Einrichtung zum Schutz der Lager von Maschinen bei deren Transport
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung i'ür die mit einem drehbaren Teil versehen sind, der in Kugel-, Rollen-, Nadeloder dergleichen Lagern (Wälzlagern) ge label t ist, und bezweekt insbesondere den Schutz der Lager gegen Beschädigung beim Transport der Maschine.
Beim Transport einer mit einem derartigen drehbaren Teil versehenen Maschine, z. B. einer dynamoelektrischen Maschine, mit normalen Transportmitteln, z. B. in einer Ver paekungskiste, ist die Maschine mit hoher Wahrscheinlichkeit Stossen und Erschütterungen ausgesetzt. Es ist schwierig, die Maschine in ihrer Verpaekungskiste so anzuordnen, dass die von den Stössen und Erschütterungen ver ursaehten Bewegungen nicht auf die Maschine übertragen werden.
Das beispielsweise in Rollenlagern gelagerte, drehbare Organ steht im Transport gewöhnlieh still, so dass die Be nihrungslinien zwischen den Rollen und den in den gleichen Winkellagen verbleiben.-Unter solchen Umständen führen ha ufige, durch Schwingungskräfte verursachte Axialbewegungen des drehbaren Organs zur BeschädigungderLagerflächenundWalzen infolge der ständigen Reibung an ihren Be rührungslinien.
Diese Erscheinung wurde bereits erkannt. und es wurden Vcrpackungsanordnungen vor geschlagen, die eine Drehbewegung des Rotors unter der Wirkung der Schwingungsbewe- gung der Maschine verursachen.
In einer derartigen Anordnung ist die Maschine in ihrer Verpackungskiste elastisch montiert und an dem drehbaren Teil ein Sperrzahnrad angebracht, das mit einer an der Verpackungskiste vorgesehenen Klinke derart zusammenwirkt, dass eine durch Er sehütterungen verursachte Relatiwerscliie- bung zwischen Maschine und Verpackungs- Liste eine sehrittweise Drehbewegung des Sperrzahnrades und daher auch des drehbaren Teils der Maschine bewirkt.
In einer andern Anordnung ist die Maschine starr angeordnet, und es arbeitet ein an ihrem drehbaren Teil vorgesehenes Sperrzahnrad mit einer Klinke zusammen, die auf einem frei schwingungs- fähigen Pendel vorgesehen ist, so dass bei einer durch Stösse verursachten Pendelbewe g'ung des Pendels das Sperrzahnrad und mit ihm der drehbare Teil in bestimmten Drehschritten fortgesehaltet wird.
In derartigen Anordnungen muss jedoch die eine Drehbewegung des drehbaren Teils bewirkende Bewegung mindestens so gross sein wie ein Schaltschritt des Sperrzahnrades, so dass kleine Schwingungsamplituden, die auch eine Beschädigung der Lager verursachen kön- nen, keine diese Beschädigung vermindernde Drehbewegung des Rotors bewirken.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Anordnung, die beim Auftreten von Stö- ssen oder Erschütterungen eine kontinuierliche (nicht sehrittweise) Drehbewegung des drehbaren Teils bewirkt, solange die Sehwingungen in jenem Amplituden-und Frequenzbereich liegen, für das die Einrichtung bestimmt ist.
Erfindungsgemäss wird eine mit einem in Lagern gelagerten, drehbaren Teil versehene Maschine für den Transport mit einem flexiblen (nicht starren) Antriebsorgan versehen, das an entgegengesetzten Enden verankert ist, wenigstens einen Teil einer zylin drischen, zur Drehaehse des drehbaren Teils koaxialen Fläche reibungssehlüssig umsehlingt und durch eine Federung gespannt gehalten wird, die an dem flexiblen Organ zwischen dessen einer Endverankerung und der Umsehlingungsstelle angreift, während eine elastiseh abgestützte Masse so angeordnet ist, dass bei einer durch Erschütterungen verur sachten Verschiebung der genannten Masse der Abstand zwischen der genannten Fläche und zumindest dem andern Verankerungs- ende abwechselnd vergrössert und verkleinert wird,
wobei die Federung den bei der Ver kleinerung des genannten Abstandes auftre- tenden Durchhang des flexiblen Organs aufnimmt und bei der darauffolgenden Vergrö- sserung dieses Abstandes auf die genannte Flä- che infolge des Reibungsschlusses eine Kraft ausübt, die eine Drehbewegung des drehbaren Teils bewirkt.
Das flexible Antriebsorgan kann zum Beispiel aus einem Riemen, einem Band, einem Draht, einer Schnur oder einem Seil bestehen.
Als elastisch abgestützte Masse kann die Maseiline selbst verwendet werden.
Die zylindrische Fläche des drehbaren Teils kann zur Aufnahme des flexiblen Organs gerillt sein. Eine derartig gerillte Form ist als in dem Ausdruck zylindriseh inbegriffen anzusehen.
Beim Auftreten von Schwingungen wie derholt sieh die Vergrösserung und Verklei- nerung des genannten Abstandes. Wenn die der Schwingungsfrequenz entspreehende Wie derholungsfrequenz genügend hoeh ist, läuft das drehbare Organ auf Grund seiner Massenträgheit kontinuierlich um. Wenn man daher die von der Feder ausgeübte Spannkraft F als konstant annimmt, was in der Praxis angenähert der Fall sein wird, da die Versehiebungsamplitude der elastisch abgestützten Masse normalerweise klein ist, dann ergibt sieh aus der normalen Riementriebtheorie. dass die bei einer Vergrösserung des genannten Abstandes im Sinne einer Drehbewegung des drehbaren Teils wirkende Resultierende Rl durch die Gleichung R1 =.
Fe"e- gegeben ist, während die bei der darauffolgenden Verkleinerung des genannten Abstandes im Sinne einer entgegengesetzten Dreh- bewegung wirkende Resultierende R2 dureh die Gleichung
R2 = F - Fe- # gegeben ist, wobei, u der Reibungskoeffizient zwischen dem flexiblen Antriebsorgan und der zylindrischen Fläche und EI das Bogenmass @ des Umschlingungswinkels zwisehen dem flexiblen Organ und der zylindrisehen Fläche ist. Es ergibt sich also, dass zwischen diesen Resultierenden ein beträchtlicher unterschied besteht. Da sie an dem gleiehen Radius angreifen, sind auch die von ihnen auf den drehbaren Teil ausgeübten Drehmomente versehie- den.
Wenn also beim Auftreten von Stössen die erste Resultierende Rl eine Drehbewe- gung in einer Riehtung einleitet, wird diese Drehbewegung so lange fortgesetzt, als die Schwingungen innerhalb eines vorbestimmten Amplituden- und Frequenzbereiches bleiben.
Zur Gewährleistung einer ununterbro0chenen Rotation muss die Federkraft F natürlieh so gewählt sein, dass die Resultierende R2 nieht stark genug ist, um die von der Resultieren- den ssl erzeugte Drehbewegung zu hindern.
Vorstehend wurde angenommen, dass die Zeitkonstante der Spannfederung kleiner ist als die der elastisch abgestützten Masse. Wenn dies nicht der Fall ist, erhält man einen noch grösseren Unterschied zwischen den Resultie- renden Rl und R'-).
Die Konstruktion und Wirkungsweise der Anordnung ist natürlich von einer Anzahl veränderlicher Faktoren abhängig, z. B. vom Radius der von dem flexiblen Organ um schlungenen zylindrischen Fläche, der Masse des drehbaren Organs, der von der Spann federung ausgeübten Kraft, dem Umschlinund und dem Reibungskoeffizienten zwischen dem flexiblen Organ und der zylindrischen Flache und den Kennwerten der ela stisehen Abstützung der genannten Masse.
Die Auswahl der Werte dieser Faktoren ist jedoch nicht kritisch, da zwischen den den drehbaren Teil in entgegengesetzten Riehtun- gen zu drehen traehtenden Resultierenden ein relativ grosser Unterschied besteht.
Im allgemeinen wird die Erfindung bei 3Iaschinen anyewendet. werden, die sich in Verpaekungskisten befinden. Eine Anwendung der Erfindung ist aber auch möglieh. wenn die Maschine zum Beispiel auf dem Boden eines Transportfahrzeuges befestigt ist.
Bei der Durehführung der Erfindung kann das flexible Organ dadureh gespannt werden, dass man das entsprechende Ende desselben mit Hilfe einer Feder von entsprechen- der Kraft veraukert. Das flexible Organ kann auch über eine Seheibe oder ein äquivalentes Organ laufen, das einer Federkraft in einer solchen Richtung ausgesetzt ist, dass die erfor derliche Spannung erzeugt wird.
Wie bereits erwähnt, kann als elastisch abgestützte Masse die Maschine selbst verwen (let werden. In diesem Fall kann das flexible Organ mit seinem in bezug auf die zylindrisehe Fläche der Angriffsstelle der Feder entgegengesetzten Ende fest an einem starren Tragwerk verankert sein, auf dem die Ma sehine ehine elastisch aufliegt, z. B. an einer Ver paekun,'skiste oder dem Boden eines Trans portfahrzeuges. Man kann auch die Maschine e starr montieren und das genannte entgegengesetzte Ende des flexiblen Organs an einer eigenen Masse verankern, die auf dem Tragwerk in bezug auf die Maschine elastisch abgestützt ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung seien zwei Ausführungsbeispiele derselben bei der Anwendung an dynamoelektrischen Maschinen an Hand der Zeichnung beschrieben.
Darin ist
Fig. 1 eine sehematische Darstellung einer Ausführungsform, in der die Maschine selbst die elastisch abgestützte Masse darstellt, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, in der eine eigene elastisch abgestützte Masse verwendet wird.
In der Ausführungsform der Fig. 1 ist der Läufer 4 einer dynamoelektrischen Maschine in dem Ständer in Walzenlagern oder dergleichen (nieht gezeigt) gelagert. Das Ständer- gehäuse 3 der Maschine ist zum Beispiel mit Schrauben auf einem Tragwerk. 1 befestigt, das zum Beispiel aus dem Boden einer Ver packungskiste und eines Transportfahrzeuges bestehen kann. Zwischen dem Ständergehäuse 3 und dem Tragwerk 1 sind mit 2 bezeichnete elastische Blöeke, Puffer oder dergleichen vorgesehen, so dass die Maschine elastisch abgestützt ist und beim Auftreten von vertikalen Stössen in bezug auf das Tragwerk 1 auf wärts-und abwärtsschwingen kann.
Ein flexibles (nicht starres) Antriebsorgan 5, das aus einem nicht ausdehnungsfähigen Riemen, Draht, Band, Seil oder einer Schnur besteht, ist mit seinem einen Ende am Punkt A direkt an dem Tragwerk 1 verankert und umsehlingt reibungsschlüssig die Welle 6 des Läufers 4. Vorzugsweise ist das flexible Organ in wenigstens einer vollständigen Windung sehraubenförmig um die Welle 6 herumgeführt. An dem andern Ende ist das flexible Organ über eine Spannfeder 7 an einem Punkt B des Tragwerkes 1 verankert.
Wenn bei dieser Anordnung die Maschine infolge des Auftretens von Erschütterungen oder eines plötzlichen Stosses momentan in einer vertikalen Richtung zu dem Tragwerk 1 hin bewegt wird, würde sich der Angriff des flexiblen Organs 5 an der Welle 6 lockern, doch wird das Organ 5 von der Feder 7 um die Welle herum straffgezogen. Dadurch ver kürzt sieh der zwisehen der Verankerungsstelle A seines einen Endes an dem Tragwerk 1 und dem Umschlingungsanfang C an der Welle 6 gelegene Teil des flexiblen Organs 5.
Wenn die Maschine dann wieder in ihre ur- sprüngliche Stellung in bezug auf das Trag werk l zurückkehrt oder in dieser Richtung verschoben wird, übt das flexible Organ 5 infolge seires reibungssehlüssigen Angriffes an der Welle 6 auf diese ein Drehmoment aus, das eine Verdrehimg des Läufers 4 um einen kleinen Winkel bewirkt. Beim Auftreten von Erschütterungen wiederholt sich eine derartige Vertikalversehiebung der Maschine in bezug auf das Tragwerk 1, so dass, wie vorstehend beschrieben, der Läufer infolge seiner Massenträgheit kontinuierlich umläuft, sofern die Amplitude und Frequenz in einem gewissen, durch die Bestimmungsgrössen der jeweiligen Anordnung gegebenen Bereich liegen und die von der Feder 7 ausgeübte Kraft zweckentsprechend ausgewählt ist.
In der Ausführungsform der Fig. 2, in der entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, ist das Ständer- gehäuse 3 der Maschine auf dem Tragwerk 1 nicht elastisch abgestützt, sondern mit Sehrauben starr befestigt. An seinem der Zugfeder 7 entgegengesetzten Ende ist das flexible An triebsorgan 5 an einem schweren Block 8 befestigt, der seinerseits an dem Tragwerk 1 unter Zwischenschaltung eines elastischen Organs 9 befestigt ist, so dass der Block 8 eine elastisch abgestützte Masse darstellt.
In senkrechter Richtung wirkende Erschütterungen oder Stösse verursachen vertikale Schwin- gungen des Blockes 8, so dass der Abstand zwischen dem Block 8 und dem Umschlingungsanfang des flexiblen Organs 5 an der Welle 6 abwechselnd grösser und kleiner wird.
Es wird also das gleiche Ergebnis wie in der Ausführungsform der Fig. 1 erhalten, so da ss der Läufer 4, wie bereits erläutert, kontinuierlich umläuft.
Anstatt das flexible Antriebsorgan 5 reibungssehlüssig um die Welle 6 zu führen, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann man das flexible Organ natürlich auch um eine andere zur Drehaehse des Läufers 4 koaxiale Zylin- derfläche herumlegen. Eine derartige Fläche kann zum Beispiel an einem mit der Welle 6 koaxialen zvllndrisehen Element ausgebildet sein, das für den Transport an der Maschine angebracht wird.
Die Erfindung vermindert nicht nur die Beschädigung an Lagern von Maschinen- die derzeit bereits in komplett zusammengebautem Zustand versant werden, sondern ermöglieht es auch, iIasehinen, die jetzt in Teilen versandt werden, in zusammengebauter Form zu transportieren.
Device for protecting the bearings of machines during their transport
The invention relates to a device which is provided with a rotatable part which is labeled in ball, roller, needle or similar bearings (roller bearings), and aims in particular to protect the bearings against damage during transport of the machine.
When transporting a machine provided with such a rotatable part, e.g. B. a dynamo-electric machine, with normal means of transport, e.g. B. in a Ver paekungskiste, the machine is exposed to high probability bumps and vibrations. It is difficult to arrange the machine in its packing box in such a way that the movements caused by the shocks and vibrations are not transferred to the machine.
The rotatable member stored in roller bearings, for example, usually stands still during transport, so that the contact lines between the rollers and the rollers remain in the same angular positions. Under such circumstances, frequent axial movements of the rotatable member caused by vibration forces lead to damage to the bearing surfaces and rollers as a result of the constant Friction on their lines of contact.
This phenomenon has already been recognized. and packaging arrangements have been proposed which cause the rotor to rotate under the action of the vibratory motion of the machine.
In such an arrangement, the machine is elastically mounted in its packaging box and a ratchet wheel is attached to the rotatable part, which interacts with a pawl provided on the packaging box in such a way that a relative clutch between the machine and the packaging list caused by vibrations is a bit by bit of the ratchet wheel and therefore also of the rotatable part of the machine.
In another arrangement, the machine is rigidly arranged, and a ratchet wheel provided on its rotatable part works together with a pawl that is provided on a freely oscillatable pendulum, so that when the pendulum moves due to shocks the Locking gear and with it the rotatable part is continued in certain rotational steps.
In such arrangements, however, the movement causing a rotary movement of the rotatable part must be at least as large as a switching step of the ratchet wheel, so that small oscillation amplitudes, which can also cause damage to the bearings, do not cause a rotary movement of the rotor that reduces this damage.
The aim of the invention is to create an arrangement which, when bumps or vibrations occur, causes a continuous (not very gradually) rotary movement of the rotatable part as long as the visual vibrations are in the amplitude and frequency range for which the device is intended.
According to the invention, a machine with a rotatable part mounted in bearings is provided for transport with a flexible (non-rigid) drive element which is anchored at opposite ends, wraps around at least part of a cylindrical surface that is coaxial with the rotatable part and rotates is kept tensioned by a suspension that engages the flexible member between its one end anchorage and the Umsehlingungsstelle, while an elastically supported mass is arranged so that in the event of a gentle displacement of said mass caused by vibrations, the distance between said surface and at least the the other anchoring end is alternately enlarged and reduced,
The suspension absorbs the slack of the flexible member that occurs when the said distance is reduced and, when this distance increases, exerts a force on the said surface as a result of the frictional engagement which causes a rotary movement of the rotatable part.
The flexible drive member can for example consist of a belt, a band, a wire, a cord or a rope.
The maseiline itself can be used as an elastically supported mass.
The cylindrical surface of the rotatable part can be grooved to receive the flexible member. Such a grooved shape is to be regarded as included in the term cylindric.
If vibrations occur repeatedly, you see the increase and decrease of the distance mentioned. When the frequency corresponding to the oscillation How derholungsfrequenz is high enough, the rotatable organ rotates continuously due to its inertia. Therefore, if one assumes the tension force F exerted by the spring to be constant, which will be approximately the case in practice, since the displacement amplitude of the elastically supported mass is normally small, then it results from the normal belt drive theory. that when the said distance is increased, the resultant Rl acting in the sense of a rotary movement of the rotatable part is given by the equation R1 =.
Fe "e- is given, while the resultant R2, which acts in the sense of an opposite rotational movement during the subsequent reduction of the distance mentioned, is given by the equation
R2 = F - Fe- # is given, where u is the coefficient of friction between the flexible drive element and the cylindrical surface and EI is the radian measure @ of the angle of wrap between the flexible element and the cylindrical surface. So it turns out that there is a considerable difference between these resultants. Since they act on the same radius, the torques exerted by them on the rotatable part are also different.
So if the first resultant R1 initiates a rotary movement in one direction when shocks occur, this rotary movement is continued as long as the vibrations remain within a predetermined amplitude and frequency range.
To ensure uninterrupted rotation, the spring force F must of course be chosen in such a way that the resultant R2 is not strong enough to prevent the rotary movement generated by the resultant ssl.
It was assumed above that the time constant of the tension spring is smaller than that of the elastically supported mass. If this is not the case, an even greater difference is obtained between the resultant Rl and R'-).
The construction and operation of the arrangement is of course dependent on a number of variable factors, e.g. B. the radius of the cylindrical surface looped around by the flexible organ, the mass of the rotatable organ, the force exerted by the tensioning suspension, the wrap around and the coefficient of friction between the flexible organ and the cylindrical surface and the characteristics of the ela standing support of the said Dimensions.
The selection of the values of these factors is not critical, however, since there is a relatively large difference between the resultants that require the rotatable part to be rotated in opposite directions.
In general, the invention has application to any machine. that are in packing boxes. However, the invention can also be used. when the machine is attached to the floor of a transport vehicle, for example.
When carrying out the invention, the flexible organ can be tensioned so that the corresponding end of the same can be anchored with the aid of a spring with an appropriate force. The flexible organ can also run over a Seheibe or an equivalent organ that is subjected to a spring force in such a direction that the necessary tension is generated.
As already mentioned, the machine itself can be used as an elastically supported mass. In this case, the end of the flexible member opposite to the cylinder-close surface of the point of application of the spring can be firmly anchored to a rigid structure on which the machine it rests elastically anyway, e.g. on a ver paekun, 'ski box or the floor of a transport vehicle. The machine e can also be mounted rigidly and the said opposite end of the flexible member anchored to its own mass, which is on the supporting structure in is elastically supported with respect to the machine.
For a better understanding of the invention, two exemplary embodiments of the same are described with reference to the drawing when used on dynamo-electric machines.
In it is
Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment in which the machine itself represents the elastically supported mass, and
2 shows a schematic representation of an embodiment in which a separate elastically supported mass is used.
In the embodiment of FIG. 1, the rotor 4 of a dynamo-electric machine is mounted in the stator in roller bearings or the like (not shown). The stand housing 3 of the machine is, for example, with screws on a supporting structure. 1 attached, which may for example consist of the bottom of a Ver packing box and a transport vehicle. Between the stator housing 3 and the supporting structure 1, elastic blocks, buffers or the like are provided, denoted by 2, so that the machine is elastically supported and can swing upwards and downwards in relation to the supporting structure 1 when vertical impacts occur.
A flexible (non-rigid) drive element 5, which consists of a non-expandable belt, wire, tape, rope or cord, is anchored with one end at point A directly to the supporting structure 1 and surrounds the shaft 6 of the rotor 4 with a friction fit. The flexible member is preferably guided around the shaft 6 in at least one complete turn. At the other end, the flexible member is anchored at a point B of the supporting structure 1 via a tension spring 7.
With this arrangement, if the machine is momentarily moved in a vertical direction towards the structure 1 as a result of the occurrence of vibrations or a sudden shock, the engagement of the flexible member 5 on the shaft 6 would loosen, but the member 5 is released from the spring 7 pulled taut around the shaft. This shortens the part of the flexible member 5 located between the anchoring point A of its one end on the supporting structure 1 and the beginning of the loop C on the shaft 6.
When the machine then returns to its original position with respect to the supporting structure 1 or is moved in this direction, the flexible member 5 exerts a torque on the shaft 6 as a result of its frictional engagement with the shaft 6, which causes the rotor to rotate 4 caused by a small angle. When vibrations occur, such a vertical displacement of the machine with respect to the supporting structure 1 is repeated so that, as described above, the rotor rotates continuously due to its inertia, provided the amplitude and frequency are within a certain range given by the parameters of the respective arrangement and the force exerted by the spring 7 is selected appropriately.
In the embodiment of FIG. 2, in which corresponding parts are provided with the same reference numbers, the stand housing 3 of the machine is not supported elastically on the supporting structure 1, but is rigidly fastened with visual screws. At its end opposite the tension spring 7, the flexible drive member 5 is attached to a heavy block 8, which in turn is attached to the structure 1 with the interposition of an elastic member 9 so that the block 8 is an elastically supported mass.
Vibrations or shocks acting in the vertical direction cause vertical vibrations of the block 8, so that the distance between the block 8 and the beginning of the looping of the flexible member 5 on the shaft 6 is alternately larger and smaller.
The same result is obtained as in the embodiment of FIG. 1, so that the rotor 4, as already explained, rotates continuously.
Instead of guiding the flexible drive element 5 around the shaft 6 in a friction-locked manner, as described above, the flexible element can of course also be placed around another cylinder surface which is coaxial with the rotary axis of the rotor 4. Such a surface can be formed, for example, on a cylindrical element which is coaxial with the shaft 6 and which is attached to the machine for transport.
The invention not only reduces the damage to the bearings of machines that are currently being shipped in a completely assembled state, but also makes it possible to transport iIasehinen, which are now being shipped in parts, in an assembled form.