CH653422A5 - Gedaempftes wellenlager. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein gedämpftes Wellenlager zur Vibrations- und Schwingungsdämpfung von umlaufenden Wellen.

In den US-PSen 3 456 992 und 4 027 931 sind gedämpfte Wellenlager beschrieben, die eine Flüssigkeits-Schicht-Dämpfungsanordnung zwischen dem die Welle umgebenden Lagerring und einer Gehäuseöffnung aufweisen und bei denen der Dämpfungsring elastisch durch ein Glied gehalten ist. Vibrationen und Schwingungen der Welle werden durch die Federwirkung des elastischen Haltegliedes sowie durch das Strömungsverhalten der Flüssigkeitsschicht gedämpft. Diese bekannten Lager können eine optische Dämpfungswirkung durch die Flüssigkeitsschicht-Dämpfungsanordnung und eine optimale Federsteifigkeit des elastischen Gliedes aufweisen, welche in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Welle und des Lagers geändert werden kann. Insbesondere die Dämpfungskraft der Flüssigkeitsschicht ergibt eine hochwirksame Dämpfung. Wenn jedoch die Dämpfungskraft zu hoch oder zu gering ist, kann eine Intensivierung der Schwingungen statt einer Verringerung eintreten. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die von der Flüssigkeitsschicht ausgeübte Dämpfungskraft stets in einem optimalen Bereich gehalten wird. Wenn sich aber die Betriebsbedingungen . ändern, z.B. die Drehzahl, die Belastung, die Art, die Temperatur und der Druck des Schmiermittels usw., verändert sich auch der Optimalwert der Dämpfungskraft entsprechend, wodurch auch die Dämpfungswirkung abnimmt. Wenn bisher in der Praxis Umstände eintreten, durch die sich die Dämpfungskraft gegenüber dem Optimalwert veränderte, dann wird entweder ein neues Lager oder ein neues Lagergehäuse eingebaut, um die optimale Dämpfung wieder zu erhalten. Derartige Umbauten erfordern jedoch hohe Kosten und einen erheblichen Arbeitsaufwand für die Montage und die Einstellung des Lagers auf den optimalen Zustand.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gedämpftes Wellenlager der angegebenen Gattung zu schaffen, dessen Dämpfungswirkung auf einfache Weise ohne den bisher notwendigen Arbeitsaufwand eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass die Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung ein auswechselbares Stellglied aufweist, das auf einfache Weise gegen ein Stellglied mit einer anderen Wandstärke oder Konfiguration ausgetauscht werden kann, um die Dicke der Flüssigkeitsschicht zwischen dem Lagerring und der Gehäuseöffnung zu verändern und damit die Dämpfungswirkung auf einen Optimalwert einzustellen.

Die Stellglieder können in Form von dünnen Platten mit Ausschnitten oder Durchbrechungen ausgeführt sein, die zu ringförmigen Einlagen gebogen entweder an der Aussen-wand des Lagerringes oder an der Innenwand der Gehäuseöffnung befestigt werden können.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines gedämpften Wellenlagers;

Fig. 2 ein plattenförmiges Stellglied in teilgeschnittener perspektivischer Darstellung;

Fig. 3 bis 5 andere plattenförmige Stellglieder in teilgeschnittener perspektivischer Darstellung; und

Fig. 6 einen Axialschnitt einer anderen Ausführung des gedämpften Wellenlagers.

Bei dem Wellenlager nach Fig. 1 ist in einer zylindrischen Öffnung eines Lagergehäuses 1 ein die Welle 2 umgebender Lagerring 3 zwischen der äusseren Umfangsfläche 2a der Welle und einer inneren Umfangsfläche 1 a der Gehäuseöffnung radial bewegbar eingesetzt. An seiner inneren Umfangsfläche 3a weist dieser Lagerring 3 eine Ölnut 4 auf, die über eine Radialbohrung 5 im Lagerring 3 und über eine Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 an der Aussenfläche 3b des Lagerringes 3 mit einem Ölkanal 7 im Gehäuse 1 verbunden ist. Dichtungen 8 sind in den Endbereichen der äusseren Umfangsfläche 3b des Lagerringes 3 vorgesehen und verhindern Leckagen der der Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 zugeführten Flüssigkeit. Der Lagerring 3 ist elastisch durch ein flexibles Glied 9 an seiner einen Seitenfläche 3c am Gehäuse 1 über einen Positionierring 10 gehalten. Das flexible Halteglied 9 ist als Käfig ausgeführt und weist mehrere Rippen 9a auf. Der Lagerring 3 ist an seiner anderen Seitenwand 3d durch einen Stift 11 gegen übergrosse Bewegungen gesichert am Gehäuse 1 festgelegt. Zum Einstellen der Dämpfungskraft weist die Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 ein plattenförmiges Stellglied 12 auf.

Gemäss Fig. 2 ist dieses plattenförmige Stellglied 12 mit mehreren Öldurchflussöffnungen 13 versehen, welche einen Ölfluss aus dem Gehäusekanal 7 in die Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 zulassen. Das plattenförmige Glied 12 wird entsprechend dem Verlauf der inneren Umfangsfläche la der Gehäuseöffnung gebogen und an dieser befestigt, so dass seine Längsseiten 12b so lang sein müssen, dass die Schmalseiten in gegenseitige Anlage gebracht werden können.

Wenn die Dämpfungskraft der Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 von einem Optimalwert abweicht, kann der wirksame Spalt der Dämpfungsanordnung 6 durch Einsetzen eines entsprechend dicken plattenförmigen Stellgliedes 12 verändert werden. Dies ermöglicht die Einstellung der Dämpfungskraft der Dämpfungsanordnung 6 auf einen den jeweiligen Betriebsbedingungen des Lagers entsprechenden Optimalwert. Der Dämpfungskoeffizient C der Dämpfungsanordnung 6 bestimmt sich nach der folgenden Gleichung, die auf den Eigenheiten des wirksamen Spaltes der Dämpfungsanordnung 6 basiert.

C= Hi f JL \3 — (1)

2 * \ Cr 7 ' R2

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

653422

jx: Viskosität des Fluids,

R: Radius des wirksamen Spaltes der Dämpfungsanordnung 6,

L: Axiale Länge der Dämpfungsanordnung 6,

Cr: Dicke der Flüssigkeitsschicht in der Dämpfungsanordnung.

Wie sich aus der vorstehenden Gleichung ergibt, verändert das plattenförmige Stellglied 12 durch seine Dicke T die Weite des wirksamen Spaltes G der Dämpfungsanordnung 6 zu Gi = G-T, wodurch sich auch die Dicke Cr der Flüssigkeitsschicht in der Dämpfungsanordnung 6 entsprechend verändert. Damit kann der Dämpfungskoeffizient C der Dämpfungsanordnung 6 in umgekehrtem Verhältnis zur dritten Potenz einer sich ändernden Schichtdicke vergrössert werden.

Das plattenförmige Stellglied 12 nach Fig. 3 ist aus einer durchgehenden dünnen Platte 12A und aus einer mehrere viereckige Ausschnitte 14 aufweisenden dünnen Platte 12B zusammengesetzt. Durch die gegenseitige Befestigung beider Platten 12A und 12B werden die Ausschnitte 14 zu Öldurch-flussöffnungen 15. Trotz der vergrösserten Anzahl an Einzelteilen kann dieses plattenförmige Stellglied auf einfache Weise hergestellt werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist in dem plattenförmigen Stellglied 12 eine Durchflussöffnung 16 in Form eines zentralen Längsschlitzes ausgebildet, neben welchem ein schlitzförmiger Ausschnitt 17 parallel ausgebildet ist, deren Form und Grösse entsprechend der angestrebten Dämpfungswirkung gewählt werden kann. Diese schlitzförmigen Ausschnitte 17 bilden im Betrieb taschenförmige Dämpfungskammern und ermöglichen eine entsprechende Einstellung der nutzbaren Dämpfungswirkung, da mit ihrer Hilfe die Werte R und L in der vorstehenden Gleichung verändert werden können, wodurch sich auch der Dämpfungskoeffizient C an die jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen lässt.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 sind in dem plattenförmigen Stellglied 12 eine sich in Längsrichtung erstreckende 5 Öldurchflussöffnung 18 in seinem mittleren Teil und dazu quer mehrere rechteckige Ausschnitte 19 in rechten Winkeln zur Durchflussöffnung 18 ausgebildet. Diese Ausschnitte 19 haben die gleiche Funktion wie die Ausschnitte 17 in Fig. 4, nämlich der Veränderung des nutzbaren Gesamt-Dämp-lo fungs-Bereichs. Es ist offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen Formen der Öldurchflussöffnungen 13, 15,16 und 18 sowie der Ausschnitte 17 und 19 begrenzt ist, sondern dass eine Vielzahl von andern Formen für die Durchflussöffnungen und die Ausschnitte gewählt werden ls kann. Ferner können auch statt eines einzigen plattenförmigen Stellgliedes 12 mehrere stapelbare Stellglieder eingesetzt werden.

Das Wellenlager nach Fig. 6 entspricht in seiner konstruktiven Ausgestaltung und Funktionsweise der Ausführung 20 nach Fig. 1, wobei lediglich das plattenförmige Stellglied 12 an der äusseren Umfangsfläche 3d des Lagerringes 3 zur Ausbildung der Dämpfungs-Anordnung 6 befestigt ist und eine zylindrische Form haben sollte.

Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung eines Wellen-2s lagers ermöglicht auf äusserst einfache Weise die Einstellung der Dämpfungskraft auf einen den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechenden Optimalwert durch Einsetzen eines plattenförmigen Dämpfungsgliedes von geeigneter Wandstärke in die Dämpfungsanordnung des Lagers. Damit kann 30 die Dämpfungswirkung dieses Wellenlagers ohne langwierige Montage- und Einstellarbeiten an die sich gegebenenfalls ändernden Betriebsbedingungen angepasst werden, wobei ein Ausbau oder ein Ersatz des Gesamtlagers bzw. des Lagergehäuses vermieden wird.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

653422 PATENTANSPRÜCHE

1. Gedämpftes Wellenlager mit einem die Welle umgebenden, in einer Gehäuseöffnung sitzenden Lagerring, der durch ein elastisches Glied am Gehäuse gehalten ist, und mit einer Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung zwischen der äusseren Umfangsfläche des Lagerringes und der inneren Umfangsfläche der Gehäuseöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungs-Anordnung (6) zum Einstellen der Dicke der Flüssigkeitsschicht ein auswechselbares Stellglied aufweist.

2. Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (12) mindestens eine dünne Platte zum Einstellen der Spaltweite zwischen dem Lagerring (3) und der Gehäuseöffnung und damit der Dicke der dämpfenden Flüssigkeitsschicht aufweist, die an der inneren Umfangsfläche der Gehäuseöffnung lösbar befestigt ist.

3. Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (12) mindestens eine dünne Platte zum Einstellen der Spaltweite und der Dicke der Flüssigkeitsschicht aufweist, die an der äusseren Umfangsfläche des Lagerringes (3) befestigt ist.

4. Wellenlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Stellglied (12) Ausschnitte (17,19) aufweist, die einen Ölfluss aus dem Lagergehäuse (1) in die Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung (6) zulassen.