DE604039C - Rotorlager, um insbesondere die Schwingungen von Hochgeschwindigkeitsrotoren zu verhindern - Google Patents

Rotorlager, um insbesondere die Schwingungen von Hochgeschwindigkeitsrotoren zu verhindern

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DE604039C
DE604039C DES107483D DES0107483D DE604039C DE 604039 C DE604039 C DE 604039C DE S107483 D DES107483 D DE S107483D DE S0107483 D DES0107483 D DE S0107483D DE 604039 C DE604039 C DE 604039C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/04Details
    • G01C19/16Suspensions; Bearings

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  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Description

  • Rotorlager, um insbesondere die Schwingungen von Hochgeschwindigkeitsrotoren zu verhindern Die Erfindung betrifft Verbesserungen an radialen Lagern, für vertikale Wellen, von schweren, mit hohen Geschwindigkeiten in Drehung versetzten Körpern, beispielsweise den Rotoren von Gyroskopschiffsstabilisatoren oder lotrechten Turbinenrotoren, Generatoren o. dgl., und im besonderen Mittel, um eine gyrostropische Schwankung und übermäßige Schwingung dieser Rotoren, zu beseitigen. Selbst wenn der Rotor eines Stabilisators mit Sorgfalt ausbalanciert ist und das Lagerspiel so klein gemacht ist, daß es gerade noch für eine richtige Schmierung und Kühlung ausreicht, hat sich gezeigt, daß eine übermäßige Schwingung des Rotors mit Wahrscheinlichkeit bei hohen Geschwindigkeiten entwickelt wird. Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Schwingurig oder gyrostropische Schwankung durch eine Abänderung der Lagerkonstruktion zu beseitigen.
  • Um eine richtige ununterbrochene Schmierung einer Welle, besonders einer lotrechten Welle eines gyrostropischen Stabilisators, sicherzustellen, in dem die Belastung schwer ist und fortgesetzt ihre Richtung ändert, hat es sich als notwendig herausgestellt, ein erhebliches Spiel zwischen der Welle und dem Weißmetalllager herzustellen, um genügend frisches 01 sowohl zur Schmierung als auch zur Kühlung des Lagers zuzuführen. Dieses Spiel schwankt je nach dem Durchmesser des Lagers von 0,38 bis o,61 mm auf jeder Seite der Welle. Wenn, der Rotor vollkommen ausbalanciert wäre, würde er sich zweifellos ohne Schwingung= drehen. In der Praxis ist es jedoch äußerst schwierig, eine absolut vollkommene Ausbalancierung zu erreichen, und auch eine sehr geringe Größe einer Unbalance von beispielsweise 28 g oder weniger an einem Rotor vom Gewicht vieler Tonnen kann eine Schwingung oder Schwankung hervorrufen, die bei hoher Geschwindigkeit gefährliche Größenverhältnisse erreichen kann.
  • Um diesen Mängeln abzuhelfen, werden gemäß der Erfindung die radialen, Hauptlager durch- verhältnismäßig kleine Hilfslagerblöcke ergänzt, die praktisch kein Spiel haben, wenn sie- mit einer Ölhaut laufen, und diese Hilfsblöcke werden durch nachgiebige Mittel an ihrem Platze gehalten, so daß diese Blöcke unter normalen Bedingungen die Welle eng umfassen und die Entwicklung einer Schwankung verhindern. Wenn jedoch die Hauptlagerbelastung einen vorbestimmten Betrag überschreitet und gegen irgendeinen Hilfsblock gerichtet ist, gibt er nach und gestattet es, daß die Belastung durch das Hauptlager aufgenommen wird. In, den, Zeichnungen sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
  • Abb. = ist eine Seitenansicht eines Kreiselstabilisators mit lotrechter Achse, die eines der Lager im Schnitt zeigt.
  • Abb. 2 ist ein Schnitt durch dasselbe Lager in größerem Maßstabe.
  • Abb.3 ist ein ähnlicher Schnitt in einem noch größeren Maßstabe, der die genaue Konstruktion der Hilfsblöcke zeigt.
  • Abb.4 ist ein Schnitt im rechten Winkel zu den Abb. 2 und 3, er zeigt eine etwas abweichende Form des Lagerblockes.
  • Abb. 5 zeigt in einer ähnlichen Ansicht eine weitere Form des Lagerblockes, in der hydraulischer Druck zum Anheben des Blockes während des Anlaufs des Gyroskops benutzt werden kann.
  • Abb.6 ist eine Vorderansicht eines Hilfslagerblockes, die das in dem Hauptlager für denselben vorgesehene Spiel zeigt.
  • Die - Erfindung ist - zwar für Lager eines beliebigen Hochgeschwindigkeitsrotors verwendbar, insbesondere jedoch. für lotrechte Wellenlager und die lotrechten Wellen, von Gyroskoprotoren. Abb. i soll ein Schiffsstabilisierungsgyroskop von großen. Abmessungen darstellen, dessen Kreiselgehäuse i schwingend in Zapfen 2 und 3 auf dem Schiff montiert ist. Der eigentliche Rotor liegt normal in einer waagerechten Ebene, d. h. einer zu dem Papier senkrechten Ebene. Die Welle 4 desselben ist in der Normalstellung lotrecht, werm jedoch der Kreisel präzediert, dreht sich. die Welle mit dem Gyroskop in der Ebene der Längsachse des Schiffes um einen Winkel von etwa 6o' auf die Seite. Das Gyroskop wird durch den üblichen Präzessionsmotor 5 und die Bremse 6 gesteuert, die über einen großen Zahnradsektor 7 an dem Kreiselgehäuse arbeiten. Die Rotorwelle ist an den oberen und unteren Enden an radialen Lagern 8 und 9 gelagert, von denen nur das obere Lager im Schnitt dargestellt ist. Der Rotor ist in diesem Ausführungsbeispiel von oben an, einem -reibungslosen Schublager =ö aufgehängt, die Hauptpräzessionsbelastung wird indessen durch die Führungs- oder radialen Lager 8 und 9 aufgenommen.
  • Die Abb.2 und 3 zeigen einen Schnitt durch eines dieser Lager in größerem Maßstabe als Abb. i. Die Lagerhülse =i ist in dem äußeren Ring 12 des Lagers in der üblichen Weise universal unterstützt. Die Hülse ist auf einen hinreichenden, Durchmesser zur Aufnahme des Weißmetallfutters 13 ausgebohrt und hat vorzugsweise Nuten 14. Das Weißmetall wird in der in heißem Zustande befindlichen Hülse geformt oder gegossen, wobei das Metall. in die Nuten 14 fließt, so daß das Metallfutter an seinem Platze gehalten wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Weißmetall, sobald es sich abkühlt, auch wenn die Flächen der Hülse richtig bemessen waren, die Neigung hat, von der Hülse wegzuschrumpfen, und dies hat eine lockere Verbindung zwischen beiden zur Folge, die ein Spiel entwickeln. und so zu der Entstehung einer möglichen Schwingung der Welle Anlaß geben kann. Um dies zu verhindern., wird das Futter nach seiner Abkühlung in bekannter Weise einem hydraulischen Drucke über den N achgiebigkeitspunkt des Lagermetalls hinaus unterworfen und auf diese Weise das Lagermetall in innige Druckberührung mit der Hülse gepreßt.
  • Gemäß der Erfindung sind nun Hilfslagerblöcke 22 vorgesehen, die vorzugsweise quadratisch sind und in Abständen voneinander vorzugsweise als eine kreisförmige Gruppe rund um das Lager angebracht sind. Wir ordnen vorzugsweise die Blöcke in der Nähe der Mitte des Lagers in Bohrlöchern 23 in der Hülse =i und dem Weißmetallfutter an. Die erwähnten< Löcher sind an dem äußeren, der Lagerfläche abgewandten Ende von größerem Durchmesser und bilden eine ringförmige Schulter 24 an ihrem Boden. jeder Block 22 ist mit einer zusammenwirkenden Ringschulter 25 versehen. Der Block wird normal mit den Schultern durch eine starke Druckfeder 26 in Berührung gehalten, diese liegt mit einem Ende gegen, den aufgeschraubten einstellbaren Ring 27 und am anderen. Erde gegen die Lagerplatte oder Grundplatte 28 des Führungsstiftes 29, dessen, Schaft von der Feder umschlossen und an seinem oberen Ende in dem mit Nuten versehenen Loch 30 in der Büchse ?,7 geführt ist. Die vordere (Lager-) Fläche des Blockes ist mit Weißmetall 31 bekleidet, das dünner als das Weißmetall auf dem Hauptlager ausgeführt sein kann.
  • In ihrer normalen Lage liegt die Lagerfläche des Blockes viel dichter an der Welle des Rotors als die Hauptlagerfläche. Es hat sich indessen durch zahlreiche Versuche herausgestellt, daß das Lager, wenn der Versuch gemacht wird, den Spielraum des Hauptlagers auf Ölhautabmessungen zu verringern, sich überhitzen und infolge einer zur Kühlung sowie zur Schmierung ungenügenden Ölzufuhr ausbrennen wird. Wir haben es daher als notwendig gefunden, den Spielraum des Hauptlagers in der Größenordnung von 0,97 oder 0,485 mm auf jeder Seite für einen Durchmesser von 46o mm herzustellen. Anderseits können wir mit Sicherheit die Hilfsblöcke bis auf Ölhautdicke (etwa 0,05 mm) an die Welle heranführen, so daß beim Laufen des Lagers kein Spielraum zwischen den Blöcken und der Welle vorhanden ist und die Lagerflächen der Blöcke nur durch die Ölhaut von der Welle getrennt werden, so daß die Welle praktisch starr gehalten wird. Wenn anderseits die Hauptlagerbelastung, sobald sie von der einen Seite zur andern mit-der Präzession des Gyroskops sich verschiebt, einen Teil des irgendeinen Lagerblock enthaltenden Lagers erreicht, gibt die Feder 26 so nach, daß die Hauptbelastung durch das Hauptlager aufgenommen wird. Die vorliegende Erfindung ist im besonderen auf solche Lager anwendbar, in denen das `@Teißmetall in vier Bögen (Quadranten) aufgelegt. ist, wobei der Krümmungsmittelpunkt der Lagerfläche jedes Bogens ein wenig einseitig zu der Mittelachse des Lagers liegt. In einem derartigen Lager ist der Hilfsblock gemäß der Erfindung vorzugsweise in der Mitte jedes Bogens (Quadranten) gelegen.
  • Dem Block 22 wird vorzugsweise eine lose Passung in dem der Rotorwelle zugekehrten Abschnitt 33 des Loches (4bb. 6) gegeben, dabei werden die Kanten des Blockes abgerundet, so daß er ein wenig in beliebiger Richtung seitlich schwingen oder sich drehen kann. Vorzugsweise ist er ferner an dem Rücken abgeschrägt, wo er mit der Grundplatte 28 in Berührung ist, so daß der Block ein, wenig in der Drehungsrichtung der Welle kippen kann, um das Entstehen einer Ölhaut darunter zu unterstützen. Außerdem oder anstatt dieser Konstruktion kann die als Lagerfläche dienende Seite des Weißmetalls auf dem Block 22' ein wenig abgeschrägt werden, wie es bei 6o in übertriebener Form für den gleichen Zweck dargestellt ist, und das Hauptlagerfutter kann ebenso an der Ecke 35 jenseits der abgeschrägten Kante des Blockes 22 abgeschrägt werden.
  • Um die Schmierung des Blockes zu sichern, tritt das Öl zu dem Lager durch das Loch 36 in der Lagerhülse (Abb. 3) in die Kammer 37 ein, von wo es nicht nur durch schräge Bohrungen 38 zu den mit Nuten 39' verbundenen Öllöchern quer zu der Fläche des Lagers, sondern, auch durch das Loch 3o in der Büchse 27 und längs des Schaftes 29 durch Nuten 3o' in das Innere der Bohrung 23 und von dort durch den Spielraum zwischen dem Block 22 und der Hülse ii mit dem Weißmetall fließt.
  • Abb.4 zeigt eine etwas abgeänderte Anordnung für die Blöcke. In dieser ist die Rückenplatte 4o der Feder 26 an der Außenseite der Lagerhülse 12' befestigt, und der Lagerblock 22' ist auf das innere Ende eines durch den Block 4o hindurchgehenden Bolzens 41 geschraubt. Öl tritt über dem Block durch das Rohr 42 ein. Es kann ein hinreichendes Spiel zwischen dem Bolzen 41 und dem Loch 43 zugelassen werden, um ein richtiges Selbstausrichten des Blockes mit der Welle zu ermöglichen. Eine Dichtung 44 verhindert das Entweichen des Öles.
  • Abb.5 zeigt eine weitere Ausführungsform. Bei dieser kann hydraulischer Druck verwendet werden, um die Blöcke während des Anlaufs des Rotors abzuziehen, um hierdurch die Rotorwe11e von dieser zusätzlichen Belastung zu entlasten, bis die Ölhäute richtig entwickelt sind. Wie dargestellt, liegt die Druckfeder 26' an einem Ende gegen eine Rückenplatte 40', die mit der Lagerhülse verschraubt ist, und an dem anderen Ende gegen die nach außen gerichtete Fläche eines in -eine Bohrung 46 in der Hülse eingepaßten Kolbens 45. Hydraulischer Druck kann auf die Rückseite des Kolbens mittels eines biegsamen Rohres 46' eingelassen werden, das mit einer durch den Schaft des Kolbens hindurchgehenden Bohrung 47 verbunden ist, welche mit einer oder mehreren nach der Rückseite des Kolbens führenden Bohrungen 48 in Verbindung steht. Der Kolben ist ferner mit einem Führungsansatz oder einer kurzen Kolbenstange 49 verbunden, die verschiebbar in, eine abgesetzte Bohrung 5o in der Hülse eingepaßt und mit einer geeigneten Dichtung 5i versehen ist, um das Entweichen des Wassers, Öles oder einer anderen zur Lieferung des hydraulischen Druckes benutzten Flüssigkeit zu verhindern. An seinem unteren Ende liegt der erwähnte Ansatz gegen einen abgerundeten Block 52 auf dem Lagerblock 22". Dieser ist auf diese Weise normal in seiner äußersten Lage durch die Feder gehalten und kann ein wenig in beliebiger Richtung kippen, um sich selbst auf den Ölhautzustand einzustellen. Beim Anlauf jedoch kann hydraulischer Druck zugef'ü'hrt werden, um den Block von dem gegen die Rotorwelle gerichteten Druck der Feder 26' zu entlasten, so daß er nach außen stoßen und einen geringen oder gar keinen Druck auf die Welle beim Anlauf ausüben kann. Bei dieser Form sind keine Grenzschultern erforderlich, da nach dem Andrehen der Welle die Ölhaut den richtigen Spielraum aufrechterhalten wird und, bevor die Drehung in Gang kommt, jeglicher Druck auf den Block aufgehoben wird.

Claims (6)

  1. rATLW1'AN SYIZU Uli E: i. Rotorlager, um insbesondere die Schwingung von Hochgeschwindigkeitsrotoren zu verhindern, gekennzeichnet durch die Kombination des Hauptrotorlagers mit Hilfslagerblöcken (22), die mit geringerem Spielraum zwischen ihren Lagerflächen und der Rotorwelle angeordnet sind, als zwischen dem Hauptlager und der Welle zulässig ist, und nachgiebigen Mitteln, die ein Zurücktreten der Lagerblöcke nach der Oberfläche des Hauptlagers unter einer größeren als einer vorbestimmten Belastung gestatten.
  2. 2. Rotorlager nach Anspruch i mit einer Einrichtung, um Öl direkt zu der Oberfläche der Hilfslagerblöcke zu führen.
  3. 3. Lager nach Anspruch = oder 2, dadurch. gekennzeichnet, daß das in bekannter Weise aus einer Hülse (=i) mit einer Weißmetalllagerfläche (i3) bestehende Hauptlager ,mit Öffnungen (23) zur Aufnahme der Hilfslagerblöcke (22) versehen ist, die ebenfalls Weißmetallagerflächen (3i) haben.
  4. 4. Lager nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lagerblock (22) kippbar gegen eine Lagerplatte (28) abgestützt ist, an welcher Druckfedern. (26) angreifen, die den Block gegen die Rotorwelle (4) drücken.
  5. 5. Lager nach einem der Ansprüche i bis 4, gekennzeichnet durch Mittel, die es ermöglichen, daß der normal die beweglichen Lagerblöcke gegen die Rotorwelle schiebende Druck (d. i. Feder 26) zeitweilig unwirksam gemacht oder daß ihm entgegengewirkt wird.
  6. 6. Lager nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine hydraulische Einrichtung, die die erforderliche, dem Druck gegenwirkende oder ihn aufhebende Kraft liefert [d. i. ein Rohr 46' (Abb. 5), das zu der der Rotorachse zugekehrten Fläche eines Kolbens (45) führt, an dem die Feder (26) angreift und der auf die Rückseite des Blockes (22) wirkt.
DES107483D 1931-12-19 1932-12-15 Rotorlager, um insbesondere die Schwingungen von Hochgeschwindigkeitsrotoren zu verhindern Expired DE604039C (de)

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