DE2612552A1

DE2612552A1 - Axialdrucklager mit einrichtung zur aenderung der resonanzfrequenz

Info

Publication number: DE2612552A1
Application number: DE19762612552
Authority: DE
Inventors: William P Welch
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1975-04-09
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2307173A1; JPS51123451A; GB1502202A; ES446774A1; US3937534A; CH599478A5

Description

PATENTANWALT
DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS 2 6 I ^; h S 2

8 MÖNCHEN 71, 24. März 1976

Melchiorstraße 42

Mein Zeichen: WS59P-1412

WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION Westinghouse Building Gateway Center

Pittsburgh, Pennsylvania

15222

USA

Axialdrucklager mit Einrichtung zur Änderung der Resonanzfrequenz

Die Erfindung betrifft ein Kippschuh-Axialdrucklager mit einer Vielzahl kreisförmig angeordneter Kippschuhe, von denen jeder ein Last aufnehmendes Teil besitzt.

Häufig werden die Schraubenwellen neuer Schiffe schwerwiegender longitudinaler oder axialer Vibration ausgesetzt, wenn die kritische Drehzahl der Welle unbeabsichtigt so ist, daß die Longitudinalvibration nahe der Volleistungs-Betriebsdrehzahl der Welle auftritt.

Zur Herabsetzung der Gesamtsteifigkeit von Drucklagern um einen Faktor 4 oder 5 wurden hydraulische Einrichtungen zur Änderung der Resonanzfrequenz eingesetzt, um auf diese Weise die kritische Drehzahl um etwa 5o % auf einen Wert abzusenken, der nicht häufig

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HO/ba

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auftritt und auf einen Wert, bei dem die Werte der Belastung, der Spannungen und der Schraubenerregung stark reduziert sind. Während hydraulische Einrichtungen zur Änderung der Resonanzfrequenz zur Verringerung der longitudinalen Steifigkeit der Drucklager wirksam sind, haben sie Probleme beim Betrieb aufgeworfen, die auf Freß- oder Verschweißerscheinungen der Kolben und Zylinder der Einrichtungen beruhten, welche bei den Zylinder und Kolbenstangen zu einem Verkleben und Festtressen tührten. Hydraulische Einrichtungen zur Resonanzänderung sind außerdem teuer und erfordern einen komplexen Hydraulikkreis, um dem Schraubendruck automatisch das Gleichgewicht zu halten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Axialdrucklageranordnung mit niedriger Resonanzfrequenz zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Kippschuh-Axialdrucklager der eingangs angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß die Kippschuhe von einer Vielzahl bogenförmiger Federsegmente gestützt werden, die so angeordnet sind, daß sie einen Ring bilden und die eine Vielzahl von Abstandsstücken besitzen, welche entlang dem Umfang in Abständen und an abwechselnd entgegengesetzten Seiten jedes Ringes angeordnet sind, daß der an die Kippschuhe angrenzende Ring die Kippschuhe in einem zentralen Punkt zwischen zwei benachbarten Abstandsstücken an der entgegengesetzten Seitenfläche des Rings stützt, wodurch die Steifigkeit des Lagers und damit seine Resonanzfrequenz verringert werden. Die Abstandsstücke zwischen den Federsegmenten setzen die Steifigkeit des Druckträgeraufbaus des Lagers herab und reduzieren damit die Resonanzfrequenz des Lagers.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einem Beispiel erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines Kingsbury-Kippschuh-Drucklagers oder einer anderen Kippschuh-Drucklagerart gemäß der Erfindung,

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- 2 - Flg. 2

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Fig. 2 eine Teilschnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 1, und

Fig. 4 einen Aufriß eines Paares einen Ring bildender bogenförmiger Federglieder.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Welle 1 mit einem Druckkragen 3, der sich zur Bildung eines Paares allgemein paralleler ringförmiger ebener Lagerflächen 4 radial von der Welle erstreckt. Ein doppelt wirkendes Kippschuh-Drucklager 5 nach Kingsbury oder einer anderen Art besitzt eine Vielzahl kugelförmig montierter bzw. auf Kugelflächen montierter Kippschuhe 7, die in einer kreisförmigen Anordnung liegen, um mit den ebenen Lagerflächen 4 des Druckkragens 3 in Eingriff zu treten.

Die Kippschuhe oder Puffer 7 besitzen eine ebene Fläche 9, die aus einem geeigneten Lagermaterial wie Lagerweißmetall besteht, und einen gehärteten Einsatz, an dem auf der der ebenen Fläche 9 gegenüberliegenden Seite kugelförmige oder ballige Augen oder Knöpfe 11 ausgebildet sind.

Eine Vielzahl bogenförmiger Federglieder 13A, 13B und 13C sind nacheinander neben der Anordnung aus Kippschuhen 7 angeordnet. Wie am besten aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen, besteht jedes Federglied 13 aus zwei halbkreisförmigen Federsegmenten mit zwei im wesentlichen parallelen ebenen Oberflächen 14. Die Enden jedes Segments besitzen eine Stufe oder Verbindungseinrichtung 15, die mit dem Ende des dazupassenden Segments zur Bildung eines durchgehenden Ringes zusammenwirkt. Die Verbindungseinrichtungen 15 sind notwendig, damit die Federglieder 13 über die Welle 1 gesetzt werden können, welche gewöhnlich an jedem Ende mit einstückigen Flanschkupplungen versehen ist.

- 3 - Das

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? 6 I ■ S

Das bogenförmige Federglied 13A besitzt eine Vielzahl von Augen, Knöpfen oder anderen Oberflächen T7, die den balligen Augen 11 auf den Kippschuhen 7 zugeordnet sind, um mit ihnen zusammenzuwirken und eine Dreh- oder Kippbewegung der Kippschuhe zu schaffen bzw. zu ermöglichen. Diese Dreh- oder Kippbewegung entspricht bekannten Prinzipien der Bewegung dieser Kippschuhe aufgrund der Ausbildung eines keilförmigen Ölfilms, der sich zwischen der Lagermetalloberfläche 9 des Kippschuhs 7 und der ebenen Lagerfläche 4 des Druckkragens 3 entwickelt, wenn das Lager mit einer geeigneten ölzufuhr betrieben wird.

Abstandsstücke oder Ansätze bzw. Warzen 19 sind zwischen benachbarten Federgliedern 13 angeordnet. Die Anzahl von Abstandsstücken 19 zwischen benachbarten Ringen ist gleich der Anzahl von Kippschuhen 7. Die Abstandsstücke 19 zwischen einem Satz benachbarter Ringe 13A und 13B liegen in der Mitte zwischen den Augen 11 oder 17, während die Abstandsstücke 19 zwischen dem anderen Satz benachbarter Ringe 13 in Ausrichtung mit den Augen 11 oder 17 liegen. Ein Basisring 2 3 mit einem U-förmigen Querschnitt, der in Halbsegmenten ausgebildet ist, ist so angeordnet, daß er die Federglieder 13 und die Abstandsstücke 19 einschließt. Abstandsstücke 19 sind auch zwischen dem bogenförmigen Federglied 13C und dem Basisring 23 vorhanden. Diese Abstandsstücke 19 sind in bezug auf die Augen 11 oder 17 ebenfalls mittig angeordnet.

Die Abstandsstücke 19 sind vorzugsweise an einem der ringförmigen Federglieder befestigt oder angebracht oder einstückig mit diesem, so daß ihre Lage in bezug auf die Augen 11 oder 17 im allgemeinen fest bleibt.

Die Stufen oder Verbindungseinrichtungen 15 liegen in der Mitte zwischen Abstandsstücken 19 oder Abstandsstücken 19 und Augen 11 und 17, da das Biegemoment an der Verbindungseinrichtung 15 bei dieser Anordnung Null ist.

- 4 - Der Basisring

6 (1 9 R Π / 1 Π Π

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Der Basisring 2 3 ist in einem Gehäuse 25 angeordnet, das fest montiert ist, um einem Druck zu widerstehen, der über das Drucklager von der Welle aufgebracht wird.

Zwischen dem Gehäuse 25 und dem Basisring 23 befindet sich ein Füllstück 27 gewünschter Dicke, um das Endspiel innerhalb des Lagers einzustellen.

Eine öldichtung 29, etwa ein Bronzering oder ein Elastomer-Ring oder eine andere Art einer Dichtungseinrichtung ist angrenzend an die Welle angeordnet, um beim Betrieb öl innerhalb des Gehäuses zurückzuhalten.

Die Anordnung der Augen 11 und 17, die Abstandsstücke 19 und die Lage und die Anordnung der Verbindung 15 zwischen den Segmenten gleicht zusammenwirkend automatisch den Druck zwischen den Kippschuhen 7 und der ebenen Oberfläche 4 des Druckkragens 3 aus, um Veränderungen in den Kippschuhen 7 und ihrer Lage zu kompensieren und um außerdem die longitudinale oder axiale Steifigkeit des Drucklagers wesentlich zu reduzieren; dadurch wird dessen kritische Drehzahl oder Resonanzfrequenz herabgesetzt, so daß die kritische Drehzahl oder Geschwindigkeit des Lagers ausreichend unter der normalen Arbeitsdrehzahl oder Arbeitsgeschwindigkeit liegt und innerhalb eines Geschwindigkeits- oder Drehzahlbereichs auftritt/ in dem die Belastungen, die Spannungen und die Propelleroder Schrauben-Erregungswerte stark reduziert sind. Damit wird eine Einrichtung zur Resonanzänderung geschaffen, die leicht an verschiedene Betriebsbedingungen angepaßt werden kann und wirtschaftlich herzustellen und zu warten ist.

- 5 - Patentansprüche

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Claims

WS59P-1412 2 6 !^S Patentansprüche

1. Kippschuh-Axialdrucklager mit einer Vielzahl von in einer kreisförmigen Anordnung liegender Kippschuhe, von denen jeder einen Lastaufnähmeteil besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschuhe (7) von einer Vielzahl bogenförmiger Federsegmente (13A, 13B, 13C) gestützt werden, welche so angeordnet sind, daß sie einen Ring bilden, und welche eine Vielzahl von Abstandsstücken (19) besitzen, die entlang dem Umfang in Abständen und an abwechselnd entgegengesetzten Seiten jedes Ringes angeordnet sind, daß der an die Kippschuhe (7) angrenzende Ring (13A) die Kippschuhe in einem zentralen Punkt zwischen zwei benachbarten Abstandsstückeη an der entgegengesetzten Seitenfläche des Ringes stützt, wodurch die Steifigkeit des Lagers gleichmäßig verringert und damit seine Resonanzfrequenz reduziert wird.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der ringförmige Federaufbau aus zwei halbkreisförmigen Segmenten besteht, die zusammen einen vollständigen Ring (13A, 13B, 13C) bilden, und daß die Enden der halbkreisförmigen Federsegmente mit einer Verbindungseinrichtung (15) ausgerüstet sind.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens zwei Ringe (13A, 13B, 13C) mit Abstandsstücken

(19) zwischen benachbarten Ringen hintereinander angeordnet sind, wobei die Abstandsstücke zwischen jedem Paar von Ringen in Umfangsrichtung zwischen den Abstandsstücken benachbarter Ringe angeordnet sind.

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?6 /Sh/

4. Lager nach einem der Ansprüche T bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der Abstandsstücke (19) zwischen jeweils zwei benachbarten Ringen (13A, 13B, 13C) gleich der Anzahl von Kippschuhen (7) ist.

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