RU196920U1

RU196920U1 - BEARING SHIELD OF ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU196920U1
Application number: RU2019143007U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Паршуков; Павел Григорьевич Колпахчьян; Алексей Рифкатович Шайхиев
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-03-20

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к конструкции высокооборотных электрических машин и может быть использована в области установок генерации электрической энергии, построенных на базе высокооборотных микротурбин. При этом конструкция подшипникового щита должна обеспечивать высокие значения точности положения ротора относительно продольной оси расточки статора электрической машины во всем диапазоне эксплуатационных температур. Техническим результатом полезной модели является разработка подшипникового щита электрической машины с постоянными геометрическими и прочностными параметрами во всем рабочем температурном диапазоне электрической машины, обладающего высокой технологичностью производства и обеспечивающего повышение надежности работы электрической машины, упрощение процесса ее сборки и ремонта. Технический результат полезной модели достигается за счет подшипникового щита электрической машины, содержащего основу подшипникового щита, опору подшипника, прокладку и подшипник, при этом прокладка выполнена из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем, а основа подшипникового щита и опора подшипника выполнены из нержавеющей стали с низким температурным коэффициентом расширения.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, to the design of high-speed electric machines and can be used in the field of electric power generation facilities based on high-speed microturbines. Moreover, the design of the bearing shield must provide high values of the accuracy of the position of the rotor relative to the longitudinal axis of the bore of the stator of the electric machine in the entire range of operating temperatures. The technical result of the utility model is the development of a bearing shield of an electric machine with constant geometric and strength parameters in the entire operating temperature range of an electric machine, which is highly manufacturable and provides increased reliability of the electric machine, simplifying the process of its assembly and repair. The technical result of the utility model is achieved due to the shield of an electric machine containing the base of the shield, bearing support, gasket and bearing, while the gasket is made of self-hardening composite material with mineral filler, and the base of the shield and bearing support are made of low temperature stainless steel expansion coefficient.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к конструкции высокооборотных электрических машин и может быть использована в области установок генерации электрической энергии, построенных на базе высокооборотных микротурбин. При этом конструкция подшипникового щита должна обеспечивать высокие значения точности положения ротора относительно продольной оси расточки статора электрической машины во всем диапазоне эксплуатационных температур.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, to the design of high-speed electric machines and can be used in the field of electric power generation facilities based on high-speed microturbines. Moreover, the design of the bearing shield must provide high values of the accuracy of the position of the rotor relative to the longitudinal axis of the bore of the stator of the electric machine in the entire range of operating temperatures.

Так известна конструкция подшипникового щита электрической машины (патент SU 419067), содержащая металлический корпус для размещения подшипника и чашеобразную часть, которая по внешнему диаметру прикреплена к статору внутри лобовых частей обмотки последнего, при этом с целью упрощения изготовления, металлический корпус выполнен с радиально направленными выступами, фиксирующими его положение относительно чашеобразной части, выполненной из неметаллического материала, например, пластмассы. С целью улучшения охлаждения подшипника, радиальные выступы, по крайней мере, на одной торцевой стороне щита имеют поверхность, непосредственно соприкасающуюся с окружающим воздухом.Thus, the design of the bearing shield of an electric machine (patent SU 419067) is known, comprising a metal housing for accommodating the bearing and a cup-shaped part, which is attached to the stator inside the frontal parts of the winding of the latter by its outer diameter, while in order to simplify manufacturing, the metal housing is made with radially directed protrusions fixing its position relative to the cup-shaped part made of non-metallic material, for example, plastic. In order to improve bearing cooling, the radial protrusions on at least one end face of the shield have a surface that is in direct contact with the surrounding air.

Недостатком предложенной конструкции подшипникового щита электрической машины является то, что предложенная конструкция подшипникового щита не позволяет достаточно точно позиционировать продольную ось ротора относительно продольной оси расточки ротора из-за увеличения пластичности неметаллического материала, например, пластмассы с увеличением температур.The disadvantage of the proposed design of the bearing shield of an electric machine is that the proposed design of the bearing shield does not allow to accurately position the longitudinal axis of the rotor relative to the longitudinal axis of the bore of the rotor due to an increase in the ductility of a non-metallic material, for example, plastic with increasing temperatures.

Прототипом подшипникового щита электрической машины принимается подшипниковый щит электродвигателя (патент RU 2045121), включающий посадочное место под подшипник, ребра охлаждения, крепежные ушки, с целью повышения ремонтопригодности, в посадочное место под подшипник установлено свертное стальное кольцо на клею, а со стороны ребер охлаждения выполнена проточка для крепления щита при его механической обработке.The prototype of the shield of an electric machine accepts a shield of an electric motor (patent RU 2045121), which includes a bearing seat, cooling fins, fixing ears, in order to improve maintainability, a rolled steel ring is installed on the adhesive under the bearing, and the cooling fins are made on the side of the cooling fins Groove for attaching the shield during its machining.

К недостаткам прототипа можно отнести невозможность стабилизации положения ротора в расточке статора в процессе крепления подшипникового щита к корпусу электрической машины из-за жесткого клеевого крепления стального кольца до установки подшипникового щита в корпус машины. А также низкую надежность клеевого крепления стального кольца к корпусу подшипникового щита, так как подшипниковый щит и стальное кольцо выполнены из материалов с различными коэффициентами температурного расширения, то при нагреве клей будет испытывать деформацию, что приведет к увеличению износа клеевого слоя за счет увеличения нагрузки на него при изменении температуры в различных режимах работы.The disadvantages of the prototype include the inability to stabilize the position of the rotor in the stator bore in the process of attaching the bearing shield to the body of the electric machine due to the hard adhesive bonding of the steel ring before installing the bearing shield in the machine body. As well as the low reliability of the adhesive fastening of the steel ring to the housing of the bearing shield, since the bearing shield and the steel ring are made of materials with different coefficients of thermal expansion, when heated, the adhesive will undergo deformation, which will lead to increased wear of the adhesive layer due to an increase in the load on it when the temperature changes in various modes of operation.

Задачей полезной модели является разработка подшипникового щита электрической машины, обеспечивающего высокую точность центровки оси подшипника относительно центральной оси расточки статора электрической машины.The objective of the utility model is to develop a bearing shield for an electric machine that provides high accuracy of alignment of the bearing axis relative to the central axis of the stator bore of the electric machine.

Техническим результатом полезной модели является разработка подшипникового щита электрической машины с постоянными геометрическими и прочностными параметрами во всем рабочем температурном диапазоне электрической машины, обладающего высокой технологичностью производства и обеспечивающего повышение надежности работы электрической машины, упрощение процесса ее сборки и ремонта.The technical result of the utility model is the development of a bearing shield of an electric machine with constant geometric and strength parameters in the entire operating temperature range of an electric machine, which is highly manufacturable and provides increased reliability of the electric machine, simplifying the process of its assembly and repair.

Технический результат полезной модели достигается за счет подшипникового щита электрической машины, содержащего основу подшипникового щита, опору подшипника, прокладку и подшипник, при этом прокладка выполнена из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем, а основа подшипникового щита и опора подшипника выполнены из нержавеющей стали с низким температурным коэффициентом расширения.The technical result of the utility model is achieved due to the shield of an electric machine containing the base of the shield, bearing support, gasket and bearing, while the gasket is made of self-hardening composite material with mineral filler, and the base of the shield and bearing support are made of low temperature stainless steel expansion coefficient.

На фиг. 1 показано поперечное сечение подшипникового щита электрической машины, на фиг. 2 показан эскиз и продольный разрез опоры подшипника с нанесенной прокладкой из самозатвердевающего композитного материала, на фиг. 3 показан эскиз подшипникового щита электрической машины.In FIG. 1 shows a cross section of a bearing shield of an electric machine; FIG. 2 shows a sketch and a longitudinal section of a bearing support with a gasket made of self-hardening composite material, FIG. 3 shows a sketch of a bearing shield of an electric machine.

Подшипниковый щит электрической машины состоит из основы подшипникового щита 1, опоры подшипника 2, прокладки 3 из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнением (например, гипсом) на месте болтового соединения 4 опоры подшипника 2 и подшипника 5. Основа подшипникового щита 1 и опора подшипника 2 выполнены из нержавеющей стали с низким температурным коэффициентом расширения и изготавливаются из сплошной заготовки методом токарной обработки без применения дополнительной обработки. Подшипник 5 запрессовывается в опору подшипника 2. Основа подшипникового щита 1 с помощью болтового соединения 6 крепится на корпус электрической машины (на фиг. не обозначен). На торцевую поверхность опоры подшипника 2, обращенную при сборке подшипникового щита к основе подшипникового щита 1, нанесена прокладка 3 из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнением (например, гипсом). Опора подшипника 2 устанавливается в основу подшипникового щита 1 и закрепляется в ней с помощью болтовых соединения 4.The bearing shield of the electric machine consists of the base of the bearing shield 1, bearing support 2, gaskets 3 of self-hardening composite material with mineral filling (for example, gypsum) in place of the bolted joint 4 of bearing support 2 and bearing 5. The base of bearing shield 1 and bearing support 2 are made stainless steel with a low temperature coefficient of expansion and are made from a solid billet by the method of turning without the use of additional processing. The bearing 5 is pressed into the bearing support 2. The base of the bearing shield 1 is attached to the body of an electric machine using a bolt connection 6 (not indicated in FIG.). A gasket 3 of a self-hardening composite material with mineral filling (for example, gypsum) is applied to the end surface of the bearing support 2, facing during assembly of the bearing shield to the base of the bearing shield 1. Bearing support 2 is installed in the base of the bearing shield 1 and secured to it using bolted connections 4.

При установке подшипникового щита (на фиг. не обозначен) электрической машины основа подшипникового щита 1 жестко закрепляется к корпусу электрической машины (на фиг. не обозначен) при помощи болтовых соединений 6. На торцевую поверхность опоры подшипника 2 с впрессованным подшипником 5, обращенной к основе подшипникового щита 1 и на месте болтового соединения 4 наносится прокладка 3 из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем (например, гипсом). Опора подшипника 2 с впрессованным подшипником 5 и нанесенной прокладкой 3 из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем (например, гипсом) устанавливается в основу подшипникового щита 1 так, чтобы ось подшипника 5 совпадала с положением продольной оси расточки статора (на фиг. не обозначен) электрической машины. Позиционирование оси подшипника 5 выполняется за счет перемещения опоры подшипника 2 с впрессованным подшипником 5 в основе подшипникового щита 1 за счет деформации прокладки 3 из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем (например, гипсом). После выполнения позиционирования опора подшипника 2 с впрессованным подшипником 5 фиксируется с основой подшипникового щита 1 болтовым соединением 4 с усилием в неполный натяг. Через промежуток времени необходимый для полного затвердевания самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем (например, гипсом) прокладки 3 проводится операция затяжки болтового соединения 4 с полным усилием.When installing the bearing shield (not shown in FIG.) Of the electric machine, the base of the bearing shield 1 is rigidly fixed to the body of the electric machine (not shown in FIG.) Using bolted joints 6. On the end surface of the bearing support 2 with the pressed-in bearing 5 facing the base bearing shield 1 and in place of the bolt joint 4, a gasket 3 of self-hardening composite material with a mineral filler (for example, gypsum) is applied. Bearing support 2 with a pressed-in bearing 5 and a gasket 3 made of self-hardening composite material with a mineral filler (for example, gypsum) is installed in the base of the bearing shield 1 so that the axis of the bearing 5 coincides with the position of the longitudinal axis of the stator bore (not indicated in Fig.) Electric cars. The positioning of the bearing axis 5 is carried out by moving the bearing support 2 with the pressed-in bearing 5 at the base of the bearing shield 1 due to the deformation of the gasket 3 from a self-hardening composite material with a mineral filler (for example, gypsum). After completing the positioning, the bearing support 2 with the pressed-in bearing 5 is fixed to the base of the bearing shield 1 by a bolt connection 4 with a partial tightening force. After a period of time necessary for the complete hardening of the self-hardening composite material with a mineral filler (for example, gypsum) of the gasket 3, the bolt joint 4 is tightened with full force.

Использование в качестве материала для прокладки 3 самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем (например, гипсом), позволяет обеспечить постоянство геометрических и прочностных параметров подшипникового щита электрической машины во всем рабочем температурном диапазоне, а следовательно и повысить надежность электрической машины.The use of a self-hardening composite material with a mineral filler (for example, gypsum) as a material for laying 3 makes it possible to ensure the constancy of the geometric and strength parameters of the bearing shield of the electric machine over the entire operating temperature range, and, consequently, to increase the reliability of the electric machine.

Использование прокладки 3 из самозатвердевающего композитного материала с минеральным наполнителем (например, гипсом) позволяет обеспечить точность положения оси подшипника 5 относительно оси расточки статора (на фиг. не обозначен) без использования в конструкции подшипникового щита дополнительных выступов и пазов, что обеспечивает технологичность производства подшипникового щита и упрощение процесса сборки и ремонта электрической машины.Using a gasket 3 made of a self-hardening composite material with a mineral filler (for example, gypsum) makes it possible to ensure the accuracy of the position of the axis of the bearing 5 relative to the axis of the stator bore (not indicated in Fig.) Without using additional protrusions and grooves in the design of the bearing shield, which ensures the manufacturability of the production of the bearing shield and simplifying the assembly and repair process of the electric machine.

Claims

A bearing shield of an electric machine comprising a bearing shield base, a bearing support, a gasket and a bearing, characterized in that the gasket is made of self-hardening composite material with mineral filler, and the bearing shield base and the bearing support are made of stainless steel with a low temperature coefficient of expansion.