CZ283682B6 - Radiální ložisko - Google Patents

Abstract

U radiálního ložiska s plovoucím a rotujícím pouzdrem (12) ložiska jsou ve skříni (10) ložiska uspořádány tečně upravené přívodní otvory (16) oleje, které vyúsťují do olejového prostoru (14). Na vnějším obvodu pouzdra (12) ložiska je upraveno více vybrání (17), z nichž odbočují otvory (13) k mazací mezeře (15) a jejichž boky (18) vytvářejí nárazovou plochu pro olej vytékající z přívodních otvorů (16) oleje. Toto opatření umožňuje podstatně snížit počet otáček pouzdra (12) ložiska, což vede ke zmenšení kmitů hřídele (11) v dílčích frekvencích.ŕ

Description

Radiální ložisko

Oblast techniky

Vynález se týká radiálního ložiska obsahující rotující pouzdro ložiska, které je uspořádáno mezi skříní ložiska a uloženým hřídelem, přičemž otvory v pouzdru ložiska spojují olejový prostor mezi skříní ložiska a pouzdrem ložiska s mazací mezerou mezi pouzdrem ložiska a hřídelem.

Dosavadní stav techniky

Taková radiální ložiska jsou známá. Spočívají na principu tak zvaných plovoucích pouzder ložiska, která jsou uspořádána kolem ukládaného hřídele. Plovoucí schopnosti se dosahuje tím, že se zatlačuje olej pod tlakem do mezery mezi skříní ložiska a pouzdrem ložiska na straně jedné a mezi pouzdrem ložiska a otáčejícím se hřídelem na straně druhé. Toto hydrodynamické uložení tlumí radiální a naklápěcí pohyby hřídele.

Zejména u radiálních ložisek rotorů turbodmychadel na odpadní plyny mohou být pouzdra ložisek uspořádána na stojato. Tím se rozumí, že plovoucí pouzdro stojí, to znamená, že se neotáčí spolu s hřídelem. Zablokování pouzdra ložiska se zpravidla uskutečňuje mechanicky prostřednictvím kolíkových šroubů, klínů, pružin nebo podobných pomocných prostředků. Taková na stojato, to znamená stojící uspořádaná pouzdra ložiska mají výtečné tlumicí vlastnosti, zejména z hlediska dílčích frekvencí kmitání hřídelů. Olejový film mezi pouzdrem ložiska a skříní ložiska vytváří v takovém případě dokonalý tlumič se stlačeným olejem. Dále je třecí výkon při stojících pouzdrech ložiska vyšší a části jsou ohroženy opotřebením. Zpravidla vniká pojistný element do měkčího materiálu pouzdra ložiska. Mimoto může vznikat na kontaktních plochách třecí koroze, což nepříznivě ovlivňuje plovoucí schopnost pouzdra ložiska.

Radiální ložiska v úvodu uvedeného typu, u kterých je pouzdro ložiska rotující, mají tu výhodu, že u nich vzniká menší opotřebení. U tohoto typu ložisek se otáčí zpravidla pouzdro ložiska s takovým počtem otáček, který má hodnotu zhruba 30 až 50 % otáček hřídele, což vede k podstatnému snížení třecího výkonu ve srovnání se stojícím pouzdrem ložiska. Na rozdíl od toho mohou být tlumicí vlastnosti tohoto typu ložiska neuspokojivé.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol odstranit nedostatky jak stojících, tak otáčejících se pouzder ložiska. Klade si za úkol vytvořit ložisko v úvodu uvedeného typu tak, aby se pouzdro ložiska otáčelo společně s uloženým hřídelem, avšak s výrazně zmenšeným počtem otáček.

Vytčený úkol se řeší radiálním ložiskem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ve skříni ložiska jsou uspořádány zhruba tečně upravené přívodní otvory oleje, vyúsťující do olejového prostoru, a že na vnějším obvodu pouzdra ložiska je upraveno více vybrání, ze kterých vystupují otvory ve směru k mazací mezeře, a jejichž nejméně jeden bok tvoří nárazovou plochu pro olej vytékající z přívodních otvorů oleje.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají ve srovnání se stojícími pouzdry ložisek vtom, že odpadá mechanická aretace a že se snižuje třecí výkon. Ve srovnání svolně se otáčejícími pouzdry ložisek spočívají výhody v podstatném snížení kmitání hřídele s dílčí frekvencí na podkladě nízkého počtu otáček pouzdra ložiska. Nízkého počtu otáček pouzdra ložiska se dosahuje tehdy, když se uspořádání otvorů pro přívod oleje ve skříni ložiska a nárazové plochy

- 1 CZ 283682 B6 na obvodu pouzdra ložiska zvolí tak, že olej proudí do olejového prostoru proti směru otáčení hřídele a tím zabrzďuje hřídelem spoluunášené pouzdro ložiska.

Je zvláště účelné, pokud jsou otvory upraveny v pouzdru ložiska radiálně a pokud jsou vybrání vzhledem ke střední ose otvoru vytvořena souměrně. Prostřednictvím této souměrnosti, která má mimo jiné výrobní výhody, lze zabránit vzniku chyb při montáži. Takto vytvořené elementy jsou mimoto použitelné nezávisle na směru otáčení hřídele, který je v ložisku ukládán.

Přehled obrázků na vvkrese

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na dvou příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí, a to na uložení rotoru turbodmychadla.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn podélný řez uložením v rovině podle čáry I - I z obr. 2. Na obr. 2 je znázorněn příčný řez uložením v rovině podle čáry II - II z obr. 1.

Na obr. 3 je schematicky znázorněn dílčí příčný řez variantou provedení uložení.

Na obrázcích jsou znázorněny jen elementy podstatné pro pochopení vynálezu. Neznázoměno je například namontování ložiska ve skříni, přívod a odvod oleje, těsnění atd. Směr proudění maziva a směr otáčení příslušných součástí jsou označeny šipkami.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázcích 1 a 2 znázorněné radiální ložisko je upraveno ve skříni 10 ložiska, která může být podle konstrukce stroje samozřejmě vytvořena také jako zasouvací ložisková jednotka. Mazivo, v daném případě tlakový olej, se přivádí do prstencového kanálu 19, který je vytvořen ve skříni 10 ložiska. Odtud prochází tlakový olej prostřednictvím více, v daném případě čtyř, rovnoměrně po obvodu uspořádaných přívodních otvorů 16 oleje do olejového prostoru 14. Tento olejový prostor 14 je vytvořen jako prstencová mezera, která je uvnitř omezena volně plovoucím pouzdrem 12 ložiska. Hřídel 11 je tímto pouzdrem 12 ložiska obklopen při vytvoření mazací mezery 15. Do mazací mezery 15 se dostává olej z olejového prostoru 14 prostřednictvím otvorů 13, z nichž jsou patrny čtyři, upravené v pouzdru 12 ložiska tak, že jsou rovnoměrně rozděleny po jeho obvodu. Tyto otvory 13 vyúsťují v oblasti mazací mezery 15 do olejových drážek 20, které jsou upraveny téměř po celé axiální délce pouzdra 12 ložiska.

Je pochopitelné, že uspořádání čtyř přívodních otvorů 16 oleje a čtyř otvorů 13 není pro funkčnost ložiska nezbytné. Jen jako příklady jsou v dalším uvedeny některé další číselné údaje. Tlak maziva má na vstupní straně hodnotu zpravidla 2 až 4 barů. Radiální vůle v prstencovém olejovém prostoru 14 a v mazací mezeře 15 má v průběhu provozu hodnotu zhruba 2%o průměru hřídele 11. Hřídel 11 se otáčí zhruba s 70 000 ot/min. Bez nových opatření se nastaví počet otáček plovoucího pouzdra 12 ložiska na zhruba 30 % počtu otáček hřídele 11.

Podle vynálezu se má nyní konstrukčními opatřeními počet otáček pouzdra 12 ložiska podstatně snížit, aby se zmenšily kmity hřídele 11 s dílčí frekvencí.

K tomu účelu jsou upraveny nejprve přívodní otvory 16 oleje ve skříni 10 ložiska v tečném směru. Jejich vyústění jsou uspořádán tak, že olej vtéká do olejového prostoru 14 proti směru otáčení hřídele 11. Dále jsou na vnějším obvodu pouzdra 12 ložiska uspořádána rovnoměrně po obvodu rozdělená vybrání 17, která mají tvar pilových zubů. Tato vybrání 17 jsou uspořádána tak, že vstupy příslušných otvorů 13 jsou na jejich dně. Bok 18 vybrání 17 je sešikmen tak, že vytváří nárazovou plochu pro olej, který vystupuje z vyústění přívodních otvorů 16 oleje.

Při rozběhu uloženého hřídele 11 je tlakový olej vstřikován tečnými přívodními otvory 16 do ve vybráních 17 vyprofilovaného prstencového olejového prostoru 14. Přitom tlakový olej naráží na vystupující boky 18 vybrání 17 a uvádí pouzdro 12 ložiska do rotačního pohybu ve směru čárkované šipky. Z vybrání 17 je olej veden zde tečně směřujícími otvory 13 do olejových drážek 20 a do mazací mezery 15. Proti směřujícím kroutícím momentem hřídele 11 na pouzdro 12 ložiska je jeho rotační pohyb brzděn. Kroutící momenty lze odbornými opatřeními z hlediska jejich tvarování a tlak oleje regulujících opatření tak odladit, aby pouzdro 12 ložiska se například při spouštění krátkodobě otáčelo v opačném smyslu a po dosažení provozního počtu otáček se otáčelo ve stejném směru, ve kterém se otáčí hřídel 11, tak jak je to znázorněno plnou šipkou, a to s optimalizovaným počtem otáček.

Toto hydraulické brzdění pouzdra 12 ložiska, které může vést v extrémním případě podle velikosti regulace až kjeho zastavení, se uskutečňuje, jak je to patrno, zcela bezdotykově, čímž je kdykoliv zajištěna volná pohyblivost pouzdra 12 ložiska.

Na obr. 3 jsou funkčně shodné součásti označeny stejnými vztahovými znaky jako na obr. 2. Otvor 13a zde směřuje radiálně, což je ostatně možné i u provedení podle obr. 2. V případě uspořádání podle obr. 3 je radiální úprava otvoru 13a zvláště účelná, protože vybrání 17a je vzhledem ke střední ose otvoru 13a vytvořeno souměrně. Tím, že jsou nyní k dispozici dva shodné boky 18a, je možné uskutečnit bezchybnou montáž pouzdra 12a ložiska i nezaškoleným pomocným personálem.

Vynález se samozřejmě neomezuje na znázorněné a popsané příklady provedení. U těžších, pomaleji se pohybujících hřídelů nemá kmitání hřídele ve stejných rozměrech takový význam jako u srovnatelně rychleji se pohybujících hřídelů turbodmychadel. V takových případech může být účelné obrácení směru přívodu tlakového oleje. Na rozdíl od popsaného příkladu provedení by potom byl plněn olej ve směru otáčení hřídele na náraznou plochu, čímž by se pouzdro ložiska proti hřídeli urychlovalo. Zvýšený počet otáček pouzdra ložiska by měl v takovém případě za následek výhodné zmenšení třecího výkonu a tím i zmenšení ztrát, způsobených uložením.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Radiální ložisko, obsahující rotující pouzdra (12, 12a) ložiska, které je uspořádáno mezi skříní (10) ložiska a uloženým hřídelem (11), přičemž otvory (13, 13a) mazací štěrbiny v pouzdru (12, 12a) ložiska spojují olejový prostor (14) mezi skříní (10) ložiska a pouzdrem (12, 12a) ložiska s mazací mezerou (15) mezi pouzdrem (12, 12a) ložiska a hřídelem (11), vyznačující se tím, že ve skříni (10) ložiska jsou uspořádány tečně upravené přívodní otvory (16) oleje, vyúsťující do olejového prostoru (14), a že na vnějším obvodu pouzdra (12, 12a) ložiska je upraveno více vybrání (17, 17a) ze kterých vystupují otvory (13, 13a) mazací štěrbiny ve směru k mazací mezeře (15), a jejichž nejméně jeden bok (18, 18a) tvoří nárazovou plochu pro olej vytékající z přívodních otvorů (16) oleje.
2. 2. Radiální ložisko podle nároku 1, vyznačující se tím, že vybrání (17) mají tvar pilových zubů.
3. 3. Radiální ložisko podle nároku 1, vyznačující se tím, že otvory (13a) mazací štěrbiny jsou upraveny v pouzdru (12a) ložiska radiálně a že vybrání (17a) jsou vzhledem ke střední ose otvorů (13a) mazací štěrbiny vytvořena souměrně.

   1 výkres

   -4CZ 238682 B6

   Ofá. 1 II

   1&> 17_a 16

   II 15 & 14 10

   0ÍR.3

   Οξ>Κ· 2

   10 18 17 16 » ll i