CZ372992A3

CZ372992A3 - Radial bearing

Info

Publication number: CZ372992A3
Application number: CS923729A
Authority: CZ
Inventors: Horst Berthold; Wolfgang Diebold; Markus Loos
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1993-08-11
Also published as: PL296893A1; KR930016678A; CN1028895C; CH686093A5; UA22113C2; DE4200687A1; CZ283682B6; PL169346B1; RU2067698C1; CN1080371A; JPH05256319A

Description

Vynález se týká radiálního ložiska sestávajícího v podstatě z rotujícího pouzdra 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·The present invention relates to a radial bearing consisting essentially of a rotating bearing housing which is arranged between a bearing housing and a mounted shaft, wherein the holes in the bearing housing connect the oil space between the bearing housing and the bearing housing with a lubrication gap between the bearing housing and the shaft.

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 skříni 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.Such radial bearings are known. They rest on the principle so. so-called floating bearing bushes, which are arranged around the bearing shaft. Floating capability is achieved by pushing the oil under pressure into the gap between the bearing housing and the bearing housing on the one hand and between the bearing housing * and the rotating shaft on the other. This hydrodynamic bearing dampens radial and tilt shaft movements.

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, i 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 filmParticularly in the case of radial bearings of exhaust gas turbocharger rotors, bearing housings can be arranged upright. This means that the floating bush is stationary, that is to say it does not rotate with the shaft. The locking of the bearing housing is generally carried out mechanically by means of pin screws, wedges, springs or similar auxiliary means. Such upright, i.e. standing bearing housings, have excellent damping properties, in particular in terms of partial vibration frequencies of the shafts. Oil film

- 2 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·- 2 between the bearing housing and the housing · the bearings create a perfect shock absorber with compressed oil in this case · - Furthermore - the friction performance is higher when the bearing bushes are standing and parts are at risk of wear. As a rule, the locking element penetrates into the softer bearing housing material. In addition, frictional corrosion may occur on the contact surfaces, which adversely affects the floating ability of the bearing housing.

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 % počtu 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·Radial bearings of the type mentioned above, in which the bearing housing is rotating, have the advantage of less wear. With this type of bearing, the bearing sleeve generally rotates at a speed of about 30 to 50% of the shaft speed, resulting in a significant reduction in the friction performance compared to the bearing housing in standstill. bearings unsatisfactory ·

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·SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to overcome the drawbacks of both. - It aims to create a bearing of the type mentioned at the outset so that the bearing sleeve rotates together with the mounted shaft, but with a significantly reduced speed.

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 plej vytékající z přívodních otvorů, oleje.The object is achieved by a radial bearing according to the invention, which is characterized in that in the bearing housing are arranged approximately tangentially arranged oil inlets opening into the oil space and in the outer periphery of the bearing housing there are several recesses from which the holes in the bearing protrude. in the direction of the lubrication gap, and at least one side of which forms an impact surface for the ply flowing out of the oil supply ports.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají ve srovnání se stojícími pouzdry ložisek v tom, že odpadá mechanická aretace a že se snižuje třecí výkon. Ve srovnání s volné se. otáčejícími pouzdry ložisek spočívají výhody v podstatném sníženi kmitání hřídele s dílčí írekvencína 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 na obvodu pouzdra ložiska zvolí tak, že olej proudí do olejového prostoru proti směru otáčení hřídele a tím zabrzduje hřídelem spoluunááené pouzdro ložiska.The advantages of the solution according to the invention are, in comparison with standing bearing bushes, that the mechanical locking is eliminated and the friction performance is reduced. Compared to loose with. With rotating bearing housings, the advantage lies in substantially reducing the oscillation of the shaft with partial frequency due to the low rotational speed of the bearing housing. A low number of revolutions of the bearing housing is achieved when the arrangement of the oil supply holes in the bearing housing and the impact surface on the periphery of the bearing housing is selected such that oil flows into the oil space upstream of the shaft and thereby brakes the shaft bearing.

Je zvláště účelné, pokud jsou otvory upraveny v pouzdru ložiska radiálně a pokud jsou vybrání vzhledem ke střední ose otvorů 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.It is particularly advantageous if the holes are provided radially in the bearing housing and the recesses are symmetrical with respect to the central axis of the holes. This symmetry, which has, among other things, manufacturing advantages, prevents installation errors. Moreover, the elements thus formed are usable independently of the direction of rotation of the shaft which is supported in the bearing.

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na dvou příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí, a to na uložení rotoru turbodmýchadla.The invention is explained in more detail below on two exemplary embodiments in conjunction with the drawing part, namely the support of the turbocharger rotor.

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.Fig. 1 is a longitudinal cross-sectional view, taken along line I-I of Fig. 2; and Fig. 2 is a cross-sectional view, taken along line II-II in Fig. 1.

- 4 .......Na.obr. 3 je schematicky znázorněn dílčí příčný řez variantou provedení uložení.- 4 ....... 3 is a schematic cross-sectional view of a variant of the bearing arrangement.

Na obrázcích jsou·znázorněny jen elementy podstatné pro pochopeni vynálezu. Neznázorněno je ze zařízení například namontování ložiska ve skříni, přívod a odvod oleje, těsnění atd. Směr proudění maziva a směr otáčení příslušných součásti jsou označeny šipkami.Only the elements essential for understanding the invention are shown in the figures. It is not shown, for example, that the housing is mounted in the housing, the oil inlet and outlet, the seals, etc. The direction of lubricant flow and the direction of rotation of the respective components are indicated by arrows.

£ĚÍÍSÍady_Erovedení_yynálezuThe invention control set

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. ie vytvořen jako prstencová mezera, která je uvnitř omezena volně plovoucím pouzdrem 12 ložiska. Hřídel 11 je tímto pouzdrem 12 ložiska obklopen při vytvoření mazací mězeřý 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 vyústují v oblasti mazací mezery 15 do olejových drážek 20. které jsou upraveny téměř po celé axiální délce pouzdra 12 ložiska.The radial bearing shown in FIGS. 1 and 2 is provided in the bearing housing 10, which, of course, can also be designed as a retractable bearing unit, depending on the design of the machine. Lubricant, in this case pressurized oil, is fed to an annular channel 19 which is formed in the bearing housing 10. From there, the pressurized oil passes through a plurality of, in this case four, uniformly circumferentially arranged oil inlet openings 16 into the oil space 14. This oil space 14 is formed as an annular gap, which is limited internally by a freely floating bearing housing 12. The shaft 11 is surrounded by this bearing housing 12 to form a lubrication reservoir 15. Oil from the oil space 14 enters the lubrication gap 15 through apertures 13 of which four are disposed in the bearing housing 12 so that they are evenly distributed around its circumference. These openings 13 open into oil grooves 20 in the region of the lubrication gap 15, which extend over almost the entire axial length of the bearing housing 12.

Je pochopitelné, že uspořádání čtyř přívodních otvorů 16 oleje a čtyř otvorů 13 není pro funkčnost ložiska nezbyt, 5 *<It will be understood that the arrangement of the four oil inlet openings 16 and the four openings 13 is not necessary for bearing functionality.

ί ................ί ................

né< Jen jako.příkladyjsou v dalším uvedeny některé- další.....<Only as. Examples are some- other .....

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 °/oo 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.figures. The lubricant pressure on the inlet side is generally 2 to 4 bar. The radial clearance in the annular oil space 14 and in the lubrication gap 15 is approximately 2 ° / o during shaft operation. The shaft 11 rotates at approximately 70,000 rpm. Without new measures, the speed of the floating bearing bush 12 is set to about 30% of the speed of the shaft 11.

Podle vynálezu se má nyní konstrukčními opatřeními počet otáček pouzdra 12 ložiska podstatně snížit, aby se zmenšily kmity hřídele 11 s dílčí frekvencí.According to the invention, the rotational speed of the bearing housing 12 is now to be substantially reduced in order to reduce the oscillations of the shaft 11 with a partial frequency.

K tomu účelu jsou upraveny nejprve přívodní otvory 16 oleje ve skříni 10 ložiska v tečném směru. Jejich vyústění jsou uspořádána tak, že olej vtéká do olejového prostoru 14 : proti směru otáčení hřídele 11. Dále jsou na-vnějšímobvodu i I pouzdra 12 ložiska uspořádána rovnoměrně po obvodu rozdělená vybráni 17, která mají tvar pilových zubů. Tato vybrání 17 jsou uspořádána tak, že vstupní otvory příslušných otvorů 13 jsou na ieiich základě. Bok 18 vybráni 17 je sešikmen . tak, že vytváří nárazovou plochu pro olej, který vy stupuje ' z vyústění přívodních otvorů 16 oleje.For this purpose, the oil supply openings 16 are provided in the tangential direction of the bearing housing 10 first. Their outlets are arranged in such a way that oil flows into the oil space 14: opposite to the direction of rotation of the shaft 11. Furthermore, recesses 17 in the form of saw teeth are arranged uniformly circumferentially distributed on the outer circumference 11 of the bearing housing 12. These recesses 17 are arranged such that the inlet openings of the respective openings 13 are on their basis. The side 18 of the recess 17 is slanted. such that it forms an impact surface for the oil which emerges from the mouth of the oil inlet openings 16.

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 odsouhlasit, aby pouzdro. 12 ložiska se například při- spouštění krátkodobě otáčelo v opačném smyslu a po dosažení provozního ppčtu 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·When the mounted shaft 11 is started, the pressure oil is injected through the inlet ports 16 into the recesses 17 of the profiled annular oil space 14. The pressure oil impinges on the projecting flanks 18 of the recess 17 and causes the bearing housing 12 to rotate in the direction of the dashed arrow. From the recesses 17, the oil is guided through the tangentially directed holes 13 into the oil grooves 20 and into the lubrication gap 15. Against the directed torque of the shaft 11 on the bearing housing 12, its rotational movement is inhibited. Torques- can be expert measures in terms of their shaping- and oil pressure regulating measures so agree to the sleeve. For example, the bearing was rotated for a short time in the opposite direction, and after reaching the operating speed count, it rotated in the same direction as the shaft 11 rotated as shown by the full arrow, with optimized speed.

Toto hydraulické brzděni pouzdra 12 ložiska, které může vést v extrémním případě podle velikosti regulace až k jeho zastaveni, se uskutečňuje, jak je to patrno, zcela bezdotykově, čímž je kdykoliv zajištěna volná pohyblivost pouzdra 12 ložiska.This hydraulic braking of the bearing housing 12, which in extreme cases, depending on the size of the control, can lead to its stopping, is evidently carried out completely without contact, thereby ensuring free movement of the bearing housing 12 at any time.

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 vybráni 17a je vzhledem ke střední ose otvoru 13a vytvořeno souměrně·- Tim. že jsou nyní k dispozici dva shodné boky 18a, je možné uskutečnit bezchybnou montáž pouzdra 12a ložiska i nezaškoleným pomocným personálem·In Fig. 3, functionally identical parts are indicated by the same reference numerals as in Fig. 2. The opening 13a is directed radially here, which is also possible in the embodiment according to Fig. 2. expedient because the recess 17a is symmetrically formed with respect to the central axis of the opening 13a. that two identical flanks 18a are now available, flawless assembly of the bearing bush 12a can also be carried out by untrained assistants ·

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 kOf course, the invention is not limited to the illustrated and described embodiments. For heavier, slower moving shafts, shaft vibration in the same dimensions is not as important as for comparably faster moving shafts of turbochargers. In such cases, reversing the direction of supply of the pressure oil may be expedient. In contrast to the described embodiment, the oil would then be filled in the direction of rotation of the shaft onto the impact surface, whereby the sleeve k

\ ložiska proti hřídeli urychlovalo. Zvýšený počet otáček pouzdra ložiska by měl v takovém případě za následek výhodné zmenšeni třecího výkonu a tím i zmenšení ztrát, způsobených uložením.\ Bearing against shaft accelerated. In this case, an increased number of revolutions of the bearing housing would result in an advantageous reduction in the frictional power and thus a reduction in bearing losses.

Claims

PATENTOVÉ. Ν 1 R Ο Κ Υ

A radial bearing, consisting essentially of a rotating housing, of a bearing disposed between a bearing housing and a supported shaft, the holes in the bearing housing connecting the oil space between the bearing housing and the bearing housing with a lubrication gap between the bearing housing and the shaft; that in the bearing housing (10) there are arranged approximately tangentially arranged oil inlets (16) leading to the oil space (14) and that several recesses (17, 17a) are provided on the outer circumference of the bearing housing (12, 12a), from which openings (13, 13a) exit in the direction of the lubrication gap (15), and whose at least one side (18, 18a) forms an impact surface for oil flowing out of the oil inlet openings (16).

Radial bearing according to claim 1, characterized in that the recesses (17) are sawtooth-shaped.

Radial bearing according to claim 1,. e-t-s. wherein the holes (13a) are arranged radially in the bearing housing (12a) and that the recesses (17a) are symmetrical with respect to the central axis of the holes (13a).