CH653422A5

CH653422A5 - DAMPED SHAFT BEARING.

Info

Publication number: CH653422A5
Application number: CH4903/81A
Authority: CH
Inventors: Masahiro Yoshioka; Naoyoshi Yamago
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-08-27
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1985-12-31
Also published as: JPS5743017A; DE3129554A1; IT8168094A0; JPS6215773B2; DE3129554C2; IT1144626B

Description

Die Erfindung betrifft ein gedämpftes Wellenlager zur Vibrations- und Schwingungsdämpfung von umlaufenden Wellen. The invention relates to a damped shaft bearing for vibration and vibration damping of rotating shafts.

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. In US Pat. Nos. 3,456,992 and 4,027,931 damped shaft bearings are described which have a liquid-layer damping arrangement between the bearing ring surrounding the shaft and a housing opening and in which the damping ring is held elastically by a link. Vibrations and vibrations of the shaft are dampened by the spring action of the elastic holding member and by the flow behavior of the liquid layer. These known bearings can have an optical damping effect due to the liquid layer damping arrangement and an optimal spring stiffness of the elastic member, which can be changed depending on the properties of the shaft and the bearing. In particular, the damping force of the liquid layer results in highly effective damping. However, if the damping force is too high or too low, the vibrations may intensify rather than decrease. For this reason, it is important that the damping force exerted by the liquid layer is always kept in an optimal range. But if the operating conditions. change, e.g. the speed, the load, the type, the temperature and the pressure of the lubricant, etc., the optimal value of the damping force changes accordingly, whereby the damping effect also decreases. If, in practice, there have been circumstances in which the damping force has changed compared to the optimum value, then either a new bearing or a new bearing housing will be installed in order to obtain the optimal damping again. However, such conversions require high costs and a considerable amount of work for the assembly and adjustment of the bearing to the optimal condition.

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. The object of the invention is to provide a damped shaft bearing of the type specified, the damping effect can be adjusted in a simple manner without the work previously required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, According to the invention, this object is achieved by

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. that the liquid damping arrangement has a replaceable actuator that can be easily replaced with an actuator with a different wall thickness or configuration to change the thickness of the liquid layer between the bearing ring and the housing opening and thus adjust the damping effect to an optimal value .

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. The actuators can be designed in the form of thin plates with cutouts or perforations, which can be bent to form ring-shaped inserts and attached either to the outer wall of the bearing ring or to the inner wall of the housing opening.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines gedämpften Wellenlagers; Figure 1 is an axial section of a damped shaft bearing.

Fig. 2 ein plattenförmiges Stellglied in teilgeschnittener perspektivischer Darstellung; Figure 2 is a plate-shaped actuator in a partially sectioned perspective view.

Fig. 3 bis 5 andere plattenförmige Stellglieder in teilgeschnittener perspektivischer Darstellung; und Fig. 3 to 5 other plate-shaped actuators in a partially sectioned perspective view; and

Fig. 6 einen Axialschnitt einer anderen Ausführung des gedämpften Wellenlagers. Fig. 6 is an axial section of another embodiment of the damped shaft bearing.

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. In the shaft bearing according to FIG. 1, a bearing ring 3 surrounding the shaft 2 is inserted in a cylindrical opening of a bearing housing 1 between the outer peripheral surface 2a of the shaft and an inner peripheral surface 1a of the housing opening so as to be radially movable. On its inner peripheral surface 3a, this bearing ring 3 has an oil groove 4, which is connected to an oil channel 7 in the housing 1 via a radial bore 5 in the bearing ring 3 and via a liquid damping arrangement 6 on the outer surface 3b of the bearing ring 3. Seals 8 are provided in the end regions of the outer circumferential surface 3b of the bearing ring 3 and prevent leakage of the liquid supplied to the liquid damping arrangement 6. The bearing ring 3 is held elastically by a flexible member 9 on its one side surface 3c on the housing 1 via a positioning ring 10. The flexible holding member 9 is designed as a cage and has a plurality of ribs 9a. The bearing ring 3 is secured on its other side wall 3d by a pin 11 against oversized movements on the housing 1. To adjust the damping force, the liquid damping arrangement 6 has a plate-shaped actuator 12.

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. 2, this plate-shaped actuator 12 is provided with a plurality of oil flow openings 13, which allow oil to flow from the housing channel 7 into the liquid damping arrangement 6. The plate-shaped member 12 is bent in accordance with the course of the inner peripheral surface la of the housing opening and fastened to it, so that its long sides 12b must be long enough that the narrow sides can be brought into mutual contact.

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. If the damping force of the liquid damping arrangement 6 deviates from an optimal value, the effective gap of the damping arrangement 6 can be changed by inserting a correspondingly thick plate-shaped actuator 12. This enables the damping force of the damping arrangement 6 to be set to an optimum value corresponding to the respective operating conditions of the bearing. The damping coefficient C of the damping arrangement 6 is determined according to the following equation, which is based on the peculiarities of the effective gap of the damping arrangement 6.

C= Hi f JL \3 — (1) C = Hi f JL \ 3 - (1)

2 * \ Cr 7 ' R2 2 * \ Cr 7 'R2

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

653422 653422

jx: Viskosität des Fluids, jx: viscosity of the fluid,

R: Radius des wirksamen Spaltes der Dämpfungsanordnung 6, R: radius of the effective gap of the damping arrangement 6,

L: Axiale Länge der Dämpfungsanordnung 6, L: axial length of the damping arrangement 6,

Cr: Dicke der Flüssigkeitsschicht in der Dämpfungsanordnung. Cr: thickness of the liquid layer in the damping arrangement.

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. As can be seen from the above equation, the plate-shaped actuator 12 changes with its thickness T the width of the effective gap G of the damping arrangement 6 to Gi = G-T, as a result of which the thickness Cr of the liquid layer in the damping arrangement 6 also changes accordingly. The damping coefficient C of the damping arrangement 6 can thus be increased in inverse proportion to the third power of a changing layer thickness.

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. The plate-shaped actuator 12 according to FIG. 3 is composed of a continuous thin plate 12A and a thin plate 12B having a plurality of square cutouts 14. Due to the mutual fastening of both plates 12A and 12B, the cutouts 14 become oil flow openings 15. Despite the increased number of individual parts, this plate-shaped actuator can be manufactured in a simple manner.

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. 4, a flow opening 16 is formed in the form of a central longitudinal slot in the plate-shaped actuator 12, next to which a slot-shaped cutout 17 is formed in parallel, the shape and size of which can be selected in accordance with the desired damping effect. These slit-shaped cutouts 17 form pocket-shaped damping chambers during operation and enable a corresponding adjustment of the usable damping effect, since they can be used to change the values R and L in the above equation, as a result of which the damping coefficient C can also be adapted to the respective operating conditions.

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. In the embodiment according to FIG. 5, an oil flow opening 18 extending in the longitudinal direction is formed in the plate-shaped actuator 12 in its central part and a plurality of rectangular cutouts 19 transversely thereto at right angles to the flow opening 18. These sections 19 have the same function as the sections 17 in FIG. 4, namely the change in the usable total damping range. It is obvious that the invention is not limited to the specific shapes of the oil flow openings 13, 15, 16 and 18 and the cutouts 17 and 19, but that a variety of other shapes can be selected for the flow openings and the cutouts. Furthermore, several stackable actuators can also be used instead of a single plate-shaped actuator 12.

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. The shaft bearing according to FIG. 6 corresponds in its structural design and mode of operation to the embodiment 20 according to FIG. 1, only the plate-shaped actuator 12 being fastened to the outer peripheral surface 3d of the bearing ring 3 to form the damping arrangement 6 and should have a cylindrical shape .

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. The above-described design of a shaft-2 bearing enables the damping force to be set in an extremely simple manner to an optimal value corresponding to the respective operating conditions by inserting a plate-shaped damping member of suitable wall thickness into the damping arrangement of the bearing. In this way, the damping effect of this shaft bearing can be adapted to the possibly changing operating conditions without lengthy installation and adjustment work, avoiding removal or replacement of the entire bearing or the bearing housing.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

653422 PATENT CLAIMS

1. Damped shaft bearing with a bearing ring surrounding the shaft and seated in a housing opening, which is held on the housing by an elastic member, and with a liquid damping arrangement between the outer peripheral surface of the bearing ring and the inner peripheral surface of the housing opening, characterized in that that the damping arrangement (6) for adjusting the thickness of the liquid layer has an exchangeable actuator.

2. Shaft bearing according to claim 1, characterized in that the actuator (12) has at least one thin plate for adjusting the gap width between the bearing ring (3) and the housing opening and thus the thickness of the damping liquid layer, which is detachable on the inner peripheral surface of the housing opening is attached.

3. Shaft bearing according to claim 1, characterized in that the actuator (12) has at least one thin plate for adjusting the gap width and the thickness of the liquid layer, which is attached to the outer peripheral surface of the bearing ring (3).

4. Shaft bearing according to claim 2 or 3, characterized in that the plate-shaped actuator (12) has cutouts (17, 19) which allow an oil flow from the bearing housing (1) into the liquid damping arrangement (6).