DE3129554A1 - Gedaempftes wellenlager - Google Patents

Description

• Gedämpftes Wellenlager
• Die Erfindung betrifft ein gedämpftes Wellenlager zur Vibrations- und Schwingungsdämpfung von umlaufenden Wellen.
• In den US-PSen 3 456 992 und 4 027 931 sind gedämpfte Wellenlager beschrieben, die eine Flüssigkeits-Schicht-Dämpfungsanordnung zwischen dem die Welle umgebenden Lagerring und einer Gehäuseöffnung aufweisen und bei denen der Dämpfungsring elastisch durch ein Glied gehalten ist. Vibrationen und Schwingungen der Welle werden durch die Federwirkung des elastischen Haltegliedes sowie durch das Strömungsverhalten der Flüssigkeitsschicht gedämpft. Diese bekannten Lager können eine optimale Dämpfungswirkung durch die Flüssigkeitsschicht-Dämpfungsanordnung und eine optimale Federsteifigkeit des elastischen Gliedes aufweisen, welche in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Welle und des Lagers geändert werden kann. Insbesondere die Dämpfungskraft der Flüssigkeitsschicht ergibt eine hochwirksame Dämpfung. Wenn jedoch die Dämpfungskraft zu hoch oder zu gering ist, kann eine Intensivierung der Schwingungen statt einer Verringerung eintreten. Aus diesem Grund ist es wichtig, daß die von der Flüssigkeitsschicht ausgeübte Dämpfungskraft stets in einem optimalen Bereich gehalten wird. Wenn sich aber die Betriebsbedingungen ändern, z.
• B. die Drehzahl, die Belastung, die Art, die Temperatur und der Druck des Schmiermittels, usw., verändert sich auch der Optimalwert der Dämpfungskraft entsprechend, wodurch auch die Dämpfungswirkung abnimmt. Wenn bisher in der Praxis Umstände eintreten, durch die sich die Dämpfungskraft gegenüber dem Optimalwert veränderte, dann wird entweder ein neues Lager oder ein neues Lagergehäuse eingebaut, um die optimale Dämpfung wieder zu erhalten. Derartige Umbauten erfordern jedoch hohe Kosten und einen erheblichen Arbeitsaufwand für die Montage und die Einstellung des Lagers auf den optimalen Zustand.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein gedämpftes Wellenlager der angegebenen Gattung zu schaffen, dessen Dämpfungswirkung auf einfache Weise ohne den bisher notwendigen Arbeitsaufwand eingestellt werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeits-Dämpfungsanordnung ein auswechselbares plattenförmiges Stellglied aufweist, das auf einfache Weise gegen ein Stellglied mit einer anderen Wandstärke oder Konfiguration ausgetauscht werden kann, um die Dicke der Flüssigkeitsschicht zwischen dem Lagerring und der Gehäuseöffnung zu verändern und damit die Dämpfungswirkung auf einen Optimalwert einzustellen.
• Die Stellglieder sind in Form von dünnen Platten mit Ausschnitten oder Durchbrechungen ausgeführt, die zu ringförmigen Einlagen gebogen entweder an der Außenwand des Lagerringes oder an der Innenwand der Gehäuseöffnung befestigt werden können.
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt eines gedämpften Wellenlagers; Fig. 2 ein plattenförmiges Stellglied in teilgeschnittener perspektivischer Darstellung; Fig. 3 bis 5 andere plattenförmige Stellglieder in teilgeschnittener perspektivischer Darstellung; und Fig. 6 einen Axialschnitt einer anderen Ausführung des gedämpften Wellenlagers.
• Bei dem Wellenlager nach Fig. 1 ist in einer zylindrischen Öffnung eines Lagergehäuses 1 ein-die Welle 2 umgebender Lagerring 3 zwischen der äußeren Umfangsfläche 2a der Welle und einer inneren Umfangsfläche 1a der Gehäuseöffnung radial bewegbar eingesetzt. An seiner inneren Umfangsfläche 3a weist dieser Lagerring 3 eine Ölnut 4 auf, die über eine Radialbohrung 5 im Lagerring 3 und über eine Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 an der Außenfläche 3b des Lagerringes 3 mit einem Ölkanal 7 im Gehäuse 1 verbunden ist. Dichtungen 8 sind in den Endbereichen der äußeren Umfangsfläche 3b des Lagerringes 3 vorgesehen und verhindern Leckagen der der Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 zugeführten Flüssigkeit. Der Lagerring 3 ist elastisch durch ein flexibles Glied 9 an seiner einen Seitenfläche 3c. am Gehäuse 1 über einen Positionierring 10 gehalten. Das flexible Halteglied 9 ist als Käfig ausgeführt und weist mehrere Rippen 9a auf. Der Lagerring 3 ist an seiner anderen Seitenwand 3d durch einen Stift 11 gegen übergroße Bewegungen gesichert am Gehäuse 1 festgelegt. Zum Einstellen der Dämpfungskraft weist die Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 ein plattenförmiges Stellglied 12 auf.
• Gemäß Fig. 2 ist dieses plattenförmige Stellglied 12 mit mehreren Öldurchflußöffnungen 13 versehen, welche einen Ölfluß aus dem Gehäusekanal 7 in die Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 zulassen. Das plattenförmige Glied 12 wird entsprechend dem Verlauf der inneren Umfangsfläche 1a der Gehäuseöffnung gebogen und an dieser befestigt, so daß seine Längsseiten 12b so lang sein müssen, daß die Schmalseiten in gegenseitige Anlage gebracht werden können.
• Wenn die Dämpfungskraft der Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung 6 von einem Optimalwert abweicht, kann der wirksame Spalt der Dämpfungsanordnung 6 durch Einsetzen eines entsprechend dicken plattenförmigen Stellgliedes 12 verändert werden. Dies ermöglicht die Einstellung der Dämpfungskraft der Dämpfungsanordnung 6 auf einen den jeweiligen Betriebsbedingungen des Lagers entsprechenden Optimalwert. Der Dämpfungskoeffizient C der Dämpfungsanordnung 6 bestimmt sich nach der folgenden Gleichung, die auf den Eigenheiten des wirksamen Spaltes der Dämpfungsanordnung 6 basiert.
• ß:Viskosität des Fluids, R : Radius des wirksamen Spaltes der Dämpfungsanordnung 6, L : Axiale Länge der Dämpfungsanordnung 6, Cr : Dicke der Flüssigkeitsschicht in der Dämpfungsanordnung.
• Wie sich aus der vorstehenden Gleichung ergibt, verändert das plattenförmige Stellglied 12 durch sein,e Dicke T die Weite des wirksamen Spaltes G der Dämpfungsanordnung 6 zu G1 = G -wodurch sich auch die Dicke Cr der Flüssigkeitsschicht in der Dämpfungsanordnung 6 entsprechend verändert Damit kann der Dämpfungskoeffizient C der Dämpfungsanordnung 6 in umgekehrtem Verhältnis zur dritten Potenz einer sich ändernden Schichtdicke vergrößert werden.
• Das plattenförmige Stellglied 12 nach Fig. 3 ist aus einer durchgehenden dünnen Platte 12A und aus einer mehrere viereckige Ausschnitte 14 aufweisenden dünnen Platte 1213 zusammengesetzt. Durch die gegenseitige Befestigung beider Platten 12A und 12B werden die Ausschnitte 14 zu Öldurchflußöffnungen 15. Trotz der vergrößerten Anzahl an Einzelteilen kann dieses plattenförmige Stellglied auf einfache Weise hergestellt werden.
• Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist in dem plattenförmigen Stellglied 12 eine Durchflußöffnung 16 in Form eines zentralen Längsschlitzes ausgebildet, neben welchem ein schlitzförmiger Ausschnitt 17 parallel ausgebildet ist, deren Form und Größe entsprechend der angestrebten Dämpfungswirkung gewählt werden kann. Diese schlitzförmigen Ausschnitte 17 bilden im Betrieb taschenförmige Dämpfungskammern und ermöglichen eine entsprechende Einstellung der nutzbaren Dämpfungswirkung, da mit ihrer Hilfe die Werte R und L in der vorstehenden Gleichung verändert werden können, wodurch sich auch der Dämpfungskoeffizient C an die jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen läßt.
• Bei der Ausführung nach Fig. 5 sind in dem plattenförmigen Stellglied 12 eine sich in Längsrichtung erstreckende Öldurchflußöffnung 18 in seinem mittleren Teil und dazu quer mehrere rechteckige Ausschnitte 19 in rechten Winkeln zur Durchflußöffnung 18 ausgebildet. Diese Ausschnitte 19 haben die gleiche Funktion wie die Ausschnitte 17 in Fig. 4, nämlich der Veränderung des nutzbaren Gesamt-Dämpfungs-Bereichs.
• Es ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf die spezifischen Formen der Öldurchflußöffnunqen 13, 15, 16 und 18 sowie der Ausschnitte 17 und 19 begrenzt ist, sondern daß eine Vielzahl von anderen Formen für die Durchflußöffnungen und die Ausschnitte gewählt werden kann. Ferner können auch statt eines einzigen plattenförmigen Stellgliedes 12 mehrere stapelbare Stellglieder eingesetzt werden.
• Das Wellenlager nach Fig. 6 entspricht in seiner konstruktiven Ausgestaltung und Funktionsweise der Ausführung nach Fig. 1, wobei lediglich das plattenförmige Stellglied 12 an der äußeren Umfangsfläche 3d des Lagerringes 3 zur Ausbildung der Dämpfungs-Anordnung 6 befestigt ist und eine zylindrische Form haben sollte.
• Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung eines Wellenlagers ermöglicht auf äußerst einfache Weise die Einstellung der Dämpfungskraft auf einen den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechenden Optimalwert durch Einsetzen eines plattenförmigen Dämpfungsgliedes von geeigneter Wandstärke in die Dämpfungsanordnung des Lagers. Damit kann die Dämpfungswirkung dieses Wellenlagers ohne langwierige Montage- und Einstellarbeiten an die sich ggf. ändernden Betriebsbedingungen angepaßt werden, wobei ein Ausbau oder ein Ersatz des Gesamtlagers bzw. des Lagergehäuses vermieden wird.
• L e e r s e i t e

Claims (4)

1. Ansprüche 1. Gedämpftes Wellenlager mit einem die Welle umgebenden, in einer Gehäuseöffnung sitzenden Lagerring, der durch ein elastisches Glied am Gehäuse gehalten ist, und mit einer Flüssigkeits-Dämpfungs-Anordnung zwischen der äußeren Umfangsfläche des Lagerringes und der inneren Umfangsfläche der Gehäuseöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs-Anordnung (6) zum Einstellen der Dicke der Flüssigkeitsschicht ein auswechselbares Stellglied aufweist.
2. 2. Wellenlager nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) mindestens eine dünne Platte zum Einstellen der Spaltweite zwischen dem Lagerring (3) und der Gehäuseöffnung und damit der Dicke der dämpfenden Flüssigkeitsschicht aufweist, die an der inneren Umfangsfläche der Gehäuseöffnung lösbar befestigt ist.
3. 3. Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) mindestens eine dünne Platte zum Einstellen der Spaltweite und der Dicke der Flüssigkeitsschicht aufweist, die an der äußeren Umfangsfläche des Lagerringes (3) befestigt ist.
4. 4. Wellenlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im plattenförmigen Stellglied (12) Ausschnitte (17, 19) von geeigneter Größe ausgebildet sind.