порога стабильности, направление нагрузки постоянно, а приложение допускает более простое обслуживание с меньшим количеством прецизионных компонентов.
Машина работает на высокой относительной скорости, испытывает переменную или легкую нагрузку или ранее демонстрировала нестабильность вибрации, которая коррелирует с частотой вихря, близкой к половине рабочей скорости.
Когда в машине, оснащенной подшипниками с наклонными подушками, возникают проблемы с вибрацией или температурой, основная причина часто связана с состоянием колодок, подачей смазки или выравниванием, а не с основной конструкцией подшипника.
| Симптом | Вероятная причина |
|---|---|
| Повышенная температура подшипников | Недостаточный поток масла или ухудшение вязкости смазочного материала. |
| Субсинхронная вибрационная составляющая | Износ шарнира колодки снижает реакцию самовыравнивания |
| Неравномерный износ колодок | Несоосность валов или неравномерное распределение нагрузки. |
| Внезапное увеличение вибрации при запуске. | Недостаточная масляная пленка при работе на низкой скорости. |
Регулярный мониторинг температуры металла подшипников и спектра вибрации остается наиболее надежным способом обнаружить развивающийся износ колодок до того, как он перерастет в функциональный отказ.
Подшипники с наклонными подушками представляют собой гидродинамические подшипники, состоящие из нескольких независимых подушек, которые поворачиваются, образуя саморегулирующиеся масляные пленки и используемые для восприятия радиальных или осевых нагрузок во вращающемся оборудовании.
Каждая колодка поворачивается в ответ на локальное давление масляной пленки, что позволяет ей образовывать оптимальный сходящийся клин при изменении скорости вала и нагрузки, что удерживает вал в центре без контакта металла с металлом.
Они в значительной степени устраняют перекрестную жесткость, вызывающую завихрение масла и биение масла в неподвижных подшипниках, что позволяет машинам стабильно работать на гораздо более высоких скоростях.
Равномерно распределяя реакцию нагрузки вокруг вала и сводя к минимуму поперечные силы, они обеспечивают более равномерную жесткость и демпфирование, что выравнивает вибрационную реакцию во всем диапазоне рабочих скоростей.
Да, они специально разработаны для высокоскоростных применений и являются стандартными для турбин, компрессоров и высокоскоростных насосов, где фиксированные подшипники могут стать нестабильными.
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. Расположенный в районе Фэнсянь в Шанхае, компания "BHS" является профессиональным производители упорных подшипников с наклонными подушками и Завод подшипников наклонных колодок...
Авторские права © 2017 ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. Все права защищены. Китай Подшипники скольжения с наклонными подушками Производители
