Конструкция упорного подшипника

Конструктивно упорный подшипник чаще всего размещают в корпусе вместе с одним из вкладышей опорного подшипника.

В современных турбоагрегатах применяют сегментные упорные гидродинамические подшипники скольжения.

На валу турбины 1 выполняют упорный диск 4(гребень), который через масляный слой опирается в зависимости от направления осевого усилия на сегменты 3 или 5, поворачивающиеся около ребер качения 9. Масло для смазки подводится от насоса в коллектор 8, из которого по отверстиям 2 в установочном кольце подается к сегментам 3.

Между упорным сегментом и гребнем образуется масляная пленка, препятствующая их контакту (сухому трению).

Маслоснабжение сегментов 5 второго ряда осуществляется перепуском масла по маслопроводу 7 в камеру этих сегментов.

Способы уменьшения осевого усилия

(1.) Для уменьшения осевого усилия, передаваемого на упорный подшипник, применяют так называемый разгрузочный поршень, которым является первый отсек переднего кольцевого уплотнения с увеличенным диаметром уплотнительных щелей.

Диаметр «поршня» d_п выполняют больше, чем диаметр вала d₁ под диафрагмой второй ступени. В результате на кольцевую поверхность, расположенную вне окружности диаметра d_п, будет действовать осевое усилие R_д, обусловленное разностью давлений (р'₁ — р₂) и направленное по потоку пара, а на кольцевую поверхность.

будет действовать давление р₂ за ступенью, и в результате возникнет разгружающая сила:

.

действующая справа налево и направленная против основного осевого усилия R_у, действующего слева направо.

Чем больше разность диаметров d_п и d₁, тем больше разгрузочная сила.

Т.к. d_п> d₂ — диаметра вала, выходящего из цилиндра, на ротор будет действовать дополнительная нагружающая осевая сила:

.

вызванная давлением р_х.

Рис. 4.

Для уменьшения р_х камеру отбора из уплотнения соединяют с промежуточной ступенью или выходным патрубком.

Суммарное осевое усилие, действующее на ротор, определяется:

.

Как правило, в турбинах активного типа разгрузочный поршень имеет небольшой диаметр; в турбинах реактивного типа, где осевые усилия велики, разгрузочный поршень выполняют большого диаметра, сравнимого с диаметром ступеней турбины.

(2.) Использование симметричной конструкции цилиндра.

Рис.5

Обычно таким образом выполнены ЦНД.

Такая конструкция неприемлема для турбин с малым объемным пропуском пара, из-за слишком малых высот лопаток в ЦВД.

У турбины К-500−65/3000 ХТЗ все цилиндры выполнены таким образом:

Рис. 6.

(3.) Использование противоточного цилиндра, в котором пар после прохождения через несколько ступеней поворачивает на 180є и движется в обратном направлении (рис.6).

Однако, при этом возникают дополнительные потери с выходной скоростью пара в первой группе ступеней, а также потери из-за поворота потока пара.

Рис. 7.

(4.) Противоположное направление потоков пара в соседних цилиндрах (рис.7).

Рис. 8.

В турбинах с промежуточным перегревом при переходных режимах усилия R₁ и R₂, взаимно уравновешенные для стационарного режима, могут существенно отличаться (R₁?R₂), т.к. из-за большой инерционности парового объема трубопроводов промежуточного перегрева давление перед ЦСД изменяется не одновременно с изменением давления перед ЦВД. Поэтому роторы ЦВД и ЦСД должны быть уравновешены каждый в отдельности. Это является недостатком данной конструкции.