DE3122053A1

DE3122053A1 - Gedaempfte lagervorrichtung

Info

Publication number: DE3122053A1
Application number: DE19813122053
Authority: DE
Inventors: Noriaki Ibaraki Hagiwara; Michiaki Shimoinayo Ibaraki Ida; Katsuaki Tsuchiura Kikuchi; Naoyoshi Tamari Ibaraki Yamago; Masahiro Sakura Ibaraki Yoshioka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-06-04
Filing date: 1981-06-03
Publication date: 1982-03-04
Also published as: JPS571822A; CH653105A5; US4392751A; IT1144728B; JPS60569B2; IT8167763A0; DE3122053C2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Gedämpfte Lagervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine gedämpfte Lagervorrichtung zum Einsatz in mit hoher Drehzahl umlaufenden Maschinen, insbesondere zur Verwendung mit solchen Maschinen, die im Verlauf ihrer Beschleunigung auf die hohe Betriebsdrehzahl mehrere kritische Drehzahlen durchlaufen.

Gedämpfte Lagervorrichtungen zum Dämpfen der in der Welle einer umlaufenden Maschine erzeugten Schwingungen sind z. B. in den US-PS'en 3 4-56 992 und 4- 027 931 angegeben. Diese gedämpften Lagervorrichtungen sind von einem Ölfilmdämpfer gebildet, der zwischen einem eine Welle aufnehmenden Lager und einem Gehäuse ausgebildet ist, sowie von einer Lagerstützfederung, mittels welcher das Lager am Gehäuse gehalten ist. Die Schwingungen im Lager und die instabile Schwingung, die als "Schlagen von Öl" (oil whip) infolge eines instabilen Ölfilms bezeichnet wird, werden durch die kombinierte Wirkung der von der Lagerstützfederung ausgeübten Federkraft und der Preßwirkung des Ölfilms im Ölfilmdämpfer gedämpft.

Bei der:, gedämpften Lagervorrichtung der vorstehenden genannten Art gibt es einen optimalen Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers und eine optimale Federsteifigkeit der Lagerstützfederung. Der optimale Dämpfungskoeffizient und die optimale Federsteifigkeit werden nach Maßgabe der Eigenschaften des umlaufenden Teils und des Lagers bestimmt.

Bisher erfolgt die Konstruktion und Herstellung gedämpfter Lagervorrichtungen auf der Grundlage des optimalen Dämpfungskoeffizienten und der optimalen Federsteifigkeit, die durch Berechnungen unter Berücksichtigung der Schvvingungsverläufe bestimmt werden.

Es ist jedoch praktisch unmöglich, die erwartete Federsteifigkeit und den optimalen Dämpfungskoeffizienten tatsächlich zu realisieren, und zwar z. B. wegen ungenügender Genauigkeit der Berechnungen oder aufgrund von Fehlern bei der Herstellung und Montage von Teilen. Insbesondere ist es sehr schwer, die Dicke des Ölfilms in dem Ölfilmdämpfer einzustellen, so daß die erwünschte Schwingungsdämpfung kaum zu erzielen ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gedämpften Lagervorrichtung, in der Mittel zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers vorgesehen sind, wodurch die Optimierung des Dämpfungskoeffizienten ermöglicht wird.

Die gedämpfte Lagervorrichtung nach der Erfindung mit einem Gehäuse, mit einem eine Welle tragenden Lager, mit einem federnden Lagergestell, über das das Lager am Gehäuse gehalten ist, und mit einem Ölfilmdämpfer, der zwischen dem Gehäuse und der Außenumfangsflache des Lagers gebildet ist, so daß die in dem Lager und dem Wellensystem erzeugten Schwingungen von dem Ölfilmdämpfer und dem federnden Lagergestell dämpfbar sind, ist gekennzeichnet durch in dem Ölfilmdämpfer vorgesehene Mittel zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmsämpfers.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine gedämpfte Lagervorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der gedämpften Lagervorrichtung ;

Fig. 3 eine linksseitige Ansicht der gedämpften Lagervorrichtung von Fig. 2j

Fig« 4- eine Ansicht der gedämpften Lagervorrichtung in Richtung der Pfeile IV-IV von Fig. Z%

Fig„ 5 eine Abwicklung der Außenumfangsflache des Lagers in einem Ölfilmdämpfer der gedämpften Lagervorrichtung nach Fig„ 2;

Fig. 6 eine rechtsseitige Ansicht der Außenumfangsfläche von Fig. 5;

Fig. 7 eine Abwicklung der Innenumfangsflache eines Lagerstüt^teils in dem Ölfilmdämpfer der gedämpften Lagervorrichtung nach Fig„ 2|

Fig» 8 eine rechtsseitige Ansicht der Innenumfangsfläche von Fig„ 7°_} und

Fig. 9 Ansichten von Änderungszuständen des Wir-

und 10 kungsbereichs des Ölfilms in dem Ölfilmdämpfer nach Fig» 2«

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen. Nach Fig., 1 umfaßt eine gedämpfte Lagervorrichtung ein Gehäuse 1, eine Welle 2 und ein die Welle 2 aufnehmendes Lager Das Lager 3 ist am Gehäuse 1 durch ein federndes Lagergestell 4- federnd bzw. elastisch gelagert. Das federnde La-

gergestell 4 ist käfigartig ausgebildet mit einer Mehrzahl Rippen 4a und weist zwei Flansche 4b, 4c auf, wobei der Flansch 4b an der Seitenfläche des Lagers 3 festgelegt ist, während der Flansch 4c mit Schrauben 5 am Gehäuse 1 gesichert ist. Durch diese Anordnung ist das Lager 3 in Radialrichtung verschiebbar. Das Lager 3 weist auf seiner Innenumfangsflache eine Lagergleitfläche 3a und auf seinem Außenumfang eine Kegelflache 3b auf. Eine Ölfilmspalte 6a in einem allgemein mit 6 bezeichneten Ölfilmdämpfer ist auf der Kegelfläche 3b gebildet. Zwischen der Außenumfangsflache des Lagers 3 und dem Gehäuse

I ist ein Lagerstützteil 7 angeordnet. Dieser weist an seinem Innenumfang eine Kegelfläche 7a auf, die parallel mit der Kegelfläche 3b des Lagers 3 verläuft. Der Lagerstützteil 7 ist längs der Innenfläche des Gehäuses 1 durch Drehen von Stellschrauben 8 axialverschiebbar. Um ein Austreten der viskosen Flüssigkeit zu verhindern, sind an der Außenumfangsflache des Lagers 3 an Stellen nahe beiden axialen Enden desselben Dichtungen 9 angeordnete Die Lagergleitfläche 3a des Lagers 3 weist eine Ölzufuhrnut 10 auf, die über einen im Lager 3 gebildeten Ölkanal

II und einen im Lagerstützteil 7 gebildeten Kanal 12 über den Ölfilmdämpfer 6 zu einem Ölzufuhrkanal 13, der im Gehäuse 1 gebildet ist, führt.

Die so aufgebaute gedämpfte Lagervorrichtung arbeitet wie folgt:

Wie erwähnt, sind die Außenumfangsflache des Lagers 3 und die Innenumfangsflache des Lagerstützteils 7 so kegelig ausgeführt, daß sie einander zugewandt sind und ihre Lagen parallel zueinander ändern. Wenn also der Lagerstützteil 7 nach rechts (in den Zeichnungen) mittels der Stellschrauben 8 verschoben wird, wird die Ölfilmspalte 6a

des Ölfilmdämpfers 6 vergrößert. Wenn dagegen der Lagerstützteil 7 nach links verschoben wird, wird die Ölfilmspalte 6a verkleinert. Durch Verstellen der Ölfilmspalte 6a des Ölfilmdämpfers ist es also möglich, den Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers 6 zu ändern, wie aus der folgenden Erläuterung ersichtlich ist.

Dabei wird der Dämpfungskoeffizient C des Ölfilmdämpfers 6 durch die folgende Gleichung (1) gegeben und in Beziehung zu der Form und Größe der Ölfilmspalte 6a gesetzt

TT /J _R ο ι 3

mit u = Viskositätskoeffizient des Öls,

R = Radius der Ölfilmspalte 6a,

L = axiale Länge der Ölfilmspalte 6a und

Cr = Dicke der Ölfilmspalte 6a.

Aus der Gleichung (1) ist ersichtlich, daß der Dämpfungskoeffizient C umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Dicke Cr der Ölfilmspalte 6a durch Ändern von deren Dicke Cr erhöht werden kann.

Bei der gedämpften Lagervorrichtung entsprechend Fig. 2 ist der Dämpfungskoeffizient dadurch einstellbar, daß der Wirkungsbereich des Ölfilmdämpfers 6 verstellt wird. Zu diesem Zweck weist der Flansch 4-c des federnden Lagergestells 4 Langlöcher 14- zur Aufnahme von Bolzen auf (vgl. Fig. 3). Dabei kann nach dem Lockern der Bolzen 5 das Lager 3 mittels des federnden Lagergestells h in Umfangsrichtung gedreht werden. Wie aus den Fig. 4-6 ersichtlich ist, sind in der Kegelfläche 3b des Lagers 3

Ausnehmungen 15 gebildet. Ebenso sind (vgl. die Fig. 7 und 8) in der Kegelfläche 7a des Lagerstützteils 7, die der Kegelfläche 3b gegenüberliegt, Ausnehmungen 16 vorgesehen.

Wenn also durch das federnde Lagergestell b auf das Lager 3 eine Drehkraft übertragen wird, um das Lager zu drehen, ändert sich der Wirkungsbereich des Ölfilms entsprechend A, und A- in den Fig. 9 und 10. Durch Ändern des Wirkungsbereichs des Ölfilms in der vorgenannten Weise werden die Werte von R und L in der Gleichung (1) so geändert, daß der Dämpfungskoeffizient C änderbar ist.

In der gedämpften Lagervorrichtung nach Fig. 2 wird der Dämpfungskoeffizient durch Verstellen entweder des Wirkungsbereichs des Ölfilms infolge der Drehung des Lagers 3 oder durch Verstellen der Ölfilmspalte 6a des Ölfilmdämpfers aufgrund der Axialverschiebung des Lagerstützteils 7 oder durch Verstellen beider Größen geändert.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel· kann jedoch die
Verstellung der Ölfilmspalte 6a entfallen. In diesem
Fall kann der Dämpfungskoeffizient ausschließlich durch die Verstellung des Wirkungsbereichs des Ölfilms geändert werden.

Mit der angegebenen Vorrichtung ist es also möglich, den Dämpfungskoeffizienten auf den Optimalwert für eine Änderung der Ölviskosität infolge der Umgebungstemperatur
zu verstellen. Dies resultiert in dem Vorteil, daß
die aufwendige Präzisionseinstellung der Öltemperatur
entfallen kann.

Bei den erläuterten gedämpften Lagervorrichtungen werden als Lager 3 zwar Radiallager verwendet, es ist aber auch möglich, andere Lagerarten einzusetzen.

Es wird also eine gedämpfte Lagervorrichtung angegeben, die Verstellungen der Ölfilmspalte in dem Ölfilmdämpfer und/oder in dem Wirkungsbereich des Ölfilms nach der
MOntage der Vorrichtung erlaubt, so daß es möglich ist, den Dämpfungskoeffizienten der gedämpften Lagervorrichtung so zu optimieren, daß eine bessere Dämpfung der
im Lager und der Welle erzeugten Schwingungen erzielbar ist.

.ο.

Leerseite

Claims

Ansprüche

- einem eXne Welle tragenden Lager,

- einem federnden Lagergestell, über das das Lager am Gehäuse gehalten ist, und

- einem Ölfilmdämpfer, der zwischen dem Gehäuse und der Außenumfangsflache des Lagers gebildet ist, so daß die in dem Lager und dem Wellensystam erzeugten Schwingungen von dem Ölfilmdämpfer und dem federnden Lagergestell dämpfbar sind,
gekennzeichnet durch

- in dem Ölfilmdämpfer (6) vorgesehene Mittel zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers U).
2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Mittel zum Hinstellen des Oämpfungskoeffizienten des ÖlfiLmdämpfers aufweisen:

- ein Lager (3) jnit einer kegeligen Außenumfangsflache (3b), aut die der Ölfilm wirkt, und

- ein Lagerstützte=il \7) _t das Xängs dem Gehäuse (1) axialverseniebbar i"st und eine der kegeligen Außenumf angsfläche Ob) des Lagers -(3) gegenüberliegende

81-(A 5569-02)-Schö

Kegelfläche (7a) aufweist, wobei die Ölfilmspalte (6a) zwischen beiden Kegelflächen (3b, 7a) gebildet ist
(Fi₅. 1).
3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Mittel zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers aufweisen:

- ein Lager (3) mit einer Außenumfangsflache (3b), auf die der Ölfilm wirkt und die Ausnehmungen (15) aufweist, und

- ein Lagerstützteil (7), dars in seiner der Außenumf angsf lache (3b) des Lagers (3) gegenüberliegenden Innenumfangsflache (7a) Ausnehmungen (16) aufweist, wobei das Lagerstützteil (7) im Geträuse (1) drehbar angeordnet ist

(Fig. 2-10).

4·. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Mittel zum Einstellen des Dämpfungs1<oeffizienten des Ölfilmdämpfers aufweisen:

- ein Lager (3) mit einer kegeligen Außenumfangsflache (3b), auf die der Ölfilm wirkt und in der Ausnehmungen (15) gebildet sind, und

- ein Lagerstü-tzteil (7), das eine der Kegelfläche (3b) des Lagers (3) gegenüberliegende kegelige Innenumf angsf lache (7a) aufweist, in der Ausnehmungen (1-6) gebildet sind,

wobei das Lagerstützteil (7) im Gehäuse (1) derart gehalten ist, daß es in Axialrichtung verschiebbar und in Umfangsrichtung drehbar ist.