DE3040725C2

DE3040725C2 - Schwingungsgedämpftes Lager

Info

Publication number: DE3040725C2
Application number: DE3040725A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Sakuramura Ibaraki Yoshika
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1980-10-29
Publication date: 1983-04-21
Also published as: IT1129361B; DE3040725A1; IT8068675A0; CH650566A5; US4366994A

Description

Die Erfindung betrifft ein schwingungsgedämpftes Lager, bei dem die die Welle aufnehmende Lagerschale mit dem Gehäuse des Lagers über eine Lagerabstütz- und Federeinheit verbunden ist und bei dem zwischen einer zylindrischen Außenfläche der Lagerschale und einer zylindrischen Innenfläche des Gehäuses ein ein Druckmittel enthaltender Spaltraum gebildet ist, wobei sowohl die Abstütz- und Federeinheit als auch der Spaltraum Schwingungsdämpfungsabschnitte darstellen und wobei die infolge Durchbiegung der Abstütz- und Federeinheit unter dem Wellengewicht auftretende Verungleichmäßigung des Spaltraums ausgeglichen ist.

Eine derartige Lagereinrichtung zeigt die DE-AS 12 69 842. Es wird dabei eine aus Halbringen bestehende elastische Unterlage verwendet, wobei die Halbringe über flexible Stäbe miteinander verbunden sind. Mindestens einer dieser Halbringe liegt auf einem Dämpfungskörper auf, der ohne dabei zusammengedrückt zu werden, zwischen dem Lagerbock und der Lagerschale eingefügt ist. Der Dämpfungskörper dämpft die von der Welle herrührenden Schwingungen der Lagerschale, ohne das Wellengewicht aufzunehmen, das von den anderen Halbringen der elastischen Unterlage getragen wird, die unmittelbar auf dem Lagerbock aufliegen. Entsprechend der gemessenen und markierten Durchbiegung wird die zylindrische Innenfläche des Gehäuses konzentrisch zu der zylindrischen Außenfläche der Lagerschale noch vor der Endmontage des Lagers ausgebohrt. Derartige Maßnahmen zum Ausgleichen der Durchbiegung der Federeinheit sind aber sehr umständlich und zeitrau

bend.

Man hat auch schon zur Erzielung eines Hochdrehzahl-Betriebs sowie einer langen Lagerstandzeit das Lager mit einer Schwingungsdämpfungseir.heit versehen, die z.B. nach der US-PS 34 56 992 von einer Federeinheit zum federnden Abstützen des Lagers und einem Dämpfungsabschnitt gebildet ist, der aus einem am Umfang des Lagers vorgesehenen Druckmlttelfilm besteht Wenn diese bekannte Schwingungsdämpfungseinheit für eine große und schwere Maschine verwendet wird, werden die Lager durch das Läufergewicht stark nach unten ausgelenkt, da der Läufer elastisch gelagert ist Infolgedessen wird der vertikale Spalt für den Druckmittelfilm im Dämpfungsabschnitt ungleichmäßig, wodurch die Dämpfungswirkung des Dämpfungsabschnitts verschlechtert wird. Aus diesem Grund ergibt sich dann die Notwendigkeit für eine Einheit zum Ausgleichen der durch das Läufergewicht bedingten Auslenkung. Beispiele für solche Ausgleichseinheiten sind z. B. in der US-PS 40 27 931 angegeben, die der DE-OS 26 44 026 und der CH-PS 6 12 250 entspricht.

Bei diesen schwingungsgedämpften Lagervorrichtungen ist es für eine ausreichende Verminderung der Schwingungsamplitude wichtig, daß die Federsteifigkeit der Federeinheit und die Dämpfungswirkung des Dämpfungsabschnitts in Bezug auf den Läufer richtungsunabhängig bzw. isotrop sind, d. h.; daß sie in jeder Radialrichtung des Läufers gleichmäßig sind. Bei den herkömmlichen schwingungsgedämpften Lagervorrichtungen sind jedoch keine besonderen Maßnahmen getroffen, um die Richtungsunabhängigkeit bzw. Gleichmäßigkeit der Federsteifigkeit und der Dämpfungswirkung zu erzielen. Da der Raum, in dem der Druckmittelfilm des Dämpfungsabschnitts wirksam ist, ferner vergleichsweise klein ist, ist ein extrem feinfühliges und genaues Arbeiten erforderlich, um den der Konstruktion zugrunde liegenden Sollwert dieses Raums aufrechtzuerhalten, wobei Bearbeitungs- und Montagearbeiten in Betracht zu ziehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines schwingungsgedämpften Lagers der eingangs geschilderten Art, bei dem das bisherige umständliche Vorgehen zum Ausgleich der auftretenden Verungleichmäßigung des Spaltraumes vereinfacht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten Maßnahmen. Die Unteransprüche stellen zweckmäßige weitere Ausbildungen dar. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht längs der Achse eines ersten Ausführungsbeispiels;

F i g. 2 eine Schnittansicht längs der Achse eines zweiten Ausführungsbeispiels;
F i g. 3 eine Schnittansicht längs der Achse eines dritten Ausführungsbeispiels;

F i g. 4 eine Ansicht IV-IV nach F i g. 3;
Fig.5 eine Schnittansicht längs der Achse eines vierten Ausführungsbeispiels;
F i g. 6 eine Ansicht VI-VI nach F i g. 5;

F i g. 7 eine Schnittansicht längs der Achse eines fünften Ausführungsbeispiels;
F i g. 8 eine Ansicht VI11-VI11 nach F i g. 7;
F i g. 9 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels; und

b5 Fig. 10 eine Ansicht X-X nach F i g. 9.

Nach Fig. 1 weist ein Läufer eine Läuferwelle 1 auf, die in einem Lager 2 gelagert ist. Das Lager 2 ist zwischen der Außenumfangsfläche 1 a der Läuferwelle 1

und einer lnnenumfangsfläche 3a eines Gehäuses 3 angeordnet und ist radial verschiebbar. Dichtungen, die auf jedem Seitenabschnitt der Außenumfangsfläche la des Lagers 2 angeordnet sind, kontaktieren die lnnenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3, so daß zwischen der Außenumfangsfläche 2a des Lagers 2 und der lnnenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3 ein Dämpfungsabschnitt 5 gebildet ist, in dem durch einen Schmiermittelfilm ein Druck ausgeübt wird. Ein Ölzufuhrschlitz 6 öffnet sich ^!n die Innenumfangsfiäche 2b des Lagers 2. jo Dieser ölzufuhrschlitz 6 steht mit einem im Lager 2 ausgebildeten ölzufuhrkanal 7 sowie mit einem im Gehäuse 3 gebildeten Ölzufuhrkanal 7 sowie mit einem im Gehäuse 3 gebildeten Ölzufuhrkanal 8 über den Dämpfungsabschnitt 5 in Verbindung. Das Lager 2 ist ,5 von einer Federeinheit 9 abgestützt Diese umfaßt einen Flansch 9a, der an einer Seitenfläche des Lagers 2 durch Bolzen 10 gesichert ist, einen Federabschnitt 9b sowie einen am Gehäuse 3 festlegbaren Flan^h 9c Der Flansch 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 ist am Gehäuse 3 mittels eines Rings 11 gesichert, der dazu dient, den Flansch 9c exzentrisch zur lnnenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3 zu positionieren; nachstehend wird dieser Ring 11 als Exzentrizitäts-Stellring 11 bezeichnet

Der Exzentrizitäts-Stellring 11 ist in eine in einer Seitenfläche des Gehäuses 2 gebildete kreisförmige Ausnehmung 12 eingesetzt und am Gehäuse durch Bolzen 13 gesichert. Der Exzentrizitäts-Stellring 11 weist in seiner äußeren Seitenfläche ein kreisrundes Loch 14 zur Aufnahme des Flanschs 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 auf. Der in diesem kreisrunden Loch 14 aufgenommene Flansch 9c ist mit Bolzen 15 an dem Exzentrizitäts-Stellring 11 festgelegt

Der Mittelpunkt G des Lochs 14 des Exzentrizitäts-Stellrings 11, das einen Durchmesser D\ hat, ist um einen Betrag <5 von dein Mittelpunkt Ci des Außenkreises desselben Rings 11, der einen Durchmesser Ch hat, nach oben versetzt. Diese Exzentrizität ö ist so ausgelegt, daß sie dem Federweg bzw. der Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 infolge des Läufergewichts entspricht. Diese Durchbiegung kann durch die Beziehung zwischen der Masse oder dem Gewicht des Läufers und der Federkonstanten der Federeinheit 9 bestimmt werden.

An der anderen Seitenfläche des Lagers 2 ist ein in Axialrichtung verlaufender Stift vorgesehen. Der Stift 16 ist mit einem gewissen Spiel in einer Bohrung 18 einer Anschlagplatte 17 aufgenommen, die an der anderen Seitenfläche des Gehäuses 3 angeordnet ist. Der Stift 16 und seine Bohrung 18 verhindern gemeinsam eine übermäßige Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit, die hervorgerufen werden würde, wenn das Lager 2 in Radialrichtung ausweicht; somit wird ein Versagen bzw. ein Ausfall der Lagerabstütz-Federeinheit verhindert.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das den erläuterten Aufbau hat, liegt der Mittelpunkt der Federeinheit 9 in einer Lage, die vom Mittelpunkt der den Läufer aufnehmenden Bohrung des Gehäuses 3 um einen eo Versetzungsbetrag δ beabstandet ist, der dem Durchbiegungsbetrag der Lagerabstütz-Federeinheit 9 entspricht. Infolgedessen wird der Radialspalt im Dämpfungsabschnitt 5 in allen Richtungen gleichbleibend gehalten. Da ferner im Dämpfungsabschnitt 5 nur der b5 Flüssigkeitsfilm, der einen Druck ausübt, vorhanden ist, erfolgt die Dämpfung richtungsunabhängig bzw. isotrop.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 wird die Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 aufgrund des Läufergewichts durch einen Exzentrizitäts-Stellring 11 ausgeglichen, der leichter und einfacher auswechselbar ist Er weist an einer Innenseite ein kreismndes Loch 19 zur Aufnahme des Flanschs 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 auf. Der im Loch 19 aufgenommene Flansch 9c ist an dem Exzentrizitäts-Stellring 11 mit Bolzen 15 festgelegt Der Mittelpunkt Q des einen Durchmesser D\ aufweisenden Lochs 19 ist vom Mittelpunkt C₃ des Außenkreises des Rings 11, der einen Durchmesser Ch hat, gleichfalls um einen Betrag δ nach oben versetzt

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Durchbiegung der Federeinheit 9 infolge des Läufergewichts durch die Anwendung des Exzentrizitäts-Stellrings 11 im wesentlichen ausgeglichen bzw. kompensiert, und infolgedessen wird die Dicke des Schmiermittelfilms des Dämpfungsabschnitts 5 im wesentlichen gleichbleibend gehalten. Wenn es erforderlich wird, den Exzentrizitäts-Stellring 11 z. B. wegen einer Änderung der Einsatzbedingungen der Umlaufmaschine, einer Änderung des Läufergewichts usw. durch einen anderen Ring zu ersetzen, kann dieser Austausch einfach durch Herausziehen der Bolzen 13,15 durchgeführt werden, ohne daß die Lagerabstütz-Federeinheit 9 und das Lager 2 vom Gehäuse 3 demontiert werden müssen.

Das dritte Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 erläutert. Um die Einstellung der Exzentrizität beim ersten Ausführungsbeispiel noch zu verbessern, erfolgt die Versetzung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 grob mittels eines Exzentrizitäts-Stellrings 112. Um eine fehlerhafte Einstellung der Exzentrizität aufgrund eines Bearbeitungsfehlers od. dgl. auszuschalten, erfolgt außerdem eine Feineinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 durch Bolzen 20. Die Bolzen 20 sind in den Exzentrizitäts-Stellring 112 in bezug auf die Umlaufachse in Radialrichtung geschraubt und kontaktieren mit ihren Enden die Außenumfangsfläche des Flanschs 9c der Federeinheit 9. Jeder Bolzen 20 ist mit einer Sicherungsmutter 21 so festgelegt, daß er sich nicht lockern kann. Die Bolzen 20 und die Sicherungsmuttern 21 sind um den Exzentrizitäts-Stellring 112 in Abständen angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Bolzen 20 und Sicherungsmuttern 21 an der Ober- und Unterseite sowie rechts und links des Exzentrizitäts-Stellrings 112 vorgesehen.

Zum Einstellen der Versetzung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 werden zuerst die Bolzen 15 gelockert, um den Exzentrizitäts-Stellring 112 vom Flansch 9c der Federeinheit 9 zu lösen. In diesem Zustand werden dann die Bolzen 20 in geeigneter Weise verdreht, um ihre Eindringtiefe zu ändern, so daß das Lager 2 zusammen mit der Lagerabstütz-Federeinheit 9 in Radialrichtung um einen kleinen Betrag verschoben wird. Anschließend werden die Bolzen 15 wieder angezogen, um den Flansch 9c am Exzentrizitäts-Stellring 112 festzulegen.

Durch diese Einstellung ist es möglich, auch einen sehr kleinen Einstellfehler zu beseitigen und somit einen gleichmäßigen Schmiermittelfilm im Dämpfungsabschnitts aufrechtzuerhalten.

Auch bei dem grundsätzlichen Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach F ig. 2 kann entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 und 6 die Einstellung der Versetzung zusätzlich dadurch gewährleistet werden, daß eine Grobeinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 durch einen Exzentrizitäts-

• Stellring 113 und eine Feineinstellung desselben mittels Bolzen 201, die am Exzentrizitäts-Stellring 113 vorgesehen sind, erfolgt. Der Bolzen 201 wird an einer Lockerung durch eine mit ihm in Eingriff stehende Sicherungsmutter 211 gehindert.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel nach den F i g. 7 und 8 sind, um die Einstellung der Exzentrizität entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 noch zu verbessern, ein Exzentrizitäts-Stellring 112 für die Grobeinstellung der Exzentrizität, Bolzen 20 |₀ für die Feineinstellung derselben, Bolzen 300 für die feinfühlige Verschiebung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 in Axialrichtung und Sicherungsmuttern 310 zum Festlegen dieser Bolzen vorgesehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Lagerabstütz-Federeinheit 9 in Radialrichtung durch den Exzentrizitäts-Stellring 112 und die Bolzen 20 eingestellt werden, und gleichzeitig werden das Lager 2 und die Federeinheit 9 als Einheit parallel zur Roationsachse feineingestellt. Durch diese Einstellung ist es möglich, eine gleichmäßige Dicke des Schmiermittelfilms im Dämpfungsabschnitt 5 sowie die achsparallele Ausrichtung des Lagers 2 zur Läuferwelle 1 einzustellen.

Das sechste Ausführungsbeispiel nach den F i g. 9 und 10 weist, um die Exzentrizitäts-Einstellung des Ausführungsbeispiels nach den F i g. 5 und 6 weiter zu verbessern, einen Exzentrizitäts-Stellring 113 für eine Grobeinstellung der Exzentrizität, Bolzen 201 für deren Feineinstellung, Sicherungsmuttern 211 zum Festlegen dieser Bolzen 201, Bolzen 301 für eine axiale Feineinstellung des Lagers 2 und der Lagerabstütz-Federeinheit 9 und Sicherungsmuttern 311 zum Festlegen der Bolzen 301 auf.

Dabei ist es möglich, die gleichmäßige Dicke des Schmiermittelfilms des Dämpfungsabschnitts 5 und die achsparallele Ausrichtung des Lagers 2 zur Läuferwelle 1 ebenso wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel aufrechtzuerhalten.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ist bei der schwingungsgedämpften Lagervorrichtung nach der Erfindung die Lagerabstütz-Federeinheit mittels des Exzentrizitäts-Stellrings unter einem Versetzungsbetrag angeordnet, der ihrer Durchbiegung entspricht, so daß im Dämpfungsabschnitt eine gleichmäßige Dicke des Schmiermittelfilms gewährleistet ist. Infolgedessen erfolgt die Dämpfung im Dämpfungsabschnitt richtungsunabhängig bzw. isotrop, so daß eine wirksame Dämpfung der Schwingungsamplitude erzielt wird.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schwingungsgedämpftes Lager, bei dem die die Welle aufnehmende Lagerschale mit dem Gehäuse des Lagers über eine Lagerabstütz- und Federeinheit verbunden ist und bei dem zwischen einer zylindrischen Außenfläche der Lagerschale und einer zylindrischen Innenfläche des Gehäuses ein ein Druckmittel enthaltender Spaltraum gebildet ist, wobei sowohl die Abstütz- und Federeinheit als auch der Spaltraum Schwingungsdämpfungsabschnitte darstellen und wobei die infolge Durchbiegung der Abstütz- und Federeinheit unter dem Wellengewicht auftretende Verungleichmäßigung des Spaltraums ausgeglichen ist,gekennzeichnet durch eine die Abstütz- und Federeinheit (9) im Gehäuse (3) tragende gesonderte Einstelleinheit {11; Ii2; 113), deren Aufnahmebohrung eine der Durchbiegung der Abstütz- und Federeinheit entsprechende, dieser entgegengesetzte Exzentrizität (δ) aufweist.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anpassen der Exzentrizität an eine Änderung der Einsatzbedingungen die verwendete Einstelleinheit (11; 112; 113) gegen eine solche entsprechend anderer Exzentrizität austauschbar ist.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum zusätzlichen Feineinstellen der Exzentrizität die Abstütz- und Federeinheit (9) gegenüber der Einstelleinheit (112; 113) durch Einstell- und Feststellmittel (300; 301; 310; 311 und 20; 21; 201; 211) axial verschiebbar und feststellbar ist.