CZ9701484A3 - Uložení vystřeďovací sestavy - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká uložení vystředovací sestavy, která sestává z hřídele, na níž je v předem určeném spodním pásmu používaných teplot uloženo s první vůlí pouzdro, jehož koeficient teplotní roztažnosti je menší než koeficient teplotní roztažnosti hřídele, jejíž vnější obvodová plocha je v předem určeném horním pásmu používaných teplot ve styku s vnitřní obvodovou plochou pouzdra s první vůlí ležící v oblasti nuly, po jehož každé boční straně je umístěn vystředovací kroužek, jehož koeficient teplotní roztažnosti je větší než koeficient teplotní roztažnosti pouzdra, jehož vnější válcovitá osazení jsou v předem určeném spodním pásmu používaných teplot ve . styku s vnitřním válcovitým osazením příslušného vystředovacího kroužku bez druhé vůle, který je v celém pásmu používaných teplot vystředěn oproti hřídeli. Pouzdro je při otáčivém unášení upevněno mezi dvěma vystředovacími kroužky a ve středním pásmu používaných teplot je mezi pouzdrem a hřídelí vytvořena první vůle a mezi vnějším válcovitým osazením a vnitřním válcovitým osazením druhá vůle.

Dosavadní stav techniky

Známé pouzdro ložiska je často nutné z funkčních důvodů vystředovat na hřídeli s co možná nejmenší malou vůlí. Toto vystředění je nevýhodné s ohledem na teplotní roztažnost hřídele, jestliže je pouzdro vytvořeno z materiálu citlivého na tahové napětí, například z keramiky a má menší koeficient teplotní roztažnosti než hřídel. Aby hřídel v horním pásmu používaných teplot neroztrhla pouzdro, je vhodné zvolit vůli ve spodním pásmu používaných teplot větší, než vůli, která se připouští z funkčního hlediska. Toto řešení se provádí tak, že vystředování bez vůle v celém pásmu používaných teplot zabezpečují bud pružná uspořádání mezi hřídelem a pouzdrem, což je popsáno například v patentových spisech EP 345 214

fl fl a DE 37 06 365, nebo pružné vystředovací kroužky, které pouzdro zvenku obepínají, což je například popsáno v patentovém spisu US 5 197 808, podle něhož mohou být vnitřní průměr pouzdra a vnější průměr hřídele vůči sobě sladěny tak, že v horním pásmu používaných teplot jsou tyto průměry stejné, čímž přenášejí síly bez vůle. Pružné části tohoto řešení lze však zhotovit jen těžko a nákladně.

V patentovém spisu JP 129 50 25 je popsáno známé uspořádáníu něhož je pouzdro umístěno na hřídeli s vůlí, čímž je dosaženo usnadnění montáže pouzdra na hřídeli a zabráněno roztržení pouzdra hřídelem. Otáčivé unášení pouzdra hřídelem se provádí pomocí dvou kroužků umístěných pevně na hřídeli po obou stranách pouzdra a axiálně upnutých proti pouzdru. Kroužky jsou na stranách přivrácených k pouzdru opatřeny výstupkem, který oblast pouzdra přesahuje, přičemž mezi výstupkem a pouzdrem může být vytvořeno pohyblivé nebo pevné uložení. Podle velikosti dimenzování lícování mezi výstupkem a pouzdrem však může při projití pásma používaných teplot být vytvořena mezi pouzdrem a hřídelí relativně velká vůle. Tím se může na základě velké teplotní roztažnosti hřídele vůči keramickému pouzdru zrušit axiální upnutí pouzdra mezi keramickým kroužky, takže otáčivé unášení keramického pouzdra již není zajištěno.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje uložení vystředovací sestavy, která sestává z hřídele, na níž je v předem určeném spodním pásmu používaných teplot uloženo s první, vůlí pouzdro, jehož koeficient teplotní roztažnosti je menší než koeficient teplotní roztažnosti hřídele, jejíž vnější obvodová plocha je v předem určeném horním pásmu používaných teplot ve styku s vnitřní obvodovou plochou pouzdra s první vůlí ležící v oblasti nuly, po jehož každé boční straně je umístěn vystředovací kroužek, jehož koeficient teplotní roztažnosti je větší než koeficient teplotní roztažnosti pouzdra, jehož vnější válcovitá osazení jsou v předem určeném spodním pásmu používaných teplot ve styku s vnitřním válcovitým osazením příslušného vystředovacího kroužku bez druhé vůle, který je v ··· ···

celém pásmu používaných teplot vystředěn oproti hřídeli, přičemž pouzdro je při otáčivém unášení upevněno mezi dvěma vystředovacími kroužky a ve středním pásmu používaných teplot je mezi pouzdrem a hřídelí vytvořena první vůle a mezi vnějším válcovitým osazením a vnitřním válcovitým osazením druhá vůle, jehož podstata spočívá v tom, že vnitřní obvodová plocha pouzdra je v horním pásmu používaných teplot ve styku s vnější obvodovou plochou hřídele bez první vůle. Na hřídeli je vytvořeno první osazení a druhé osazení, na němž je našroubována matice, mezi níž a prvním osazením jsou pomocí axiální síly spojeny mezikroužek, pouzdro a dva vystředovací kroužky pro vytvoření axiální předpětové síly pro vystředovací kroužky. Součet teplotní roztažnosti mezikroužku, pouzdra a vystředovacích kroužků je v podstatě roven teplotnímu roztažení hřídele v oblasti mezi prvním osazením a maticí.

Výhoda navrženého řešení spočívá proto ve vytvoření uložení vystředovací sestavy, které s malými náklady při projití pásma používaných teplot má co možná malou první vůli mezi pouzdrem a hřídelí, a které zajišťuje otáčivé unášení pouzdra.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na němž je znázorněno v podélném řezu uložení vystředovací sestavy na hřídeli.

Příklady provedení vynálezu

Uložení vystředovací sestavy sestává z hřídele 1, která je tvořena první částí, druhou částí a třetí částí, mezi níž a druhou částí je vytvořeno druhé osazení. Hřídel 1 s podélnou osou 3. je vytvořena například z oceli. Mezi první částí a druhou částí je vytvořeno první osazení 2. Vnější průměr první části je větší než vnější průměr druhé části, který je větší než vnější průměr třetí části, na níž je hned za dtuhým osazením vytvořen vnější závit, na němž je našroubována matice !_ Na druhé části je mezi prvním osazením 2 a maticí 7 umístěna vystředovací

• · · flflfl flflfl

sestava, která sestává z pouzdra 4, mezikroužku 6_ a dvou vystředovacích kroužků 5. Pouzdro 4 je tvořeno například keramickým kroužkem. První osazení 2. je v dotyku s jedním vystředovacím kroužkem 5, za nímž je umístěno pouzdro 4, za nímž je umístěn další vystředovací kroužek 5, mezi nímž a maticí 7 je umístěn mezikroužek 6. Na každém vystředovacím kroužku 5 je na jeho přivrácené boční straně k pouzdru 4 vytvořeno vnitřní válcovité osazení s vnitřním průměrem. Na obou bočních stranách pouzdra 4 je vytvořeno vnější válcovité osazení s vnějším průměrem 12, které je umístěno ve vnitřním válcovitém osazení příslušného vystředovacího kroužku 5,. Vystředovací kroužky 5. nemusí být stejné, ale jejich shoda je výhodná. Vystředovací sestava je tedy axiálně upevněna mezi prvním osazením 2. a maticí 7.

Ve studeném stavu, tj. ve spodním pásmu používaných teplot, je mezi vnější obvodovou plochou 9_ druhé části hřídele 1 a vnitřní obvodovou plochou 10 pouzdra 4 vytvořena relativně velká první vůle 11. Koeficient teplotní roztažnosti pouzdra 4. je menší než koeficient teplotní roztažnosti hřídele i. Koeficient teplotní roztažnosti vystředovacích kroužků 5 je větší než koeficient teplotní roztažnosti pouzdra i. Ve spodním pásmu používaných teplot je vnitřní průměr vnitřního válcovitého osazení stejný nebo o něco menší než vnější průměr 12 vnějšího válcovitého osazení pouzdra 4, tzn., že vnější válcovité osazení je ve styku s vnitřním válcovitým osazením bez druhé vůle. Vystředovací kroužky 5 jsou svým středícím otvorem vystředěny na vnější obvodové ploše 9. druhé části hřídele 1. Materiál a středící průměr středícího otvoru vystředovacích kroužků i jsou zvoleny tak, že ve spodním pásmu, zejména i středním pásmu, používaných teplot je zachováno vystředění vystředovacích kroužků 5 na hřídeli i.

Na výkresu je znázorněn studený stav, při němž je pouzdro 4 vystředěno pomocí vystředovacích kroužků i, které jsou umístěny bez vůle na vnější obvodové ploše 9. druhé části hřídele 1, přičemž vnější průměr 12 vnějšího válcovitého osazení pouzdra 4 a vnitřní průměr vnitřního. válcovitého osazení vystředovacích kroužků 5. je shodný.

Jestliže teplota stoupá, tak se hřídel 1, zejména jeho druhá část, a vystředovací kroužky 5 roztahují stejně, přičemž φφ φφφφ • φ φ φ φ φ · · φ φ φ φ φφφ φ φ φφφ · · φ ·

Φφ φφφφ φφ φφφ φφφ (- φφφφφφ φφ □ φφ φφφ φφ φφφ φφ φ· vystředovací kroužky 5 jsou na druhé části hřídele 1 stále umístěny bez vůle. Pouzdro 4 se roztahuje méně než hřídel 1. a vystředovací kroužky 5, čímž vzniká druhá vůle mezi vnějšími válcovitými osazeními vystředovacích kroužků 5 a vnitřními válcovitými osazeními pouzdra 4., avšak první vůle 11 mezi vnitřní obvodovou plochou 10 pouzdra 4 a vnější obvodovou plochou 9. druhé části hřídele i se zmenšuje. Vystředovací funkce vystředovacího kroužku 5 je určena pro větší pásmo používaných teplot než hřídele 1. Vystředovací kroužky 5. mohou být provedeny jednoduše, protože nemusejí elasticky zachycovat rozdíly teplotní roztažnosti, vznikající v uvedeném pásmu používaných teplot mezi pouzdrem 4 a vystředovacími kroužky 5.. Ve středním pásmu používaných teplot jsou první vůle 11 i druhá vůle přibližně stejné. Protože první vůle 11 i druhá vůle jsou jen poloviční než maximální povolená vůle, je tím dosaženo význačného zlepšení vystředění pouzdra 4 oproti vystředění pouzdra 4 bez použití vystředovacích kroužků 5.. Jestliže je vnitřní průměr vnitřního válcovitého osazení keramických vystředovacích kroužků 5. ve studeném stavu menší než vnější průměr 12 vnějšího válcovitého osazení pouzdra 4, pak při stoupající teplotě, avšak pouze v části používaných teplot, není mezi vnějším válcovitým osazením pouzdra 4 a vnitřním válcovitým osazením vystředovacích kroužků 5 žádná druhá vůle. V každém případě je radiální vůle pouzdra 4 menší než přípustná radiální vůle obdobného známého ložiska. Vnější obvodová plocha 9. druhé části hřídele 1 a vnitřní obvodová plocha 10 pouzdra 4 jsou v horním pásmu používaných teplot v dotyku bez první vůle ll.

Otáčivé unášení pouzdra 4 se provádí pomocí axiálního sevření mezi maticí 7 a prvním osazením 2. Axiální svorná síla se skládá z předpětové síly, která je například vytvářena maticí Ί_ a z podílu, který vyplývá z různé délkové teplotní roztažnosti ostatních částí sestavy. Pro bezpečné sevření je nutné, aby byla dostačující svorná síla zajištěna i při zvýšené teplotě. Součet teplotní roztažnosti pouzdra 4, vystředovacích kroužků 5., mez.ikroužku 6. a matice 7. pod tlakovým napětím je zvolen tak, že je v podstatě roven nebo podstatně menší než teplotní roztažnost druhé části hřídele 1 pod tahovým napětím, tj . mezi prvním osazením 2. -a maticí 7 . Protože je teplotní roztažnost pouzdra 4 poměrně malá, musí mít zbývající kruhové ···· ·♦ ·«·· ·· ·· ··· · · · « · · « • · ··· · « ··· · · · · • · ···· · · ··♦ ··· ······ 9 9

999 99 999 99 99 prvky, tj . vystředovací kroužky 5 a mezikroužek 6, přiměřeně vyšší teplotní roztažnost. To platí hlavně pro vystředovací kroužky 5.. Jestliže je u vystředovacích kroužků 5. koeficient teplotní roztažnosti s ohledem na jejich vystředění na hřídeli i zvolen nepříliš vysoký, je mezikroužek 6_, použitý jen k tomuto účelu, vytvořen z materiálu, jehož koeficient teplotní roztažnosti je větší než koeficient teplotní roztažnosti hřídele i. Koeficient teplotní roztažnosti materiálu hřídele 1 je proto třeba volit pokud možno malý, zatímco ke kompenzaci velmi malého teplotního roztažení keramického pouzdra 4 může být požadováno zvolit pro vystředovací kroužky 5 materiál s velmi vysokým koeficientem teplotní roztažnosti, nebo mezi vystředovacími kroužky 5 nebo jedním vystředovacím kroužkem 5 a příslušným upínacím zařízením zapojit část z materiálu s velmi vysokým koeficientem teplotní roztažnosti, přičemž axiální délky pouzdra 4 a vystředovacích kroužků 5, jakož i popřípadě doplňujících konstrukčních částí jsou vůči sobě sladěny tak, že tyto části jako celek vykazují žádoucí vlastnosti s ohledem na teplotní roztažnost.

Navržené řešení je například využitelné pro upevnění ložisek v čerpadlech, která jsou provozována při vysokých teplotách, například větších než 100°C, přičemž pouzdro 4 vytvořené jako keramický kroužek tvoří pouzdro ložiska.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Uložení vystředovací sestavy sestává z hřídele, na níž je v předem určeném spodním pásmu používaných teplot uloženo s první vůlí pouzdro, jehož koeficient teplotní roztažnosti je menší než koeficient teplotní roztažnosti hřídele, jejíž vnější obvodová plocha je v předem určeném horním pásmu používaných teplot ve styku s vnitřní obvodovou plochou pouzdra s první vůlí ležící v oblasti nuly, po jehož každé boční straně je umístěn vystředovací kroužek, jehož koeficient teplotní roztažnosti je větší než koeficient teplotní roztažnosti pouzdra, jehož vnější válcovitá osazení jsou v předem určeném spodním pásmu používaných teplot ve styku s vnitřním válcovitým osazením příslušného vystředovacího kroužku bez druhé vůle, který je v celém pásmu používaných teplot vystředen oproti hřídeli, přičemž pouzdro je při otáčivém · unášení upevněno mezi dvěma vystředovacími kroužky a ve středním pásmu používaných teplot je mezi pouzdrem a hřídelí vytvořena první vůle a mezi vnějším válcovitým osazením a vnitřním válcovitým osazením druhá vůle, vyznačující se tím, že vnitřní obvodová plocha (10) pouzdra (4) je v horním pásmu používaných teplot ve styku s vnější obvodovou plochou (9) hřídele (1) bez první vůle (11) , přičemž na hřídeli (1) je vytvořeno první osazení (2) a druhé osazení, na němž je našroubována matice (7), mezi níž a prvním osazením (2) jsou pomocí axiální síly spojeny mezikroužek (6), pouzdro (4) a dva vystředovací kroužky (5) pro vytvoření axiální předpětové síly pro vystředovací kroužky (5) , přičemž součet teplotní roztažnosti mezikroužku (6), pouzdra (4) a vystředovacích kroužků (5) je v podstatě roven teplotní roztažnosti hřídele (1) v oblasti mezi prvním osazením (2) a maticí (7 ) .