CH650566A5

CH650566A5 - Schwingungsgedaempfte lagervorrichtung.

Info

Publication number: CH650566A5
Application number: CH8005/80A
Authority: CH
Inventors: Masahiro Yoshioka
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1980-10-28
Publication date: 1985-07-31
Also published as: IT1129361B; IT8068675A0; US4366994A; DE3040725A1; DE3040725C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, zum Einsatz in Hochdrehzahl-Umlaufmaschinen, insbesondere solchen Umlaufmaschinen, die während der Beschleunigung auf hohe Drehzahlen mehrere kritische Geschwindigkeiten durchlaufen.

Derartige Maschinen durchlaufen heute mehrere kritische Geschwindigkeitsbereiche, wenn sie nach dem Anfahren auf die normale Hochdrehzahl beschleunigt werden. Wenn eine Umlaufmaschine eine kritische Geschwindigkeit durchläuft, erhöht sich ihre Schwingungsamplitude, so dass die auf die Lager übertragene Kraft erhöht wird, wodurch die Lagerstandzeit vermindert oder die Lager beschädigt werden. Im schlimmsten Fall fällt sogar der Läufer der Maschine selbst aus.

Im Hinblick auf die Erzielung eines Hochdrehzahl-Betriebs sowie einer langen Lagerstandzeit ist es eine wichtige und wirksame Massnahme, das Lager mit einer Schwin-gungsdämpfungseinheit zu versehen. Eine solche Schwin-gungsdämpfungseinheit ist z.B. in der US-PS 3 456 992 angegeben. Diese ist von einer Federeinheit zum federnden Abstützen des Lagers und einem Dämpfungsabschnitt gebildet, der aus einem am Umfang des Lagers vorgesehenen Druckmittelfilm besteht. Wenn diese bekannte Schwingungs-dämpfungseinheit für eine grosse und schwere Maschine verwendet wird, werden die Lager durch das Läufergewicht stark nach unten ausgelenkt, da der Läufer elastisch gelagert ist. Infolgedessen wird der vertikale Spalt für den Druckmittelfilm im Dämpfungsabschnitt ungleichmässig, wodurch die Dämpfungswirkung des Dämpfungsabschnitts verschlechtert wird. Aus diesem Grund ergibt sich dann die Notwendigkeit für eine Einheit zum Ausgleichen der durch das Läuferge-wicht bedingten Auslenkung. Beispiele für solche Ausgleichseinheiten sind z. B. in der US-PS 4 027 931 angegeben, die der DE-PS 2 644 026 und der CH-PS 612 250 entspricht.

Bei den schwingungsgedämpften Lagervorrichtungen der angegebenen Art ist es für eine ausreichende Verminderung der Schwingungsamplitude wichtig, dass die Federsteifigkeit der Federeinheit und die Dämpfungswirkung des Dämpfungsabschnitts in bezug auf den Läufer richtungsunabhängig bzw. isotrop sind, d. h., dass sie in jeder Radialrichtung des Läufers gleichmässig sind. Bei den herkömmlichen schwingungsgedämpften Lagervorrichtungen sind jedoch keine besonderen Massnahmen getroffen, um die Richtungsunabhängigkeit bzw. Gleichmässigkeit der Federsteifigkeit und der Dämpfungswirkung zu erzielen. Da der Raum, in dem der Druckmittelfilm des Dämpfungsabschnitts wirksam ist, ferner vergleichsweise klein ist, ist ein extrem feinfühliges und genaues Arbeiten erforderlich, um den der Konstruktion zugrundeliegenden Sollwert dieses Raums aufrechtzuerhalten, wobei Bearbeitungs- und Montagearbeiten in Betracht zu ziehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer schwingungsgedämpften Lagervorrichtung, bei der zum Zweck der Schwingungsdämpfung die Federsteifigkeit und die Dämpfungswirkung des Dämpfungsabschnitts gleichmässig, d. h. richtungsunabhängig bzw. isotrop sind; ausserdem soll die Lagervorrichtung leicht einzurichten und einzustellen sein.

Die schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Einstelleinheit, die als Verbindungsglied zwischen dem Gehäuse und einem festen Teil der am Gehäuse festlegbaren Lagerabstütz-Federeinheit angeordnet ist und eine Exzentrizität hat, die dem Betrag der Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit infolge des Gewichts des Läufers und der Läuferwelle gleich ist, wobei die Einstelleinheit den festen Teil der Lagerabstütz-Federeinheit mit dem Gehäuse mit der genannten Exzentrizität entgegengesetzt zu der Durchbiegungsrichtung der Lagerabstütz-Federeinheit verbindet, wodurch die Ungleichmässigkeit des Druckmittelfilms im Dämpfungsabchnitt ausgleichbar ist.

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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht längs der Achse eines ersten Ausführungsbeispiels der Lagervorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Achse eines zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Achse eines dritten Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 eine Schnittansicht IV-IV nach Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Achse eines vierten Ausführungsbeispiels;

Fig. 6 eine Schnittansicht VI-VI nach Fig. 5;

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Achse eines fünften Ausführungsbeispiels;

Fig. 8 eine Schnittansicht VIII-VIII nach Fig. 7;

Fig. 9 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels, und

Fig. 10 eine Schnittansicht IX-IX nach Fig. 9.

Nach Fig. 1 weist ein Läufer eine Läuferwelle 1 auf, die in einem Lager 2 gelagert ist. Das Lager 2 ist zwischen der Aus-senumfangsfläche la der Läuferwelle 1 und einer Innenum-fangsfläche 3 a eines Gehäuses 3 angeordnet und ist radial verschiebbar. Dichtungen, die auf jedem Seitenabschnitt der Aussenumfangsfläche 2a des Lagers 2 angeordnet sind, kontaktieren die Innenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3, so dass zwischen der Aussenumfangsfläche 2a des Lagers 2 und der Innenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3 ein Dämpfungsabschnitt 5 gebildet ist, in dem durch einen Schmiermittelfilm ein Druck ausgeübt wird. Ein Ölzufuhrschlitz 6 öffnet sich in die Innenumfangsfläche 2b des Lagers 2. Dieser Ölzufuhrschlitz 6 steht mit einem im Lager 2 ausgebildeten Ölzufuhr-kanal 7 sowie mit einem im Gehäuse 3 gebildeten Ölzufuhr-kanal 8 über den Dämpfungsabschnitt 5 in Verbindung. Das Lager 2 ist von einer Federeinheit 9 abgestützt. Diese umfasst einen Flansch 9a, der an einer Seitenfläche des Lagers 2 durch Bolzen 10 gesichert ist, einen Federabschnitt 9b sowie einen am Gehäuse 3 festlegbaren Flansch 9c. Der Flansch 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 ist am Gehäuse 3 mittels eines Rings 11 gesichert, der dazu dient, den Flansch 9c exzentrisch an der Innenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3 zu positionieren; nachstehend wird dieser Ring 11 als Exzentrizitäts-Stellring 11 bezeichnet.

Der Exzentrizitäts-Stellring 11 ist in eine in einer Seitenfläche des Gehäuses 2 gebildete kreisförmige Ausnehmung 12 eingesetzt und am Gehäuse durch Bolzen 13 gesichert. Der Exzentrizitäts-Stellring 11 weist in seiner äusseren Seitenfläche ein kreisrundes Loch 14 zur Aufnahme des Flanschs 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 auf. Der in diesem kreisrunden Loch 14 aufgenommene Flansch 9c ist mit Bolzen 15 an dem Exzentrizitäts-Stellring 11 festgelegt.

Der Mittelpunkt Ci des Lochs 14 des Exzentrizitäts-Stell-rings 11, das einen Durchmesser Di hat, ist um einen Betrag 8 von dem Mittelpunkt C2 des Aussenkreises desselben Rings 11, der einen Durchmesser D2 hat, nach oben versetzt. Diese Exzentrizität 8 ist so ausgelegt, dass sie dem Federweg bzw. der Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 infolge des Läufergewichts entspricht. Diese Durchbiegung kann durch die Beziehung zwischen der Masse oder dem Gewicht des Läufers und der Federkonstanten der Federeinheit 9 bestimmt werden.

An der anderen Seitenfläche des Lagers 2 ist ein in Axialrichtung verlaufender Stift vorgesehen. Der Stift 16 ist mit einem gewissen Spiel in einer Bohrung 18 einer Anschlagplatte 17 aufgenommen, die an der anderen Seitenfläche des Gehäuses 3 angeordnet ist. Der Stift 16 und seine Bohrung 18 verhindern gemeinsam eine übermässige Durchbiegung der

Lagerabstütz-Federeinheit, die hervorgerufen werden würde, wenn das Lager 2 in Radialrichtung ausweicht; somit wird ein Versagen bzw. ein Ausfall der Lagerabstütz-Federeinheit verhindert.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das den erläuterten Aufbau hat, liegt der Mittelpunkt der Federeinheit 9 in einer Lage, die vom Mittelpunkt der den Läufer aufnehmenden Bohrung des Gehäuses 3 um einen Versetzungsbetrag 8 beabstandet ist, der dem Durchbiegungsbetrag der Lagerabstütz-Federeinheit 9 entspricht. Infolgedessen wird der Radialspalt im Dämpfungsabschnitt 5 in allen Richtungen gleichbleibend gehalten. Da ferner im Dämpfungsabschnitt 5 nur der Flüssigkeitsfilm, der einen Druck ausübt, vorhanden ist, erfolgt die Dämpfung richtungsunabhängig bzw. isotrop.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 aufgrund des Läufergewichts durch einen Exzentrizitäts-Stellring 11 ausgeglichen, der leichter und einfacher auswechselbar ist. Er weist an einer Innenseite ein kreisrundes Loch 19 zur Aufnahme des Flansch 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 auf. Der im Loch 19 aufgenommene Flanschs 9c ist an dem Exzentrizitäts-Stellring 11 mit Bolzen 15 festgelegt. Der Mittelpunkt Ci des einen Durchmesser Di aufweisenden Lochs 19 ist vom Mittelpunkt C3 des Aussenkreises des Rings 11, der einen Durchmesser D3 hat, gleichfalls um einen Betrag S nach oben versetzt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Durchbiegung der Federeinheit 9 infolge des Läufergewichts durch die Anwendung des Exzentrizitäts-Stellrings 11 im wesentlichen ausgeglichen bzw. kompensiert, und infolgedessen wird die Dicke des Schmiermittelfilms des Dämpfungsabschnitts 5 im wesentlichen gleichbleibend gehalten. Wenn es erforderlich wird, den Exzentrizitäts-Stellring 11 z. B. wegen einer Änderung der Einsatzbedingungen der Umlaufmaschine, einer Änderung des Läufergewichts usw. durch einen anderen Ring zu ersetzen, kann dieser Austausch einfach durch Herausziehen der Bolzen 13,15 durchgeführt werden, ohne dass die Lagerabstütz-Federeinheit 9 und das Lager 2 vom Gehäuse 3 demontiert werden müssen.

Das dritte Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert. Um die Einstellung der Exzentrizität beim ersten Ausführungsbeispiel noch zu verbessern, erfolgt die Versetzung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 grob mittels eines Exzentrizitäts-Stellrings 112. Um eine fehlerhafte Einstellung der Exzentrizität aufgrund eines Bearbeitungsfehlers od. dgl. auszuschalten, erfolgt ausserdem eine Feineinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 durch Bolzen 20. Die Bolzen 20 sind in den Exzentrizitäts-Stellring 112 in bezug auf die Umlaufachse in Radialrichtung geschraubt und kontaktieren mit ihren Enden die Aussenumfangsfläche des Flanschs 9c der Federeinheit 9. Jeder Bolzen 20 ist mit einer Sicherungsmutter 21 so festgelegt, dass er sich nicht lockern kann. Die Bolzen 20 und die Sicherungsmuttern 21 sind um den Exzentrizitäts-Stellring 112 in Abständen angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Bolzen 20 und Sicherungsmuttern 21 an der Ober-und Unterseite sowie rechts und links des Exzentrizitäts-Stellrings 112 vorgesehen.

Zum Einstellen der Versetzung der Lagerabstütz-Federein-heit 9 werden zuerst die Bolzen 15 gelockert, um den Exzentrizitäts-Stellring 112 vom Flansch 9c der Federeinheit 9 zu lösen. In diesem Zustand werden dann die Bolzen 20 in geeigneter Weise verdreht, um ihr Eindringtiefe zu ändern, so dass das Lager 2 zusammen mit der Lagerabstütz-Federeinheit 9 in Radialrichtung um einen kleinen Betrag verschoben wird. Anschliessend werden die Bolzen 15 wieder angezogen, um den Flansch 9c am Exzentrizitäts-Stellring 112 festzulegen.

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Durch diese Einstellung ist es möglich, auch einen sehr . kleinen Einstellfehler zu beseitigen und somit einen gleich-mässigen Schmiermittelfilm im Dämpfungsabchnitt 5 aufrechtzuerhalten.

Ebenso wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird bei dem vierten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 die Einstellung der Versetzung zusätzlich dadurch gewährleistet, dass eine Grobeinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 durch einen Exzentrizitäts-Stellring 113 und eine Feineinstellung desselben mittels Bolzen 201, die am Exzentrizitäts-Stellring 113 vorgesehen sind, erfolgt. Der Bolzen 201 wird an einer Lockerung durch eine mit ihm in Eingriff stehende Sicherungsmutter 211 gehindert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die richtige Einstellung der Exzentrizität der Lagerabstütz-Federeinheit 9 und damit einen gleichmässigen Schmiermittelfilm im Dämpfungsabschnitt 5 sicherzustellen.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 sind, um die Einstellung der Exzentrizität entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 noch zu verbessern, ein Exzentrizitäts-Stellring 112 für die Grobeinstellung der Exzentrizität, Bolzen 20 für die Feineinstellung derselben, Bolzen 300 für die feinfühlige Verschiebung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 in Axialrichtung und Sicherungsmuttern 310 zum Festlegen dieser Bolzen vorgesehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Lagerabstütz-Federeinheit 9 in Radialrichtung durch den Exzentrizitäts-Stellring 112 und die Bolzen 20 eingestellt werden, und gleichzeitig werden das Lager 2 und die Federeinheit 9 als Einheit parallel zur Rotationsachse feineingestellt. Durch diese Einstellung ist es möglich, eine gleichmässige Dicke des Schmiermittelfilms im Dämpfungsabschnitt 5 sowie die senk-s rechte Haltung des Lagers 2 zur Läuferwelle 1 zu unterhalten. Das sechste Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 und 10 weist, um die Exzentrizitäts-Einstellung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 5 und 6 weiter zu verbessern, einen Exzentrizitäts-Stellring 113 für eine Grobeinstellung der Exzentrizität, Bolzen 201 für deren Feineinstellung, Sicherungsmuttern 211 zum Festlegen dieser Bolzen 201, Bolzen 301 für eine axiale Feineinstellung des Lagers 2 und der Lagerabstütz-Federeinheit 9 und Sicherungsmuttern 311 zum Festlegen der Bolzen 301 auf.

Dabei ist es möglich, die gleichmässige Dicke des Schmiermittelfilms des Dämpfungsabschnitts 5 und die senkrechte Haltung des Lagers 2 zur Läuferwelle 1 ebenso wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel aufrechtzuerhalten.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ist bei der schwingungsgedämpften Lagervorrichtung nach der Erfindung die Lagerabstütz-Federeinheit mittels des Exzen-trizitäts-Stellrings unter einem Versetzungsbetrag angeordnet, der ihrer Durchbiegung entspricht, so dass im Dämpfungsabschnitt eine gleichmässige Dicke des Schmier-25 mittelfilms gewährleistet ist. Infolgedessen erfolgt die Dämpfung im Dämpfungsabschnitt richtungsunabhängig bzw. isotrop, so dass eine wirksame Dämpfung der Schwingungsamplitude erzielt wird.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

650566 PATENTANSPRÜCHE

1. Schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung, bei der ein eine Läuferwelle aufnehmendes Lager an einem Gehäuse über eine Lagerabstütz-Federeinheit aufgehängt und zwischen dem Aussenumfang des Lagers und der Gehäuse-Innenfläche ein einen Druckmittelfilm enthaltender Dämpfungsabschnitt gebildet ist, und bei der der Dämpfungsabschnitt und die Lagerabstütz-Federeinheit zusammenwirkend die Lagerschwingungen dämpfen, gekennzeichnet durch

- eine Einstelleinheit (11; 112; 113), die als Verbindungsglied zwischen dem Gehäuse (3) und einem festen Teil (9c) der am Gehäuse (3) festlegbaren Lagerabstütz-Federeinheit (9) angeordnet ist und eine Exzentrizität (5) hat, die dem Betrag der Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit (9) infolge des Gewichts des Läufers und der Läuferwelle (1) gleich ist,

- wobei die Einstelleinheit (11; 112; 113) den festen Teil (9c) der Lagerabstütz-Federeinheit (9) mit dem Gehäuse mit der genannten Exzentrizität entgegengesetzt zu der Durchbiegungsrichtung der Lagerabstütz-Federeinheit (9) verbindet,

- wodurch die Ungleichmässigkeit des Druckmittelfilms im Dämpfungsabschnitt (5) ausgleichbar ist.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Einstelleinheit einen Exzentrizitäts-Stellring (11; 112; 113) aufweist, dessen Exzentrizität (5) dem Durchbiegungsbetrag der Lagerabstütz-Federeinheit (9) infolge des Gewichts des Läufers und der Läuferwelle entspricht,

- wobei der Exzentrizitäts-Stellring den festen Teil (9c) der Lagerabstütz-Federeinheit (9) mit dem Gehäuse (3) mit einer Exzentrizität entgegengesetzt zur Durchbiegungsrichtung der Lagerabstütz-Federeinheit (9) verbindet.

3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Einstelleinheit aufweist:

- einen Exzentrizitäts-Stellring (112; 113), der den festen Teil (9c) der Lagerabstütz-Federeinheit (9) grob mit einer Exzentrizität entsprechend dem Durchbiegungsbetrag der Lagerabstütz-Federeinheit (9) entgegengesetzt zur Durchbiegungsrichtung derselben einstellt, und

- Exzentrizitäts-Feineinstellmittel (20,21; 201,211), die an dem Exzentrizitäts-Stellring (112; 113) gesichert sind und mit denen eine Feineinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit (9) in Radialrichtung durchführbar ist (Fig. 3,4; Fig. 5,6).

4. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Einstelleinheit aufweist:

- einen Exzentrizitäts-Stellring (112; 113), der den festen Teil (9c) der Lagerabstütz-Federeinheit (9) mit einer Exzentrizität entsprechend dem Durchbiegungsbetrag der Lagerabstütz-Federeinheit (9) entgegengesetzt zur Durchbiegungsrichtung derselben festlegt,

- Radial-Feineinstellmittel (20; 201), die an dem Exzentrizitäts-Stellring (112; 113) gesichert sind und mit denen eine Feineinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit (9) in Radialrichtung durchführbar ist, und

- Axial-Feineinstellmittel (300,310; 301,311), mit denen eine Feineinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit (9) in Axialrichtung relativ zu dem Exzentrizitäts-Stellring (112; 113) durchführbar ist (Fig. 7,8; Fig. 9,10).