DE2141792C3

DE2141792C3 - Essentially rigid recirculating body bearings

Info

Publication number: DE2141792C3
Application number: DE19712141792
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 6101 Hahn Heiland
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Filing date: 1971-08-20
Publication date: 1976-10-07

Description

Die Erfindung betrifft eine irn wesentlichen starre Umlaufkörperlagerung, insbesondere für Auswuchtmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an essentially rigid one Recirculating body bearings, in particular for balancing machines, according to the preamble of claim 1.

Maschinen, deren Umlaufkörper oder Rotoren bei kritischen Drehzahlen in radialer Richtung beachtlich durchfedern, erfordern eine Rotorlagerung, die diesen Rotorbewegungen zu feigen vermag, damit schädliche Zwangskräfte zwischen Welle und Lager vermieden werden. Dies gilt insbesondere für Auswuchtmaschinen, auf denen langgestreckte, wellenelastische Körper im überkritischen Lauf untersucht werden.Machines whose rotating bodies or rotors are considerable at critical speeds in the radial direction spring through, require a rotor bearing that is able to coward these rotor movements, thus damaging Forces between shaft and bearing can be avoided. This applies in particular to balancing machines, on which elongated, wave-elastic bodies are examined in the supercritical run.

Es ist bereits bekannt, eine in radialen Richtungen im wesentlichen starre Umiaufkörperlagerung vorzusehen, die die aus Wellendurchbiegungen resultierenden Taumelbewegungen der Umlaufkörper-Rotationsachse elastisch nachgiebig zuläßt. Jede Lagerstelle ist somit radial starr und spielfrei, aber sphärisch elastisch nachgiebig gestaltet, d. h. sie läßt Lagerbewegungen um die Hoch- und Querachse zu. Die radiale Abstützung erfolgt dabei je Stützstelle durch ein Federstabsystem, das in einer senkrecht zur Lagerhauptachse durch den Lagermittelpunkt verlaufenden Ebene angeordnet ist und aus zueinander parallelen, vorzugsweise im gleichen Abstand von der Lagerhauptachse angeordneten, zug-, druck- und knickstarren, aber biegeweicher Ferferstäben besteht, welche den Lagerkopf gegen Drehbewegungen um die Lagerhauptachse sichern und in allen radialen Richtungen gleichmäßig hart gegen das Maschinenbett abstützen, andererseits aber Taumelbewegungen der Umlaufkörper-Rotationsachse zulassen.It is already known to provide a circumferential body bearing that is essentially rigid in radial directions, the wobbling movements of the rotating body of the rotating body resulting from shaft deflections elastically yielding. Each bearing point is thus radially rigid and free of play, but spherically elastic designed to be yielding, d. H. it allows bearing movements around the vertical and transverse axis. The radial support takes place for each support point by a spring rod system, which is perpendicular to the main axis of the bearing through the Is arranged bearing center extending plane and from mutually parallel, preferably in the same Distance from the main axis of the bearing, rigid, tensile, compressive and buckling, but flexible ferfer rods consists, which secure the bearing head against rotating movements around the main axis of the bearing and in all support evenly hard against the machine bed in radial directions, but on the other hand wobble movements allow the rotating body rotation axis.

Eine Umlaufkörperteßerung der vorbeschriebenen Art ist z. B. durch die DT-PS 10 45 736 bekannt. Um der Lagerung auch noch den Freiheitsgrad in Richtung der Lagerhauptachse zu nehmen, d. h. axiale Bewegungen des Lagerkopfes zu behindern, sind schräg angeordnete Siützstäbe vorgesehen, die in einer durch den Lagermittelpunkt verlaufenden Ebene liegen. Durch die Schräglage der zug-, druck- und knickstarren Stützen zur Radialebene des Lagers können in Richtung der Rotationsachse auftretende Kräfte aufgenommen werden, für die ein senkrecht zur Rotationsachse gerichteter Stab nicht wirksam wäre. Ein in Richtung der Rotationsachse verlaufender Stützstab würde das Einlagern verschiedener Prüfrotoren in das Lager behindern, weshalb eine solche Lösung aus praktischen Gründen ausscheidet.A recirculating body enhancement of the above Type is z. B. from DT-PS 10 45 736 known. To the Storage to also take the degree of freedom in the direction of the main axis of the bearing, d. H. axial movements to hinder the bearing head, obliquely arranged Siützstänke are provided, which in a through the Bearing center lie running plane. Due to the inclined position of the tensile, compression and buckling rigid supports forces occurring in the direction of the axis of rotation can be absorbed in relation to the radial plane of the bearing, for which a rod directed perpendicular to the axis of rotation would not be effective. One towards the The support rod running along the axis of rotation would allow various test rotors to be stored in the warehouse hinder, which is why such a solution is ruled out for practical reasons.

Die bekannte Schrägstellung der Siützstäbe zur Aufnahme von Axialkräften bedeutet aber einen wesentlichen Nachteil der bekannten Ausführungen, da insbesondere bei großen Lagerständern die Anbringung von Angriffspunkten für schräg verlaufende Stäbe am Lagerkopf und am Lagerständer einen hohen Arbeitsaufwand bedeutet, der das Lagersystem in unerwünschter Weise verteuert.The known inclination of the support rods for absorbing axial forces means one significant disadvantage of the known designs, since the attachment especially in the case of large storage stands points of attack for inclined bars on the bearing head and on the bearing pedestal require a lot of work means that the storage system is undesirably expensive.

Weiter ist bekannt, am Lagerkopf in Achsrichtung wirkende Schraubenfedern vorzusehen, um Fluchtungsfehler zwischen dem Wuchtkörper und dem Lagerkopf beim Einsetzen des Wuchtkörpers ausgleichen zu können. Die Schraubenfedern können einstellbar angeordnet werden. Die Federn sind jedoch nur zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern und nicht zur Aufnahme von größeren Kräften in Achsrichtung geeignet.It is also known to provide coil springs acting in the axial direction on the bearing head in order to avoid misalignment to balance between the balancing body and the bearing head when inserting the balancing body be able. The coil springs can be arranged to be adjustable. However, the feathers are only for Compensation for misalignments and not suitable for absorbing larger forces in the axial direction.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Lagerabstützungen der einleitend beschriebenen Art eine axiale Abstützung des Lagerkopfes zu schaffen, die keine schräg zur Radialebene verlaufenden Stützstäbe benötigt, die Taumelbewegungen der Umlaufkörper-Rotationsachse wenigstens zeitweise zuläßt und darüber hinaus geeignet ist, solche Taumelbewegungen zu dämpfen bzw. zu begrenzen.The invention is therefore based on the object of providing bearing supports of the type described in the introduction to create an axial support of the bearing head that does not have any support rods running at an angle to the radial plane required, the wobbling movements of the rotating body rotation axis at least temporarily and above is also suitable to dampen or limit such tumbling movements.

Diese Aufgabe wird bei einer Umlaufkörperlagerung der eingangs aufgezeigten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Federn für die Aufnahme der auftretenden Axialkräfte ausgelegt sind und daß die Wirkung der Federn auf den Lagerkopf durch eine Reibverbindung aufhebbar ist, die den Lagerkopf starr mit einer Federbefestigung am Lagerständer verbindet.This object is achieved according to the invention in a recirculating body mounting of the type indicated at the outset solved in that the springs are designed to absorb the axial forces and that the The effect of the springs on the bearing head can be canceled by a friction connection that makes the bearing head rigid connects with a spring fastening on the storage stand.

Durch die erfindungsgemäße Lagerung wird die Anbringung von schräg verlaufenden Stützstäben vermieden. Gleichzeitig kann die Taumelbewegung des Lagerkopfes auf einfache Weise begrenzt bzw. gedämpft werden.The storage according to the invention makes it possible to attach inclined support rods avoided. At the same time, the wobbling movement of the bearing head can be limited or damped in a simple manner will.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Reibungskraft der Reibverbindung einstellbar ist und die Verbindung bei Überschreiten eines Grenzwertes der sie beanspruchenden Kräfte Rutschbewegungen ausführen kann.An advantageous embodiment results when the frictional force of the friction connection is adjustable and the connection when a limit value of the stressing forces is exceeded slipping movements can perform.

Vorzugsweise verlaufen diese Federn parallel undThese springs preferably run parallel and

möglichst nahe zur Rotationsachse, gleichmäßig über eine Zylindermantelfläche verteiltas close as possible to the axis of rotation, evenly distributed over a cylinder surface

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Federn in ihrer Steifigkeit bzw. ihre Hebelarme in bezug auf den Lagermittelpunkt so gewählt werden, daß die Rückstellmomente für die Taumelbewegungen des Lagerkopfes in zwei Freiheitsgraden etwa gleich sind. Another embodiment of the invention is that the springs in their rigidity or their Lever arms are chosen with respect to the center of the bearing so that the restoring moments for the Tumbling movements of the bearing head in two degrees of freedom are approximately the same.

Vorzugsweise werden die Fußpunkte der Federn in Federlängsrichtung verstellbar vorgesehen, so daß eine ι ο statische Ausrichtung des Lagerkopfes hinsichtlich seiner Winkelstellung zur Hoch- und Querachse des Lagers möglich wird. Unter Umständen kann es günstig sein, Federn mit einer nichtlinearen Federkennlinie zu verwenden, um eine nichtlineare Dämpfung von Taumelbewegungen des Lagerkopfes zu erreichen.The base points of the springs are preferably provided adjustable in the longitudinal direction of the spring, so that a ι ο static alignment of the bearing head with regard to its angular position to the vertical and transverse axis of the Storage becomes possible. Under certain circumstances it can be beneficial to use springs with a non-linear spring characteristic use to achieve a non-linear damping of wobbling movements of the bearing head.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert werden. Es zeigtIn the following, the invention will be based on an exemplary embodiment with reference to the figures explained. It shows

F i g. 1 eine Stirnansicht auf eine Auswuchtmaschine mit einer Lagerung nach der Erfindung,F i g. 1 is an end view of a balancing machine with a bearing according to the invention,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1, teilweise im Schnitt, undF i g. 2 shows a plan view of the arrangement according to FIG. 1, partly in section, and

F i g. 3 eine axiale Lagerstütze mit Ausrichtmitteln für den Lagerkopf im Längsschnitt.F i g. 3 shows an axial bearing support with alignment means for the bearing head in a longitudinal section.

Nach den Fig. 1 und 2 ist der Lagerkopf 2 auf dem Lagerständer 1 durch vier Federstäbe 3 bis 6 abgestützt, die in einer durch die Mitte des Lagerkopfes 2 und senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebene liegen. Durch geeignete Auswahl der Querschnitte dieser Stützstäbe 3 bis 6 ist es in bekannter Weise möglich. Bewegungen des Lagerkopfes 2 in radialer Richtung — sowie Drehbewegungen zu behindern, gleichzeitig aber Bewegungen um eine Hoch- und eine Querachse, also Taumelbewegungen, zuzulassen. Zur Behinderung axialer Lagerbewegungen sind zwischen einer vertikalen Querwand la des Lagerständers 1 und dem Lagerkopf 2 drei Schraubenfedern 7 bis 9 angeordnet, die in der Normalstellung des Lagerkopfes 2 entspannt sind. Die Angriffsrichtungen der Federn 7 bis 9 verlaufen parallel zur Rotorachse. Die Federn sollen möglichst nahe an der Rotorachse angeordnet sein, um Taumelbewegungen des Lagerkopfes 2 so wenig wie möglich zu behindern.According to FIGS. 1 and 2, the bearing head 2 is supported on the bearing stand 1 by four spring bars 3 to 6, which lie in a plane running through the center of the bearing head 2 and perpendicular to the rotor axis. It is possible in a known manner by suitable selection of the cross sections of these support rods 3 to 6. Movements of the bearing head 2 in the radial direction - as well as hindering rotational movements, but at the same time Allow movements around a vertical and a transverse axis, i.e. wobbling movements. To obstruct axial Bearing movements are between a vertical transverse wall la of the bearing stand 1 and the bearing head 2 three coil springs 7 to 9 are arranged, which are relaxed in the normal position of the bearing head 2. the The directions of action of the springs 7 to 9 run parallel to the rotor axis. The feathers should be as close as possible the rotor axis to be arranged to wobble movements of the bearing head 2 as little as possible hinder.

Es ist ohns weiteres erreichbar, z. B. mit drei oder auch mehr Federeinheiten bei geeigneter Wahl der Abstände von der Lagerhauptachse und durch geeignete Wahl der Federsteifigkeiten, die Drehsteifigkeit um alle Achsen senkrecht zur Prüfkörperachse gleichzuhalIt is easily accessible, e.g. B. with three or more spring units with a suitable choice of Distances from the main axis of the bearing and, through a suitable choice of the spring stiffness, the torsional stiffness by all axes perpendicular to the specimen axis must be the same

Die Federn können auch von beiden Seiten auf den Lagerkopf einwirken und können in bekannter Weise als Schraubenfedern oder Tellerfederpakete ausgebildet sein. Sie können schräg zur Lagerhauptachse verlaufen, sofern sie nur ausreichende Wirkkomponenten in deren Richtung aufweisen.The springs can also act on the bearing head from both sides and can be used in a known manner be designed as coil springs or plate spring assemblies. They can run at an angle to the main axis of the bearing, as long as they only have sufficient active components in their direction.

Wie eingangs bereits erwähnt, wird die Nachgiebigkeit des Lagerkopfes für Taumelbewegungen insbesondere deshalb angestrebt, damit der Lagerkopf sich einer eventuellen Rotordurchbiegung verzwängungsarm anpassen kann. Zusätzlich ist eine Taumelbewegung des Lagerkopfes aber auch deshalb erwünscht, damit auf eine große Genauigkeit in der Ausrichtung der Lagerköpfe beim Aufbau eines Prüfstandes verzichtet werden kann. Mit der beschriebenen Federanordnung besteht die Möglichkeit, das Lagergehäuse hinsichtlich Drehbewegungen um die Hoch- und Querachse auch statisch auszurichten, indem die Fußpunkte der Federn 7 bis 9 an der Querwand la des Lagerständers 1 in Federlängsrichtung verstellbar ausgeführt werden.As already mentioned at the beginning, the flexibility of the bearing head for wobbling movements in particular therefore aimed at so that the bearing head adjusts itself to a possible rotor deflection with little constraint can. In addition, a wobbling movement of the bearing head is therefore also desirable, so that on a high level of accuracy in the alignment of the bearing heads is dispensed with when setting up a test stand can be. With the spring arrangement described there is the possibility of the bearing housing with respect to Rotary movements to also statically align the vertical and transverse axes by adjusting the base points of the springs 7 to 9 can be made adjustable in the longitudinal direction of the spring on the transverse wall la of the bearing stand 1.

Eine praktische Ausführungsform dieses Gedankens ist in der F i g. 3 dargestellt. Die Lagerstütze 10 umfaßt eine Hülse 13, die über den Stab 14 mit der Lagerständer-Querwand 20 verbunden ist. Mit Hilfe der Muttern 15, 16 ist die Hülse 13 längsverstellbar. Tellerfederpakete U, 12 beiderseits der Stütze 10 ermöglichen eine Verschiebung der Hülse 13 relativ zur Stütze 10 in beiden Richtungen.A practical embodiment of this idea is shown in FIG. 3 shown. The bearing support 10 includes a sleeve 13 which is connected to the transverse wall 20 of the bearing stand via the rod 14. With the help of Nuts 15, 16, the sleeve 13 is longitudinally adjustable. Disk spring assemblies U, 12 on both sides of the support 10 allow a displacement of the sleeve 13 relative to the support 10 in both directions.

Die Ausrichtvorrichtung nach F i g. 3 besitzt zusätzlich eine einstellbare Klemmvorrichtung 17 bis 19 für die Hülse 13. Das Klemmstück 17 kann über ein Federpaket 18 mittels einer Schraube 19 so stark angezogen werden, daß die Tellerfederpakete 11, 12 unwirksam werden. Lagerkopf 2 und Lagerständer 1 sind jetzt über das Klemmstück 17, die Hülse 13 und den Stab 14 praktisch starr miteinander verbunden. Falls nun die auf den Lagerkopf 2 wirkenden Momente einen Grenzwert überschreiten, wird die Reibungskraft zwischen dem Klemmstück 17 und der Hülse 13 überwunden und die Reibverbindung rutscht durch, wonach die axiale Steifigkeit des Lagers durch die Tellerfederpakete 11, 12 bestimmt wird. Ein besonderer Vorteil ergibt sich noch daraus, daß das Klemmstück 17 beim Durchrutschen auf der Hülse 13 reibt und dem System dadurch Energie entzogen wird. Unerwünschle, z. B. selbst erregte Taumelbewegungen des Lagerkopfes werden auf diese Weise gedämpft und in erträglichen Grenzen gehalten.The alignment device according to FIG. 3 also has an adjustable clamping device 17 to 19 for the Sleeve 13. The clamping piece 17 can be tightened so strongly via a spring assembly 18 by means of a screw 19 be that the disc spring assemblies 11, 12 are ineffective. Bearing head 2 and bearing stand 1 are now over the clamping piece 17, the sleeve 13 and the rod 14 are practically rigidly connected to one another. If now the the bearing head 2 acting moments exceed a limit value, the frictional force between the Clamping piece 17 and the sleeve 13 overcome and the friction connection slips through, after which the axial The rigidity of the bearing is determined by the disk spring assemblies 11, 12. There is a particular advantage nor from the fact that the clamping piece 17 rubs when slipping through on the sleeve 13 and thereby the system Energy is withdrawn. Undesirable, e.g. B. self-excited tumbling movements of the bearing head in this way dampened and kept within tolerable limits.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Essentially rigid recirculating body bearings with each bearing point supported by a spring-rod system, the one running perpendicular to the main axis of the bearing through the center of the bearing Level is arranged and made of tensile, compressive and rigid, but in one or more sections flexible spring bars, which the bearing housing against rotational movements around the Secure the main axis of the bearing and make it evenly hard against the machine bed in all radial directions support, but on the other hand tumbling movements of the rotating body axis of rotation in two allow mutually perpendicular transverse axes through the center of the support point, and with additional springs arranged between the bearing head and the bearing housing, characterized in that that the springs (7 to 9; 11, 12) are designed to absorb the axial forces that occur and that the action of the springs (7 to 9; 11,12) can be pushed onto the bearing head (2) by a friction connection (17 to 19) which rigidly joins the bearing head (2) a spring attachment (14 to 18) connects to the bearing stand (20).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the frictional force of the friction connection (17 to 19) is adjustable and the frictional connection when a limit value is exceeded Forces can perform sliding movements.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the springs (7 to 9) as close as possible to the main axis of the bearing evenly over a cylindrical surface are arranged distributed.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the springs (7 to 9) in terms of rigidity and / or their lever arm with respect to the center of the bearing are chosen so that the restoring torques for the wobbling movements of the bearing head (2) in two degrees of freedom are roughly equal.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the springs (7 to 9) are non-linear Have characteristic.

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