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Perfectionnements au transport de machines rotatives.
Cette invention concernedes mach.ines possédant un organe rotatif monte dans des roulements à billes, à rouleaux, à aiguilles, ou analogues et elle se rapporte plus particulière- ment à la protection des paliers ou roulements contre les dété- r riorations pendant le transport de la machine.
Lorsqu'une machine'comportant un organe rotatif, par exemple une machine dynamo-électrique, est transportée dans une caisse d'emballage par des moyens de transport normaux., elle risque d'être soumise à des vibrations et des chocs, et il est difficile de monter la machine à l'intérieur de sa caisse d'emballage de telle manière que,lés mouvements résultants ne soient pas transmis à la machine, L'organe rotatif, qui peut
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être monté par exemple dans des roulements à rouleaux, est norma- lement fixe pendant le transport, et les lignes de contact entre les rouleaux et les faces des bagues de roulement restent ainsi dans les mêmes positions angulaires.
Dans ces conditions, des déplacements axiaux fréquents de l'organe rotatif, provoqués par les vibrations, tendent à détériorer les faces des bagues de roulement et les rouleaux par suite d'un frottement constant le. long de leurs lignes de contact.
Ce phénomène a déjà été étudié et des dispositifs d'emballage qui produisent une rotation du rotor, par suite du mouvement vibratoire, ont déjà été proposés précédemment.
Ainsi, dans un de ces dispositifs, la machine est montée élastiquement dans sa caisse .d'emballage et une roue à rochet fixée à l'organe rotatif est agencée pour coopérer avec un cliquet relié à la caisse d'emballage de telle sorte qu'un déplacement relatif qui se produit entre la machine et la caisse d'emballage par suite de vibrations provoque la rotation pas pas de la roue à rochet et par conséquent celle de l'organe rotatif de la machine.
Suivant une autre disposition, la machine est montée rigidement et une roue à rochet sur l'organe rotatif de celle-ci coopère avec un cliquet sur un pendule oscillant librement de telle, sorte que'lorsque le pendule oscille par suite des vibrations, la roue à rochet et par conséquent l'organe rotatif tournent pas.à pas,
Toutefois, dans ces dispositifs, le mouvement minimum nécessaire pour provoquer la rotation de l'organe rotatif doit être égal au pas de la roue à rochet, de telle sorte que des vibrations de petites amplitudes,qui peuvent encore donner lieu à des détériorations aux paliers ou roulements ne provoquent pas de rotation du moteur pouvant réduire ces détériorations.
Un but de la. présente invention est de procurer un dis- positif où les vibrations ou chocs provoquent une rotation con-
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tinue (et non pas à pas) de l'organe rotatif, tan,t que la vibra- tion se trouve dans les limites d'amplitude et de fréquence pour lesquelles le dispositif a été prévu.
Suivant la présente invention, une machine possédant un organe rotatif monté dans des paliers ou roulements est pour-
Vue pendant le transport d'un ruban, fil métallique, courroie,
Corde, câble ou autre élément de transmission flexible (c.à.d. non ' rigide) ancré à proximité de ses deux extrémités opposées et pas- sant en contact à friction au.moins partiellement autour d'une surface en substance cylindrique et coaxiale de l'organe rotatif, cet élément de transmission flexible étant pourvu d'un ressort de tension agissant sur lui entre l'ancrage d'une extrémité de l'élément flexible et son contact avec cette surface, tandis qu'une masse montée élastiquement (qui peut être la machine elle-même)
est disposée de façon à coopérer avec la partie de l'élément flexi- ble entre son autre extrémité et cette surface de telle manière que lors d'un déplacement de cette masse par suite de vibration, la distance effective entre cette autre extrémité et cette surface augmente et diminue alternativement; le ressort tendeur agit alors pour absorber le mou qui se produit dans l'élément flexible lors de la réduction de cette distance ce qui a pour effet que pendant l'augmentation subséquente de cette distance, la partie de l'élé- ment flexible qui couvre ce$le-ci produit sur cette surface, par suite du contact à friction, une force qui tend à faire tourner l'organe rotatif.
La surfaces cylindrique de l'organe rotatif peut avoir une gorge pour recevoir l'élément flexible et le terme cylindrique est censé comprendre cette forme à gorge, Pendant les périodes de vibration l'augmentation et la diminution de la distance mentionnée se font par une action répé- tée et l'on comprendra que si la vitesse de cette répétition, qui correspond à la fréquence de la vibration, est suffisamment élevée
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l'organe rotatif tournera. d'une manière continue en raison de- son inertie.
Ainsi si la force de traction (F) exercée par le ressort est supposée constante, comme cela se présente à peu près en pratique vu que l'amplitude du déplacement de la masse montée élastiquement est normalement faible, 1 application, de la théorie usuelle des transmissions, courroie montre que le. force résultante (R1) tendant à faire tourner. rotatif lors (l'une augmenta- tion de la distance considérée est donnée par la formule.
RI = Fe # - F tandis que la force résultante (R2).tendant à faire tourner l'organe 'rotatif (dans le sens opposé) lors de la diminution subsé- quente de cette distance est donnée,par
R2 = F - Fe # où est le coefficient de friction entre l'élément de transmission flexible et la surface cylindrique et 8l'angle de contact (en ra- dians) entre l'élément flexible et la surface cylindrique. par ce qui précède, on voit qu'il existe une notable différence entre ces forces résultantes et cornue elles a.gissent sur le même rayon il y aura une différence correspondante entre les couples res- pectifs ainsi, appliqués à l'organe rotatif;
par conséquent, pen- . dant les Péri deµ'de vibration, la rotation amorcée par la pre- , mière force résultante (R1) dans un sens continue à se prodùire dans ce sens aussi.longtemps ..que la vibration reste dans des limites prédéterminées d'amplitude et de fréquence, Pour assurer une rotation continue de cette manière, la force F du ressort doit évidemment être 'choisie, de façon que la force résultante R2 soit insuffisante pour arrêtera rotation produite par la force résultante Rl.
Oh a supposé dans ce qui précède que la constante teps du dispositif de tendon à ressort est plus courte que la constant. temps de la masse montée élastiquement ; s'il n'en est pas ainsi.
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la différence entre les forces résultantes Rl et R2 sera même plus grande.
. Ainsi qu'on le comprendra, la construction et le fonc- tionnement du dispositif dépendent d'un certain nombre de varia- bles telles que par exemple le rayon de,la surface cylindrique en contact avec l'élément flexible, l'inertie de l'organe rotatif, la force exercée par le ressort tendeur., l'angle de contact et le coefficient de frottement entre l'organe flexible et la surface cylindrique, et les caractéristiques de la monture élastique de la masse mentionnée. Le choix des valeurs pour ces variables n'est toutefois pas essentiel en regard de la différence relative- ment grande entre les forces résultantes tendant à faire tourner l'organe rotatif dans des sens opposés.
On comprendra que l'invention sera généralement em- ployée dans le cas où la machine est contenue dans une caisse d'emballage, mais il est clair qu'elle peut être appliquée aussi à une machine qui est simplement fixée, par exemple, au plancher d'un véhicule de transport.
Pour réaliser l'invention, la tension de l'élément flexible peut être produite en ancrant son extrémité appropriée par l'intermédiaire ,d'un ressort de la puissance nécessaire, ou bien on peut fair passera élément flexible sur une poulie, ou l'équivalent, soumise à l'action d'un ressort.dans le sens voulu ' pour appliquer la tension nécessaire.
Ainsi,qu'il a été'indiqué précédemment,. la masse montée élastiquement peut être constituée par la machine même, auquel cas il est à recommander que. l'extrémité-de l'élément flexible opposée à celle sur laquelle agit le ressort fixé entre la surface cylindrique et cette extrémité, soit fortement ancré à une struc- ture de support rigide sur laquelle la machine est montée élasti- quement, par exemple, une caisse d'emballage ou le plancher d'un véhicule de transport. En variante, la.machine peut être montée
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rigidement et cette extrémité opposée de l'élément flexible peut être ancrée à une masse séparée qui est portée par la structure de support d'une manière élastique par rapport à la machine.
Pour bien faire comprendre l'invention, deux formes d'exécution de celle-ci dans l'application à une machine dynamo- électrique seront décrites ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
Fig, 1 représente schématiquement une forme d'exécution dans laquelle la machine constitue elle-même la masse montée élastiquement, et
Fig. 2 représente schématiquement une forme d'exécution où il est fait' emploi d'une masse s.éparée montée élastiquement.
Dans la forme d'exécution de la Fig. l, l'enveloppe 3 du stator d'une machine dynamo-électrique dont le rotor 4 est monté de façon à pouvoir tourner à l'intérieur du stator dans des roule- ments ou autres paliers analogues (non représentés), est fixée par exemple par des boulons sur une structure de support 1 qui peut notamment être constituée par le fond d'une caisse d'embal- 'lage ou le plancher d'un véhicule de transport. Des tampons, des coussins ou autres pièces élastiques analogues 2 sont intercalés entre l'enveloppe 3 du stator et la structure de support 1, de telle sorte que la machine estmontée élastiquement et peut en con- séquence, sous' l'action desvibrations verticales, s'élever et s'abaisser en un mouvement oscillatoire par rapport à la structurel.
Un élément de transmission flexible .(non rigide) 5 consti- tué par une courroie, un fil métallique, une corde, un ruban, un câble ou autre élément relativement inextensible et dont une extré- mité est directement ancrée à la structure 1 en un point A, passe en contact à friction autour de l'arbre 6 du rotor 4, sur lequel il est'de préférence enroulé hélicoïdalement sur au moins un tour complet, tandis qu'à son autre extrémité il.est ancré par l'inter- médiaire d'un ressort tendeur 7 à un point B de la structure 1,
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Au moyen de cette'disposition, si la machine est momen- tanément déplacée par rapport à la structure 1 en se rapprochant de celle-ci par suite d'une vibration ou d'un brusque soubresaut dans le sens vertical,
l'élément flexible 5 tend à prendre du mou autour de l'arbre 6 mais est tiré sur celui-ci par le ressort 7 de telle sorte que la tension est maintenue dans l'élément flexi- ble. Il en résulte que la longueur de la partie de l'élément flexible 5 entre le point A' auquel une de ses extrémités est fixée à la structure 1 et le point.C où il vient d'abord en contact avec l'arbre,6, se raccourcit. Par conséquent lorsque la machine reprend sa position initiale par rapport à la structure 1 ou qu'elle est déplacée d'une autre façon dans cette direction, l'élément flexible 5, par suite de son contact à friction avec l'arbre 6 produit sur l'arbre un couple qui fait tourner le rotor 4 d'une faible amplitude.
Ce déplacement vertical de la machine par rapport à la structure 1 se produit pendant les périodes de vibration d'une façon répétée et comme il a été dit précédemment, ceci donne lieu à une rotation continue du rotor par suite de son inertie propre, pourvu que l'amplitude et la fréquence de la. vibration se trouvent dans certaines limites imposées par les paramètres du dispositif dans n'importe quel cas particulier)et que la force exercée par le ressort 7 soit convenablement choisie.
Dans'la forme d'exécution. de la Fig. 2, où les pièces correspondant à celles de la Fig. 1 sont désignées par les mêmes chiffres de référence, l'enveloppe 3 du stator de..la machine n'est r plus montée élastiquement mais est dans cet exemple fixée rigide- ment, par exemple boulonnée, à la structure de support 1.
L'ex- trémité de l'élément de.transmission flexible 5 située à l'opposé de l'extrémité ancrée par l'intermédiaire du ressort tendeur 7 est cette fois fixée à un lourd bloc 8 ,fixé à la structure 1 avec intercalation d'une pièce élastique 9 de :
elle sorte que le bloc 8 constitue une masse montée élastiquement. ' Une vibration ou des
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chocs verticaux provoquent un déplacement vertical oscillatoire du bloc 8, de telle sorte que la distance entre celui-ci et le premier point de contact de l'élément flexible 5 avec l'arbre 6
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augmente et diminue a1ôFtZùWfi%tavsoeént Par éonsé comprendra facilement qu'on obtient un résultat semblable à celui de la disposition suivant la Fig, 1, dônnant lieu, comme il a déjà été expliqué, à une rotation continue du rotor
Au lieu de passer en contact à friction autour de l'ar- bre 6 comme dans les formes d'exécution représentées, il est évi- dent que l'élément flexible 5 pourrait passer'autour de n'importe quelle autre surface cylindrique'coaxiale du rotor 4;
cette sur- face peut par exemple être formée par une pièce cylindrique fixée temporairement à l'arbre 6 coaxialement à celui-ci pendant le transport de la machine.
On se rendra compte que cette invention non seulement réduit la détérioration des paliers ou roulements des machines qui sont actuellement expédiées complètement montées, mais permet aussi de transporter toutes montées les grandes machines dont les organes rotatifs sont actuellement expédiés séparément..
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Improvements in the transport of rotary machines.
This invention relates to machines having a rotating member mounted in ball, roller, needle, or the like bearings and more particularly relates to the protection of bearings or bearings against deterioration during transport. the machine.
When a machine comprising a rotating member, for example a dynamo-electric machine, is transported in a packing case by normal means of transport., It risks being subjected to vibrations and shocks, and it is difficult to mount the machine inside its packing box in such a way that the resulting movements are not transmitted to the machine, The rotating member, which can
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being mounted, for example, in roller bearings, is normally fixed during transport, and the contact lines between the rollers and the faces of the bearing rings thus remain in the same angular positions.
Under these conditions, frequent axial displacements of the rotary member, caused by the vibrations, tend to deteriorate the faces of the bearing rings and the rollers as a result of constant friction le. along their contact lines.
This phenomenon has already been studied and packaging devices which produce a rotation of the rotor, as a result of the vibratory movement, have already been proposed previously.
Thus, in one of these devices, the machine is resiliently mounted in its packing box and a ratchet wheel fixed to the rotating member is arranged to cooperate with a pawl connected to the packing box so that a relative displacement which occurs between the machine and the packing box as a result of vibrations causes the rotation not of the ratchet wheel and consequently that of the rotary member of the machine.
According to another arrangement, the machine is rigidly mounted and a ratchet wheel on the rotating member thereof cooperates with a pawl on a freely oscillating pendulum so that 'when the pendulum oscillates as a result of the vibrations, the wheel ratchet and therefore the rotary member rotate step by step,
However, in these devices, the minimum movement necessary to cause the rotation of the rotary member must be equal to the pitch of the ratchet wheel, so that vibrations of small amplitudes, which can still give rise to damage to the bearings. or bearings do not cause the motor to rotate which could reduce this damage.
A goal of the. The present invention is to provide a device in which vibrations or shocks cause a conspicuous rotation.
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tine (and not step by step) of the rotary member, tan, t the vibration is within the amplitude and frequency limits for which the device has been designed.
According to the present invention, a machine having a rotary member mounted in bearings or bearings is for-
View during transport of a ribbon, metal wire, belt,
Rope, cable or other flexible (ie non-rigid) transmission element anchored near its two opposite ends and passing in frictional contact at least partially around a substantially cylindrical and coaxial surface of the rotary member, this flexible transmission element being provided with a tension spring acting on it between the anchoring of one end of the flexible element and its contact with this surface, while an elastically mounted mass ( which can be the machine itself)
is arranged so as to cooperate with the part of the flexible element between its other end and this surface in such a way that during a displacement of this mass as a result of vibration, the effective distance between this other end and this surface alternately increases and decreases; the tension spring then acts to absorb the slack which occurs in the flexible element during the reduction of this distance which has the effect that during the subsequent increase of this distance, the part of the flexible element which covers this produces on this surface, as a result of the frictional contact, a force which tends to make the rotary member turn.
The cylindrical surfaces of the rotating member may have a groove to receive the flexible member and the term cylindrical is intended to include this grooved shape, During periods of vibration the increase and decrease in the mentioned distance is effected by an action repeated and it will be understood that if the speed of this repetition, which corresponds to the frequency of the vibration, is sufficiently high
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the rotary member will rotate. continuously due to its inertia.
Thus if the tensile force (F) exerted by the spring is assumed to be constant, as it appears more or less in practice since the amplitude of the displacement of the elastically mounted mass is normally small, 1 application of the usual theory of transmissions, belt shows that the. resulting force (R1) tending to rotate. rotary during (the one increase in the distance considered is given by the formula.
RI = Fe # - F while the resulting force (R2) tending to make the rotary member turn (in the opposite direction) during the subsequent decrease in this distance is given, by
R2 = F - Fe # where is the coefficient of friction between the flexible transmission element and the cylindrical surface and 8 the contact angle (in radians) between the flexible element and the cylindrical surface. from what precedes, we see that there exists a notable difference between these resulting forces and retort they act on the same radius there will be a corresponding difference between the respective torques thus, applied to the rotary member;
therefore, pen-. During periods of vibration, the rotation initiated by the first resultant force (R1) in one direction continues to occur in this direction as long as the vibration remains within predetermined limits of amplitude and To ensure continuous rotation in this manner, the spring force F must of course be chosen, so that the resulting force R2 is insufficient to stop rotation produced by the resulting force R1.
Oh assumed in the above that the constant teps of the spring tendon device is shorter than the constant. time of the elastically mounted mass; if it is not so.
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the difference between the resulting forces R1 and R2 will be even greater.
. As will be understood, the construction and operation of the device depend on a number of variables such as, for example, the radius of, the cylindrical surface in contact with the flexible element, the inertia of the rotating member, the force exerted by the tensioning spring, the contact angle and the coefficient of friction between the flexible member and the cylindrical surface, and the characteristics of the elastic mount of the mentioned mass. The choice of values for these variables is, however, not essential in view of the relatively large difference between the resulting forces tending to rotate the rotary member in opposite directions.
It will be understood that the invention will generally be employed in the case where the machine is contained in a packing case, but it is clear that it can be applied also to a machine which is simply fixed, for example, to the floor. a transport vehicle.
To carry out the invention, the tension of the flexible element can be produced by anchoring its appropriate end via a spring of the necessary power, or the flexible element can be passed over a pulley, or the equivalent, subjected to the action of a spring. in the desired direction 'to apply the necessary tension.
Thus, that it was previously indicated ,. the resiliently mounted mass may be formed by the machine itself, in which case it is recommended that. the end of the flexible element opposite to that on which the spring fixed between the cylindrical surface and this end acts, is strongly anchored to a rigid support structure on which the machine is elastically mounted, for example, a packing box or the floor of a transport vehicle. Alternatively, the machine can be mounted
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rigidly and this opposite end of the flexible member can be anchored to a separate mass which is carried by the support structure in a resilient manner relative to the machine.
To make the invention clearly understood, two embodiments of the latter in the application to a dynamo-electric machine will be described below with reference to the appended drawings in which:
Fig, 1 schematically shows an embodiment in which the machine itself constitutes the elastically mounted mass, and
Fig. 2 schematically shows an embodiment in which use is made of an elastically mounted separate mass.
In the embodiment of FIG. 1, the casing 3 of the stator of a dynamo-electric machine, the rotor 4 of which is mounted so as to be able to turn inside the stator in bearings or other similar bearings (not shown), is fixed for example by bolts on a support structure 1 which may in particular be constituted by the bottom of a packing box or the floor of a transport vehicle. Buffers, cushions or other similar elastic parts 2 are interposed between the casing 3 of the stator and the support structure 1, so that the machine is mounted elastically and can therefore, under the action of vertical vibrations, rise and fall in an oscillatory movement relative to the structural.
A flexible (non-rigid) transmission element 5 consisting of a belt, wire, rope, ribbon, cable or other relatively inextensible element and one end of which is directly anchored to the structure 1 in one. point A, passes into frictional contact around the shaft 6 of the rotor 4, on which it is preferably helically wound for at least one complete turn, while at its other end it is anchored by the inter- medial of a tensioning spring 7 at a point B of structure 1,
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By means of this arrangement, if the machine is momentarily moved relative to the structure 1 by approaching the latter as a result of a vibration or a sudden jerk in the vertical direction,
the flexible element 5 tends to take slack around the shaft 6 but is pulled thereon by the spring 7 so that tension is maintained in the flexible element. It follows that the length of the part of the flexible element 5 between the point A 'at which one of its ends is fixed to the structure 1 and the point C where it first comes into contact with the shaft, 6 , shortens. Consequently, when the machine returns to its initial position relative to the structure 1 or is moved in another way in this direction, the flexible element 5, as a result of its frictional contact with the shaft 6, produced on the shaft a torque which turns the rotor 4 of a low amplitude.
This vertical displacement of the machine with respect to the structure 1 occurs repeatedly during periods of vibration and as stated previously, this gives rise to a continuous rotation of the rotor due to its own inertia, provided that the amplitude and frequency of the. vibration are within certain limits imposed by the parameters of the device in any particular case) and that the force exerted by the spring 7 is suitably chosen.
In the embodiment. of Fig. 2, where the parts corresponding to those of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, the casing 3 of the stator of the machine is no longer elastically mounted but is in this example rigidly fixed, for example bolted, to the support structure 1.
The end of the flexible transmission element 5 located opposite the end anchored by the tensioning spring 7 is this time fixed to a heavy block 8, fixed to the structure 1 with interposed d '' an elastic piece 9 of:
it so that the block 8 constitutes an elastically mounted mass. 'A vibration or
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vertical shocks cause an oscillatory vertical displacement of the block 8, so that the distance between the latter and the first point of contact of the flexible element 5 with the shaft 6
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increases and decreases a1ôFtZùWfi% tavsoeént By eonse will easily understand that one obtains a result similar to that of the arrangement according to Fig, 1, giving rise, as has already been explained, to a continuous rotation of the rotor
Instead of passing in frictional contact around the shaft 6 as in the embodiments shown, it is evident that the flexible element 5 could pass around any other cylindrical coaxial surface. rotor 4;
this surface can for example be formed by a cylindrical part temporarily fixed to the shaft 6 coaxially with the latter during the transport of the machine.
It will be appreciated that this invention not only reduces the deterioration of the bearings or bearings of machines which are presently shipped fully assembled, but also allows full assembled transport of large machines whose rotating parts are currently shipped separately.
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