PL169263B1 - Zestaw lozyska i walu PL PL - Google Patents

Abstract

1. Zestaw lozyska i w alu, przystosow any do m on- tow ania w obudow ie, zaw ierajacy lozysko z otw oram i 1 szczelinami, a takze z plytkam i lozyskowym i i belkam i podporow ym i oraz cylindryczny podluzny wal, z kons- trukcja podporow a, podpierajaca plytki lozyskowe, znamienny tym , ze wal (5) zaw iera co najm niej jedna w ystajaca prom ieniow o, obw odow a czesc (5R), która ma co najm niej jed n a pow ierzchnie, ustaw iona pod uprzed- nio okreslonym katem w zgledem pow ierzchni podlu- znego walu, zas kazda z licznych plytek lozyskowych (75) podpierajacych wal m a pow ierzchnie podporow a, której co najm niej czesc (75G) znajduje sie po d katem , dopelnia- jacym do kata nachylonej pow ierzchni tej obwodowej czesci (5R) w alu (5), natom iast podporow a konstrukcja zawiera podstaw ow y czlon, m ajacy zewnetrzne obrzeze, które styka sie z obudow a (10) oraz wiele wzdluznych podporow ych belek w spornikow ych (74), a kazda z belek (74) m a pierwszy i drugi przeciwlegly koniec wzdluzny i jest w odstepie wzgledem zarów no w alu (5) jak i obudow y ( 1 0 ) , natom iast pierwszy koniec w spornikowych belek (74) laczy sie do i podpiera plytki lozyskow e (75), a drugi koniec w spornikow ej belki jest przylaczony do podsta- wowego czlonu, przy czym w zdluzne belki podporow e (74) podpieraja te plytki (75) w taki sposób, ze plytki (75) moga byc sprezyscie uginane prom ieniow o na zewnatrz. FIG. 49 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zestaw łożyska i wału, przystosowany do montowania w obudowie.

Ze stanu techniki jest znany zestaw łożyska i wału, przystosowany do montowania w obudowie, zawierający łożysko z otworami i szczelinami, a także z płytkami łożyskowymi i belkami podporowymi oraz cylindryczny podłużny wał, z konstrukcją podporową, podpierającą płytki łożysko we.

Celem wynalazku jest opracowanie z łożyska i wału, w którym płytki łożyskowe będą elastyczne i podparte z możliwością ugięcia z sześcioma stopniami swobody i obracania wokół osi X, Y oraz Z tak, aby optymalizować tworzenie się klinu hydrodynamicznego.

Zestaw łożyska i wału, przystosowany do montowania w obudowie, zawierający łożysko z otworami i szczelinami, a także z płytkami łożyskowymi i belkami podporowymi oraz cylindryczny, podłużny wał z konstrukcją podporową, podpierającą płytki łożyskowe, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wał zawiera co najmniej jedną wystającą promieniowo, obwodową część, która ma co najmniej jedną powierzchnię, ustawioną pod uprzednio określonym kątem względem powierzchni podłużnego wału, zaś każda z licznych płytek łożyskowych podpierających wał ma powierzchnię podporową, której co najmniej część znajduje się pod kątem, dopełniającym do kąta nachylonej powierzchni tej obwodowej części wału, natomiast podporowa konstrukcja zawiera podstawowy człon, mający zewnętrzne obrzeże, które styka się z obudową oraz wiele wzdłużnych podporowych belek wspornikowych, a każda z belek ma pierwszy i drugi przeciwległy koniec wzdłużny i jest w odstępie względem zarówno wału jak i obudowy, natomiast pierwszy koniec wspornikowych belek łączy się do i podpiera płytki łożyskowe, a drugi koniec wspornikowej belki jest przyłączony do podstawowego członu, przy czym wzdłużne belki podporowe podpierają te płytki w taki sposób, że płytki mogą być sprężyście uginane promieniowo na zewnątrz.

Podstawowy człon zawiera łożysko promieniowe umocowane na belce.

Zestaw według wynalazku korzystnie zawiera dodatkowo liczne promieniowe płytki łożyskowe do podparcia cylindrycznej części wału.

Każda z płytek łożyskowych opiera się na wspornikowej belce, mającej pierwszy i drugi koniec. Łożysko jest utworzone z tworzywa sztucznego przez formowanie wtryskowe. Płytka łożyskowa belki i człon podstawowy są formowane z pojedynczego kawałka. Każda z płytek łożyskowych zawiera dwie obwodowe krawędzie, a wzdłużna belka jest umieszczona bliżej jednej obwodowej krawędzi niż drugiej obwodowej krawędzi. Łożysko takie jest łożyskiem hydrodynamicznym, a płytki są tak podparte, że pod działaniem tarcia i nacisku powodowanych obracaniem wału powstaje klin hydrodynamiczny pomiędzy płytami łożyskowymi a tym wałem. Obwodowa część wału jest cylindryczna i zawiera powierzchnię, która jest pod kątem prostym do powierzchni podłużnego wału. Obwodowa część wału może zawierać stożkowo nachyloną powierzchnię, która jest ustawiona pod kątem ostrym względem powierzchni podłużnego wału. Drugie rozwiązanie zestawu łożyska i wału przystosowanego do montowania w obudowie, zawierającego łożysko z otworami i szczelinami, a także z płytami łożyskowymi i belkami podporowymi oraz cylindryczny podłużny wał, z konstrukcją podporową podpierającą płytki łożyskowe według wynalazku charakteryzuje się tym, że wał zawiera podłużny, ogólnie cylindryczny człon, mający obszar cylindrycznej powierzchni zewnętrznej oraz co najmniej jedną obwodową część odchodzącą promieniowo wewnętrznie od cylindrycznej powierzchni zewnętrznej, przy czym ta obwodowa część ma uprzednio określony wymiar promieniowy wewnętrzny, zaś łożysko zawiera komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych podpierających wał blisko obwodowej części wału, przy czym każda z płytek łożyskowych ma zakrzywione powierzchnie i niecylindryczną część wystającą promieniowo

169 263 wewnętrznie od zakrzywionej powierzchni, przy czym ta niecylindryczna część ma kształt, który odpowiada kształtowi obwodowej części wału tak, że niecylindryczna część może być wprowadzona i obracać się wewnątrz obwodowej części w wale, przy czym niecylindryczna część płytek ma uprzednio określony promieniowo skrajnie wewnętrzny wymiar, który jest mniejszy niż promieniowo skrajnie zewnętrzny wymiar części wału, zaś konstrukcja podporowa podpierająca każdą z płytek łożyskowych zawiera ciągły obwodowy podporowy człon podstawy i komplet wzdłużnych belek, które odchodzą osiowo od członu podstawy, a każda wzdłużna belka ma pierwszy wzdłużny koniec oparty na członie podstawy oraz drugi wzdłużny koniec osiowo odsunięty od tego członu podstawy i podpierający płytkę łożyskową względem tego członu podstawy wspornikowo, przy czym ta konstrukcja podporowa jest wystarczająco sprężysta, aby płytki łożyskowe mogły uginać się promieniowo na zewnątrz i umożliwić wprowadzenie niecylindrycznej części płytkowej wewnątrz obwodowej części tak, że płytka styka się z wałem wzdłuż stożkowo nachylonej powierzchni tak, że zarówno siła naporu jak i obciążenie promieniowe na wale są przekazywane do tych płytek. Ciągły obwodowy podporowy człon podstawy zawiera łożysko promieniowe umocowane na belce.

Zestaw według tego rozwiązania korzystnie dodatkowo zawiera drugi komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych, przy czym ten drugi komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych podpiera cylindryczną część wału oraz drugi komplet wzdłużnych belek odchodzących osiowo od członu podstawy i podpierających wspornikowo drugi komplet płytek łożyskowych. Łożysko takie jest utworzone z pojedynczego kawałka formowanego tworzywa sztucznego. Każda z płytek łożyskowych zawiera obwodową krawędź natarcia i tylną obwodową krawędź wieczną, a wzdłużne belki podpierają każdą z płytek łożyskowych w położeniu bliższym krawędzi wiecznej niż krawędzi natarcia.

Łożysko takie jest łożyskiem hydrodynamicznym, a płytki są tak podparte, że pod działaniem tarcia i nacisku, powodowanego obracaniem wału, tworzy się klin hydrodynamiczny między płytkami łożyskowymi a wałem. Ciągły człon podstawy zawiera zewnętrzny obwodowy rowek, który dzieli zewnętrzne obrzeże członu podstawy na dwie obwodowe belki.

Zestaw łożyska i wału według trzeciego rozwiązania wynalazku charakteryzuje się tym, że wał ma podłużną część cylindryczną i co najmniej jedną stożkowo nachyloną obwodową część odchodzącą wewnętrznie od tej części cylindrycznej oraz samonastawne łożysko do podparcia wału obrotowo wewnątrz tego cylindrycznego otworu, przy czym łożysko zawiera obwodowo ciągły człon podstawy, mający zasadniczo cylindryczne zewnętrzne obrzeże, które jest montowane w cylindrycznym otworze utworzonym w tej obudowie, wiele wzdłużnie umieszczonych belek, które osiowo odchodzą od co najmniej jednego boku członu podstawy, a każda ze wzdłużnych belek ma pierwszy wzdłużny koniec umocowany do tego członu podstawy oraz drugi wzdłużny koniec, osiowo odsunięty od członu podstawy, przy czym wzdłużne belki są promieniowo odsunięte od zarówno wału jak i tej obudowy, zaś każda z licznych płytek łożyskowych jest oparta na jednej ze wzdłużnych belek przy końcu tej wzdłużnej belki, odsuniętej od członu podstawy, przy czym każda z płytek łożyskowych ma wystający promieniowo do wewnątrz występ, przy czym ten występ ma kształt dopełniający do kształtu obwodowej części wału tak, aby ten występ mógł być utrzymywany w obrębie obwodowej części wału.

Zestaw taki korzystnie zawiera drugi komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych, przy czym każda z płytek łożyskowych ma zasadniczo gładką obwodową powierzchnię oraz drugie liczne wzdłużne belki, które wystają osiowo od członu podstawy i podpierają drugi komplet płytek łożyskowych przy końcu wzdłużnej belki, która jest odsunięta od członu podstawy.

Drugi komplet płytek łożyskowych jest tak podparty, że pod działaniem tarcia i nacisku powodowanego obracaniem wału obwodowe powierzchnie płytek uginają się, tworząc klin hydrodynamiczny pomiędzy powierzchnią płytek a obracającym się wałem. Łożysko jest utworzone z pojedynczego kawałka formowanego tworzywa sztucznego. Człon podstawy zawiera promieniowe łożysko umocowane na belce.

Łożyska według wynalazku są wykonywane w trzech wymiarach tak, aby tworzyły ugięcie z sześcioma stopniami swobody oraz aby zapewniały optymalne tworzenie klina hydrodynamicznego. Stwierdzono, że łożysko hydrodynamiczne działa najbardziej skutecznie, kiedy klin hydrodynamiczny ma kilka cech. Szczególnie, klin powinien znajdować się na całej powierzchni płytki; klin powinien mieć właściwą grubość za każdym razem; klin powinien mieć kształt tak, aby

169 263 minimalizować przeciek płynu; klin powinien kompensować nieprostoliniowość w taki sposób, że główna oś łożyska jest współliniowa lub zasadniczo równoległa do osi wału; oraz klin powinien być tworzony przy najmniejszej możliwej prędkości, aby zapobiegać uszkodzeniu powierzchni tworzącej ten klin, co ogólnie występuje, jako wynik zetknięcia się powierzchni płytki z powierzchnią wału przy małych prędkościach. Ponadto w wypadku łożysk wzdłużnych, obciążenie powinno być jednakowe wśród płytek łożyskowych, rozmieszczonych w odstępach.

Odnośnie do grubości warstwy płynu, należy rozumieć, że optymalna grubość zmienia się odpowiednio do obciążenia. W warunkach dużego lub ciężkiego obciążenia, potrzebna jest stosunkowo gruba warstwa płynu, aby odpowiednio podpierać to obciążenie. Grubsze warstwy zwiększają jednak tarcie i stratę mocy. Tym sposobem łożyska korzystnie projektuje się w celu tworzenia minimalnej grubości, która jest konieczna do podparcia wału przy maksymalnym obciążeniu.

Konstrukcja podporowa jest korzystnie jednolita i zawiera podporowe kołki, belki i (lub) membrany, połączone do obudowy, która niekiedy jest wyznaczana promieniowo krańcową częścią łożyska w wypadku łożyska poprzecznego, a w wypadku łożysk wzdłużnych jest obudowa, do której zakłada się łożysko.

Twórca zestawu według wynalazku odkrył, że w wielu konkretnych zastosowaniach, takich jak zastosowania o dużej prędkości, trzeba badać i oceniać dynamiczną elastyczność całego systemu, obejmującego wał lub wirnik, smarującą warstwę hydrodynamiczną i łożysko. Na podstawie analizy komputerowej tego systemu, wykorzystującej model elementów skończonych, stwierdzono, że trzeba traktować całe łożysko, jako całkowicie elastyczny człon, który zmienia kształt pod działaniem obciążeń. Za pomocą dodania większej lub mniejszej elastyczności drogą obróbki mechanicznej konstrukcji podporowej, cechy łożyska mogą być osiągane o takim rodzaju, że zapewniają działanie przy małym tarciu w szerokim zakresie działania roboczego. Stwierdzono, że wiele zmiennych zasadniczo działa na cechy robocze łożyska. Wśród najbardziej istotnych wielkości zmiennych jest kształt, rozmiar, umieszczenie oraz cechy materiałowe (na przykład moduł sprężystości podłużnej, itp.) płytki i podporowych członów określanych otworami, szczelinami lub nacięciami oraz rowkami, utworzonymi w łożysku. Stwierdzono, że kształt podporowych członów jest szczególnie istotny. Ponadto za pomocą tworzenia podłoża płynowego dla członów sprężystych lub elastycznych, osiąga się wysoki stopień tłumienia, który dodatkowo przyczynia się do stabilności tego systemu. W pewnych wypadkach, to tłumienie zastępowało tłumienie warstwy ściskania wtórnego, które występuje, kiedy warstwa oleju znajduje się pomiędzy osłoną łożyska a obudową.

Stwierdzono, że w pewnych wypadkach łożyska, które projektuje się na podstawie symulowanych warunków roboczych nie działają optymalnie w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych. Zgodnie z tym występuje potrzeba takiego łożyska, które może być przystosowane w odpowiedzi na wykrywane warunki eksploatacyjne.

W zestawach według wynalazku zastosowane są hydrodynamiczne łożyska, w których podporowa konstrukcja zawiera jeden lub więcej elementów piezoelektrycznych w szczelinach lub odstępach wewnątrz podporowej konstrukcji łożyskowej oraz pomiędzy podporową kontrukcją a płytką łożyskową. Zastosowanie elementów piezoelektrycznych w ten sposób umożliwia aktywne sterowanie lub kontrolowanie ukierunkowania i kształtu płytki oraz działanie na cechy ugięcia konstrukcji podporowej. Może to być wykonywane za pomocą doprowadzania dokładnej wartości prądu elektrycznego do odpowiednio umieszczonych elementów piezoelektrycznych, aby zmieniać kształt klinu lub powierzchnię płytki i minimalizować tarcie, maksymalizować obciążalność, zmieniać sztywność lub tłumienie podporowej konstrukcji w celu usuwania rezonansu i wirowania wału, to jest aby optymalizować działanie robocze i płytki łożyskowej w odpowiedzi na aktualne warunki eksploatacyjne.

Zgodnie z innym aspektem, prąd elektryczny doprowadzany do każdego elementu piezoelektrycznego można regulować za pomocą centralnego zespołu przetwarzania (CPU) w odpowiedzi na wykrywane warunki, aby optymalizować tworzenie klinu. Bardziej konkretnie, centralny zespół przetwarzający (CPU) może odbierać sygnały od czujników, które mogą wykrywać cechy fizyczne, takie jak temperatura, zetknięcie wału z płytką łożyskową, hałas, tarcie zależnie od poboru mocy (na przykład pobór natężenia prądu elektrycznego). Klin może być kierowany, aby przenosić

169 263 maksymalne obciążenie lub aby tworzyć minimalną stratę mocy, itp., co informuje o jakości tego klinu. Centralny zespół przetwarzający (CPU) przetwarza te sygnały i reguluje natężenie prądu elektrycznego, doprowadzanego do każdego z elementów piezoelektrycznych tak, aby poprawiać jakość klinu lub utrzymywać jakość klinu, jeśli stwierdza się, że ta jakość pozostaje w zadowalającym zakresie. Alternatywnie, centralny zespół przetwarzający może doprowadzać prąd elektryczny do elementów piezoelektrycznych w odpowiedzi na ręczne wejściowe instrukcje co do konkretnych zniekształceń lub ugięć. Na przykład, operator może doprowadzić rozkaz „zwiększyć sztywność lub „podnieść krawędź tylną, przy czym centralny zespół przetwarzający (CPU) dostarcza prąd elektryczny do właściwych elementów piezoelektrycznych, aby osiągnąć potrzebny wynik.

Jakość klinu można także regulować mechanicznie za pomocą wkrętu podnośnikowego lub płynu hydraulicznego, aby fizycznie zmieniać cechy ugięcia podporowej konstrukcji łożyskowej. Obydwa te systemy można elektrycznie regulować w odpowiedzi na wykrywane warunki lub ręcznie wprowadzane sygnały. Uważa się jednak, że elementy piezoelektryczne są najbardziej skuteczne przy zmianie cech łożyskowych w odpowiedzi na wykrywane warunki lub inaczej.

Twórca wynalazku również wykrył, że odnośnie do łożysk smarowanych powietrzem lub gazem z płytkami ugięciowymi, występują wypadki, kiedy obciążenia lub prędkości przekraczają zdolność roboczą warstwy gazowej. W tych wypadkach występuje konieczność doprowadzenia ciekłego środka smarowego do zbieżnego klinu bez instalowania zbiornika lub kąpieli z płynem. Przedmiotem wynalazku jest łożysko, które rozwiązuje ten problem za pomocą doprowadzania ciekłego środka smarowego, gdy to jest potrzebne.

Konkretne zastosowania zestawu według wynalazku obejmują silniki elektryczne, wentylatory, turbinowe układy ładowania, silniki spalinowe, silniki przyczepne do łodzi, sprężarki lub ekspandery. Próbne prędkości przekraczały 300 000 obr/min. Stwierdza się, że nacięcia, rowki i otwory dodatkowo do umożliwienia, aby płytka łożyskowa przesuwała się i tworzyła zbieżny klin dla smarowania hydrodynamicznego, pozwala samej tej płytce łożyskowej, aby uginała się i zmieniała kształt, na przykład przez spłaszczanie lub prostowanie się. Poprawia to robocze działanie, między innymi przez zmianę mimośrodowości łożyska.

Łożyska można formować z metali, metali sproszkowanych, tworzyw sztucznych, materiałów ceramicznych lub kompozytowych. Kiedy wytwarza się małe ilości, łożyska te są zwykle obrabiane mechanicznie za pomocą obróbki powierzchni czołowych, toczenie i frezowanie półfabrykatów, aby formować większe rowki lub otwory; mniejsze rowki formuje się za pomocą cięcia strumieniem wodnym, metodami obróbki laserowej lub obróbki elektroiskrowej, przy czym umożliwia się, aby całkowita elastyczność konstrukcji regulacyjnie działała na łożysko i zapewniała potrzebne cechy. Czynności strojeniowe będą zasadniczo zmieniały sztywność, co następnie usuwa drgania. Wytwarzanie dużych ilości łożyska jednego typu jest korzystnie wykonywane za pomocą formowania wtryskowego, wytłaczania, ciśnieniowego odlewania metali sproszkowanych, odlewania metodą traconego wosku lub za pomocą pewnej podobnej techniki produkcyjnej. Zgodnie z jednym aspektem rozwiązania, pośrednie ilości łożysk wytwarza się według nowej metody łączenia techniki obróbki mechanicznej i odlewania metodą traconego wosku. Wynalazek również uwzględnia łatwo formowalne łożyska, które obejmują konstrukcje bez żadnych ukrytych otworów, takich że mogą one być formowane w prostej formie dwuczęściowej. Ogólnie, łożyska można wytwarzać przy ponoszeniu jedynie ułamka kosztu łożysk konkurencyjnych.

W odróżnieniu od znanych łożysk z płytkami lub segmentami, mających podporową konstrukcję, która zasadniczo ma ukierunkowanie zgodnie z kierunkiem obciążenia, w zestawie według wynalazku tworzy się ukierunkowanie, które zezwala na porównywalne ugięcia wewnątrz mniejszej osłony (to jest, różnica między promieniowo wewnętrzną powierzchnią czopu a promieniowo zewnętrzną powierzchnią czopu w łożyskach poprzecznych), zwłaszcza w łożyskach poprzecznych; zezwala na ruch płytki łożyskowej w dowolnym kierunku (to jest według sześciu stopni swobody), aby tworzyć zbieżny kształt klinu; zezwala, aby sama płytka zmieniała kształt (na przykład przez spłaszczanie) w celu poprawy działania roboczego; umożliwia rozwój membranowego systemu tłumienia w celu uzyskania poprawy stabilności; oraz zezwala na to, aby łożyska kompensowały nieprostoliniowość podpartej części lub wału oraz na wyrównywanie obciążenia pomiędzy płytkami łożyskowymi w łożysku wzdłużnym. Wszystkie te cechy przyczyniają się do tworzenia optymalnego klinu hydrodynamicznego.

169 263

Podczas gdy istnieje wiele układów otworów skrośnych, rowków, nacięć lub szczelin, występują zasadniczo dwa tryby tworzenia ugięć, a mianowicie jedno lub więcej wiązań lub mambran, które uginają się w ogólnym kierunku obciążenia w trybie uginania oraz po drugie, za pomocą skręcenia w belce lub membranie w kierunku przeciwnym względem płytki łożyskowej wzdłuż osi podłużnej wału w łożyskach poprzecznych. Takie ugięcie w trybie uginania częściowo jest funkcją sztywności podporowej konstrukcji w kierunku promieniowym lub poprzecznym. Sama płytka łożyskowa może uginać się pod obciążeniem, aby tworzyć inny kształt za pomocą wykonania wewnętrznych nacięć poniżej tej płytki łożyskowej lub za pomocą podcinania brzegów tej płytki. W każdym z tych dwóch wypadków, wykonuje się konkretnie cięcia, aby osiągnąć w wyniku uprzednio określony kształt pod obciążeniem. Za pomocą otaczania lub podkładania pod niektóre wiązania lub membrany płynu smarującego, można dodać element tłumiący do tej konstrukcji.

Podobne cięcia wykorzystuje się dla łożysk poprzecznych i łożysk wzdłużnych. Podstawowym czynnikiem determinującym jest to, jakie ugięcia są potrzebne w celu optymalnego działania roboczego. Ponieważ łożyska poprzeczne i wzdłużne wykonują jednak istotnie różne funkcje, występują nieodłączne różnice w potrzebnym działaniu roboczym, wymagające różnych potrzebnych ugięć. Zgodnie z tym pomimo koncepcyjnego podobieństwa ogólnego pomiędzy łożyskami poprzecznymi a łożyskami wzdłużnymi według wynalazku, występują także istotne koncepcyjne różnice i wyraźnie widoczne odróżnienia konstrukcyjne.

Łożysko w zestawie według wynalazku zawiera płytkę, która może zmieniać kształt i przesuwać się w dowolnym kierunku (to jest, jest ona podparta, aby przesuwała się przy sześciu stopniach swobody). Łożysko może mieć również wbudowany system tłumiący oraz korzystnie tworzy jednolitą lub jednoczęściową konstrukcję do ekonomicznego wytwarzania wielkoseryjnego. Poprzeczne łożyska według wynalazku także mogą być umieszczane w stosunkowo małej osłonie (to jest, odstęp pomiędzy zewnętrzną średnicą obudowy a wewnętrzną średnicą płytki).

Zgodnie z wynalazkiem, można omijać potrzebę dokładnych tolerancji między płytką łożyskową a odcinkiem wału, który ma być podpierany, za pomocą wymiarowania łożyska w taki sposób, aby usuwać odstęp pomiędzy płytką łożyskową a odcinkim wału, który ma być podparty, podczas gdy jednocześnie takie wymiarowanie podporowej konstrukcji, że sztywność promieniowa (w wypadku łożyska poprzecznego) lub osiowa (w wypadku łożyska wzdłużnego) tego łożyska jest mniejsza, niż odpowiednia sztywność warstwy płynowej płynu podpierającego. Albo cała płytka łożyskowa, albo tylko jej część może być wstępnie nastawiana w celu zetknięcia z wałem. Na przykład, przy bardzo elastycznych łożyskach, może być pożądane poddanie całej wkładki łożyskowej wstępnemu momentowi i zetknięcie z wałem. Z drugiej strony w niektórych wypadkach korzystne jest wstępne działanie momentu tylko na tylny brzeg płytki łożyskowej, aby uzyskać zetknięcie z wałem i wyznaczać klin hydrodynamiczny. Łożyska według wynalazku mogą być wtedy konstruowane, aby miały pasowanie na wcisk, gdy są instalowane na wale. W jednym wykonaniu, gdy łożysko jest nakładane na wał pod działaniem siły, podporowa konstrukcja płytki ugina się nieco, aby tworzyć kształt klina zbieżnego, podczas gdy w zainstalowanym położeniu nieruchomym ma zetknięcie pomiędzy płytką łożyskową a wałem na krawędzi tylnej. W takim wypadku, kiedy łożysko jest projektowane, aby tworzyć statycznie obciążany klin, właściwy odstęp pomiędzy płytką a wałem będzie ustanawiany natychmiast po obrocie wału na zasadzie sztywności warstwy płynu. To jest tak dlatego, że warstwa płynu przedostaje się do klinu i tworzy ciśnienie płynu, przy czym powoduje oddzielenie wału i płytki łożyskowej. Konkretnie, stosunkowo sztywny płyn powoduje, że stosunkowo elastyczna podporowa konstrukcja belkowa ugina się dopóty, dopóki sztywność podporowej konstrukcji nie jest równa sztywności warstwy płynu. Natychmiastowe tworzenie warstwy płynu chroni powierzchnię płytki łożyskowej przed zniszczeniem, które występuje przy małych prędkościach rozruchowych, kiedy jest bezpośrednie zetknięcie z wałem.

Łożyska o pasowaniu na wcisk typu wyżej wspomnianego umożliwiają dużo większą zmianę tolerancji przy obróbce mechanicznej. Na przykład, stosunkowo duża zmiana (np. 0,003 cala) może być projektowana przy pasowaniu na wcisk tak, aby miała nieistotny wpływ na klin. To jest szczególnie krytyczne dla łożysk smarowanych gazem, kiedy alternatywne postacie łożyska wymagają szczególnie dokładnej obróbki mechanicznej w celu uzyskania właściwego działania roboczego. Według wynalazku wymagania te co do obróbki mechanicznej są złagodzone.

169 263

Podobnie, łożyska wzdłużne w zestawie według wynalazku można projektować w celu tworzenia statycznie obciążanego klinu. Konkretnie, łożyska wzdłużne można projektować w taki sposób, że płytki łożyskowe są wstępnie poddawane działaniu tak, aby wewnętrzna obwodowa krawędź płytki łożyskowej odchodziła od wału, a tylna krawędź była skierowana do wału. W takim układzie, przy stanie obciążenia statycznego, płytka łożyskowa nachyla się ku wałowi w kierunku promieniowym (kiedy przesuwa się na zewnątrz od osi). Ponadto, płytka łożyskowa nachyla się ku wałowi od przedniej krawędzi do tylnej krawędzi. Tym sposobem tworzy się statycznie obciążony, klin zbliżony do klinu optymalnego oraz ustala się właściwy odstęp pomiędzy płytkami a wałami natychmiast po obrocie wału.

W łożyskach zestawu według wynalazku, przesunięcie płytki łożyskowej może być kierowane ku wałowi, aby utrzymać miejsce wału oraz nadawać płytce łożyskowej zdolność do przystosowania się ze względu na nieprostoliniowość wału i niejednakowe obciążenia wśród płytek łożyskowych. Oczywiście, wynalazek ma zastosowanie do każdej postaci łożysk poprzecznych, wzdłużnych lub kombinowanej postaci łożyska poprzecznego i wzdłużnego, przy czym charakter łożysk może być jedno lub dwukierunkowy zależnie od konfiguracji tego łożyska. Bardziej konkretnie, jeśli konstrukcja podporowa łożyska jest symetryczna wokół środkowej linii obwodowej płytki łożyska, łożysko będzie dwukierunkowe, to jest może ono podpierać wał dla obrotów w dwóch kierunkach w identyczny sposób. Jednak, jeśli podporowa konstrukcja łożyska jest niesymetryczna wokół środkowej linii obwodowej płytki łożyska, łożysko będzie uginało się inaczej, kiedy podpiera wał dla obrotów w pierwszym kierunku, w porównaniu do obrotów w kierunku przeciwnym. Zarówno dla łożysk wzdłużnych, jak i dla łożysk poprzecznych lub promieniowych, główna oś jest środkową osią półwyrobu walcowego, z którego formuje się to łożysko.

Zgodnie z innym istotnym aspektem zestawu według wynalazku, płytki łożyskowe mogą być podparte w celu uginania tak, aby zachować płyn hydrodynamiczny oraz tym sposobem obejść problem przecieku płynu. Odnośnie do łożysk poprzecznych lub promieniowych, konstrukcja podporowa jest tak projektowana, aby pod obciążeniem płytka łożyskowa uginała się i tworzyła kieszeń utrzymującą płyn. Ogólnie, taka podpora jest uzyskiwana wtedy, kiedy podstawowa część podporowa łączy się do płytki łożyskowej w pobliżu osiowych krawędzi płytki łożyskowej, a środek płytki łożyskowej nie jest bezpośrednio podparty, to znaczy może swobodnie uginać się promieniowo na zewnątrz. Alternatywnie lub dodatkowo, jeden lub więcej elementów piezoelektrycznych można umieszczać wewnątrz konstrukcji podporowej lub pomiędzy podporową konstrukcją a płytką łożyskową, aby umożliwić odkształcenie płytki pod działaniem siły oraz wytwarzać lub pomagać przy tworzeniu kieszenie utrzymującej płyn.

Odnośnie do łożysk wzdłużnych, płytka jest podparta tak, aby przechylała się ku średnicy wewnętrznej łożyska pod obciążeniem w celu zapobiegania przeciekowi pod działaniem siły odśrodkowej. Ogólnie, osiąga się to wtedy, jeśli podporową powierzchnię płytki łożyskowej, w której główna podporowa konstrukcja podpiera płytkę łożyskową, umieszcza się bliżej zewnętrznej średnicy łożyska niż wewnętrznej średnicy łożyska. Kiedy podstawowa konstrukcja podporowa zawiera dwie lub więcej promieniowo rozmieszczone belki, ogólna podporowa konstrukcja musi być projektowana w taki sposób, aby powodować ugięcie płytki łożyskowej na końcu wewnętrznym. Ponadto, kiedy płytka łożyskowa jest podparta wieloma promieniowo rozmieszczonymi belkami oraz region pomiędzy tymi belkami nie jest bezpośrednio podpierany, płytka będzie miała tendencję uginania tak, aby tworzyć wklęsły kanał, utrzymujący płyn. Ponownie, można umieszczać elementy piezoelektryczne wewnątrz podporowej konstrukcji, aby umożliwić selektywne tworzenie lub selektywne wspomaganie przy tworzeniu klinu hydrodynamicznego.

Zgodnie z jeszcze innym aspektem zestawu według wynalazku, łożyska hydrodynamiczne mogą być umocowane do obrotowego wału, aby przesuwały się z tym wałem względem nieruchomej powierzchni podporowej w obudowie. Ogólna konfiguracja łożysk, przystosowana do zakładania na obrotowy wał, jest podobna do konfiguracji łożysk przeznaczonych do zakładania do nieruchomej obudowy, lecz z promieniowo odwróconą konstrukcją. Oczywiście, występują różnice spowodowane tym, że występuje odwrotne ukierunkowanie podpór. Poruszające się części płytek łożyskowych, które odpowiadają częściom płytkowym, są podparte na podporowej konstrukcji

169 263 promieniowo skierowanej ku wnętrzu. Podporowa konstrukcja podpiera płytki łożyskowe, aby uginały się promieniowo do wewnątrz i na zewnątrz w celu ustanowienia hydrodynamicznego klinu odnośnie do gładkiej części obudowy. Dodatkowo, podczas gdy łożysko obraca się z wałkiem, odśrodkowa siła działa na płytki łożyskowe i tworzy tendencję do przesuwania płytek łożyskowych na zewnątrz ku gładkiej powierzchni obudowy. Tak konstrukcja ogólnie jest najbardziej odpowiednia do zastosowań o małym obciążeniu.

Wynalazek dotyczy w szczególności uszczelnionych zestawów obudowy łożyskowej lub pakietów, które zawierają jedno lub więcej łożysk hydrodynamicznych, korzystnie typu opisanego tutaj lub w poprzednich zgłoszeniach patentowych obecnych współtwórców wynalazku. Ogólnie, uszczelnione pakiety łożyskowe zawierają uszczelnioną obudowę, mającą nieruchomą część obudowy, obrotową część obudowy oraz uszczelkę, umieszczoną pomiędzy nieruchomą częścią obudowy a obrotową częścią obudowy, aby zachować szczelność na płyny tej obudowy, kiedy obrotowa część obudowy przesuwa się względem nieruchomej części obudowy.

Obrotowa część obudowy jest zakładana na wał i obraca się z tym wałem. Czynności montażowe obrotowej części obudowy na wale mogą być wykonywane dowolnym sposobem, takim jak przez zastosowanie wypustów, gwintowania, klinowania, klejenia, spawania, cieplnego kurczenia lub podobnych. Nieruchoma część obudowy jest mocowana do obudowy i nie obraca się razem z nią. Nieruchoma część może być także umocowana do obudowy dowolnym znanym sposobem, takim jak przez zastosowanie wypustów, klinowania, klejenia, spawania lub podobnych.

Ogólnie, albo nieruchoma część obudowy, albo obrotowa część obudowy (zwykle nieruchoma część) jest tworzona z dwóch lub więcej kawałków. W ten sposób czynności montażowe zespołu łożyskowego są łatwiejsze, zwłaszcza kiedy więcej niż jedno łożysko jest uszczelniane wewnątrz zespołu obudowy.

Uszczelnienie może być dowolnego typu znanego uszczelnienia, takiego jak samouszczelniający pierścień o przekroju kołowym, uszczelnienie podstawowe, uszczelnienie pakietowe, uszczelnienie brzegowe, uszczelnienie dociskowe, uszczelnienie o kształcie kubkowym „U“, uszczelnienie kapeluszowe lub kołnierzowe, uszczelnienie pierścieniowe „V“, uszczelnienie pierścieniowe o przekroju kołowym „O“, uszczelnienie pierścieniowe „T“, uszczelnienie kubkowe oraz uszczelnienie z ograniczeniem docisku do powierzchni uszczelnianych. Konkretna konstrukcja uszczelnienia zależy od zrównoważenia między potrzebą utrzymywania szczelnego uszczelnienia, a potrzebą otrzymania uszczelnienia o małym tarciu.

Zgodnie z istotnym aspektem wynalazku, można wykonać uszczelnienie ferropłynowe między nieruchomą częścią obudowy a obrotową częścią obudowy. Konkretnie, jedna z tych dwóch części obudowy, korzystnie nieruchoma część obudowy, ma zespół z magnesem trwałym, elektromagnes lub inne środki do wytwarzania pola magnetycznego w regionie szczeliny pomiędzy obrotową częścią obudowy a nieruchomą częścią obudowy. Ferropłyn napełnia wnętrze obudowy i jest stosowany, jako płyn hydrodynamiczny. Pewna ilość ferropłynu przepływa do tej szczeliny. Z powodu obecności pola magnetycznego, ferropłyn przyjmuje kształt pierścienia o przekroju kołowym, aby całkowicie wypełnić tę szczelinę i tworzyć przegrodę hermetyczną, przy czym pozwala na obracanie obudowy obrotowej w położeniu względem nieruchomej części obudowy bez przecieku tego ferropłynu, który znajduje się w tej obudowie. Łatwo można stwierdzić, że takie uszczelnienie nie zużywa się tak, jak uszczelnienia elastomerowe lub inne stałe uszczelki.

Uszczelki, nieruchoma obudowa i obrotowa obudowa są razem tworzone, aby utworzyć komorę pierścieniową lub podobną do pierścienia. Jedno lub więcej łożysk hydrodynamicznych, korzystnie typu tutaj opisanego, umieszcza się wewnątrz tej komory. Komora zostaje napełniona płynem hydrodynamicznym. Łożysko hydrodynamiczne jest scalone z lub stale umocowane do albo obrotowej części obudowy, albo do nieruchomej części obudowy, w celu poruszania się względem drugiej części. Gładka podporowa powierzchnia jest wykonana na drugiej części obok powierzchni płytki łożyskowej. Łożysko tak się projektuje, aby przy obrocie wału klin hydrodynamiczny był tworzony pomiędzy płytkami łożyskowymi a powierzchnią podporową. Tym sposobem wał zostaje podparty płynem wewnątrz tej warstwy.

169 263

Dowolny typ łożyska hydrodynamicznego można zakładać wewnątrz komory. Te łożyska mogą zawierać łożyska promieniowe, łożyska wzdłużne, łożyska kombinowane promieniowe i wzdłużne oraz dowolną kombinację tych trzech typów łożysk. Ponadto zgodnie z istotnym aspektem według wynalazku, indywidualne płytki wzdłużne mogą być zastępowane przez łożyska wzdłużne według wynalazku. Płytki wzdłużne mogą być typu opisanego w poprzednim amerykańskim patencie nr 4 676 668 należącym do obecnego twórcy wynalazku. Różne łożyska, umieszczane w obudowie powinny być upakowane, zwłaszcza w kierunku osiowym, jako układ ciasny lub szczelny, aby zapewnić właściwe działanie.

Zgodnie z innym aspektem wynalazku, uszczelnione zespoły łożysk hydrodynamicznych według wynalazku mogą mieć modułową konstrukcję, w której standardowa obudowa może być zastosowana z różnymi standardowymi łożyskami, aby zaspokoić różne wymagania. Podstawowe składniki tej konstrukcji modułowej są składnikami obudowy, to jest nieruchoma część obudowy, uszczelnienia i obudowa obrotowa, sortyment łożysk promieniowych, wzdłużnych lub kombinowanych promieniowych i wzdłużnych oraz sortyment zacisków L/lub elementów odległościowych, aby osiowo upakować tę obudowę i zapewnić właściwe działanie robocze. Ta konstrukcja modułowa umożliwia zastosowanie znormalizowanych części, aby osiągnąć szeroki zakres różnych wyników oraz tworzyć możliwość dla gospodarowania ekonomicznymi ilościami w produkcji łożysk hydrodynamicznych. Tym sposobem konstrukcja modułowa oferuje potencjalne oszczędności w kategoriach kosztu wytwarzania.

Ponadto w zestawie według można zastosować też łożysko, które może być przeznaczone do zadań ogólnie związanych z łożyskami kulkowymi. Zgodnie z jednym wykonaniem jest to możliwe przez zakładanie tego łożyska w uszczelnionym zestawie łożyskowym według wynalazku. W wypadku mniej wymagających zastosowań o dużej ilości, które nie wymagają optymalnego działania roboczego, pojedynczy samonastawny zestaw wału i łożyska zgodnie z jednym aspektem wynalazku może zastępować istniejące zestawy łożyskowe z elementami tocznymi. Łożysko to można wytwarzać, jako jednoczęściowy element plastyczny formowany prasowaniem tłocznym lub za pomocą formowania wtryskowego, przy czym realizuje się to jedynie fragmentem kosztu wytwarzania znanych łożyskowych zestawów z elementami tocznymi. Ponadto, łożysko można projektować tak, aby podpierało wał bez żadnego luzu i osiągnąć przez to lepsze ustawianie położenia wału. Łożysko to można formować przez wprowadzenie do obudowy, albo można je formować też, jako integralną część tej obudowy. Zastosowanie takie łożyska dramatycznie zmniejsza czas czynności montażowych, ponieważ tylko jeden kawałek jest objęty tymi czynnościami oraz łożysko można prosto i zatrzaskowo oraz dokładnie umieszczać w położeniu roboczym.

Ten kombinowany zestaw wału i łożyska zawiera ogólnie walcowy wał, który ma czop na nim uformowany lub do niego umocowany. Korzystnie, czop ten ma kształt stożkowo zbieżny tak, aby mógł on przekazywać zarówno obciążenie wzdłużne, jak i obciążenie poprzeczne. Łożysko zawiera komplet płytek łożyskowych w odstępach rozmieszczonych obwodowo, aby podpierać czop wału. Każda z tych płytek łożyskowych ma kształt rowka (korzystnie zbieżnego stożkowo), który zasadniczo jest komplementarny (tj. tak ukształtowany, że występuje powierzchniowe zetknięcie między czopem a powierzchnią rowka, lecz niekorzystnie styk ten tworzy się na całej powierzchni rowka) do kształtu czopa tak, że ten czop może być wprowadzany i podpierany wewnątrz tego rowka. Kiedy już jest w tym rowku, czop przekazuje obciążenia promieniowe i wzdłużne do płytek łożyskowych. Płytki łożyskowe są podparte wzdłużnymi belkami, które są oparte na podstawowym członie, umieszczonym w obudowie. Wzdłużne belki mają położenie osiowe od członu podstawy tak, aby tworzyć podporę typu wspornikowego dla płytek łożyskowych. Wzdłużne belki są wystarczająco sprężyste, aby umożliwić płytkom łożyskowym uginanie promieniowo na zewnątrz oraz aby powierzchnia czopu mogła być wprowadzana do wewnątrz rowków w płytkach łożyskowych. Ponownie, kiedy czop zostaje wprowadzony do rowków, występuje zetknięcie wzdłuż nachylonej powierzchni pomiędzy wałem a płytką łożyskową tak, aby płytka łożyskowa zarówno reagowała na obciążenia promieniowe, jak i wzdłużne na tym wale.

169 263

Łożysko to może także zawierać komplet promieniowych płytek łożyskowych, aby tworzyć poprzeczną podporę dla wału. Promieniowe płytki można podpierać wspornikowo wzdłużnymi belkami w sposób, który jest podobny do płytek promieniowo-wzdłużnych, albo te płytki promieniowe można podpierać na układzie siatki belek tak, aby tworzyć klin hydrodynamiczny pod obciążeniem. Podstawowy człon podporowy łożyska może zawierać łożysko promieniowe umocowane na belkach, mające każdą z cech, które opisano odnośnie do różnych łożysk umocowanych na belkach tak, jak podaje to poprzedni opis.

Kombinowany układ wału i łożyska zestawia się za pomocą prostego przesunięcia łożyska i wału jednego ku drugiemu dopóty, dopóki osiowy koniec łożyskowych płytek promieniowowzdłużnych nie zetknie czopu. Przy zetknięciu z tym czopem, płytki łożyskowe uzyskują kształt krzywkowy lub uginają się promieniowo na zewnątrz dopóty, dopóki czop nie zostanie wprowadzony do rowku w płytkach łożyskowych, przy czym w tym punkcie łożysko uzyskuje dokładne położenie względem wału. Albo wał, albo łożysko lub jedno i drugie można przemieszczać, aby uzyskać taki zestaw montażowy.

Tym sposobem tworzy się układ kombinowany wału i łożyska, przystosowany do zakładania w obudowie. Wał zawiera ogólnie cylindryczny podłużny element oraz co najmniej jeden czop, który może obracać się z tym elementem podłużnym. Czop ma korzystnie co najmniej jedną powierzchnię, która jest zbieżna stożkowo pod uprzednio ustalonym kątem. Łożysko zawiera wiele płytek wału i podporową konstrukcję, aby podpierać te płytki wału. Każda z tych płytek ma powierzchnię podporową wału, przy czym powierzchnia podporowa wału co najmniej jednej z tych płytek jest stożkowo nachylona pod pewnym kątem, który jest dopełniający do kąta stożkowo zbieżnej powierzchni czopu wału. Podporowa konstrukcja zawiera człon podstawowy, mający zewnętrzne obrzeże, które styka się z obudową oraz wiele belek wspornikowych. Każda z tych belek wspornikowych jest oddalona zarówno od wału, jak i obudowy oraz ma pierwszy i drugi przeciwległy koniec wzdłużny. Pierwszy koniec wspornikowej belki łączy się do i podpiera płytki łożyskowe. Drugi koniec wspornikowej płytki łączy się do członu podstawowego. Wzdłużne podporowe belki podpierają płytki tak, aby płytki mogły sprężyście uginać się poprzecznie na zewnątrz oraz umożliwiać płytkom łożyskowym o stożkowej powierzchni umieszczenie montażowe na czopowej części wału.

Jeśli trzeba, łożysko wału oraz zestaw łożyskowy mogą zawierać dodatkowe elementy membranowe lub belkowe, aby tworzyć potrzebne ugięcie pod obciążeniem. Ponadto łożysko może być wykorzystane w uszczelnionym zestawie łożyskowym, jeśli obrotowa część obudowy zawiera czop. Dodatkowo, materiały inteligentne mogą być wykorzystywane w celu optymalizowania działania roboczego tego łożyska. Łożysko może zawierać porowate części z tworzywa sztucznego nasycone środkiem smarującym, aby tworzyć łatwo dostępne źródło środka smarującego. Alternatywnie, łożysko może być formowane, jako samosmarujący materiał tworzywa sztucznego.

Wybranie określonego sposobu wytwarzania zestawu zależy w dużym stopniu od ilości konkretnego łożyska, które ma być produkowane i zastosowanych materiałów. Przy zastosowaniach o małej ilości produkcyjnej, albo kiedy trzeba wytwarzać prototypy do testowania i/lub produkcji form lub podobnych, łożyska są korzystnie wytwarzane z metalowych cylindrycznych półwyrobów, takich jak rura o grubych ścianach lub inne czopy, które obrabia się mechanicznie, aby wykonywać promieniowe i/lub powierzchniowe otwory lub rowki i formować promieniowe nacięcia lub szczeliny za pomocą albo numerycznie sterowanych metod produkcyjnych wyładowaniami elektrycznymi, numerycznie sterowanymi metodami cięcia laserowego lub numerycznie sterowanym cięciem za pomocą strumienia wodnego. Przy pośrednich ilościach produkcyjnych, łożyska według wynalazku korzystnie wytwarza się przy zastosowaniu metody odlewania traconego wosku. Przy zastosowaniach produkcyjnych o dużej ilości, łożyska według wynalazku można wytwarzać przy wykorzystaniu szerokiego zakresu różnych materiałów, takich jak tworzywa sztuczne, materiały ceramiczne, metale sproszkowane i niesproszkowane oraz materiały kompozytowe. Przy zastosowaniach do produkcji w dużych ilościach, można ekonomicznie zastosować wiele metod produkcyjnych, obejmujących formowanie wtryskowe, odlewanie, metal sproszkowany, odlewanie ciśnieniowe, formowanie wytłoczne. Łożyska w zestawie według wynalazku można formować o kształcie, który jest łatwo formowalny.

169 263

Tak więc, w zestawach według wynalazku są zastosowane hydrodynamiczne łożyska promieniowe, wzdłużne oraz kombinowane hydrodynamiczne łożyska promieniowe i wzdłużne, które działają znacznie lepiej niż znane łożyska i które można wytwarzać przy zachowaniu tylko ułamka kosztu łożysk konkurencyjnych. Wynalazek dotyczy uszczelnionego zestawu łożyskowego, umożliwiającego łatwe zastosowanie takich łożysk w dziedzinach, które dotychczas były rezerwowane tylko dla łożysk z elementami tocznymi.

Przedmiot wynalazku będzie opisany w nawiązaniu do załączonego rysunku, na którym: fig. 1A jest przekrojem poprzecznym łożyska promieniowego, umieszczonego w zestawie modułowym obudowy uszczelnionej;

fig. 1B jest przekrojem poprzecznym zestawu obudowy na fig. 1A, mającym umieszczony w nim zestaw łożyska wzdłużnego;

fig. 1C jest przekrojem poprzecznym zestawu obudowy na fig. 1A, mającym umieszczone w nim łożyska wzdłużne i łożyska promieniowe lub poprzeczne;

fig. 1D jest przekrojem poprzecznym zestawu obudowy na fig. 1A, mającym jedną parę umieszczonych w nim łożysk kombinowanych promieniowych i wzdłużnych;

fig. 1E jest uszczelnionym zestawem łożyskowym, wykorzystującym uszczelnienie ferrofluidalnego;

fig. 2 jest przekrojem łożyska poprzecznego;

fig. 2A jest widokiem szkicowym pojedynczej płytki wykonanej zgodnie z przykładem na fig. 2; fig. 3 jest widokiem brzegu płytki na fig. 2 i pokazuje ukierunkowanie płytki z podporową konstrukcją w stanie obciążonym;

fig. 4 jest widokiem w przekroju sektora drugiego przykładu łożyska poprzecznego, fig. 5 jest widokiem częściowo w przekroju pojedynczej płytki na fig. 4; fig. 5A jest rzutem perspektywicznym sekcji zmodyfikowanej postaci łożyska na fig. 4; fig. 5B jest rzutem perspektywicznym zmodyfikowanej postaci łożyska na fig. 4; fig. 6 jest widokiem końca łożyska na fig. 4;

fig. 6A jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 6 w uszczelnionym zestawie obudowy;

fig. 7 jest schematycznym widokiem skręcenia belki, znacznie powiększonym;

fig. 8 jest przekrojem łożyska poprzecznego i pokazuje przykład łożyska, które zawiera dwie belki;

fig. 9 jest widokiem krawędzi płytki na fig. 1 i pokazuje miejscowe ugięcie powierzchni płytki bez ugięcia konstrukcji podporowej, znacznie przesadzone;

fig. 10 jest widokiem krawędzi płytki na fig. 8 i pokazuje ukierunkowanie płytki z konstrukcją podporową w stanie obciążonym.

Fig. 10A jest widokiem kra wędzi płytki na fig. 8 i pokazuje miejscowe ugięcie powierzchni płytki, znacznie przesadzone.

Fig. 11A oraz 11B są przekrojami cylindrycznego czopu lub półwyrobu przed obróbką mechaniczną;

fig. 12A oraz 12B są przekrojami czopu lub półwyrobu obrabianego mechanicznie;

fig. 13A oraz 13B są przekrojami innego czopu lub półwyrobu obrabianego mechanicznie;

fig. MA oraz 14B są przekrojami zmodyfikowanego czopu lub półwyrobu obrabianego mechanicznie;

fig. MC oraz MD są przekrojami łożyska wykonanego ze zmodyfikowanego obrabianego mechanicznie czopu lub półwyrobu na fig. MA i 14B;

fig. 15 jest widokiem z góry łożyska wzdłużnego, mającego płytki, łożyskowe umocowane belkami;

fig. 15A jest przekrojem dwóch łożysk typu na fig. 15 w uszczelnionym zestawie obudowy; fig. 16 jest bocznym przekrojem poprzecznym łożyska wzdłużnego na fig. 15; fig. 17 jest widokiem od dołu łożyska wzdłużnego na fig. 15;

fig. 18 jest rzutem perspektywicznym części łożyska wzdłużnego na fig. 15;

fig. 19 jest widokiem od góry łożyska wzdłużnego według znanego stanu techniki;

fig. 20 jest przekrojem łożyska wzdłużnego na fig. 19 według stanu techniki;

fig. 20 (a) jest szkicowym przedstawieniem segmentu łożyska wzdłużnego na fig. 19 i 20 według znanego stanu techniki i pokazuje rozkład nacisku na powierzchnię płytki łożyskowej;

169 263 fig. 21 jest widokiem od góry łożyska wzdłużnego mającego podporę o dwóch nogach; fig. 22 jest bocznym przekrojem łożyska wzdłużnego na fig. 21; fig. 23 jest widokiem od dołu łożyska na fig. 21;

fig. 23A jest widokiem od dołu zmodyfikowanej wersji łożyska na fig. 21; fig. 24 jest rzutem perspektywicznym segmentu łożyska na fig. 21; fig. 25 jest przekrojem poprzecznym innego łożyska;

fig. 26 jest przekrojem poprzecznym innego łożyska;

fig. 26A jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 26 w uszczelnionym zestawie obudowy;

fig. 27 jest bocznym przekrojem poprzecznym innej konstrukcji łożyskowej;

fig. 28 jest górnym przekrojem poprzecznym konstrukcji łożyska na fig. 27;

fig. 29 jest bocznym przekrojem poprzecznym innej konstrukcji łożyskowej;

fig. 29A jest przekrojem poprzecznym innej konstrukcji łożyska wzdłużnego;

fig. 29B jest innym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 29A;

fig. 29C jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 29A w uszczelnionym zestawie obudowy; fig. 30 jest górnym przekrojem poprzecznym konstrukcji łożyskowej na fig. 29; fig. 30A jest widokiem od góry łożyska na fig. 29A;

fig. 30B jest widokiem od dołu łożyska na fig. 29A;

fig. 31 jest bocznym widokiem innej konstrukcji łożyska poprzecznego;

fig. 31A jest promieniem przekroju poprzecznym części łożyska na fig. 31;

fig. 31B jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 31 w uszczelnionym zestawie obudowy;

fig. 32 jest bocznym widokiem innej konstrukcji łożyska poprzecznego;

fig. 32A jest promieniowym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 32;

fig. 32B jest rzutem perspektywicznym łożyska na fig. 32.

Fig. 32C jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 32 w uszczelnionym zestawie obudowy; fig. 33 jest bocznym widokiem innej konstrukcji łożyska poprzecznego; fig. 33A jest widokiem szczegółowym części zewnętrznego obwodu łożyska na fig. 33; fig. 33B jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 33;

fig. 33C jest innym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 33;

fig. 33D jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 33 w uszczelnionym zestawie obudowy; fig. 34 jest bocznym widokiem innego łożyska poprzecznego;

fig. 34A jest widokiem szczegółowym części zewnętrznego obwodu łożyska na fig. 34;

fig. 34B jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 34;

fig. 34C jest innym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 34;

fig. 34D jest innym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 34;

fig. 35 jest bocznym widokiem kombinowanego łożyska promieniowego i wzdłużnego;

fig. 35A jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 35;

fig. 35B jest innym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 35;

fig. 36 jest bocznym widokiem innego kombinowanego łożyska promieniowego i wzdłużnego; fig. 37 jest schematycznym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 36 i przedstawia siły, które działają na płytkę łożyskową;

fig. 37A jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 37 w uszczelnionym zestawie obudowy; fig. 38A jest widokiem od góry łatwo formowalnego łożyska wzdłużnego; fig. 38B jest widokiem od dołu łożyska na fig. 38A;

fig. 38C jest rozłożonym przekrojem poprzecznym wzdłuż linii, pokazanych na fig. 38A;

fig. 38D jest widokiem od dołu i pokazuje modyfikację łożyska na fig. 38A-C;

fig. 38E jest częściowym przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 38A w uszczelnionym zestawie obudowy;

fig. 39A jest widokiem od góry innego łatwo formowalnego łożyska wzdłużnego; fig. 39B jest widokiem od dołu łożyska na fig. 38A;

fig. 39C jest częściowym przekrojem poprzecznym i pokazuje podporową konstrukcję dla płytek łożyskowych w łożysku na fig. 39A i 39B;

169 263 fig. 40 jest bocznym widokiem samosmarującego się łożyska; fig. 40A jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 40;

fig. 41 jest bocznym widokiem samosmarującym się łożyska kombinowanego promieniowego i wzdłużnego;

fig. 41A jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 41;

fig. 42 jest przekrojem poprzecznym uszczelnionego zestawu łożyskowego, w którym osobne płytki łożyskowe umocowuje się do nieruchomej części obudowy;

fig. 42A jest przekrojem poprzecznym wzdłuż linii, pokazanych na fig. 42;

fig. 43 jest bocznym widokiem kombinowanego łożyska promieniowego i wzdłużnego;

fig. 43A jest przekrojem poprzecznym łożyska na fig. 43;

fig. 44 jest przekrojem poprzecznym łożyska, przystosowanego do zakładania na wał, aby obracało się z tym wałem względem obudowy; oraz fig. 45 jest przekrojem poprzecznym innego łożyska, które jest przystosowane do zakładania na wał.

fig. 46 jest bocznym widokiem, częściowo w przekroju, samonastawnego zestawu łożyska i wału według wynalazku;

fig. 46A jest widokiem końca wzdłuż linii, pokazanych na fig. 46; fig. 46B jest końcowym przekrojem wzdłuż linii, jak na fig. 46;

fig. 47 jest rozebranym widokiem perspektywicznym zestawu wału i łożyska na fig. 46, przy czym części tego łożyska usunięto, aby pokazać szczegół;

fig. 48 jest częściowym perspektywicznym widokiem, pokazującym płytkę łożyskową i belkę wzdłużną według wynalazku;

fig. 48A jest szczegółowym widokiem, częściowo w przekroju, modyfikowanej konstrukcji płytki i czopu;

fig. 49 jest bocznym widokiem, częściowo w przekroju, innego samonastawnego zestawu łożyska i wału według wynalazku;

fig. 49A jest rzutem bocznym wzdłuż linii, jak pokazano na fig. 49.

Szczegółowy opis. Przy opisywaniu łożysk zestawu według wynalazku w zrozumiały sposób jest pomocne opisanie konstrukcji łożyskowych, tak jak są formowane z walcowego półwyrobu za pomocą wykonywania rowków, szczelin, skrośnych otworów i innych otworów w walcowym półwyrobie. Jak niżej opisuje się, jest to czasami użyteczna technika do wytwarzania łożyska prototypowego. Odnoszenie jednak do walcowego półwyrobu jest przede wszystkim zamierzone w celu łatwiejszego rozumienia wynalazku. Należy stwierdzić, że aczkolwiek wiele łożysk według wynalazku można wytwarzać z walcowego półwyrobu, to nie jest konieczne, aby jakiekolwiek z tych łożysk musiało być tak wytwarzane. Łożyska te faktycznie można wytwarzać wieloma sposobami, przy czym niektóre z tych sposobów są dalej tutaj omawiane.

Najpierw w odniesieniu do fig. 2, pokazana konstrukcja jest sektorem zestawu łożyska poprzecznego, mającym rowki i szczeliny utworzone w tej konstrukcji tak, aby określać obudowę 10 oraz wiele obwodowo rozmieszczonych płytek łożyskowych 12, przy czym każda z nich jest oparta na konstrukcji podporowej, która zawiera obudowę, belkę 14 oraz sekcję kołkową 126. Łożysko jest określone obwodową środkową linią 13a płytki łożyskowej (na fig. 3). Zgodnie z tym łożysko jest jednokierunkowym łożyskiem promieniowym, to jest, przystosowane jest ono do tego, aby promieniowo podpierać wał dla obracania tylko w jednym kierunku. W pokazanym przykładzie wykonania, łożysko podpiera wał 5 tylko dla obracania w lewo, co pokazano strzałką. Z drugiej strony, jeśli łożysko byłoby symetryczne wokół środkowej linii płytki łożyskowej, to byłoby możliwe podpieranie wału 5 dla obrotów albo w prawo, albo w lewo, to jest łożysko to byłobby dwukierunkowe.

Każda łożyskowa płytka 12 zawiera przednią krawędź 15 i tylną krawędź 17. Przednia krawędź jest określona, jako krawędź, która najpierw zbliża się do punktu na obwodzie wału, kiedy ten wał nadal obraca się. Podobnie, tylna krawędź jest określana, jako ta krawędź, do której obwodowo później zbliża się ten sam punkt na wale, gdy ten wał nadal obraca się. Kiedy wał 5 obraca się we właściwym kierunku, przesuwa się on na warstwie płynu od przedniej krawędzi poprzez płytkę

169 263 łożyskową i oddala się od tylnej krawędzi. Optymalne działanie robocze otrzymuje się, kiedy kołkowa sekcja 16 podpiera płytkę łożyskową 12, a wobec tego każde obciążenie w punkcie 16a (fig. 3) pomiędzy obwodową środkową linią 13a płytki 12 a tylną krawędzią 17, korzystnie bliżej środkowej linii 13a. Belka 14 powinna także obracać się wokół punktu 14a, który umieszcza się kątowo pomiędzy przednią krawędzią a tylną krawędzią, wobec czego w wyniku ugięcia belki 14 tylna krawędź 17 ugina się do wewnątrz. Oczywiście, stopień ugięcia zależy między innymi od kształtu belki i długości nacięć lub szczelin utworzonych w tym łożysku.

Aczkolwiek konkretne odniesienie dokonuje się albo do łożysk poprzecznych, albo do łożysk wzdłużnych, to w celu ułatwienia rozumienia wynalazku niektóre z tych samych zasad konstrukcji łożyskowej mają zastosowanie niezależnie od konkretnej postaci projektowanego łożyska. Na przykład, obydwa typy łożysk działają na zasadzie tworzenia kliny hydrodynamicznego. Ponadto, główna oś obydwu łożysk poprzecznych i łożysk wzdłużnych jest środkową osią cylindrycznego półwyrobu, z którego tworzy się łożysko. Obwodowa środkowa linia płytki łożyskowej jest linią promieniowo umieszczoną i przechodzącą poprzez geometryczny środek płytki łożyskowej i główną oś tego łożyska. Zgodnie z tym, jeśli albo łożysko wzdłużne, albo łożysko poprzeczne jest symetryczne wokół tej osi linii środkowej, to jest głównej osi, to łożysko będzie dwukierunkowe.

Występują istotne różnice między łożyskami wzdłużnymi a łożyskami promieniowymi lub poprzecznymi. Najbardziej wyrazista różnica oczywiście odnosi się do części wału podpieranego i konsekwentnie do ukierunkowania i/lub ustawienia podpór płytek łożyskowych. Na przykład, podczas gdy łożyska poprzeczne podpierają obwodowe części wałów, to łożyska wzdłużne podpierają występ lub osiowe części końcowe wałów. Inne różnice pochodzą od tej fundamentalnej różnicy. Na przykład, w łożysku poprzecznym lub promieniowym, płytki w kierunku obciążenia przejmują lub podpierają to obciążenie; natomiast w łożysku wzdłużnym wszystkie płytki normalnie uczestniczą w tym obciążeniu. Ponadto, łożysko poprzeczne ogólnie ma wbudowany klin z powodu różnic, dotyczących średnicy wału i łożyska; odwrotnie, nie ma żadnego takiego wbudowanego klinu w łożyskach wzdłużnych. Dodatkowo, podczas gdy łożysko promieniowe lub poprzeczne reguluje obrotową stabilność jak również obciążenie, to łożysko wzdłużne typowo tylko przenosi obciążenie. Należy też rozumieć, że konstrukcja łożysk poprzecznych, zwłaszcza hydrodynamicznych łożysk poprzecznych, jest znacznie bardziej skomplikowana, niż konstrukcja łożysk wzdłużnych. Częściowo jest to z powodu ograniczeń nakładanych potrzebą ograniczania promieniowej osłony łożysk poprzecznych. Aby uwzględnić te różnice, konfiguracja łożysk wzdłużnych jest naturalnie nieco odmienna niż konstrukcja łożysk poprzecznych. Tym niemniej, jak to jest widoczne z tego opisu, wiele zasad tutaj omawianych ma zastosowanie zarówno do łożysk wzdłużnych, jak i łożysk poprzecznych.

Na fig. 1A-1D przedstawiono szkicowo uszczelnioną konstrukcję zespołu łożyskowego. Jak widać, uszczelniony zespół obudowy 1 zawiera nieruchomą część obudowy 2 umocowaną do tej obudowy, obrotową część obudowy 3 umocowaną do wału 5 wypustami, gwintami, klinami, spawaniem, klejeniem, cieplnym skurczem i podobnymi, uszczelki 7 tworzące uszczelnienie pomiędzy obrotową częścią 3 obudowy a nieruchomą częścią 2 tej obudowy, hydrodynamiczny płyn 4 umieszczony wewnątrz uszczelnionej obudowy 1 oraz jedno lub więcej łożysk hydrodynamicznych, które tworzą podparcie promieniowe i/lub wzdłużne pomiędzy obrotową częścią 3 a nieruchomą częścią 2 obudowy.

Ogólnie, co najmniej jedna z dwóch części obudowy 2, 3 może być oddzielana. Zwykle nieruchoma część 2 obudowy jest osiowo dzielona i ma usuwalną końcową nakładkę, jak na fig. 1A-1D. Możliwość oddzielania obudowy ułatwia czynności montażowe elementów łożyskowych wewnątrz uszczelnianej obudowy. Na podstawie rysunków można stwierdzić, że w pewnych wypadkach byłoby niemożliwe wykonanie montażu łożyska wewnątrz obudowy bez części obudowy, które mogą być oddzielane. Z drugiej strony, niekiedy jest możliwe zastosowanie dwuczęściowej obudowy blokującej, jak na fig. 6A, 26A, 29C, 31B, 32C, 33D oraz 37A.

Na fig. 1A-1D przedstawiono różne kombinacje łożysk hydrodynamicznych wewnątrz standardowej konstrukcji obudowy łożyskowej. Łożyska przedstawiono szkicowo i oznaczono TB, aby pokazać łożyska wzdłużne, RB w celu określenia łożysk promieniowych oraz TR aby pokazać kombinowane łożyska promieniowe i wzdłużne. Odpowiednio do tego, co na tych rysunkach, wiele różnych kombinacji łożysk może być wykonane, aby uwzględniać różne potrzeby podparcia.

169 263

Lepsze działanie zespołu łożyskowego, zwłaszcza jego aspekty wzdłużne występuje wtedy, jeśli nie ma żadnego osiowego luzu wewnątrz obudowy. Zgodnie z tym, elementy odległościowe można zakładać, aby usuwać każdy luz osiowy. W tych ilustracjach szkicowych, zestawy łożyskowe zawierają także elementy odległościowe S oraz zaciski C, aby przytrzymywać łożyska w miejscu roboczym względem obudowy. Łożyskowe części 2 i 3 mogą też mieć gwinty, wypusty lub podobne, aby trwale umieścić części składnikowe. Części odległościowe S mogą także działać, jako czopy wzdłużne, promieniowe lub kombinowane wzdłużno-promieniowe, jeśli mają one powierzchnię, na której może przesuwać się płytka łożyskowa.

Na fig. 1 A-D też pokazano, że uszczelniony zespół łożyskowy może mieć konstrukcję modułową. Konkretnie, standardowa obudowa, taka jak na fig. 1A-1D, może uwzględniać szeroki zakres różnych układów łożyskowych. Przez zastosowanie standardowej obudowy, sortyment standardowych łożysk hydrodynamicznych wzdłużnych, promieniowych i kombinowanych promieniowo-wzdłużnych oraz zaciski i części odległościowe, aby usuwać osiowy luz oraz przytrzymywać łożyska w położeniu roboczym, osiąga się różne cechy łożyskowe. Części odległościowe są zaopatrzone w gładką powierzchnię, na której może przesuwać się człon wzdłużny.

Oczywiście, uszczelniony zespół łożyskowy można projektować dla konkretnego łożyska. Niżej przedstawia się przykłady konkretnych uszczelnianych konstrukcji łożyskowych. W takim wypadku, obudowa może być wymiarowana, tak jak jest to potrzebne, aby optymalnie podpierać łożysko, dla którego służy, aby obudowywać. Tym sposobem normalnie jest usuwana zwykle potrzeba części odległościowych i zacisków.

Różne typy uszczelnień można stosować w miejscach dla uszczelek, które wskazano w miejscu 7 na rysunkach. Uszczelnienia mogą zawierać dowolne znane uszczelki pakietowe, uszczelki wargowe, uszczelki czołowe, uszczelki liściaste i podobne.

Według wynalazku, można także zastosować uszczelnienie ferrofluidalne. Na fig. 1E przedstawiono przykład odpowiedniej konstrukcji uszczelnienia ferrofluidalnego. Od razu należy przyjąć, że podobna konstrukcja uszczelnienia mogłaby być zastosowana, jako uszczelnienie 7 w każdym spośród hydrodynamicznych uszczelnionych zestawów łożyskowych 1, napełnianych płynem, które tutaj są opisywane.

Jak widać na fig. 1E, konstrukcja uszczelnionego zestawu łożyskowego, wykorzystującego uszczelnienie ferropłynowe, jest ogólnie taka sama, jak konstrukcja innych tutaj opisywanych uszczelnionych zestawów łożyskowych; zawiera ona nieruchomą część 2 obudowy umocowaną do tej obudowy, obrotową część 3 obudowy umocowaną do wału 5, hydrodynamiczny płyn 4 umieszczony wewnątrz uszczelnionej obudowy, uszczelkową konstrukcję 7 na każdym osiowym końcu zestawu oraz łożysko hydrodynamiczne, w tym wypadku łożysko promieniowe RB, tworzące podparcie pomiędzy obrotową częścią 3 a nieruchomą częścią 2 obudowy. Stwierdza się, że na fig. 1E, hydrodynamiczny płyn 4 wypełnia miejsca w konstrukcji podporowej promieniowego łożyska RB, przy czym nadaje temu łożysku wygląd nieciągły.

W celu tworzenia uszczelnienia ferropłynowego, ten ferropłyn trzeba doprowadzić do szczeliny, a pole magnetyczne musi być utworzone w regionie tej szczeliny pomiędzy obrotową częścią obudowy a nieruchomą częścią obudowy tak, aby w określonym miejscu dokładnie przebywał ten ferropłyn. Obecnie jest korzystne, że pole magnetyczne tworzy się za pomocą umieszczenia magnesu trwałego lub elektromagnesu albo na obrotowej części 3 obudowy, albo na nieruchomej części 2 obudowy w regionie tej szczeliny. W przedstawionym przykładzie wykonania, magnes umieszcza się na promieniowo, krańcowo wewnętrznych brzegach nieruchomej części 2 obudowy. Biegun północny N oraz biegun południowy S tego magnesu są tak odsunięte, aby pole magnetyczne, służące do ustawienia położenia ferropłynu, było wytwarzane w tym regionie szczeliny, który jest pomiędzy obrotową a nieruchomą częścią obudowy. Według wynalazku, hydrodynamiczny płyn 4 w uszczelnionej obudowie jest ferropłynem. Ponieważ uszczelniana obudowa jest napełniona ferropłynem, doprowadzenie ferropłynu do szczeliny daje się łatwo wykonać. Na fig. 1E, mała ilość ferrofluidalnego płynu hydrodynamicznego 4 przepływa do szczeliny i pod wpływem pola magnetycznego uzyskuje kształt pierścienia o przekroju kołowym „O“, który całkowicie wypełnia tę szczelinę.

169 263

Ferrofluidalny pierścień pod działanim pola magnetycznego tworzy szczelną przegrodę, umożliwiającą obracanie obrotowej części 3 obudowy względem nieruchomej części 2 tej obudowy bez przecieku płynu 4, zawartego w tej obudowie.

Łatwo widać, że wyżej opisany układ uszczelkowy jest korzystniejszy niż uszczelnienia stykowe z materiału stałego, takie jak uszczelki elastomerowe. Jedną istotną zaletą jest to oczywiście, że nie występuje żadne zużywanie się. Ponadto ponieważ nośnik, służący do powlekanych cząstek magnetycznych wielu ferropłynów jest syntetycznym środkiem smarującym, taki ferropłyn działa zupełnie dobrze, jako płyn hydrodynamiczny. Tym sposobem można uznać, że istnieje wiele możliwych zastosowań dla uszczelnionych zestawów łożyskowych, wykorzystujących ferrofluidalne konstrukcje uszczelniające. Odnośnie do tego ponownie należy stwierdzić, że uszczelki ferrofluidalne można zastosować, jako uszczelnienie 7 w każdym z uszczelnionych zestawów łożyskowych 1, które tutaj opisuje się.

Należy uznać, że konkretny kształt obudowy na fig. 1A-1D nie jest konieczny. Na przykład, kiedy obudowa jest przeznaczona do podparcia tylko łożyska promieniowego, to prawdopodobnie może mieć prostokątny przekrój poprzeczny, promieniowo wydłużony. Ogólnie stosuje się osiowo umieszczoną obudowę jak na fig. 1A-1D, kiedy obudowa łożyskowa ma osłaniać wiele łożysk lub zestaw łożyskowy. Kiedy uwzględnia się indywidualne łożyska, obudowa będzie krótsza w kierunku osiowym. Jak wyżej, segmenty obudowy można dodatkowo dzielić na części, jeśli to konieczne, aby uzyskać zestaw o potrzebnej konfiguracji łożyskowej. Obrotowa część obudowy może być po prostu cylindryczną tuleją, a nieruchoma część obudowy może być cylindrycznym członem o jednej lub więcej ścian końcowych, jak na fig. 1A-1D. Nieruchoma część 2 obudowy ma usuwalną końcową ścianą, aby umożliwiać czynności montażowe. Na fig. 6A przedstawiono inną konstrukcję obudowy, która ma konfigurację cylindra blokującego.

Alternatywnie, nieruchoma część obudowy może być cylindryczną tuleją oraz obrotowa część obudowy może być wewnętrzną tuleją o na zewnątrz wystających kołnierzach lub końcowych ścianach, uszczelnionych do wewnętrznego obwodu tulei cylindrycznej. Ponadto, aczkolwiek nie pokazano, albo nieruchoma część obudowy, albo obrotowa część obudowy mogą mieć środkowo wystający kołnierz; jest to szczególnie pomocne przy tworzeniu powierzchni czopa wzdłużnego. Oczywiście, powierzchnia czopa wzdłużnego może mieć części odległościowe, umocowane zaciskowo lub zaklinowane w celu zetknięcia albo z obrotową powierzchnią, albo z nieruchomą częścią obudowy, lub mogą być przykręcane na jednej z tych powierzchni.

Z tego widać, że istnieje wiele sposobów wykonania uszczelnionej obudowy, osłaniającej ogólnie cylindryczną przestrzeń oraz mającej dwie części, które są obracalne jedna względem drugiej takim sposobem, który umożliwia założenie montażowe jednego lub więcej łożysk hydrodynamicznych wewnątrz przestrzeni cylindrycznej. Wybór dowolnej konkretnej konfiguracji obudowy zależy od rodzaju zestawu łożyskowego uszczelnionego wewnątrz tej obudowy oraz od środowiska, w którym ma być wykorzystywane to łożysko.

Wybór płynu hydrodynamicznego zależy od konkretnego zastosowania. Jednak ogólnie odpowiednim płynem będzie olej wrzecionowy lub silnikowy lub płyn przekładniowy.

Wybór konkretnych łożysk również zależy od konkretnego zastosowania. Naturalnie, można zastosować znane łożyska hydrodynamiczne. Wynalazek zapewnia jednak łożyska, które umożliwiają osiągnięcia lepszych wyników.

Na fig. 2, 2A oraz 3, płytka 12 ma łukowatą powierzchnię czołową 13, która zasadniczo odpowiada promieniowi lub łukowi zewnętrznej średnicy wału, który będzie oparty na tej płytce (za pośrednictwem warstwy płynu), natomaist każda płytka jest określana za pomocą osiowo wystających i promieniowo wystających brzegów. Osiowo wystające brzegi zawierają krawędzie przednie i tylne. Belka jest pokazana zarówno w położeniu statycznym (linie ciągłe), jak i w ugiętym położeniu (linie fantomowe) na fig. 3. Podstawowa konstrukcja układu podporowego, jak na fig. 1,

169 263 jest tworzona przez wykorzystywanie małych szczelin lub nacięć poprzez ścianę. Zwykle te szczeliny lub promieniowe nacięcia mają szerokość od 0,002 cala do 0,125 cala. Stopień ugięcia może być różny przez to, że zmienia się między innymi długość tych nacięć. Dłuższe nacięcia tworzą dłuższe ramię momentu, które tworzy większe ugięcie. Krótsze nacięcia tworzą belki, które mają mniejszą elastyczność i większą obciążalność. Przy wybieraniu długości nacięcia lub szczeliny należy uwzględniać konieczność unikania rezonansu. Można także umieszczać element piezoelektryczny 100 lub inne środki w celu planowego zmieniania cech ugięciowych tego łożyska pomiędzy płytką łożyskową a konstrukcją podporową (jak pokazano) wewnątrz konstrukcji podporowej. Jeśli element piezoelektryczny zostaje założony, przewody, paski metalowe lub inne środki doprowadzania prądu elektrycznego do elementu piezoelektrycznego trzeba również uwzględnić.

Przez umieszczenie końca belki 14, tak jak pokazano, ugięcie ku dołowi wokół połączeniowego punktu 16a spowoduje ruch ku wnętrzu tylnej krawędzi 17 płytki łożyskowej 12, ruch na zewnątrz przedniej krawędzi 15 oraz lekkie spłaszczanie płytki 12, tak jak pokazano przerywanymi liniami na fig. 9. W wyniku tego ugięcia, szczelina między czołem płytki 13 a zewnętrzną powierzchnią wału 5, poprzez który płynie płyn, uzyskuje kształt klinowy, aby tworzyć dobrze znany hydrodynamiczny skutek podporowy. Idealnie, stosunek odstępu pomiędzy tylną krawędzią a wałem w zależności od odstępu pomiędzy przednią krawędzią a wałem wynosi od 1:2 do 1:5. Inaczej mówiąc, odstęp pomiędzy przednią krawędzią a wałem powinien być większy od dwóch do pięciu razy niż odstęp pomiędzy tylną krawędzią a tym wałem. W celu osiągnięcia tego idealnego odstępu lub stosunku klinowego dla każdego konkretnego zastosowania, trzeba wybierać odpowiednie zmienne ugięcia, zawierające ilość, rozmiar, miejsce, kształt oraz cechy materiałowe jednolitego elementu. Wspomagana komputerowo analiza elementów skończonych udowodniła, że jest ona najbardziej wydajna przy optymalizowaniu tych wielkości zmiennych. Należy także stwierdzić, że „idealny klin zależy od potrzebnych cech roboczych. Na przykład, idealny klin w celu maksymalizowania obciążalności nie jest taki sam, jak idealny klin w celu minimalizowania poboru mocy związanego z tarciem. Komputerowo wspomagana analiza jest szczególnie użyteczna odnośnie do łożyska, takiego jak typu wyżej opisanego, który zezwala na ruch we wszystkich sześciu kierunkach (sześć stopni swobody).

Podczas gdy ta metoda zapewniła lepsze wyniki, obserwowano, że w pewnych wypadkach łożysko zaprojektowane dla optymalnego działania roboczego w symulowanych warunkach eksploatacyjnych nie działa optymalnie w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych. Łożyska według wynalazku można regulować w odpowiedzi na wykrywane warunki eksploatacyjne, aby korygować wszelkie braki eksploatacyjne. Bardziej konkretnie, łożyska według wynalazku mogą zawierać osobne elementy, aby fizycznie zmieniać kształt klinu, powierzchnię płytki i/lub cechy ugięciowe konstrukcji podporowej. Osobne elementy mogą być regulowane za pomocą centralnego zespołu przetwarzającego (CPU), w którym następnie odbiera się sygnały, sygnalizujące jakość klinu. Na przykład, czujniki mogą wykrywać cechy fizyczne, takie jak temperatura, stykanie wału z płytką łożyskową, moment obrotowy, hałas, pobór mocy, itp. Sygnały od czujników przesyła się do centralnego zespołu przetwarzającego i porównuje z warunkami, które wskazują optymalne formowanie klinu. Gdy występuje istotne odchylenie między akturalnymi wykrywanymi warunkami a warunkami, pokazującymi optymalną jakość klinu, centralny zespół przetwarzający przesyła sygnał do zespołu, aby fizycznie regulować kształt klinu, powierzchnię płytki i/lub cechy ugięciowe konstrukcji podporowej oraz wymusić nastawienie klinu tak, aby osiągnąć optymalne tworzenie klinu. Alternatywnie lub dodatkowo, centralny zespół przetwarzający może reagować na bezpośrednie ręczne doprowadzenie rozkazów, takich jak „ZWIĘKSZENIE SZTYWNOŚCI lub „PODNIEŚĆ TYLNĄ KRAWĘDŹ“. Kiedy odbiera się taki rozkaz, centralny zespół przetwarzający wykonuje standardowy program, uprzednio przeznaczony do osiągnięcia potrzebnego wyniku.

Różne środki można wykorzystywać, aby fizycznie zmieniać jakość klinu. Na przykład, jakość klinu może być fizycznie zmieniana przez to, że tłoczy się płyn hydrauliczny do komór tłumiących (której niżej omawia się), aby zmieniać cechy tłumiące podporowej konstrukcji łożyska. Alternatywnie, mechaniczny pręt lub śruba podnośnikowa może być zetknięta z podporową konstrukcją, aby fizycznie zmieniać cechy ugięcia śruby podporowej. Każdy z tych dwóch środków może być sterowany elektrycznie.

169 263

Mimo, że wiele środków można stosować, aby fizycznie regulować klin w odpowiedzi na wykrywane warunki eksploatacyjne uważa się, że najlepiej jest zastosować jeden lub więcej elementów piezoelektrycznych w szczelinach lub odstępach wewnątrz podporowej konstrukcji łożyska lub pomiędzy podporową konstrukcją a płytką łożyskową. Zastosowanie elementów piezoelektrycznych umożliwia aktywną regulację lub nastawianie kształtu płytki oraz ukierunkowanie, przy czym można działać na cechy ugięciowe konstrukcji podporowej. Bardziej konkretnie wiadomo, że zastosowanie prądu elektrycznego do niektórych kryształów i materiałów ceramicznych może wytwarzać mechaniczne siły rozszerzania. Kiedy doprowadza się przemienne napięcie, materiał ceramiczny lub kwarcowy podlega drganiom grubości. Kiedy jednak doprowadza się prąd stały trwale, to nie występuje zmiana grubości. Wiadomo wobec tego, że niektóre materiały mogą zmieniać wymiary, kiedy są poddane działaniu napięcia elektrycznego. Wśród tych materiałów jest kwarc, sól Seignette'a (winian sodowo-potasowy) odpowiednio polaryzowany tytanian baru, dwuwodorofosforan amonowy, zwykły cukier oraz niektóre materiały ceramiczne. Spośród wszystkich tych materiałów, które ujawniają właściwości piezoelektryczne, żaden nie ma wszystkich potrzebnych właściwości, takich jak stabilność, duży sygnał wyjściowy, nieczułość na krańcowe wartości temperatury i wilgotność oraz zdolność do kształtowania według dowolnego potrzebnego kształtu. Sól Seignette'a tworzy największy sygnał wyjściowy, lecz wymaga ochrony przed wilgocią i powietrzem oraz nie może być wykorzystywana powyżej 45°C. Niewątpliwie kwarc jest najbardziej stabilny, lecz jego sygnał wyjściowy jest mały. Ze względu na swoją stabilność, kwarc jest powszechnie stosowany do stabilizowania oscylatorów elektrycznych. Często kwarc jest kształtowany do postaci cienkiego krążka, przy czym każda faza jest srebrzona, aby połączyć elektrody. Grubość tej płytki jest szlifowana, aby uzyskać wymiar, który zapewnia uzyskiwaną mechanicznie częstotliwość rezonansową odpowiednio do potrzebnej częstotliwości elektrycznej. Następnie kwarc ten można założyć w odpowiednim układzie elektronicznym z elementami regulowania częstotliwości.

Tytanian baru jest polikryształem, a nie istnieje, jako pojedynczy kryształ, tak jak wiele materiałów piezoelektrycznych; wobec tego może być formowany do postaci wielu różnych kształtów i wymiarów. Właściwość piezoelektryczna nie występuje dopóty, dopóki element nie zostaje poddany działaniu polaryzującemu.

Elementy piezoelektryczne można umieszczać w odstępach lub szczelinach każdego z łożysk hydrodynamicznych według wynalazku. Wygoda umieszczania elementu piezoelektrycznego wewnątrz konstrukcji podporowej lub pomiędzy konstrukcją podporową a płytką łożyskową naturalnie jednak zależy od odstępu między konstrukcją podporową a płytką łożyskową lub wewnątrz konstrukcji podporowej. Ponieważ łożyska, dalej tu opisywane, mają szeroki zakres odstępów wewnętrznych i ponieważ akturalny rozmiar odstępu zależy od rozmiaru łożyska, wybór postaci łożyska wśród odmian tutaj dalej opisywanych, aby stosować w łożysku sterowanym piezoelektrycznie, zależy między innymi od średnicy stosowanego łożyska.

Dla stosunkowo dużego łożyska, w którym otwory konstrukcji podporowej są proporcjonalnie większe, łożysko zbudowane według linii łożysk na fig. 2, 8,25, 31 i 37, byłoby odpowiednie. Z drugiej strony dla bardzo małych łożysk, w których odstępy lub miejsca są proporcjonalnie dużo mniejsze, łożysko typu na fig. 32 lub fig. 38 byłoby bardziej odpowiednie. Należy pamiętać, że kiedy rozmiar elementu piezoelektrycznego staje się bliski rozmiarowi samych elementów konstrukcji podporowej, skutek działania elementu piezoelektrycznego na całą konstrukcję łożyskową staje się proporcjonalnie większy. W normalnych warunkach, elementy piezoelektryczne są przeznaczone tylko do tworzenia małych modyfikacji roboczej charakterystyki łożyska, ponieważ łożyska nawet bez funkcji elementu piezoelektrycznego są bliskie optymalnym. Wobec tego zastosowanie elementu piezoelektrycznego, wypełniającego miejsce wewnątrz konstrukcji podporowej tego łożyska na fig. 32, zmienia zasadniczo charakter tego łożyska od łożyska hydrodynamicznego do łożyska sterowanego piezoelektrycznie. W niektórych wypadkach może być to pożądane.

Na przykład łożysko na fig. 2 i 2A może zawierać piezoelektryczne elementy 100, rozmieszczone wewnątrz konstrukcji podporowej oraz pomiędzy konstrukcją podporową a płytkami łożyskowymi. Przewody elektryczne (nie pokazane) łączy się do każdego z elementów piezoelektrycznych. Doprowadzanie prądu elektrycznego do przewodów elektrycznych jest regulowane układem regulacyjnym. Korzystnie, układ regulacyjny zawiera centralny zespół przetwarzający (CPU),

169 263 który steruje wszystkimi elementami piezoelektrycznymi w odpowiedzi na sygnały odbierane od czujników, kontrolujących stan klinu hydrodynamicznego lub w odpowiedzi na ręcznie doprowadzane sygnały.

Jeden przykład układu regulacyjnego, sterującego piezoelektrycznymi elementami 18 w łożyskach według wynalazku zawiera centralny zespół przetwarzający, który odbiera wejściowe sygnały od różnych czujników, kontrolujących warunki wskazujące jakość klinu hydrodynamicznego. Na przykład, centralny zespół przetwarzający może odbierać sygnały od czujnika temperatury, czujnika hałasu, czujnika zetknięcia wału z płytką łożyskową, czujnika poboru mocy elektrycznej, czujników momentu obrotowego i/lub czujników naprężenia. Sygnały odbierane od każdego z tych czujników można następnie sekwencyjnie porównywać z wartościami, które są przechowane w pamięci stałej (ROM), wskazującymi właściwe formowanie klinu. Pamięć stała ROM może zawierać zapamiętane wartości dla jednej lub więcej formacji klinowych, takich jak „MAKSYMALNA OBCIĄŻALNÓĆ“ LUB „MAŁE TARCIE/MAŁA MOC“. Kiedy określa się, że wykrywane warunki wykraczają poza odpowiedni zakres, diagnostyczna analiza może być wykonywana w celu określenia odpowiedniego środka korekcyjnego. W wyniku tej analizy diagnostycznej, można wykonać określenie, który, jeśli którykolwiek z elementów piezoelektrycznych musi być ładowany oraz wartość, która musi być zastosowana.

Łożysko na fig. 8 może zawierać piezoelektryczne elementy 100, umieszczane w wybranych obszarach, aby umożliwiać dokładne strojenie klinu hydrodynamicznego. Ponadto, są przewody elektryczne (nie pokazane), połączone do każdego elementu piezoelektrycznego, a regulacja natężenia prądu do elementów piezoelektrycznych dokonuje się za pomocą układu regulacyjnego i zespołu przetwarzającego typu, jak wyżej opisano.

Łożysko na fig. 25 może zawierać piezoelektryczne elementy 100, umieszczone pomiędzy konstrukcją podporową a płytką łożyskową 132, aby umożliwiać selektywne dokładne regulowanie ilości dolnego ugięcia płytki łożyskowej 132. W tym szczególnym wypadku, piezoelektryczne elementy 100 są umieszczone we wspólnym miejscu dla każdej z płytek łożyskowych tak, aby te piezoelektryczne elementy miały pojedynczą funkcję, to jest regulowania dolnego ugięcia płytek łożyskowych. Naturalnie, dodatkowe piezoelektryczne elementy 100 mogą być umieszczone w innych miejscach dla innych celów, jeśli to potrzebne. Ponownie, piezoelektryczne elementy 100 mają przewody (nie pokazane), połączone do nich oraz natężenie prądu elektrycznego do tych przewodów reguluje się centralnym zespołem przetwarzającym typu, jak wyżej opisano.

Łożysko na fig. 31 może zawierać piezoelektryczne elementy 18, umieszczane w wybranych obszarach, aby umożliwiać selektywne nastawienie klinu zgodnie z wykrywanymi warunkami eksploatacyjnymi. Ponownie, przewody łączy się do piezoelektrycznych elementów 18, a natężenie prądu elektrycznego do elementów piezoelektrycznych płynącego poprzez przewody elektryczne reguluje się układem regulacyjnym, który może być typu, jak wyżej opisywano. Należy też pamiętać, że natężenie prądu elektrycznego do elementów piezoelektrycznych można regulować ręcznie uruchamianym elektrycznym układem regulacyjnym. Uważa się jednak, że lepsze wyniki otrzymuje się za pomocą centralnego zespołu przetwarzającego.

Kombinowane łożysko promieniowo-wzdłużne na fig. 37 może zawierać piezoelektryczny materiał 100, umieszczony w miejscu pomiędzy podporową konstrukcją a płytką łożyskową. Przewody elektryczne łączone do materiału piezoelektrycznego 100 doprowadzają prąd elektryczny selektywnie do tego materiału piezoelektrycznego, aby powodować zmianę wymiaru materiałów piezoelektrycznych i tym sposobem regulować ugięciowe cechy tego łożyska. Natężenie prądu przewodów elektrycznych i przepływ prądu do materiału piezoelektrycznego korzystnie reguluje się za pomocą centralnego zespołu przetwarzającego.

Podobnie każde z łożysk według wynalazku może zawierać jeden lub więcej elementów piezoelektrycznych w celu regulowania ugięciowej cechy tego łożyska.

Na fig. 4 i 5, drugi przykład łożyska, mającego cechy według wynalazku, obejmuje szczeliny lub nacięcia oraz rowki, aby określać łożyskową obudowę 30 z płytką łożyskową 32, która jest oparta na obudowie za pomocą podporowej konstrukcji, zawierającej belkę, mającą jedną parę belkowych części 34a, 34b, ustawionych zasadniczo według pojedynczej linii w odstępie od tej płytki łożyskowej. Ponadto, płytka może być podcięta tak, aby była podpierana belkami tylko na

169 263 powierzchni podporowej 34ps płytki łożyskowej. Na fig. 5 widać, że belki 34, 34a mają wygodne zakończenie belki kołkowej, takie jak 36,36a, które działa jako podpora wspornikowa dla tej belki.

Widać na fig. 4, że rzut perspektywiczny na fig. 5 pokazuje tylko część płytki 32. Kompletna płytka łożyskowa jest przedstawiona na fig. 5A oraz 5B, przy czym pokazuje się możliwe odmiany łożysk, które przedstawiono na fig. 4. Na podstawie rysunków widać jasno, że powierzchnia podporowa 34ps płytki łożyskowej jest umieszczona bliżej tylnej krawędzi 37, niż przedniej krawędzi 35. Za pomocą tej konstrukcji skręcenie belki, jak na fig. 7, zachodzi za pośrednictwem tej belki i wytwarza przedstawione skręcenie. Ponownie tworzy się podstawową elastyczność małymi cięciami lub szczelinami poprzez ścianę obudowy łożyska. Te cięcia tworzą płytkę łożyskową o sześciu stopniach swobody (to jest, płytka może przesuwać się w kierunkach +x, —x, +y, —y, + z, —z, jak również obracać się wokół osi x, y, z), przy czym są one przeznaczone dla optymalizowania tworzenia klinu hydrodynamicznego. Gdyby nacięcia lub szczeliny były zakończone przed skrośnym przedostaniem się, aby tworzyć części belkowe 34a i 34b, płytka 32 byłaby podparta ciągłą cylindryczną membraną 34m, co pokazano na fig. 5A. Membrana działa jako tłumik płynowy, na którym płytka 32jest oparta. Zakończenie nacięć występuje w punkcie A oraz punkcie B na fig. 4. Elastyczność tej membrany w połączeniu z płynowym środkiem smarowym tworzy możliwość regulowania działania tłumiącego oraz oddziela płytkę od obudowy. To tłumienie przyjmuje postać tłumika tłokowego, ujawniającego korzystne cechy tłumiące. Tak, jak łożysko na fig. 1-3, także łożysko na fig. 4-7 jest niesymetryczne wokół swojej środkowej linii płytki łożyskowej i dlatego jest łożyskiem jednokierunkowym. Zgodnie z tym, łożysko ma przednią krawędź 35, która ugina się na zewnątrz oraz tylną krawędź 37, która ugina się do wewnątrz, aby tworzyć klin. Ponownie, stosunek klinowy odstępów pomiędzy tylną krawędzią a wałem do odstępów pomiędzy przednią krawędzią a wałem powinien wynosić od 1:2 do 1:5. Ponadto umieszczenie środka działania obciążenia, który jest zasadniczo określony miejscem podporowej części 34ps płytki dla belki 34 odnośnie do tej płytki łożyskowej ponownie powinien być międzyobwodowym środkiem powierzchni czołowej płytki a tylną krawędzią, korzystniej bliżej obwodowego środka czołowej powierzchni płytki.

Na fig. 5B, belkę można określić prościej, niż przedstawiono na fig. 5, przy czym po prostu przesuwa się nacięcia lub szczeliny ku dołowi od punktów A i B.

Na fig. 6A przedstawiono łożysko typu, pokazanego na fig. 6 w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak widać, łożysko umocowuje się do nieruchomej części 2 obudowy znanym sposobem, na przykład wypustami, gwintami, zaciskami, spawaniem przyczepnym lub dowolną ich kombinacją. Płytki łożyskowe 32 są przystosowane do podparcia obracającej się powierzchni obrotowej części 3 obudowy. Obrotowa część 3 obudowy jest obrotowo umocowana do wału wypustami, gwintami, cieplnym skurczem lub podobnymi środkami. Łożysko jest otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 i obrotową część 3 obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa jako część tej nieruchomej obudowy wału, a obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa jako przedłużenie wału 5. Wobec tego kiedy wał 5 obraca się, część 3 obudowy obraca się względem części 2 obudowy i połączonego do niego łożyska. Tym sposobem, wał jest podparty łożyskiem za pośrednictwem obrotowej części obudowy.

Na fig. 8, trzeci przykład określa łożysko, mające cechy według wynalazku. W tym przykładzie, wewnętrzne szczeliny lub nacięcia tworzą belkę na konstrukcji podporowej belki. Konkretnie, łożysko tworzy się z rowkami i szczelinami lub nacięciami, aby określać płytkę 40, która jest oparta na obudowie belkami 42 i 44. Płytka łączy się z belkami na podporowych kołkach 40a i 40b. Umocowanie belki do obudowy jest umiejscowione na podporowych kołkach 46 i 48. Ponownie łożysko zawiera cienkie nacięcia lub szczeliny, które przechodzą poprzez ścianę łożyska. Nacięcie lub szczelina 60 pod powierzchnią płytki wprowadza dodatkową elastyczność, która jest taka, że pod obciążeniem płytka zmienia kształt, aby tworzyć płat w celu doprowadzania środka smarującego. W wyniku działania tej belki na dwupunktową podporę belkową, płytka działa, jako membrana sprężynowa.

Niżej opisuje się przykład łożyska typu pokazanego na fig. 8, zastosowanego w kombinowanym zespole promieniowo-wzdłużnym w nawiązaniu do fig. 43 i 43A.

169 263

Na fig. 10A przedstawiono ugięty kształt płytki 40 pod obciążeniem. Jak widać na rysunkach (z przesadą), płytka może być formowana i podparta tak, aby uginać się do kształtu płatu pod obciążeniem. Ten płat dramatycznie poprawia działanie robocze. Jak widać na rysunkach, płytka może przemieszczać się w kierunkach x, y, z, jak również obracać się wokół osi x, y, z, to jest płytka ma sześć stopni swobody. Ponownie, ta konstrukcja umożliwia optymalne tworzenie klina hydrodynamicznego.

Na fig. 9 przedstawiono miejscowe naturalne ugięcie czołowej płytki 50, kiedy płytka spłaszcza się pod obciążeniem. Te ugięcia są wiązane z ugięciem konstrukcji podporowej na fig. 3 i 10, lecz są one mniejsze. Wynik netto polega na otrzymaniu kształtu, przedstawionego na fig. 3 i 10, lecz o krzywiźnie czołowej, która została tylko bardzo niewiele spłaszczona.

Na fig. 31 i 31A przedstawiono inny przykład łożyska poprzecznego. Konstrukcja łożyskowa na fig. 31 i 31A różni się od poprzednio opisanych konstrukcji łożyska poprzecznego, a różnica ta polega na tym, że łożysko jest dwukierunkowe, to jest łożysko to może podpierać wał albo dla obrotu w prawo, albo w lewo, tak jak widać na fig. 31. Łożysko to jest dwukierunkowe, ponieważ płytki są symetryczne wokół ich środkowej linii, przy czym jest ona promieniowo biegnącą linią przechodzącą poprzez główną oś 606 łożyska i geometyczny środek płytki. Jak poprzednio opisane łożyska poprzeczne, łożysko na fig. 31 i 31A tworzy się z wieloma cienkimi promieniowymi i obwodowymi szczelinami, aby określać wiele obwodowo rozmieszczonych płytek łożyskowych 632.

Podporowa konstrukcja dla każdej z płytek łożyskowych 632jest nieco podobna do podporowej konstrukcji dla łożyska poprzecznego na fig. 8. Szczególnie, każda płytka łożyskowa 632 jest oparta na podporowej konstrukcji belkowej i dwóch podporowych powierzchniach 632ps płytki. Siatka belkowa, połączona do płytek łożyskowych przy każdej podporowej powierzchni 632ps identycznie zapewnia symetryczną konstrukcję łożyska, sprawiającą, że łożysko jest dwukierunkowe. W celu uproszczenia tego opisu, zostanie opisana tylko siatka belek, które podpierają to łożysko na jednopłytkowej powierzchni podporowej, ponieważ druga podporowa powierzchnia płytki jest podparta identycznym sposobem. Wobec tego na fig. 31, ogólnie promieniowo umieszczona pierwsza belka 640 łączy się do łożyskowej płytki 632 na płytkowej podporowej powierzchni 632ps. Ogólnie obwodowa druga belka 642 łączy się do promieniowo krańcowo zewnętrznego końca belki 640. Ogólnie promieniowa trzecia belka 644 biegnie promieniowo do wewnątrz od belki 642. Ogólnie obwodowa czwarta belka 646 przebiega od promieniowo krańcowo wewnętrznej części belki 644. Ogólnie promieniowa piąta belka 648 przebiega promieniowo na zewnątrz od belki 644 do części obudowy konstrukcji podporowej. W sumie, każda płytka łożyskowa 632 i łożysko na fig. 31 jest podparte dziesięcioma belkami oraz obudową łożyska. Ponadto jak niżej omawia się, za pomocą tworzenia promieniowo przebiegających i obwodowo rozmieszczonych rowków lub ciągle przebiegających obwodowych rowków w części obudowy konstrukcji podporowej, część obudowy konstrukcji podporowej może być projektowana w celu działania, jako wiele belek lub membran. Należy też uwzględnić to, że podobnie do łożyska na fig. 8, nacięcie lub szczelina wykonana poniżej powierzchni płytka wprowadza dodatkową elastyczność, która jest taka, że pod obciążeniem płytka zmienia kształt i tworzy płat w celu doprowadzania środka smarującego. Tym sposobem, jako wynik działania belki na belkową dwupunktową podporę, płytka działa podobnie do membrany sprężynowej.

Na fig. 31A jest promieniowy przekrój poprzeczny tego, co na fig. 31, przy czym pokazuje się trzecią belkę 644, płytkę łożyskową 632 oraz obudowę.

Na fig. 31B przedstawiono łożysko typu, który pokazano na fig. 31 i 31A w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak przedstawiono to, zewnętrzny obwód łożyska jest obrotowo umocowany do nieruchomej części 2 obudowy. Płytki łożyskowe 632 są przystosowane do podparcia obrotowej powierzchni części 3 obudowy. Łożysko jest otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 oraz obrotową część 3 obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa jako część nieruchomej obudowy wału oraz obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie tego wału 5. Kiedy wał 5 obraca się, to część 3 obudowy obraca się względem części 2 tej obudowy i połączonego do niej łożyska. Tym sposobem, łożysko podpiera obracający się wał za pośrednictwem obrotowej części obudowy.

169 263

Na fig. 32,32A oraz 32B przedstawiono inną konstrukcję łożyska poprzecznego. Ta konstrukcja łożyskowa różni się od poprzednio opisanych konstrukcji łożyskowych, przy czym płytki łożyskowe i konstrukcja podporowa są określone stosunkowo dużymi rowkami i otworami, wykonanymi w cylindrycznym półwyrobie. Zwykle ten typ konstrukcji wykonuje się za pomocą frezowania półwyrobu, zamiast obróbki wyładowaniami elektrycznymi lub jakiejś innej podobnej techniki produkcyjnej, aby formować małe rowki, tak jak w wypadku poprzednio opisywanych przykładów wykonania. Zaletą konstrukcji łożyskowej na fig. 32 jest to, że w zastosowaniach, które wymagają bardzo małych łożysk łatwiej jest wykonywać dokładnie proporcjonalnie większe nacięcia i otwory, potrzebne do utworzenia łożyska typu przedstawionego na fig. 32, 32A i 32B, w porównaniu do propocjonalnie mniejszych nacięć i otworów, które są wymagane dla konstrukcji na przykład na fig. 1 i 8. Ponadto duże rowki lub otwory dają się ogólnie łatwiej formować lub wytłaczać. Łożyska, które tworzą się za pomocą większych nacięć, także znajdują zastosowanie do krańcowo dużych łożysk o konstrukcjach podporowych sztywnych płytek łożyskowych.

Płytki łożyskowe, przedstawione na fig. 32, są symetryczne wokół ich środkowej linii 706A. Wobec tego łożysko to jest dwukierunkowe. Ponadto, jak najlepiej widać na rzucie perspektywicznym na fig. 32B, łożysko ma ciągły przekrój poprzeczny bez żadnych ukrytych otworów. Wobec tego można je łatwo wytłaczać lub łatwo formować w formie. Naturalnie, konstrukcja podporowa może być zmieniona przez wykonanie nieciągłości w przekroju poprzecznym, na przykład przez wykonanie promieniowo położonych obwodowych rowków lub niesymetrycznie rozmieszczonych promieniowo położonych otworów, aby zmieniać konstrukcję podporową i przez to zmienić cechy działania roboczego. Pokazano, że główna oś łożysk jest 706.

Jak przedstawiono na fig. 32, łożysko zawiera wiele obwodowo rozmieszczonych płytek łożyskowych 732. Każda płytka łożyskowa 732 jest oparta na konstrukcji podporowej, która zawiera jedną parę ogólnie promieniowych belek 740, połączonych do płytki łożyskowej 732 na podporowej powierzchni tej płytki. Druga belka 742, ogólnie obwodowo umieszczona, podpiera każdą z tych belek 740. Belki 742 łączy się do obudowy lub podporowych kołków 744, tak jak wsporniki. W tym łożysku, belki 740 można uważać za pierwszą konstrukcję podporową; belki 742 można uważać za drugą konstrukcję podporową oraz belki 744 mogą być uznawane za trzecią konstrukcję podporową.

Drugie belki 742 na fig. 32 określa się za pomocą tworzenia wielu osiowo umieszczonych obwodowych rowków 750 w obudowie konstrukcji podporowej. Aby zachować symetrię łożyska dwukierunkowego, rowki te są rozmieszczone obwodowo wokół środkowych linii 706A płytek w sposób identyczny do obwodowych odstępów płytek łożyskowych 732. Naturalnie, podobnie obwodowo rozmieszczone promieniowe rowki mogą być wykonywane w każdej z poprzednich konstrukcji łożyskowych. Na przykład, jak wyżej podano, takie rowki można formować na obwodzie konstrukcji łożyskowej, przedstawionej na fig. 31 i 31A, aby utworzyć dodatkową podporę belkową.

Na fig. 32A jest promieniowy przekrój poprzeczny części łożyska, przedstawionego na fig. 32. W tym przekroju poprzecznym, płytka łożyskowa 732 i pierwsza belka 740 są widoczne.

Na fig. 32B przedstawiono rzut perspektywiczny łożyska, które jest na fig. 32. Stwierdza się, że aczkolwiek peryferyjne, obwodowe i cylindryczne części łożyska są obrazowane w postaci zbliżonej do segmentów, aby podkreślić krzywiznę, to zakrzewione powierzchnie faktycznie są zakrzywione w sposób ciągły.

Na fig. 32C przedstawiono łożysko typu pokazanego na fig. 32,33A oraz 32B w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak tam pokazano, podporowe kołki 74 łożyska są obrotowo umocowane do nieruchomej części 2 obudowy. Płytki łożyskowe 732 są przystosowane do podparcia obrotowej powierzchni części 3 obudowy. Łożysko jest otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 i obrotową częścią 3 obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa, jako część nieruchomej obudowy wału, natomiast obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie tego wału 5. Tym sposobem, kiedy wał 5 obraca się, część 3 obudowy obraca się względem części 2 tej obudowy oraz połączonego do niej łożyska.

Na fig. 33 przedstawiono konstrukcję łożyska poprzecznego.

169 263

Podobnie, jak łożysko na fig. 32, łożysko na fig. 33 tworzy się za pomocą proporcjonalnie dużych rowków i otworów skrośnych. Szczególnie, wiele jednakowo rozmieszczonych promieniowo położonych obwodowych rowków określa się wiele obwodowo rozmieszczonych płytek łożyskowych 832. Płytki łożyskowe 832 są ponadto określone jedną parą osiowo umieszczonych obwodowych rowków, które są położone symetrycznie od planarnych czołowych powierzchni półwyrobu cylindrycznego i są najlepiej widoczne na fig. 33B i 336, przy czym rowki pokazuje się z odsyłaczami numerami 834 i 835. Podporowa konstrukcja łożyskowa jest określana wyżej wspomnianymi cechami konstrukcyjnymi oraz wieloma obwodowo rozmieszczonymi symetrycznie położonymi płytkimi otworami 838 i wieloma obwodowo rozmieszczonymi symetrycznie położonymi głębokimi otworami 837. Z powodu obecności „ukrytych otworów 837, 838, konstrukcja łożyskowa na fig. 33 nie może być wytłaczana, ani nie może być wykonywana formami, które są prostymi dwuczęściowymi formami, to jest nie daje się łatwo formować.

Jak najlepiej widać na fig. 33A, głębokie otwory 837 przecinają osiowo rowki 836 tak, aby wyznaczać konstrukcje podporowe dla każdej płytki łożyskowej. Konstrukcja podporowa jest dodatkowo wyznaczana obwodowymi rowkami 839, odchodzącymi od zewnętrznego obrzeża półwyrobu cylindrycznego.

W odniesieniu do fig. 33-33C jest zrozumiałe, że wykonanie konstrukcyjnych członów, jak wyżej omawiano, tworzy podporową konstrukcję dla płytki łożyskowej 832, która zawiera belkę 840 bezpośrednio podpierającą tę płytkę łożyskową, to jest pierwszą konstrukcję podporową. Dwie ciągłe belki 882, to jest trzecia konstrukcja podporowa i druga konstrukcja podporowa zawierają wiele belek częściowo wyznaczonych otworami 837 i 838, łączącymi belkę 840 do ciągłych belek 882.

Ponieważ konstrukcja podporowa łożyska na fig. 33-33C jest niesymetryczna wokół środkowej linii 806a płytki łożyskowej, odchodzącej od głównej osi 806, to jest ono jednokierunkowe. Ponadto, tak jak łożysko na fig. 32, łożysko to jest szczególnie odpowiednie do zastosowań, które wymagają krańcowo małych łożysk, ponieważ proporcjonalnie większe rowki i otwory, które wyznaczają to łożysko oraz jego konstrukcja podporowa, są bardziej łatwe do wyprodukowania.

Na fig. 33D przedstawiono łożysko typu pokazanego na fig. 33 i 33C w uszczelnionym zespole łożyskowym. Tak, jak tam pokazano, ciągłe belki 882 łożyska są umocowane do nieruchomej części 2 obudowy. Płytki łożyskowe 832 są przystosowane do podparcia obrotowej powierzchni części 3 obudowy. Łożysko jest otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 i obrotową część 3 obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa jako część tej nieruchomej obudowy wału, natomiast obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie tego wału 5. Tym sposobem, kiedy wał 5 obraca się, część 3 obudowy obraca się względem części 2 obudowy i połączonego do niej łożyska. Tym s posobem wał obrotowo opiera się na łożysku poprzez obrotową część 3 obudowy.

Na fig. 34 i 34A-34D przedstawiono inną konstrukcję łożyska poprzecznego. Łożyskowa konstrukcja na fig. 34 jest podobna do konstrukcji, przedstawionej na fig 33 o tyle, o ile płytki łożyskowe i ich konstrukcje podporowe są wyznaczone proporcjonalnie dużymi rowkami i otworami, jak przedstawiono na rysunkach. Konstrukcja podporowa dla płytek łożyskowych 932 jest podobna do konstrukcji podporowej dla płytek łożyskowych 832. W szczególności, podczas gdy konstrukcja podporowa dla każdej z płytek łożyskowych 932 jest identyczna, konstrukcja podporowa nie jest symetryczna w odniesieniu do każdej płytki łożyskowej. Wobec tego, łożysko na fig. 34 jest jednokierunkowe. Ponadto, ponieważ konstrukcja podporowa zawiera „ukryte otwory, łożysko nie jest ani możliwe do wytłaczania, ani nie można go wykonywać w prostej formie dwuczęściowej.

Jak widać na rysunkach, podporowa konstrukcja łożyskowa zawiera pierwszą konstrukcję podporową, która ma jedną parę belkowych członów 940, które łączy się do płytek łożyskowych 932 i określa częściowo za pomocą symetrycznie rozmieszczonych otworów 942. Płytki obwodowy rowek, utworzony na zewnętrznym obrzeżu łożyska, wyznacza trzecią konstrukcję podporową, zawierającą jedną parę ciągłych elementów belkowych 982. Drugą konstrukcją podporowa, zawierająca siatkę membranową i belkową 960, aby łączyć belki 940 do ciągłych belek 982, jest

169 263 wyznaczona zastosowaniem wielu dużych, symetrycznie rozmieszczonych otworów 944, zastosowaniem mniejszych, symetrycznie rozmieszczonych otworów 946 oraz zastosowaniem małych, niesymetrycznie rozmieszczonych otworów 948. Na zasadzie wykonania niesymetrycznie rozmieszczonych otworów 948, konstrukcja podporowa jest bardziej elastyczna i tym sposobem wstępnie nastawiana w kierunku tych otworów.

Jak poprzednio wyjaśniono, istnieje wiele sposobów wykorzystywania łożysk według wynalazku zamiast łożysk z elementami tocznymi. W pewnych zastosowaniach łożyska można po prostu zastosować zamiast łożysk z elementami tocznymi. W innych zastosowaniach, uszczelnione obudowy łożyskowe, tak jak tutaj opisano, można wykorzystać w celu osiągnięcia tego wyniku. Jednak w pewnych zastosowaniach wysokojakościowe cechy robocze, które otrzymuje się za pomocą uszczelnionych zestawów łożyskowych, tutaj opisanych, nie są potrzebne. Zamiast tego docenia się prostotę i łatwość montażu. Przykładem takiego zastosowania jest łożyskowy zestaw, który stosuje się do zadań o małych nakładach finansowych, wytwarzany w dużych ilościach, taki jak wały o dużej prędkości i małym obciążeniu, stosowane w wentylatorach „rurowych lub „osiowych do komputerów i urządzeń peryferyjnych, jak również w innym wyposażeniu biurowym. Ocenia się, że ponad 110 milionów tych wentylatorów produkuje się rocznie. Ogólnie z powodu dużej prędkości i małego obciążenia tych wentylatorów nie jest konieczne optymalizowanie tworzenia klinu. W rzeczywistości, jeśli powierzchnia płytki łożyskowej jest tworzona ze samosmarującego tworzywa sztucznego lub podobnego materiału odpornego na zużycie, prosty ślizgowy kontakt między wałem a łożyskiem nadaje się do akceptacji. Jednak z powodu ilości, w jakiej produkuje się takie wentylatory, rzędu setek tysięcy zestawów tygodniowo, docenia się prostotę czynności montażowych. Każda redukcja kosztu produkcji lub montażu może prowadzić do znacznych oszczędności. Uszczelnione zestawy łożyskowe, tutaj opisywane, daleko łatwiej można montować niż konwencjonalne zestawy łożysk z elementami tocznymi, które zwykle wymagają dwóch łożysk, dwóch podkładek oraz dwóch pierścieni sprężynujących zabezpieczających, aby podpierać każdy wał. Z powodu łatwości montażu, uszczelnione łożyska, tutaj opisywane, potencjalnie nadają się do zastosowań, w których jest istotna łatwość montażu. Nawet jeśli wymaga większego kosztu produkcji, uszczelniony zestaw łożyskowy może okazać się bardziej opłacalny, niż łożyska z elementami tocznymi w takich zastosowaniach.

Zgodnie z rozwiązaniem według wynalazku, doskonałe wyniki otrzymuje się, gdy wykorzystuje się tanie zestawy jednoczęściowych łożysk umocowanych na belkach, które można, i to jest korzystne, wytwarzać za pomocą prasowania tłocznego lub formowania wtryskowego. Na fig. 46, 46A, 46B i 47 przedstawiono pierwszy samonastawny zestaw wału i łożyska według wynalazku. Jak najlepiej widać na fig. 46 i 47, zestaw taki zawiera wał 5, obrotowo umocowany w łożysku 70, które jest z kolei umocowane nieobrotowo w obudowie 10. Łożysko 70 może integralnie formować z obudową 10, może być ono za pomocą formy odlane w obudowie 10 lub po prostu umocowane w tej obudowie 10. Ogólnie cylindryczny wał 5 zawiera niecylindryczny czop 5R albo uformowany integralnie, albo umocowany do wału 5. W przedstawionym przykładzie wykonania, czop 5R ma dwie przeciwległe zbieżne stożkowe powierzchnie.

Łożysko 70 zawiera pierwszy komplet obwodowo rozmieszczonych płytek 75, drugi komplet obwodowo rozmieszczonych płytek 72 i podporową konstrukcję 71, 74, aby podpierać płytki 75, 72. Podporowa konstrukcja zawiera ciągły obwodowy podstawowy człon 71, pierwszy komplet wzdłużnych belek 74, umocowanych do podstawy 71 na jednym końcu oraz do płytek 75 na drugim końcu tak, aby podpierać płytki 75 wspornikowo. Podobnie, drugi komplet wzdłużnych belek 74 wykorzystuje się w celu podparcia drugiego kompletu płytek 72 wspornikowo.

Jak przedstawiono na fig. 47, każdy pierwszy komplet płytek łożyskowych 75 zawiera rowek 75G, który jest komplementarny do zbieżnych powierzchni czopu 5R, przy czym w stanie zmontowanym stożkowe powierzchnie czopu 5R stykają się z powierzchniami rowka 75G. Tym sposobem osiowe i promieniowe obciążenia na wale powodują reagowanie łożyskowych płytek 75 za pośrednictwem czopu 5R. Z tego powodu płytki 75 określa się, jako płytki „promieniowo-wzdłużne.

Jest istotnym to, że czop nie musi wypełniać całego rowka. Faktycznie jest korzystnym, aby tylko nachylone boczne brzegi czopu 5R stykały się z rowkiem, przy czym wszystkie obciążenia

169 263 przekazuje się raczej do nachylonych powierzchni rowka niż promieniowo do płytki. Tym sposobem, tak jak tu używa się, “komplementarny kształt oznacza jedynie pewien kształt, który umożliwia zetknięcie powierzchniowe pomiędzy nachyloną powierzchnią czopu a nachyloną powierzchnią rowka.

Każda z płytek łożyskowych 72 zawiera gładką obwodową powierzchnię płytki, przystosowaną do zetknięcia cylindrycznej części wału 5. Gładka powierzchnia płytki reaguje tylko na obciążenia promieniowe. Wobec tego płytki łożyskowe 72 są płytkami promieniowymi.

W stanie zestawionym, jak na fig. 46, pierwszy komplet płytek łożyskowych 75 podpiera wał 5 przeciw działaniu zarówno sił promieniowych, jak i sił wzdłużnych sposobem określonym kombinowanym łożyskiem promieniowym i wzdłużnym, co tutaj zostało opisane. Drugi komplet płytek łożyskowych 72 tworzy jedynie podporę promieniową. Podpora każdego kompletu płytek łożyskowych 75,72jest elastyczna z powodu wspornikowego podparcia, tworzonego łożyskiem 74. Ta elastyczność jest uznawana za dostateczną dla pewnych zastosowań o dużej prędkości i małym obciążeniu, takich jak małe wentylatory. Naturalnie, jeśli to potrzebne, konstrukcja podporowa może być modyfikowana sposobem opisanym w odniesieniu do innych łożysk, tutaj opisanych, aby osiągnąć większą elastyczność i optymalne hydrodynamiczne działanie robocze. Na przykład, człon podstawowy 71 może mieć nacięcia i rowki tak, aby wyznaczać elastyczną podporę umocowaną na belkach. Bardziej konkretnie, jeśli byłoby to potrzebne, aby podstawowy człon 71 miał promieniową elastyczność, promieniowo do wewnątrz skierowany rowek mógłby być wykonany na wewnętrznym obrzeżu podsta wowego członu 71 sposobem tu opisanym tak, aby dzielić podstawowy człon 71 na podporę typu membranowego umocowaną na belkach o potrzebnej elastyczności promieniowej. Dodatkowo, tak jak niżej omówiono w nawiązaniu do fig. 48, wzdłużna belka 74 może być odsunięta względem płytek 75, 72 tak, aby powodować, że płytki 75, 72 będą uginały się w uprzednio określony sposób w odpowiedzi na obciążenie.

Zestaw łożyskowy według wynalazku, pokazany na fig. 46,46A, 46B oraz 47 stanowi niezwykle tanią alternatywę wobec konwencjonalnych zestawów łożyska z elementem tocznym. Szczególnie, łożysko 70 może być wykonywane za pomocą prasowania tłocznego lub formowania wtryskowego, jako pojedynczy kawałek. Ten pojedynczy kawałek tworzy zarówno funkcję łożyska promieniowego, jak i łożyska wzdłużnego, przy czym tym sposobem usuwa potrzebę osobnych elementów łożyskowych. Ponadto zgodnie z istotnym aspektem według wynalazku, łożysko 70 może być formowane integralnie z obudową 10. Alternatywnie łożysko 70 może być formowane w obudowie 10.

Ponadto, zgodnie z istotną cechą zestawu według wynalazku, istotne oszczędności można osiągnąć w czynnościach montażowych, ponieważ łożysko, kiedy jest wykorzystywane z wałem, mającym czop, taki jak czop 5R przedstawiony na fig. 47, może być zestawione i dokładnie umieszczone pojedynczą czynnością. Aby dokładnie ustawić położenie i zmontować łożysko 70 na wale 5, to po prostu konieczne jest przesunięcie łożyska 70 poprzez koniec wału dopóty, dopóki osiowy koniec płytki 75 nie zetknie czopu 5R. Przy zetknięciu z czopem 5R, łożyskowa płytka 75 przesuwa się ku górze nachylonej powierzchni, tj. płytka nabiera kształtu krzywkowego, a belka 74 ugina się, aby płytkę można było przesunąć promieniowo na zewnątrz i umożliwić płytkom 75 przesuwanie na czopie 5R. Kiedy rowki 75G płytek 75 zostaną umieszczone na czopie 5R, płytki 75 zatrzaskowo przesuwają się do swojego miejsca roboczego i unieruchamiają łożysko w dokładnym wymaganym położeniu. Oczywiście, aby umożliwić takie proste montowanie, płytki 74, podpierające płytkę 75, muszą być wystarczająco sprężyste, aby płytka 75 mogła uginać się na zewnątrz. Płytki 75 i belki 74 muszą też mieć wystarczający odstęp wewnątrz obudowy, aby umożliwiać to ugięcie. Innym aspektem konstrukcyjnym jest to, że kąt nachylenia stożkowych powierzchni czopu 5R powinien być wystarczająco mały i taki, że kiedy płytki 75 stykają czop 5R, to faktycznie przyjmują kształt krzywkowy ku górze i promieniowo na zewnątrz, aby umożliwiać potrzebne zatrzaśnięcie przy czynności montażowej.

Jak poprzednio stwierdzono, łożysko może być formowane integralnie z obudową lub formowane w obudowie przed czynnościami montażowymi zestawu wału i łożyska. W takich wypadkach, wał jest przesuwany do łożyska. Tym sposobem rozumie się, że zestaw wymaga tylko względnego przesunięcia łożyska i wału; nie stanowi żadnej różnicy, który element zostaje fizycznie przesunięty.

169 263

Dodatkowo do niezwykle niskiego kosztu produkcji i montażu tego jednolitego zestawu łożyska i wału, zestaw ten przedstawia wiele zalet eksploatacyjnych w porównaniu do zestawu łożyska kulkowego. Szczególnie z powodu elastyczności belkowej podpory 74, płytki 75 są wstępnie nastawiane, aby stykać czop 5R. Podobnie, płytki 72 mogą być wstępnie nastawiane, aby stykać cylindryczną część wału 5. Przez wytworzenie dostatecznej elastyczności wzdłużnych belek 74, wał jest tym sposobem przytrzymywany w dokładnym położeniu za pomocą łożyska bez żadnego luzu. Podobny wynik jest bardzo trudny do osiągnięcia za pomocą łożysk z elementami tocznymi, które trudno produkować według dokładnych tolerancji. Tym sposobem co do ustawiania położenia wału, łożysko 70 zapewnia lepsze wyniki w porównaniu do łożysk z elementami tocznymi. Jak poprzednio wspomniano, podporowa konstrukcja łożyska 70 na fig. 46 nie ma tego stopnia elastyczności innych łożysk, które to opisano; szczególnie, płytki 75 podpiera się prostą belką wspornikową. Tym niemniej łożysko 70 na fig. 46 jest odpowiednie do zastosowań o małych nakładach finansowych, nie wymagających optymalnych cech łożyskowych. Ponadto, jeśli trzeba, łożysko 70 może być łatwo modyfikowane podobnie, jak inne konstrukcje łożyskowe tutaj przedstawione, aby tworzyć lub poprawiać hydrodynamiczną konstrukcję podporową dla każdej z tych płytek łożyskowych. Ponadto, jeśli koszt takiego postępowania usprawiedliwia to, łożysko 70 można wykorzystać w uszczelnionej obudowie łożyskowej, jak tu opisywano oraz może zawierać materiały inteligentne, które steruje się albo ręcznie, albo automatycznie, jak tutaj opisano. Ponadto, zgodnie z istotnym aspektem według wynalazku, szczeliny wewnętrzne formowanego łożyska z tworzywa sztucznego lub inne otwory w nim utworzone można wypełniać porowatym materiałem z tworzywa sztucznego, zawierającym środek smarowy ładowany sposobem tu opisywanym w nawiązaniu do fig. 40, 40A, 41 i 41A. Podobny wynik można otrzymać za pomocą formowania łożyska z samosmarującego się materiału z tworzywa sztucznego.

Na fig. 48 przedstawiono szczegółowy rzut perspektywiczny modyfikowanej wzdłużnej belki 74 i płytki 75. Ta belka 74 i płytka 75 jest zasadniczo taka sama, jak to na fig. 46, 46A, 46B i 47. Belka 74 jest jednak odsunięta względem obwodowego wymiaru płytki łożyskowej 75. Konkretnie, belka 74 jest umieszczona bliżej jednej krawędzi płytki łożyskowej niż przeciwległej krawędzi. Jak poprzednio objaśniono w nawiązaniu do fig. 3 i 18, na przykład ten typ odsuniętej podpory można stosować w celu powodowania ugięcia w potrzebnym kierunku pod obciążeniem, aby zapewnić właściwe tworzenie klinu w jednokierunkowym łożysku hydrodynamicznym.

Jak tu stwierdza się, zbieżny czop jest korzystny, ponieważ upraszcza on zestaw montażowy (na podstawie czynności tworzenia krzywki) i daje w wyniku lepszą podporę dla obciążenia. Tym niemniej, zakres wynalazku nie ogranicza się do zbieżnych czopów i powierzchni rowkowych. Na fig. 48A przedstawiono przykład części zestawu wału i łożyska typu według wynalazku na fig. 46 zmodyfikowanego, aby objąć cylindryczny czop 5R na wale 5 oraz cylindryczny rowek 75G w płytce 75. W tym wypadku, czop 5R zawiera wzdłużną powierzchnię pod kątem prostym do cylindrycznej powierzchni i cylindryczną powierzchnią promieniową. Tym sposobem promieniowe obciążenia na wale tworzą reakcję na spodzie rowka, a wzdłużne obciążenia tworzą reakcję na bocznej ścianie tego rowka. Podczas gdy ten zestaw montażowy mógłby dawać dobre wyniki, to prawdopodobnie nie przekazywałby obciążeń wzdłużnych, jak również zbieżny zestaw, gdyby czop 5R wału oraz powierzchnia wzdłużna rowka 75G nie były wstępnie nastawione jedna względem drugiej. Ponadto, zestaw montażowy byłby bardziej skomplikowany, ponieważ czop 5R nie powodowałby krzywkowego kształtu płytek na zewnątrz, tak jak w wypadku konstrukcji zbieżnej.

Na fig. 49 i 49A przedstawiono zmodyfikowany samonastawny zestaw łożyska i wału według wynalazku. Zestaw wału i łożyska na fig. 49 i 49A jest ogólnie podobny do tego, jak na fig. 46,46A, 46B i 47. Promieniowe płytki podporowe 72 i wzdłużne belki 74 są jednak zastąpione zestawem łożyska promieniowego umocowanego na belkach, utworzonego jako integralna część członu 71 podstawy, jak niżej opisuje się. Ponadto, zmodyfikowana forma belki 73 jest wykorzystywana, aby podpierać płytki łożyskowe 75, które są identyczne do tych, które były w poprzednim przykładzie wykonania. Jak widać najlepiej na fig. 49A, belka 73 jest nieco odsunięta obwodowo względem płytek łożyskowych 75. Jak poprzednio objaśniono, to obwodowe odsunięcie ku tylnej krawędzi płytki łożyskowej 75 powoduje, że przednia krawędź tej płytki łożyskowej uguna się przeciwnie względem czopu 5R pod obciążeniem.

169 263

Jak wyżej wspomniano, łożysko 70 na fig. 49 zawiera promieniowy człon podporowy umieszczony na belkach. Konkretnie, łożysko 70 zawiera promieniową konstrukcję łożyskową, która zasadniczo jest taka sama, jak na fig. 4-6 i wyżej opisana. Promieniowe łożysko jest tworzone, jako integralna część członu 71 nodctawu Promieniowe płytki łoż^/ckowe i nodnnrowa konstrukcja 32

111 UXlll* VŁ/yiJV Vl_ll\/ll V* / Λ- ju/ H* I’ J · X J. V-» XXXXWXXX</ V» W pl J «,ΧΧΧ X ^X_< J »1 V 1 pl/ ^V ·*· ^V · ’ «-* **</113 »i

34, 36 i 36A działają zasadniczo tak samo, jak odpowiednie elementy w łożysku, opisanym w nawiązaniu do fig. 4-6. Tym sposobem jednolite łożysko 70 może zawierać hydrodynamiczne łożysko umocowane na belkach.

Mimo, że konkretny przykład zestawu tutaj podany zawiera łożysko, takie jak na fig. 4-6, stwierdza się, że każda z promieniowych konstrukcji łożyskowych, tutaj przedstawionych, mogłaby być zastosowana. Faktycznie, jeśli łożysko 70 ma być wytwarzane prasowaniem tłocznym lub formowaniem wtryskowym, byłoby użyteczne wykorzystywać inne konstrukcje łożyskowe, które dają się łatwiej formować. Kombinowane płytki promieniowo-wzdłużne 75 mogą mieć też dodatkowe belki podporowe, jeśli to potrzebne.

Pomimo odmiennej postaci zastosowanej promieniowej podpory należy stwierdzić, że zestaw na fig. 49 i 49A przedstawia te same zalety produkcyjne i montażowe, jak zestaw na fig. 46 i 47. Ponadto, tak jak poprzednio opisany zestaw wału i łożyska, zestaw ten, jeśli koszt jest uzasadniony, może wykorzystywać materiały inteligentne, które steruje się albo ręcznie, albo automatycznie w celu otrzymania optymalnego łożyskowego działania roboczego. Ponadto, łożysko można wykorzystywać w uszczelnionym zestawie łożyskowym, w którym obrotowa część obudowy zawiera odpowiedni czop. Łożyska 70 mogą być formowane z samosmarującego materiału z tworzywa sztucznego lub mogą zawierać części porowatego materiału z tworzywa sztucznego ze środkiem smarowym, aby poprawić działanie robocze.

Na fig. 15-18 przedstawiono jednolite hydrodynamiczne łożysko wzdłużne. Jak wcześniej powiedziano, łożyska wzdłużne zastosowane w zestawie według wynalazku zawierają niektóre z tych samych cech, jak łożyska poprzeczne. Na przykład, podobnie jak łożyska poprzeczne, łożyska wzdłużne mają główną oś wyznaczoną, jako centralna oś półwyrobu, z którego łożysko wykonuje się. Ponadto płytki łożyskowe mają obwodową środkową linię, przebiegającą promieniowo od głównej osi poprzez geometryczny środek tej płytki. Kiedy łożysko wzdłużne jest symetryczne wokół swojej obwodowej środkowej linii, to jest ono dwukierunkowe; kiedy łożysko jest niesymetryczne wokół swojej obwodowej środkowej linii, to jest ono jednokierunkowe. Ze względu jednak na ich odmienną funkcję, łożyska wzdłużne mają nieco inną konfigurację. Na przykład, łożysko wzdłużne na fig. 15-18 zawiera wiele płytek łożyskowych 132 zasadniczo o identycznej konfiguracji. Na fig. 18 przedstawiono obwodową dzielącą linię CDL oraz promieniową dzielącą linię RDL płytki łożyskowej 132. Powierzchnie płytek łożyskowych 132 leżą w płaszczyźnie, która jest zasadniczo poprzeczna do osi wału, który ma być podparty oraz do głównej osi łożyska. Oczywiście, kiedy powierzchnie płytek uginają się pod obciążeniem, albo jeśli jest potrzebne, aby łożysko było nieco ukośne, tak aby stykało wał w stanie nieruchomym lub zainstalowanym, powierzchnia płytek łożyskowych może być nieco nieplanarna i nieco ukośna względem głównej osi lub osi wału, który ma być podparty.

Szczególnie istotnym aspektem konstrukcji łożysk wzdłużnych jest zapobieganie przeciekowi płynu. W dużym stopniu cel ten osiąga się za pomocą projektowania konstrukcji podporowych w taki sposób, że pod obciążeniem wewnętrzna krawędź płytek łożyskowych ugina się ku dołowi (jak na fig. 16), a zewnętrzna krawędź ugina się ku górze. Wszystkie łożyska wzdłużne, tutaj opisywane, są projektowane w ten sposób. Na przykład, w łożysku na fig. 16, belka 134 łączy się do płytki 132 z podporowej powierzchni 134ps, co jest bliżej zewnętrznej krawędzi płytki łożyskowej, niż to jest do wewnętrznej krawędzi tej płytki łożyskowej. Tym sposobem podporowa płytka 134ps jest umieszczona promieniowo na zewnątrz promieniowej dzielącej linii RDL, pokazanej na fig. 18. Wobec tego łożysko tak się projektuje, że pod obciążeniem wewnętrzna krawędź tego łożyska ugina się ku dołowi.

Jak wyżej wspomniano, kształt i/lub cechy ugięciowe płytki można umyślnie zmieniać. Na przykład, elementy piezoelektryczne można zastosować w celu umyślnego zmieniania kształtu lub cech ugięciowych tego łożyska. W wypadku łożyska wzdłużnego, elementy piezoelektryczne mogą być wykorzystywane, aby powodować ugięcie płytek łożyskowych ku dołowi. Jeśli trzeba, podpora elementów piezoelektrycznych (nie pokazana) może być zastosowana wewnątrz konstrukcji podporowej.

169 263

Przy eksploatacji, skierowane ku dołowi ugięcie wewnętrznej krawędzi płytki łożyskowej odpowiada ugięciu odsuwającemu się od wału podpieranego oraz skierowane ku górze ugięcie zewnętrznej krawędzi płytki łożyskowej odpowiada ugięciu skierowanemu ku wałowi. Ugięciowe ukierunkowanie płytki łożyskowej istotnie działa na zapobieganie stratom płynu, które inacznej wystąpiłyby, jako wynik działania sił odśrodkowych na ten płyn.

Utrata płynu hydrodynamicznego może być dodatkowo zmniejszona za pomocą podparcia płytki łożyskowej w taki sposób, że pod obciążeniem płytka łożyskowa odkształca się, aby uformować kieszeń, zatrzymującą środek smarowy. Ogólnie, taka podpora zostaje osiągnięta, kiedy płytka łożyskowa zostaje podparta wieloma promieniowo lub obwodowo rozmieszczonymi belkami oraz region pomiędzy tymi belkami nie jest bezpośrednio podparty w taki sposób, że niepodparty środkowy region płytki będzie miał tendencję do odkształcenia na zewnątrz tak, aby tworzyć kanał zatrzymujący płyn. Na fig. 29, którą opisuje się niżej, przedstawiono przykład łożyska, które ma znajdujące się w nim konieczne, promieniowo rozmieszczone belki. Większą kieszeń otrzymuje się, kiedy belki są rozmieszczone w większych odstępach między sobą. Podobnym sposobem, kanał można utworzyć w łożysku poprzecznym przez zastosowanie osiowo lub obwodowo rozmieszczonych podpór belkowych oraz niepodpartego regiony między tymi belkami. Można też zastosować elementy piezoelektryczne lub inne osobne środki, aby tworzyć lub pomagać przy tworzeniu kieszeni, które zatrzymują płyn.

Jak najlepiej widać na fig. 15 i 16, każda płytka łożyskowa ma ukosowaną lub ukośną krawędź 132b wokół swojego całego obrzeża. Ukosowanie ma na celu zmniejszenie strat środka smarującego przy doprowadzaniu i odprowadzaniu.

Każda z płytek łożyskowych 132 opiera się na pierwszej części podporowej, która w przedstawionym przykładzie wykonania zawiera belkowy podporowy człon 134, który podpiera tę płytkę na powierzchni podporowej 134ps płytki łożyskowej. Każda belka 134 jest następnie podparta drugą podporową częścią, taką jak belka lub membrana 136 podparta belką. Belka lub membrana 136 jest następnie oparta na trzecim podporowym członie, takim jak jedna para nóg 138a, 138b, podobnych do celki.

Przez zastosowanie otworów 142 w belkowej lub membranowej części 136, ciągła membrana 136 staje się zbiorem belek 136. Naturalnie, jeśli otwory 142 nie są wykonane w membranie 136, membrana ta działa, jako ciągła membrana. Alternatywnie, wewnętrzna belkowa noga 138a może być zastępowana krótkimi kątowymi belkami lub może być nawet usunięta, aby wyznaczać trzecią podporę w taki sposób, że druga podpora jest podparta, jak wspornik. Wreszcie, ponieważ otwory są symetrycznie rozmieszczone względem głównej osi, łożysko to jest symetryczne wokół głównej osi i dlatego jest ono dwukierunkowe.

Jak przedstawiono na fig. 15, 17 i 18, otwory 142, które dzielą ciągłą membranę na osobne belki, są okrągłe. Zastosowanie okrągłych otworów ułatwia wytwarzanie prototypu łożyska, ponieważ kołowe otwory można łatwo wiercić w materiale łożyska. To jest prawdziwe dla wszystkich tutaj opisywanych łożysk. Po wykonaniu takich kołowych otworów, może być też korzystne wykonanie tych otworów także poza belkowym lub membranowym członem 136 aż do dolnej części płytek łożyskowych 132 tak, aby wyznaczać belkowe człony 134. Dlatego na fig. 15 przekrój poprzeczny podporowej powierzhcni 134ps płytki i konsekwentnie boczne ściany belki 134 mają wygląd łukowaty.

Mimo, że kształt belkowych członów może być dyktowany wygodą produkcyjną, ten kształt także działa na robocze zastosowanie indywidualnych łożysk. Aczkolwiek konkretny kształt łożysk tutaj opisywanych, obejmujący łożysko wzdłużne na fig. 15-18, przede wszystkim jest przypisywalny łatwości wytwarzania prototypu stwierdzono też, że osiąga się bardzo dobre wyniki dla konkretnego zastosowania. Oczywiście wszelkie zmiany kształtu działają na cechy eksploatacyjne łożyska, na przykład przez zmianę charakterystyki skręcania lub uginania tych belek, które podpierają płytkę łożyskową. Tym sposobem podczas gdy inne kształty belek, płytek i membran z pewnością uwzględnia się, zarówno łatwość wytwarzania, jak i działanie płytki belkowej lub kształtu membrany na działanie robocze łożysk musi być uwzględnione.

Na fig. 15A przedstawiono dwa łożyska typu, przedstawionego na fig. 15-18 w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak przedstawiono, nogi 138, podobne do belek, tych łożysk są umocowane do nieruchomej części 2 obudowy. Obrotowa część 3 obudowy zawiera czop wzdłużny 3R,

169 263 integralnie utworzony z nią lub obrotowo połączony do niej wypustami, gwintami lub podobnym sposobem. Płytki łożyskowe są przystosowane do podparcia przeciwległych powierzchni obracającego się czopu wzdłużnego 3R części 3 obudowy. Łożyska są otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 i obrotową część 3 obudowy jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa jako część tej nieruchomej obudowy wału, natomiast obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie tego wału 5. Tym sposobem, kiedy wał 5 obraca się, część 3 obudowy obraca się względem części 2 obudowy i do niej połączonych łożysk. W ten sposób łożyska pochłaniają obciążenia wzdłużne przez działanie na wał poprzez czop wału. Oczywiście jest możliwe umieszczenie pojedynczego łożyska wzdłużnego wewnątrz tej obudowy, jeśli wzdłużna podpora w jednym kierunku jest wystarczająca.

Przykłady innych kształtów łożyska wzdłużnego przedstawiono na fig. 21-30 i fig. 38-39. Różnica między tymi łożyskami a konstrukcją łożyskową na fig. 15-18 przede wszystkim polega na odmiennych konstrukcjach pierwszej podporowej części, drugiej podporowej części oraz trzeciej podporowej części.

Jeden taki inny kształt łożyska przedstawiono na fig. 21-24. Widok od góry tego łożyska przedstawiono na fig. 21; przekrój poprzeczny łożyska przedstawiono na fig. 22; widok od dołu tego łożyska przedstawiono na fig. 23 oraz perspektywiczny rzut tego łożyska przedstawiono na fig. 24. Łożysko przedstawione na fig. 21-24 jest podobne do łożyska na fig. 15-18 z dwoma istotnymi wyjątkami. Po pierwsze, łożysko na fig. 21-24 zawiera podporową belkę 134A umieszczoną pod kątem lub nachyloną, zamiast pionowej podporowej belki, jak na fig. 15. Po drugie, łożysko zawiera dodatkowe otwory 144, które przechodzą poprzez podporową belkę 136, aby tworzyć cylindryczny otwór poprzez nachyloną lub ustawioną pod kątem belkę 134 tak, aby tworzyć eliptyczne otwory w podporowej belce. Eliptyczne otwory dzielą belkę na jedną parę złożonych wiązadeł, których kształt można oceniać w odniesieniu do rzutu perspektywicznego na fig. 24. Zastosowanie otworów 144 i konsekwentny podział nachylonych lub ustawionych pod kątem belek 134A do złożonych wiązadeł istotnie zwiększa elastyczność podporowej konstrukcji łożyska na fig. 21-24 w porównaniu do łożysk na fig. 15-18. Tym sposobem płytki 132 łożyska na fig. 21-24 uginają się, aby tworzyć hydrodynamiczny klin w odpowiedzi na mniejsze obciążenie niż występuje to dla płytek 132 łożyska na fig. 15-18. Z tego wynika, że łożysko na fig. 21-24 jest bardziej odpowiednie do podparcia małych obciążeń, natomiast łożysko na fig. 15-18 jest lepiej przystosowane do przenoszenia większych obciążeń. Ponadto, zastosowanie nachylonych lub ustawionych pod kątem podporowych belek, takich jak belka 134A z otworami lub bez tych otworów, aby dzielić tę belkę na złożone wiązadła, zwiększa elastyczność tej płytki w pionowym kierunku, ponieważ pionowo doprowadzane obciążenie tworzy moment, który stwarza tendencję, aby belka odchylała się ku środkowej lub wewnętrznej średnicy łożyska, przy czym przez to usuwa się odśrodkowy przeciek płynu smarującego.

Na fig. 23A przedstawiono widok od dołu łożyska typu przedstawionego na fig. 21-24, przy czym wykonuje się dodatkowe otwory 146 w membranowej lub podporowej belce 136, aby zwiększyć elastyczność belki lub membrany 136 jeszcze bardziej. Jak przedstawiono na fig. 23A, otwory 146 są tworzone niesymetrycznie względem każdego segmentu łożyskowego. Wykonanie tych otworów w taki niesymetryczny sposób powoduje, że otrzymuje się łożysko, w którym płytki mają tendencję do ochylania łatwiej w jednym kierunku, niż w innym kierunku. Mówiąc inaczej, płytki łożyskowe są wstępnie nastawiane w jednym kierunku za pomocą wykonania niesymetrycznych otworów w konstrukcji podporowej. Naturalnie, tak niesymetrycznie rozmieszczone otwory można wykonywać w każdej z konstrukcji łożyskowych, kiedy jest pożądane nastawienie płytek łożyskowych w jednym kierunku. Może być nawet pożądane wykonanie niesymetrycznie rozmieszczonych otworów w taki sposób, że tylko wybrane spośród płytek łożyskowych są wstępnie nastawione.

Na fig. 25 jest pokazany przekrój poprzeczny innego łożyska. Zgodnie z tą konstrukcją, płytka łożyskowa 132 jest oparta na płytkowym podporowym kołku 134, który następnie jest oparty na poziomo ukierunkowanej belkami części 134H, a ta następnie jest oparta na belkowej części 1341,

169 263 ustawionej pod odwróconym kątem. Pod innymi względami, konstrukcja jest podobna do konstrukcji poprzednio opisanych łożysk. Na zasadzie tej konstrukcji, łożysko ma dosyć dużą elastyczność w jednym kierunku, lecz jest niezwykle sztywne w przeciwnym kierunku. Piezoelektryczny alomont 1 γ>·7&£γί o o Irotiro + ol/ lol·

V1VH1V111 i\J\J 1UVŁ.LLU UIH1VOL.VL.UV pVmiy\łL, j Vivm<| v/-yuvil| WllWłłUJ V* lk/L.joiKV |,l+łVJUlV pokazano.

Podobna konstrukcja jest przedstawiona na fig. 26. Różnica pomiędzy łożyskiem na fig. 26 a łożyskiem na fig. 25 polega na tym, że łożysko na fig. 26 wykorzystuje pionową belkową część 134V, zamiast belkowej części 1341, ustawionej odwrotnie pod kątem. Łożyska są podobne pod wszelkimi innymi względami. Nieobecność belki ustawionej pod kątem w łożysku na fig. 26 stwarza tendencję nadania temu łożysku większej sztywności w pionowym kierunku.

Na fig. 26A przedstawiono łożysko typu, pokazanego na fig. 26 w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak pokazano, obwodowe nogi lub belki tego łożyska są umocowane do nieruchomej części 2 obudowy. Płytki łożyskowe są przystosowane do podparcia obrotowej powierzchni części 3 obudowy. Łożysko jest otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 i obrotową część obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa jako część nieruchomej obudowy wału, natomiast obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie tego wału 5. Tym sposobem, kiedy wał 5 obraca się, część 3 obudowy obraca się względem części 2 tej obudowy oraz połączonego do niej łożyska. Tym sposobem, łożysko tworzy podporę wzdłużną dla tego wału poprzez obrotową część 3 obudowy.

Na fig. 27-28 przedstawiono inny przykład wykonania konstrukcji łożyskowej.

Jak pokazano na rysunkach, to łożysko zawiera wiele płytek łożyskowych 321-326 (pokazane fantomowo na fig. 28). Każda z łożyskowych płytek 321-326 jest oparta na płytkowej podporowej powierzchni 342 łożyskowej konstrukcji podporowej. Łożyskowa konstrukcja podporowa zawiera pierwszą podporową część, obejmującą jedną parę zagnieżdżonych stożków ściętych, opartych na drugiej podporowej części, która ma dzieloną obrzeżną membranę 360, opartą na trzeciej podporowej części, która zawiera jedną parę obrzeżnych belek 382. Obrzeżne belki 380 i 382 są podobne do tych, które zastosowano w poprzednio opisanych konstrukcjach. Mambrana 360 różni się od tej membrany w poprzednio opisanych konstrukcjach, ponieważ membrana 360 jest promieniowo dzielona rowkiem utworzonym w spodzie łożyskowej konstrukcji podporowej, która tworzy te zagnieżdżone stożki ścięte. Wewnętrzny stożek ścięty jest odwrócony względem zewnętrznego stożka ściętego w taki sposób, że przeciętne środkowe linie stożków ściętych zbiegają się w punkcie 350 nad płytkowo podporową powierzchnią 342 oraz mają przekrój poprzeczny, który jest podobny do odwróconej litery „V“. Ponieważ środkowe linie stożków ściętych przecinają się w punkcie 250 nad płytkową powierzchnią, pierwsza podporowa konstrukcja podpiera płytkę łożyskową, aby obracała się wokół punktu nad płytkową powierzchnią. To zapewnia właściwe ugięcie.

Belki 346 i 344, które podpierają płytkę łożyskową, mogą być nachylone jedna względem drugiej pod tym samym kątem, nachylone jedna względem drugiej pod różnymi kątami, jedna belka nachylona, a druga belka nie nachylona oraz nachylona pod kątem w tym samym kierunku. Oczywiście, zmiany stopnia nachylenia belek w pierwszej podporowej konstrukcji działają na cechy ugięcia tego łożyska.

Wiele otworów 420, rozmieszczonych symetrycznie wokół łożyskowej podporowej konstrukcji, dzieli zagnieżdżony stożek ścięty lub konstrukcję o odwróconym kształcie „V“ na wiele podporowych belek 344, 346 oraz dzielą wierzchołek zagnieżdżonych stożków ściętych tak, aby wyznaczać płytkowo podporowe powierzchnie 342. Na przykład tym sposobem płytka łożyskowa 321 jest oparta na płytkowej podporowej powierzchni 342 za pomocą jednej pary złożonych podporowych belek 344 i 346, które nachylają się jedna względem drugiej i mają złożoną geometryczną konfigurację, określoną walcowo umieszczonymi otworami, przechodzącymi poprzez sekcję zagnieżdżonych stożków ściętych. Jak najlepiej widać na foig. 27, środkowe linie belek 344 i 346 przecinają się w punkcie 350 nad płytkową powierzchnią, aby zapewnić właściwą obrotową podporę. Indywiddwalne belki 344 i 346 są podparte na obwodowej membranie 360, która jest dzielona przez rowek, który wyznacza stożki ścięte. Membrana jest oparta na obwodowych belkach 380, 382. Jak wyżej omawiano, obwodowe belki 380, 382 oraz obwodowo membrana 360 mogą być obwodowo dzielone, aby wyznaczać indywidualne belki podpory.

169 263

Są możliwe liczne modyfikacje łożyskowej konstrukcji podporowej. Na przykład, ugięcie podporowej konstrukcji może być modyfikowane za pomocą zmiany kąta tych belek, zmiany miejsca otworów, które wyznaczają nogi, zmiany długości każdej z belek lub membran oraz przez zmianę szerokości lub grubości każdej z belek lub membran. Aby przedstawić wiele tych możliwości, na fig. 27 i 28 przedstawiono inną podporową konstrukcję dla każdej z płytek łożyskowych 321-326. Rozumie się, że te różne podporowe konstrukcje przedstawia się w pojedynczym łożysku w celu objaśniania wynalazku. W normalnym użytkowaniu, każda z płytek łożyskowych 321-326 miałaby podobną, aczkolwiek niekoniecznie identyczną podporową konstrukcję, aby zapewnić równomierne działanie robocze.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 322 różni się od konstrukcji płytki łożyskowej 321 ze względu na wykonanie otworu 422, który przechodzi poprzez belkę 346 tak, aby dzielić belkę 346 na wiele belek lub podbelek 346a i 346b. Jeśli, tak jak otwór 422, średnica i ustawienie położenia tego otworu jest takie, że belka jest całkowicie oddzielona, to belka dzieli się na osobne belki. Z drugiej strony, jeśli otwór tylko częściowo oddziela tę belkę (na przykład otwór 423), to belka dzieli się na podbelki. Jak pokazano na fig. 27, otwór 422 tworzy otwór eliptyczny z boku belki 346 w ten sposób, że gdy patrzy się na fig. 27 jest widoczna promieniowo zewnętrzna belka 344. Przy takiej konstrukcji, płytka 322 jest podparta trzema nachylonymi wiązadłami lub belkami 344,346A oraz 346B.

Płytka łożyskowa 323 jest podparta czterema nachylonymi belkami lub wiązadłami 344a, 344b, 346a i 346b. Konstrukcja ta jest uzyskiwana za pomocą wykonania otworu 423, który przechodzi poprzez belkę 344 i belkę 346 oraz dzieli płytkową podporową powierzchnię 342 na dwie sekcje.

Należy pamiętać, że odnośnie do wszystkich modyfikacji tutaj omawianych, rozmiar otworów trzeba wybierać na podstawie stopnia, z którym belki 344 i 346 mają być dzielone na osobne belki. W pewnych wypadkach może być pożądane całkowite oddzielenie sekcji belkowych, przy czym w tym wypadku stosuje się większy otwór, w innych wypadkach, takich jak przedstawione odnośnie do podpory płytki łożyskowej 323, korzystne jest dodatkowe dzielenie belki w pewnym punkcie wzdłuż bocznej ściany tej belki. Należy również pamiętać, że przedstawiono na rysunkach tych wykonanie jednego otworu dla podporowej konstrukcji płytki łożyskowej, aby dzielić belki 344 i 346. Jest możliwe, że dwa lub więcej otworów, podobnych do otworów 422-426, pokazanych na fig. 28, można wykonać tak, aby dzielić belki 344, 346 na trzy lub więcej belek lub podbelek. Jak zawsze, określenie typu podpory, która ma być zastosowana, zależy od potrzebnej charakterystyki działania roboczego. Ogólnie, dzielenie belek na osobne belki lub podbelki sprawia, że konstrukcja podporowa jest bardziej elastyczna. Przez to, że czyni się konstrukcję podporową bardziej elastyczną w jednym kierunku, tak jak w wypadku podporowej konstrukcji dla płytek łożyskowych 322, 324 i 326, płytki łożyskowe są wstępnie nastawione w uprzednio określonym kierunku.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 324 jest podobna do konstrukcji dla płytki łożyskowej 324 jest podobna do konstrukcji dla płytki łożyskowej 322, z wyjątkiem tego, że otwór 424 przebiega poprzez zewnętrzną podporową belkę 344, zamiast poprzez wewnętrzną podporową belkę 346. Tym sposobem, tak jak płytka łożyskowa 322, również płytka łożyskowa 324 jest oparta na trzech nachylonych nogach.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 325 jest podobna do konstrukcji dla płytki łożyskowej 321, z wyjątkiem tego, że otwór 425 jest wykonany poprzez zewnętrzną obwodową belkę 380 i obwodową membranę 360 w położeniu niesymetrycznym. Tym sposobem płytka łożyskowa 325 jest wstępnie nastawiana w uprzednio określonym kierunku, to jest w kierunku największej elastyczności, powodowanej wykonaniem otworu 425.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 325 jest podobna do konstrukcji dla płytki łożyskowej 322, z wyjątkiem tego, że otwór 426, który dzieli belkę 346, wykonuje się niesymetrycznie, tak aby nastawienie wstępne płytki łożyskowej 326 było w kierunku większej elastyczności, to jest w kierunku mniejszej, bardziej elastycznej belki.

Naturalnie, dowolna kombinacja konstrukcji wsporczych na fig. 27, 28 może być wykorzystana w celu osiągnięcia potrzebnej charakterystyki działania roboczego.

169 263

Na fig. 29-30 przedstawiono inny przykład wykonania łożyska. Jak pokazano na rysunkach, łożysko to zawiera wiele płytek łożyskowych 521-526 (miejsce pokazano fantomowo na fig. 30). Każda z płytek łożyskowych 521-526 jest jednolita z podporową konstrukcją płytki łożyskowej oraz jest na niej oparta. Ogólnie, podporowa konstrukcja płytki łożyskowej zawiera co najmniej pierwszą podporową konstrukcję, w tym wewnętrzną obwodową podporową belkę 546 i zewnętrzną obwodową podporową belkę 544, drugą podporową część, w tym wewnętrzną obwodową membranę 362 oraz trzecią podporową część, zawierającą zewnętrzną obwodową membranę 364 i wewnętrzną obwodową podporową belkę 382, a także zewnętrzną obwodową podporową belkę 380. Jak najlepiej widać na fig. 29, obwodowe podporowe belki 544, 546 są częściowo wyznaczone głębokim obwodowym kanałem przebiegającym od spodu łożyska do płytki łożyskowej. Podporowe belki są dodatkowo wyznaczone wieloma otworami 620, symetrycznie rozmieszczonymi wokół podporowej konstrukcji płytki łożyskowej, która oddziela belki 544, 546 od sąsiednich belek. Na przykład tym sposobem płytka łożyskowa 521 jest podparta na jednej parze belek 544 i 546, przy czym te belki mają ogólnie łukowatość ściany bocznej. Jak wcześniej wspomniano, belkowa podporowa konstrukcja także zawiera membrany 364,362 oraz obwodowe belki 380, 382.

Są możliwe liczne modyfikacje łożyskowej konstrukcji podporowej. Aby przedstawić wiele z tych możliwości na fig. 29 i 30 przedstawiono inną podporową konstrukcję dla każdej z płytek łożyskowych 521-526. Tak, jak w wypadku poprzednio opisanego przykładu wykonania na fig. 2728, to różne podporowe konstrukcje przedstawiono w pojedynczym łożysku w celu objaśnienia wynalazku. W normalnym użytkowaniu, każda z płytek łożyskowych 521-526 miałaby podobną, aczkolwiek niekoniecznie identyczną podporową konstrukcję, aby zapewnić równomierne działanie robocze.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 522 różni się od podporowej konstrukcji płytki łożyskowej 521 z powodu wykonania otworu 622, który przechodzi poprzez wewnętrzną obwodową belkę 546, tak aby dzielić belkę 546 na wiele belek 546a i 546b. Ze względu na tę konstrukcję, płytka 522 jest oparta na trzech pionowo ustawionych belkach lub wiązadłach 544, 546a i 546b.

Płytka łożyskowa 532 jest oparta na czterech pionowo ustawionych belkach lub wiązadłach 544a, 544b, 546a i 546b. Osiąga się taką konstrukcję za pomocą otworu 623, który przechodzi poprzez belkę 544 i belkę 546. Cieńsze belki, które wynikają z tej modyfikacji, naturalnie miałyby większą elastyczność niż podporowa konstrukcja dla płytek łożyskowych 522 i 521.

Płytka łożyskowa 524 jest oparta na pięciu stosunkowo cienkich pionowo ustawionych belkach lub wiązadłach. Ta konstrukcja jest wykonana za pomocą otworu 624, który dzieli wewnętrzną belkę 546 na dwie belki oraz przez wykonanie dwóch otworów 624, które dzielą zewnętrzną belkę 544 na trzy belki.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 525 jest podobna do podporowej konstrukcji dla płytki łożyskowej 522, z wyjątkiem tego, że dodatkowy otwór 635 niesymetrycznie dzieli zewnętrzną belkę 544 na dwie belki. Z powodu niesymetrycznego podziału zewnętrznej belki 544, płytka łożyskowa jest wstępnie nastawiona w kierunku większej elastyczności.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 526 jest podobna do podporowej konstrukcji dla płytki łożyskowej 522, z wyjątkiem tego, że zewnętrzna belka 544 jest dzielona, zamiast dzielenia wewnętrznej belki 546. ponadto, otwór 626jest nieco większy niż otwór 622 w taki sposób, że rowek tworzy się na obwodzie wewnętrznej belki 546, tak aby uczynić wewnętrzną belkę 546 nieco bardziej elastyczną.

Naturalnie, dowolna kombinacja konstrukcji podporowych na fig. 29, 30 mogłaby być wykorzystywana, aby osiągnąć potrzebną charakterystykę działania roboczego.

Na fig. 29A, 29B, 30A i 30B przedstawiono szczegółowo łożysko wzdłużnego, w którym każda z płytek łożyskowych 521A konstrukcji podporowej jest bardzo podobna do tej, która jest stosowana do podparcia płytki łożyskowej 521 na fig. 29 i 30. Konstrukcja łożyskowa jest jednak odmienna, o tyle, o ile belki 544A i 546A są obwodowo węższe i pionowo krótsze niż ich odpowiedniki w łożysku na fig. 29 i 30. Naturalnie, krótsze belki są sztywniejsze niż stosunkowo dłuższe belki oraz węższe belki są mniej sztywne niż stosunkowo szersze belki. Ponadto, belka 544A jest promieniowo węższa niż belka 546A; natomiast w łożysku na fig. 29 i 30, belki 544 i 546 mają jednakowe szerokości. Różnica w grubości promieniowej jest kompensowana, ponieważ duży

169 263 otwór 620, który wyznacza obwodowy rozmiar belek 544A i 546A, jest tak umieszczony, że belka 544A jest znacznie szersza w obwodowym kierunku niż belka 546A. Wreszcie, trzeba pamiętać, że otwory 620 są znacznie większe niż odpowiednie otwory 620 w łożyskowej konstrukcji na fig. 29 i 30. Naturalnie, większe otwory zwiększają elastyczność podporowej konstrukcji, która jest przez nie określona.

Na fig. 29C przedstawiono łożysko typu, pokazanego na fig. 29A i 29B w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak pokazano, nogi 380A, 382A tego łożyska są umocowane do nieruchomej części 2 obudowy. Płytki łożyskowe 321A są przystosowane do podparcia obrotowej powierzchni części 3 obudowy. Łożysko jest otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelnić nieruchomą część 2 i obrotową część 3 obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowyjest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa jako część tej nieruchomej obudowy wału 10, natomiast obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie wału 5. Tym sposobem, kiedy wał 5 obraca się, część 3 obudowy obraca się względem części 2 obudowy i połączonego do niej łożyska. Tym sposobem napór wału jest podparty łożyskiem, za pomocą obrotowej części obudowy.

Na fig. 35-37 przedstawiono kombinowane hydrodynamiczne łożysko wzdłużne i promieniowe. Łożysko na fig. 35 jest zupełnie podobne do łożyska na fig. 34, a podobne odsyłacze numerowe zastosowano w celu oznaczenia podobnej konstrukcji. Podobnie, jak widać na przekroju poprzecznym na fig. 37, łożysko na fig. 36-37 jest nieco podobne do promieniowych łożysk na fig. 4 i 14P, z wyjątkiem tego, że płytka łożyskowa 1032 oraz podporowa konstrukcja płytki łożyskowej, która zawiera belki i/lub membrany 1034, 1036, 1038, są określone za pomocą proporcjonalnie większych szczelin i rowków. Łożyska promieniowo-wzdłużne różnią się jednak od łożysk, które są tylko promieniowe, przy czym polega to na tym, że powierzchnia 1032ps płytki łożyskowej jest nachylona względem głównej osi 1006. Z powodu swojej nachylonej powierzchni płytkowej, łożyska na fig. 35-37 podpierają obciążenia, działające zarówno wzdłuż głównej osi 1006, jak i promieniowo względem tej osi 1006. Piezoelektryczny element 100 może być zastosowany, tak jak pokazano, aby umożliwiać selektywne nastawienie cech ugięciowych tego łożyska.

Aby uzyskać podparcie nachyloną płytkową czołową powierzchnię podporową 1032ps, wał trzeba zaopatrzyć czopem, który jest nachylony pod kątem dopełniającym do kąta „2“ płytkowej podporowej powierzchni czołowej. Część osiowego obciążenia łożyska i część promieniowego Jeśli ta płytka jest nachylona pod kątem a względem głównej osi 1006, osiowe obciążenie doprowadzone do łożyska można określić za pomocą następującego równania:

Doprowadzone obciążenie osiowe = całkowite obciążenie osiowe · (sin α)

Podobnie, promieniowe obciążenie doprowadzone do tego łożyska może być określane według następującego równania:

Doprowadzane obciążenie promieniowe = całkowite obciążenie promieniowe · (cos α)

Podporowa konstrukcja dla tego łożyska na fig. 35 jest podobna do podporowej konstrukcji dla łożyska na fig. 34.

Podporowa konstrukcja dla łożyska na fig. 36 i 37 zawiera pierwszą podporową konstrukcję dla w odstępach rozmieszczonych płytek łożyskowych 1032, mających belkę 1034, która podpiera płytkę łożyskową 1032, trzecią podporową konstrukcję, która zawiera jedną parę obwodowych belek 1038, które mogą być ciągłe. Druga podporowa konstrukcja zawiera membranę 1036 lub siatkę belek 1036, aby łączyć belki 1034 do belek 1038. Jak najbardziej wyraźnie pokazano na fig. 36, podporowa konstrukcja dla każdej z wielu płytek łożyskowych 1032 jest niesymetryczna. Zgodnie z tym łożysko na fig. 36 i 37 jest jednokierunkowe.

Na fig. 37A przedstawiono łożysko typu, który jest pokazany na fig. 37 w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak widać tam, nogi 1038 w łożysku są umocowane do nieruchomej części 2 obudowy. Płytki łożyskowe 1032 są przystosowane do podparcia nachylonej obrotowej powierzchni części 3 obudowy. Łożysko jest otoczone płynem hydrodynamicznym 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 i obrotową część 3 obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa jako część nieruchomej obudowy wału, natomiast obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie tego wału 5. Tym sposobem, kiedy wał 5 obraca się,

169 263 część 3 obudowy obraca się względem części 2 obudowy i połączonego do niej łożyska. Tym sposobem, łożysko podpiera wał zarówno osiowo, jak i promieniowo poprzez nachyloną część obudowy.

Ogólnie, każda z ogólnych konstrukcji łożyskowych, opisanych w tym zgłoszeniu, może być wykorzystywana w konstrukcji łożysk kombinowanych promieniowo-wzdłużnych typu przedstawionego na fig. 36 i 37. Oczywiście, aby osiągnąć cechę kombinowanego łożyska promieniowowzdłużnego, powierzchnia płytki łożyskowej musi być nachylona pod kątem od 0 do 90° względem głównej osi. Ponadto, potrzeba uwzględnienia obciążeń promieniowych i osiowych z konieczności będzie wywierała wpływ na budowę podporowej konstrukcji płytki łożyskowej.

Inna postać kombinowanego łożyska promieniowo-wzdłużnego jest przedstawiona na fig. 43 i 43A. Jak pokazano tam, łożysko jest formowane za pomocą montażu osobnych elementów łożyskowych. Ogólnie, łożysko kombinowane promieniowo-wzdłużnie tego typu zawiera nośnik, mający dwie osiowe powierzchnie czołowe, wewnętrzny obwód i zewnętrzny obwód przystosowane do zakładania w obudowie. Co najmniej jedno promieniowe łożysko RB jest podparte na, połączone do, albo integralne z wewnętrznym obwodem nośnika, aby tworzyć promieniową podporę wału. Wiele obwodowo rozmieszczonych otworów tworzy się co najmniej na jednej z dwóch osiowych powierzchni czołowych tego nośnika. Wiele płytek łożyskowych umieszcza się w tych otworach. Tym sposobem wzdłużna powierzchnia czołowa tworzy się na tym łożysku.

W konkretnym przykładzie na fig. 43 i 43A, łożysko zawiera dwa promieniowe łożyska RB typu przedstawionego na fig. 8 i wyżej omówionego. Jak wyżej stwierdzono, ten typ łożyska tworzy podporę dwukierunkową. Oczywiście, każde z hydrodynamicznych łożysk, jednokierunkowe lub dwukierunkowe, może być stosowane. Jak pokazano, promieniowe łożyska są osobnymi elementami, opartymi na tym nośniku 110. Łożyska można także formować integralnie z nośnikiem 110 lub umocować do niego. Wzdłużne płytki 112 mogą być typu opisanego w nawiązaniu do fig. 42, co jest niżej omawiane. Konkretnie, płytki zawierają płytkę 114, pierwszą podporową część 116, drugą podporową część 118 oraz trzecią podporową część 120. Pierwsza podporowa część 116 może być wieloma nachylonymi nogami lub pojedynczym pustakowym, stożkowo (lub bardziej dokładnie stożkiem ściętym) ukształtowanym elementem. Podobnie, druga część podporowa 118 i trzecia część podporowa 120 mogą być ciągłe lub dzielone na indywidualne człony.

Istotnym aspektem jest opisanie kształtów łożyskowych, które mogą być obrabiane mechanicznie. Inaczej mówiąc, kształty łożyskowe, które mogą być wykonywane przez obróbkę mechaniczną kawałka rury o grubych ścianach lub podobnego czopu walcowego mają zastosowane standardowo dostępne metody obróbki mechanicznej. Takie łożyska są charakteryzowane faktem, że są ono formowane z kawałka rury o grubych ścianach lub podobnego czopu walcowego przez wykonanie otworów, szczelin i rowków. Zaletą takich łożysk jest to, że można łatwo wytwarzać prototypy i modyfikować te prototypy po próbach. Naturalnie, kiedy łożyska mają być objęte masową produkcją, na przykład przy wykorzystaniu odlewania w formach lub metod odlewniczych, różne aspekty produkcyjne mogą dyktować różne kształty. Istotnym jest to, aby uznać, że zmiany kształtu wywierają wpływ na działanie robocze łożyska.

Innym aspektem produkcyjnym jest łatwość formowania. Naturalnie, większość konstrukcji łożyskowych może być formowana pewną metodą formowania. Tylko jednak pewne kształty mogą być formowane wtryskowo w prostej formie dwuczęściowej, to jest takiej formie, która nie zawiera krzywek. Inną zaletą łożysk według wynalazku jest to, że łożyska mogą być konstruowane przy łatwo formowalnych kształtach, które określa się, jako kształty, możliwe do tworzenia przez formowanie wtryskowe i zastosowanie prostej formy dwuczęściowej. Łatwo formowalny kształt ogólnie charakteryzuje się brakiem „ukrytych wnęk, które wymagają krzywek do formowania. Na przykład, odnośnie do łożysk promieniowych, łatwo formowalny kształt nie zawiera żadnych promieniowo przebiegających rowków w średnicy wewnętrznej i zewnętrznej oraz ciągły osiowy przekrój poprzeczny. Łożysko pokazane na fig. 32,32A oraz 32B jest przykładem przypadku łatwo formowalnego łożyska promieniowego lub poprzecznego.

Podobnie, łatwo formowalne łożyska wzdłużne są charakteryzowane faktem, że mogą być one formowane z pojedynczą linią ściegową, taką na przykład, że kiedy patrzy się tylko od góry i od dołu, wszystkie powierzchnie są widoczne.

169 263

Na fig. 38A-38C przedstawiono łatwo formowalne łożysko wzdłużne. Łożysko zawiera wiele obwodowo rozmieszczonych płytek łożyskowych 132m i podporową konstrukcję, która podpiera każdą z tych płytek łożyskowych 132m. Podporowa konstrukcja zawiera pierwszą podporową część, która ma obwodowe belki 134mb i 134 ma, drugą podporową część, która ma promieniowo umieszczoną belkę 136m i trzecią podporową część, która ma jedną kołkową parę belek 138m. Trzeba stwierdzić, że na fig. 38A-38C, wymiary podporowej konstrukcji są nieco zniekształcone, aby uzyskać skuteczne objaśnienie przedmiotu. Na przykład, jak na fig. 38C, obwodowe belki 134ma oraz 134mb są przedstawione, jako niezwykle grube. Taka belkowa konstrukcja tworzy bardzo sztywną podporę dla płytek łożyskowych 132m i w praktyce taka sztywna podpora prawdopodobnie nie byłaby ani konieczna, ani potrzebna.

Są możliwe odmiany konkretnej formowalnej konstrukcji belkowej, która jest przedstawiona na rysunkach. Na przykład, każdy z dwóch lub obydwa obwodowo rozmieszczone segmenty belkowe 134ma. lub 134mb można formować, jako ciągły obwodowy element belkowy. Dodatkowo, druga podporowa część może zawierać wiele promieniowo umieszczonych belek pomiędzy każdą płytką łożyskową 132m. Ponadto, pierwsza podporowa konstrukcja może być modyfikowana, aby zawierać trzy lub więcej obwodowych segmentów belkowych, łączących każdą parę sąsiednich płytek łożyskowych, i/lub można zastosować obwodowe segmenty belkowe o różnych promieniowych szerokościach. Ponadto, belkowe części 138m, podobne do kołków, mogą być umieszczone wzdłuż promieniowo umieszczonych krawędzi belek 136, zamiast obwodowo umieszczonych końców. Wreszcie, tak jak w wypadku każdego łożyska według wynalazku, konstrukcja może być także zmieniona za pomocą zmiany długości lub grubości każdego z elementów w podporowej konstrukcji, aby modyfikować cechy ugięcia konstrukcji podporowej.

W celu przedstawienia wielu możliwych konstrukcji podporowych, na fig. 38D przedstawiono inną konstrukcję podporową dla każdej z płytek łożyskowych 321m-326m. Szczególnie na fig. 38P przedstawiono widok od dołu z modyfikacjami, które tu są ilustrowane. Rozumie się, że te różne podporowe konstrukcje pokazano w pojedynczym łożysku, aby ilustrować wynalazek. W normalnym użytkowaniu, każda z płytek łożyskowych 321-326m miałaby podobną, chociaż niekoniecznie identyczną konstrukcję podporową, aby zapewnić równomierne działanie robocze.

Podpora dla płytki łożyskowej 322m różni się od podpory dla płytek łożyskowych 132m, przy czym polega to na tym, że owalnie ukształtowany występ jest wysunięty od tyłu powierzchni płytki łożyskowej, aby tworzyć sztywną podporę dla zewnętrznego obwodowego brzegu płytki łożyskowej 321m. Według tej konstrukcji, płytka łożyskowa 321m byłaby niezwykle sztywna na swoim zewnętrznym obwodowym końcu.

Podpora dla płytki łożyskowej 322m jest podobna do podpory płytki łożyskowej 321m, z wyjątkiem tego, że raczej zamiast pojedynczego dużego występu, zastosowano dwa mniejsze występy 122m, które odchodzą od spodu płytki blisko zewnętrznego obwodowego brzegu płytki łożyskowej. Tak, jak występ 120m, te dwa występy 122m tworzą sztywność na zewnętrznym obwodowym brzegu płytki łożyskowej 322m. Ta konstrukcja pozwala jednak, aby łożysko uginało się w niepodpartym regionie pomiędzy tymi występami.

Płytka łożyskowa 323m jest podparta zmodyfikowaną konstrukcją podporową, która ma ciągłą obwodową belkę 134ma w pierwszej podporowej części. Podobnie, płytka łożyskowa 324m zawiera ciągłą wewnętrzną obwodową belkę 134mb. Zastosowanie takich belek zwiększa sztywność łożyskowej konstrukcji podporowej.

Podporowa konstrukcja dla płytki łożyskowej 325 jest zmodyfikowana przez zastosowanie dużych otworów 142m w wewnętrznej belce 134mb i mniejszych otworów 144 w zewnętrznej belce 134ma. Zastosowanie tych otworów zwiększa elastyczność tych belek. Naturalnie, większe otwory zwiększają elastyczność belek w większym stopniu niż małe otwory 144. Odmiany tej konstrukcji podporowej zawierają zastosowanie otworów o różnych rozmiarach lub różnej liczby otworów, aby wstępnie nastawiać płytkę łożyskową 325m w uprzednio określonym kierunku.

Płytka łożyskowa 326m jest oparta na zmodyfikowanej konstrukcji, w której pierwsza podporowa część zawiera membranę 134m, zamiast jednej pary belek. W podobnym przykładzie, jedna z membran ma otwór 146, aby wstępnie nastawiać płytkę łożyskową 326m w uprzednio określonym kierunku. Oczywiście, zastosowanie otworu 146m nie jest konieczne i jeśli jest potrzebne, można zastosować wiele otworów.

169 263

Na podstawie tych rysunków widać, że formowalne łożyska nie zawierają żadnych ukrytych wad, które zmuszałyby do stosowania złożonej formy i/lub formy, zawierającej krzywkę przesuwną. Szczególnie, ponieważ każda powierzchnia konstrukcji łożyskowej jest bezpośrednio widoczna albo w widoku od góry na fig. 38A, albo w widoku od dołu na fig. 38B, łożysko może być prosto formowane przy zastosowaniu formy dwuczęściowej. Konkretnie, pierwsza część formy określa te powierzchnie, które są bezpośrednio widoczne tylko w widoku od góry na fig. 38A. Druga część formy określa te powierzchnie, które są jedynie widoczne w widoku od dołu na fig. 38B. Powierzchnie mające krawędzie widoczne na obydwu fig. 38A oraz fig. 38B można formować przy zastosowaniu albo każdej z dwóch albo obydwu form. W przykładowo ilustrowanym łożysku, łatwa formowalność jest osiągana, ponieważ druga i trzecia podporowa część są obwodowo umieszczone w przestrzeni pomiędzy płytkami łożyskowymi. Modyfikacje przedstawione na fig. 38D nie zmieniają łatwej formowalności tego łożyska.

Na fig. 38E przedstawiono łożysko typu pokazanego na fig. 38A-D w uszczelnionym zespole łożyskowym. Jak tam pokazano, łożysko jest umocowane do nieruchomej części 2 obudowy. Płytki łożyskowe 232m są przystosowane do podparcia obrotowej powierzchni części 3 obudowy. Łożysko jest otoczone hydrodynamicznym płynem 4 i uszczelkami 7, aby uszczelniać nieruchomą część 2 i obrotową część 3 obudowy, jedną względem drugiej. Jak wyżej opisano, nieruchoma część 2 obudowy jest umocowana do nieruchomej obudowy wału i działa, jako część tej nieruchomej obudowy wału, a obrotowa część 3 obudowy jest umocowana do wału 5 i działa, jako przedłużenie tego wału 5. Tym sposobem, kiedy wał 5 obraca się, część 3 obudowy obraca się względem części 2 tej obudowy i połączonego do niej łożyska. W ten sposób obciążenia wzdłużne na wale są podparte łożyskiem poprzez obrotową część 3 obudowy.

Są możliwe bardziej złożone odmiany formowalnego łożyska wzdłużnego, przedstawione na fig. 38A-38D. Szczególnie, może być wykorzystywana każda z poprzednio opisanych modyfikacji konstrukcji łożyskowej, która może być przystosowana do łatwego formowania. Na przykład, pierwsze podporowe belki mogłyby być ciągłe. Tym sposobem zastosowanie łatwo formowalnego łożyska niekoniecznie wymaga prostej konstrukcji łożyskowej. Przykładem bardziej złożonej konstrukcji łożyskowej jest to, co przedstawiono na fig. 39A-39C.

Jak przedstawiono na fig. 39A-C, łożysko zawiera wiele obwodowo rozmieszczonych płytek łożyskowych 232m, opartych na podporowej konstrukcji płytek łożyskowych. Druga i trzecia część podporowej konstrukcji są podobne do odpowiednich części podporowej konstrukcji łożyskowej na fig. 38. Jednak łożysko na fig. 39 różni się od łożyska na fig. 38, przy czym polega to na tym, iż łożysko na fig. 39 ma pierwszą część podporową, która zawiera wiele złożonych belek 234. Konkretnie, każda płytka łożyskowa jest oparta na promieniowo zewnętrznej, ciągłej złożonej belce obwodowej 234ma. Dodatkowo płytki te są oparte na wielu rozmieszczonych obwodowych belkach złożonych 234mb. Złożone kształty ciągłej belki 234ma i segmenty belkowe 234mb można najlepiej obejrzeć na fig. 39C, która pokazuje nieco szkicowo profil złożonych belek 234. W eksploatacji, belki 234ma i 234mb działają, jako sieć belkowa. Tym sposobem można stwierdzić, że wiele złożonych konstrukcji łożyska wzdłużnego można wykonać, przy czym zachowuje się zdolność do formowania tego łożyska za pomocą prostej formy dwuczęściowej, to jest zachowuje się łatwą formowalność. Naturalnie, każda konstrukcja daje unikatowe cechy ugięcia, które muszą być uwzględnione przy projektowaniu łożyska w celu uzyskania optymalnego formowania klinu.

W niektórych ugięciowych płytkach łożyskowych, smarowanych gazem lub powietrzem, występują wypadki, kiedy obciążenia lub prędkości przekraczają możliwości warstwy powietrznej. W tych wypadkach trzeba doprowadzić ciekły środek smarowy do klina zbiegającego się bez zastosowania zbiornika cieczy lub kąpieli. Na fig. 40, 40A, 41 i 41A przedstawiono konstrukcje łożyskowe, aby osiągnąć ten cel. Szczególnie, te rysunki przedstawiają nowe, samosmarujące się łożysko z płytką ugięciową oraz odpowiednio nowym istotnym aspektem. Łożysko jest zasadniczo łożyskiem z płytką ugięciową typu opisanego tutaj, lecz zostało zmodyfikowane, aby zastosować smarujący materiał z tworzywa sztucznego w jego różnych otworach.

Ten materiał z tworzywa sztucznego, zastosowany w łożysku jest konwencjonalnym odlewalnym porowatym materiałem z tworzywa sztucznego, który może pochłaniać smarujący płyn kiedy jest namoczony takim płynem. Jeden taki materiał z tworzywa sztucznego jest sprzedawany pod nazwą POREX. Ogólnie, porowaty materiał z tworzywa sztucznego można formować z różnych

169 263 tworzyw sztucznych za pomocą natryskiwania powietrza do tego materiału z tworzywa sztucznego, aby wytwarzać pory. Szczególnie, płyn jest pochłaniany do porowatego materiału z tworzywa sztucznego, tak jak to odbywa się za pomocą knota, przy czym płyn zatrzymuje się w tym materiale z tworzywa sztucznego.

Samosmarujące łożysko z płytką ugięciową jest budowane przez zastosowanie konwencjonalnego łożyska poprzecznego, wzdłużnego lub kombinowanego promieniowego i wzdłużnego z płytką ugięciową, typu jak opisano wyżej i za pomocą odlewania lub wtryskiwania konwencjonalnego porowatego materiału z tworzywa sztucznego wokół i do przestrzeni pomiędzy ugięciowymi członami. Jako wynik tej konstrukcji podczas eksploatacji, ruch wału i sprężanie ugięciowych członów powoduje, że smarujący płyn wypływa z porowatego materiału z tworzywa sztucznego i jest pobierany do przedniej krawędzi klinu zbiegającego się. Formowanie napełnionego płynem klinu znacznie zwiększa obciążalność i prędkość łożyska. Po przepłynięciu płynu na powierzchni płytki, zostaje on ponownie pochłonięty przez porowaty materiał z tworzywa sztucznego, potem jak odpływa od tylnej krawędzi.

Istotnym aspektem jest kompozytowa konstrukcja, łącząca standardowy materiał łożyskowy z porowatym materiałem z tworzywa sztucznego. Odpowiednio do tego kompozytu, można skorzystać z unikatowych cech obydwu materiałów. Bardziej konkretnie, konwencjonalne porowate materiały z tworzywa sztucznego, jako takie, są mało korzystnymi materiałami na łożyska z płytką ugięciową, ponieważ pory w tym materiale z tworzywa sztucznego są faktycznie lukami, które są szkodliwe dla tworzenia bardziej cienkiej warstwy płynowej. Z drugiej strony, konwencjonalne materiały z tworzywa sztucznego lub metalowe materiały łożyskowe nie mające tych porów nie mogą pochłaniać środka smarującego w jakimś dostatecznie dużym stopniu. Jednak przez zastosowanie obydwu materiałów w opisany sposób, można otrzymywać skuteczne samosmarujące się łożysko hydrodynamiczne. Ponadto występują synergiczne wyniki od łącznego zastosowania standardowego materiału łożyskowego i smarującego pochłaniającego porowatego materiału z tworzywa sztucznego. Na przykład, ugięcia powierzchni łożyskowej pomagają przy tłoczeniu ciekłego środka smarującego do przedniej krawędzi. Ponadto, tworzenie kanałów lub zatrzymywanie środka smarującego na powierzchni łożyskowej pomaga przy zatrzymywaniu płynu.

Na fig. 40 i 41 przedstawiono dwa przykłady samosmarującego się łożyska z płytką ugięciową. Szczególnie, te rysunki pokazują łożyska podobne do łożysk, które poprzednio opisywano, lecz zostały zmodyfikowane, aby zawierać porowaty materiał z tworzywa sztucznego, pochłaniający ciecz, zakładany do przestrzeni pomiędzy ugięciowymi członami. W pewnym stopniu, łożysko działa, jako szkieletowa część oraz część z porowatego materiału z tworzywa sztucznego działa, jako gąbka zatrzymująca i uwalniająca środek smarowy.

Szczególnie, na fig. 40 i 40A przedstawiono łożysko samosmarujące się, mające znajdującą się pod nim konstrukcję łożyskową, która jest zasadniczo identyczna, jak w łożysku przedstawionym na fig. 32 i 32A. Jednak ta konstrukcja łożyskowa na fig. 40 jest tak zmodyfikowana, że porowaty materiał z tworzywa sztucznego wypełnia otwory pomiędzy tymi łożyskami a otworami wewnątrz konstrukcji podporowej, które są ciągłe z przestrzeniami pomiędzy płytkami łożyskowymi 732. Naturalnie, miejsca pod płytkami łożyskowymi mogłyby być wypełniane również porowatym materiałem z tworzywa sztucznego. Jeśli jednak nie występuje połączenie pomiędzy porowatym materiałem z tworzywa sztucznego a powierzchnią płytki łożyskowej, zastosowanie takich obszarów porowatego materiału z tworzywa sztucznego byłoby nieskuteczne.

Podobnie na fig. 41 i 41A przedstawiono łożysko, które ma konstrukcję zasadniczo identyczną do konstrukcji kombinowanego łożyska promieniowego i wzdłużnego na fig. 36 i 37. Porowaty materiał z tworzywa sztucznego jest jednak ponownie wtryskiwany do odstępów lub przestrzeni wewnątrz podporowej konstrukcji pomiędzy zakończeniem wśród tych płytek. Ponownie, natryskiwanie porowatego materiału z tworzywa sztucznego, tak jak przedstawiono, powoduje, że łożysko ma ciągłą wewnętrzną średnicę. Podobnie do łożyska na fig. 40 cechy materiałowe na wewnętrznej średnicy zmieniają się jednak znacznie.

Konkretnie, podobnie jak łożysko na fig. 40, wewnętrzna średnica łożyska na fig. 41 zawiera powierzchnie płytki łożyskowej, podtrzymujące klin oraz obwodowo rozmieszczone części zatrzymujące, pochłaniające i uwalniające środek smarowy. Podczas eksploatacji, ruch wału i ściskanie

169 263 ugięciowych członów powoduje, że smarujący płyn odpływa z porowatego materiału i zostaje pobrany do przedniej krawędzi klinu zbieżnego. Formowanie klinu wypełnionego płynem znacznie zwiększa obciążalność i prędkość tych łożysk.

Producent samosmarującego łożyska z płytką ugięciową stosuje trzy ogólne czynności. Po pierwsze, podstawowe łożysko lub część szkieletowa tworzy się ze standardowego materiału łożyskowego. Po drugie, porowaty materiał jest wtryskiwany do właściwych przestrzeni w konstrukcji łożyskowej. Dla wygodnego produkowania, tworzywo sztuczne doprowadza się do łożyska bez smaru. Wreszcie, łożysko z porowatym materiałem wtryskiwanym do potrzebnych miejsc jest ładowane ciekłym środkiem smarującym. Aby właściwie ładować tworzywa sztuczne ciekłym środkiem smarującym trzeba za pomocą knota doprowadzić środek smarujący od jednej strony. Łączenie w tej cieczy powoduje, że jest niewypełniona wewnętrzna część. Jest to powodowane tym, że nie dopuszcza się, aby pory były jednostronnie przewietrzane. Na fig. 40, podstawowa konstrukcja łożyskowa jest kombinowaną konstrukcją promieniową i wzdłużną podobną do tej, która jest na fig. 36. Porowaty materiał jednak wypełnia szczeliny wewnątrz konstrukcji podporowej. Zastosowanie porowatego materiału sprawia, że otrzymuje się kompozytowe łożysko, mające ciągłą powierzchnię na średnicy wewnętrznej. Cechy ugięciowe przechodzą jednak poprzez tę powierzchnię znacznie. Konkretnie, płytki ugięciowe, które są formowane ze standardowych materiałów łożyskowych, takich jak metal lub nieporowate tworzywo sztuczne, są odpowiednie, aby tworzyć ugięcie i formować płynowy klin. Z drugiej strony, części z porowatego materiału są odpowiednie, aby były tak ściskane, że uwalniają środek smarujący na przedniej krawędzi płytek łożyskowych i pochłaniają środek smarujący na tylnej krawędzi płytek łożyskowych.

Jak stwierdzono odnośnie do każdego z wyżej opisanych przykładów ilustrujących, łożyska według wynalazku można formować w celu otrzymania stosunku klinowego od 1:2 do 1:5, mają one odkształcalną powierzchnię łożyskową, których kształt można modyfikować, umożliwiają sześć stopni swobody płytki oraz tworzą działanie tłumiące typu tłumika tłokowego. Łożyska te są typowo konstrukcją jednolitą.

Ze względu na klin, tworzony ugięciem płytki łożyskowej oraz zdolność tej płytki do poruszania przy sześciu stopniach swobody, łożysko takie wykazuje wyjątkowe cechy działania roboczego. Konkretnie, wymiary łożyska i zmienne wielkości ugięcia obejmują ilość, rozmiar, kształt, miejsce i cechy materiałowe tych elementów, określających w łożysku jednolitym i mogą być dostosowane do każdego konkretnego zastosowania, aby podpierać szeroki zakres obciążeń. Z tych wielkości zmiennych, kształt podporowych członów jest szczególnie istotny. Wpływ kształtu podporowych członów na cechy ugięciowe konstrukcji podporowej można ocenić, kiedy w przykładzie zastosuje się wzór wielkości zmiennych dla momentu bezwładności bh³/12 (jednostki angielskie) (główny składnik przekrojowego modułu dla przekroju prostokątnego z = I/c = bh²/6). Ponadto, zdolność płytki do poruszania przy sześciu stopniach swobody umożliwia to, że łożysko kompensuje i koryguje nieprostoliniowość wału. Odnośnie do tego stwierdza się, że łożyska według wynalazku mają cechę korygowania własnego, pochodzącą od tendencji tego łożyska do przywrócenia swojego stanu bez ugięcia z powodu sztywności tego łożyska. Oczywiście, sztywność łożyska jest przede wszystkim funkcją kształtu konstrukcji podporowej, a w mniejszym stopniu innych ugięciowych wielkości zmiennych, w tym ilości, rozmiaru, miejsca i cech materiałowych elementów, określonych rowkami, nacięciami lub szczelinami, tworzonymi w elemencie jednolitym. Sztywniejsze łożyska mają większą samokorygującą tendencję, lecz wykazują mniejszą zdolność do regulacji ze względu na nieprostoliniowość wału.

Próby wykazały, że łożyska w zestawie mającym cechy według wynalazku pokazują drastycznie dużą poprawę działania roboczego nawet w porównaniu do konstrukcji, opisanej w poprzednim patencie nr 4 496 251 należącym do obecnych współtwórców wynalazku. W ostatnio dokonanej próbie, łożyska poprzeczne były wykorzystywane w promieniowym łożysku o promieniowej osłonie mającej wymiar 0,091 (2,31 mm). Skierowane do wewnątrz ugięcia płytki łożyskowej wynosiły 0,003 (0,0076 mm), co zapewnia wyjątkowo dobrą stabilność i robocze działanie łożyska. Porównywalne przesunięcie, wykorzystujące pokazany układ w poprzednim patencie nr 4 496 251 należącym do obecnych współtwórców wynalazku wymagałoby promieniowej przestrzeni o wymiarze wynoszącym 0,30 (7,6 mm).

169 263

W konwencjonalnych hydrodynamicznych łożyskach poprzecznych zwykle konieczne jest zapewnienie odstępu warstwy płynowej pomiędzy powierzchnią płytki łożyskowej a częścią wału, która ma być podpierana. Wymaga to niezwykle dokładnych tolerancji produkcyjnych, co może stanowić przeszkodę przy produkcji wielkoseryjnej.

Łożyska w zestawie według wynalazku mogą być wykonywane tak, aby ominąć potrzebę takich dokładnych tolerancji produkcyjnych. Konkretnie przez zastosowanie odpowiednich otworów, rowków i nacięć lub szczelin można określić łożysko, które ma zasadniczo każdą potrzebną cechę eksploatacyjną. Jedna taka cecha, to sztywność lub cecha sprężysta płytki łożyskowej w kierunku obciążenia, to jest w kierunku promieniowym (sztywność promieniowa) odnośnie do łożysk poprzecznych oraz w kierunku osiowym (sztywność osiowa) odnośnie do łożysk wzdłużnych. W tej dziedzinie techniki wiadomo, że warstwa płynowa pomiędzy wałem a łożyskiem może być modelowana, tak jak sprężyna, ponieważ ma ona obliczalną cechę sprężyny lub sztywności warstwy płynu w kierunku promieniowym lub osiowym. Jest to prawdziwe zarówno dla płynów ściśliwych, jak i nieściśliwych, lecz jest szczególnie użyteczne odnośnie do smarów płynów gazowych. Sztywność warstwy płynowej i sztywność łożyska działają jedno przeciw drugiemu, tak że jeśli cecha sprężyny lub sztywności warstwy płynowej przekracza cechę sprężyny lub sztywności łożyska, łożysko będzie uginało się w kierunku sztywności warstwy płynowej (to jest w kierunku promieniowym dla łożysk poprzecznych oraz w kierunku osiowym dla łożysk wzdłużnych) dopóty, dopóki sztywność płynu i łożyska nie równoważą się. Tym sposobem stwierdzono, że jeśli łożysko poprzeczne jest tak zaprojektowane, że sztywność promieniowa tego łożyska jest mniejsza niż sztywność promieniowa warstwy płynowej, to jest konieczne zastosowanie dokładnego odstępu pomiędzy wałem a łożyskiem, ponieważ sztywność promieniowa warstwy płynowej, przy obrocie wału automatycznie i natychmiastowo powoduje odpowiednie ugięcie promieniowe łożyska poprzecznego. Zasadniczo natychmiastowa formacja klinowa powstaje w wyniku natychmiastowej formacji ochronnej warstwy płynowej, przy czym przez to zapobiega uszkodzeniu powierzchni tworzącej klin, co zwykle występuje przy małych prędkościach podczas tworzenia warstwy płynowej.

Oczywiście sztywność promieniowa łożyska jest przede wszystkim funkcją przekroju lub modułu ugięcia konstrukcji podporowej, co zależy od kształtu konstrukcji podporowej. Promieniowa sztywność płytki także zależy od długości szczelin lub nacięć tworzonych w tym łożysku. Jest to też prawdziwe dla łożysk wzdłużnych, naturalnie z wyjątkiem tego, że sztywność osiowa tego łożyska jest krytyczna. Zgodnie z tym według wynalazku można osiągać dobre działanie robocze bez dokładnych tolerancji produkcyjnych, które zwykle są wymagane od łożysk hydrodynamicznych.

Na przykład, łożyska mogą być projektowane w taki sposób, aby miały pasowanie na wcisk, kiedy są zakładane na wał, przy czym kiedy łożysko jest siłą zakładane na wał, płytki uginają się w małym stopniu tak, aby tworzyć kształt zbieżnego klinu, podczas gdy są w położeniu nieruchomego ustawienia. Zetknięcie pomiędzy płytką łożyskową a wałem występuje na tylnej krawędzi. Przy chwilowym uruchomieniu, warstwa płynowa przedostaje się do tego klinu i tworzy ciśnienie płynowe, które powoduje oddzielenie wału i płytki. Tym sposobem zgodnie z innym istotnym aspektem zestawu według wynalazku, łożyska można projektować i wymiarować w taki sposób, że tylna krawędź łożyska jest zetknięta z częścią wału, która ma być podparta, kiedy wał jest w położeniu spoczynkowym.

Łożyska wzdłużne można także projektować tak, aby tworzyć statycznie obciążony klin. Aby tworzyć statycznie obciążany klin, konstrukcja podporowa dla tych łożysk jest projektowana w taki sposób, że płytki łożyskowe nachylają się ku wałowi od promieniowo wewnętrznego obwodowego brzegu płytki łożyskowej do promieniowo zewnętrznego obwodowego brzegu płytki łożyskowej do promieniowo zewnętrznego obwodowego brzegu płytki łożyskowej. Ponadto, konstrukcja podporowa jest tak projektowana, że płytka łożyskowa nachyla się ku wałowi od promieniowo biegnącej przedniej krawędzi do tylnej krawędzi. Tym sposobem, statycznie obciążony klin jest tworzony i zbliża się do klinu optymalnego. Ponadto, płytka jest nachylona ku wałowi na zewnętrznej obwodowej krawędzi tak, aby tworzyć potrzebną cechę zatrzymywania płynu. Sztywność konstrukcji podporowej może być też tak projektowana, aby tworzyć odpowiednią przestrzeń pomiędzy płytkami a wałem natychmiast po obrocie tego wału.

169 263

Alternatywnie, łożysko można tak projektować, że cała płytka łożyskowa styka się z częścią wału, która ma być podparta, kiedy wał jest w położeniu spoczynkowym. Tesn aspekt zestawu według wynalazku jest szczególnie użyteczny w produkcji wielkoseryjnej tych łożysk oraz w wypadku łożysk, które wykorzystują gazowe płyny smarujące, ponieważ pozwala to na dużo większą zmianę tolerancji obróbki mechanicznej. W jednym przykładzie, zmiana wynosząca 0,003 może być zaprojektowana, aby mieć nieznaczny wpływ na klin, natomiast konwencjonalnie wykonywana obróbka mechaniczna znanych łożysk gazowych wymaga tolerancji wynoszącej 0,00000x, co można jedynie osiągnąć za pomocą stosowania wyrafinowanych i kosztownych metod obróbki mechanicznej, takich jak mikrocalowa obróbka mechaniczna za pomocą wytrawiania.

Zgodnie z innym aspektem zestawu według wynalazku, hydrodynamiczne łożyska promieniowe, wykonywane według wytycznych poprzednio omówionych łożysk hydrodynamicznych, można konstruować tak, aby były one przystosowane do umocowania do obrotowego wału i aby przesuwały się z tym wałem lub względem nieruchomej podporowej powierzchni w tej obudowie. Ogólna konfiguracja łożysk, które są przystosowane do zakładania na obrotowy wał, jest podobna do konstrukcji podporowej ogólnych łożysk wyżej omówionych, lecz z konstrukcją promieniowo odwróconą. Z powodu odwróconego ukierunkowania podpory, występują naturalnie różnice w tej konstrukcji. Na przykład, czopowe części płytki łożysk, które obracają się razem z wałem, podpiera się na promieniowo do wewnątrz skierowanej konstrukcji podporowej. Podporowa konstrukcja podpiera płytki łożyskowe, aby uginały się promieniowo do wewnątrz i na zewnątrz tak, aby utworzyć klin hydrodynamiczny odnośnie do gładkiej części obudowy. Podczas gdy łożysko obraca się razem z wałem, siła odśrodkowa działa na płytki łożyskowe i tworzy tendencję przesunięcia tych płytek łożyskowych na zewnątrz ku gładkiej powierzchni obudowy.

Przykład jednej takiej konstrukcji łożyskowej jest na fig. 44. Łożysko to jest zasadniczo promieniowo odwróconą wersją łożyska na fig. 4-6. Łożysko 130 zawiera zewnętrzną średnicę, która zasadniczo tworzy kształt walcowy, lecz dzielony na wiele obwodowych płytek łożyskowych 131. Przedstawione płytki łożyskowe są stosunkowo grube z dwóch powodów. Po pierwsze, grubość zapobiega odkształceniu płytki łożyskowej 131. Po drugie, grubość zwiększa masę płytek łożyskowych 131, przy czym kiedy wał obraca się, siła odśrodkowa, która ma tendencję do pociągania płytek łożyskowych 131 na zewnątrz, zostaje zwiększona. Z powodu tej tendencji płytek 131, aby uginać się na zewnątrz, łożyska można wymiarować w taki sposób, aby miały odstęp względem obudowy. Oczywiście jeśli to potrzebne, płytki 131 mogłyby być cieńsze tak, aby umożliwiać odkształcenie takiej płytki i/lub ograniczać skutek działania siły odśrodkowej.

Poprzednio wspomniane względy odnoszą się do każdego łożyska w zestawie według wynalazku, które jest przeznaczone do zakładania na wał. Różnica między różnymi łożyskami tego typu opiera się na zastosowaniu konstrukcji podporowych, służących do podparcia tych płytek łożyskowych. Ogólnie, każda z poprzednio opisanych podporowych konstrukcji łożyska promieniowego może być przystosowana do wykorzystania, jako konstrukcja podporowa dla płytek łożyskowych 131. Są jednak różnice z powodu odwrotnego ukierunkowania podpór. W konstrukcji łożyskowej na fig. 44, płytki 131 są podparte na pierwszej podporowej części 132, która zawiera wiele pierwszych belek promieniowych lub podobnych do kołków 132a, obwodowych belek 132b oraz drugich belek promieniowych lub podobnych do kołków 132c. Pierwsza podporowa część 132 i płytki łożyskowe 131 są oparte na ciągłej membranie 133, która działa, jako druga podporowa część. Jak pokazano, membrana 133 jest bardzo cienka w kierunku promieniowym (i tym samym elastyczna w tym kierunku) oraz rozciąga się pomiędzy podporowymi belkami lub nogami 134, które działają, jako trzecia podporowa część. Tak, jak w wypadku łożyska na fig. 4-6, membrana 133 może być dzielona na wiele osiowo umieszczonych belek za pomocą wykonania promieniowych cięć poprzez tę membranę. W przykładzie wykonania na fig. 43A i 43B, podporowe belki lub nogi 134 są ciągłymi walcowymi członami i są stosunkowo sztywne tak, że cienka membrana 133 jest oparta, tak jak trampolina. Podobnie do innych łożysk tutaj poprzednio opisanych, podporowe nogi mogłyby mieć inną konstrukcję.

Konstrukcja łożyska przedstawiona na fig. 43 jest przeznaczona do stosowania, jako podpora jednokierunkowa. Konkretnie, układ podporowej konstrukcji na fig. 44 podpiera te płytki, aby miały właściwe ugięcie, lecz tylko kiedy łożysko obraca się we wskazanym kierunku. Przy takim obrocie, przednia krawędź (krawędź najdalej położona względem podporowej konstrukcji) ugina

169 263 się do wewnątrz i odsuwa się od obudowy, natomiast tylna krawędź ugina się na zewnątrz ku obudowie, tak aby tworzyć hydrodynamiczny klin pomiędzy płytkami łożyskowymi a obudową.

Inne łożysko, które jest przystosowane do zakładania w celu obracania razem z wałem, przedstawiono na fig. 45. Łożysko to jest promieniowo odwróconą wersją łożyska na fig. 32. Łożysko jest podobne do tego, które zostało pokazane w nawiązaniu do fig. 44. Różnica między tymi dwiema konstrukcjami polega głównie na konstrukcji układu podporowego. Na przykład, konstrukcja na fig. 45 zawiera osiowo umieszczone belki lub części nożne 134, zamiast ciągłych obwodowych nóg łożyska na fig. 44. Ponadto, pierwsza podpora zawiera symetryczny układ nachylonych belek 132d i 132e. Na zasadzie symetrycznej konstrukcji tego łożyska, jest ono dwukierunkowe. Łożysko to jest także łożyskiem łatwo formowalnym, ponieważ nie ma żadnych „ukrytych** otworów.

Przy obracaniu łożyska względem obudowy, podporowa konstrukcja ugina się tak, aby formować klin hydrodynamiczny między płytką a obudową.

Podobnie, każda z ogólnych konstrukcji łożyskowych, które wyżej były przedstawione, może być przystosowana, jako łożysko zakładane w celu obracania wału względem stałej powierzchni. Ogólnie, trzeba jedynie tego, aby konstrukcja była odwrócona zgodnie z wyżej omawianymi wytycznymi.

Ogólnie, każde z łożysk wyżej opisanych, albo dowolna kombinacja takich łożysk, może być umieszczona i osłonięta uszczelnioną obudową typu, który tutaj opisano. Normalnie, przy projektowaniu uszczelnionego zestawu łożyskowego, każde łożysko będzie miało swoją obudowę lub podstawową część umocowaną do nieruchomych części tej obudowy, a płytki będą umieszczane tak, aby podpierać powierzchnię, która jest obrotowo umocowana do wału. Naturalnie, inne typy łożysk hydrodynamicznych można umieszczać wewnątrz uszczelnionej obudowy. Na przykład uważa się, że płytki łożyskowe opisane w amerykańskim patencie nr 4 676 668 są szczególnie dobrze dostosowane do wykorzystania w uszczelnionej osłonie łożyskowej.

Na fig. 42 przedstawiono konstrukcję, w której nieruchoma część 2 obudowy działa, jako nośnik dla indywidualnych płytek 420. Powierzchnie płytek 420 są przystosowane do podpory planarnej powierzchni obrotowej części 3 obudowy. Ponownie, obrotowa część 3 obudowy obraca się z wałem 5 względem nieruchomej części 2 tej obudowy. Tym sposobem płytki 420 podpierają obciążenia wzdłużne, działające na wał poprzez obrotową część obudowy.

W małych ilościach, łożyska tutaj opisywane są korzystnie budowane za pomocą obróbki wyładowaniami elektrycznymi lub metodami cięcia laserowego. Podwójne linie, pokazane na rysunkach, są rzeczywistymi drogami przewodu elektrycznego lub belki, która typowo ma średnicę od 0,002 do 0,060 (od 0,50 do 1,52 mm). Środek smarowy, który płynie drogami obrabianymi wyładowaniami elektrycznymi, działa jako tłumik płynowy, który zmniejsza wszelkie drgania lub niestabilność przy częstotliwościach rezonansowych. W opisanych wyżej sytuacjach, kiedy tworzy się ciągłą membranę cylindryczną, tłumienie ma postać typu tłumika tłokowego, który wykazuje cechy silnego działania tłumiącego. Istotnym aspektem tej konstrukcji jest to, że kierunek i długość konstrukcji podporowej należy tak ustawiać, aby tworzyć ugięcie skierowane do wewnątrz, jak na fig. 3. Również małe ugięcia samych płytek w kierunku obciążenia, jak na fig. 9, powodują zmiany mimośrodowości, co dodatkowo poprawia robocze działanie łożyska. Podano wg: „Paires, Design of Machinę Elements“, odstęp pomiędzy środkiem łożyska a środkiem wału jest nazywany mimośrodowością łożyska. Ta terminologia jest dobrze znana specjalistom z dziedziny konstrukcji łożysk. Przy nowym podejściu do regulacji lub modyfikowania sztywności konfiguracji łożyskowej lub konstrukcji łożyskowej, a szczególnie do belki, aby ją dostosować do szczególnego zastosowania łożyska, można łatwo otrzymywać optymalne działanie robocze. Ostatnio przeprowadzona analiza komputerowa wykazała, że zasadniczo może być osiągnięta dowolna sztywność lub ugięcie.

Jak wyżej podkreślono, kiedy wytwarza się małe ilości lub prototypu łożysk według wynalazku, łożyska te są korzystnie budowane za pomocą obróbki wyładowaniami elektrycznymi lub metodami cięcia laserowego. Takie małe ilości lub protopyty zwykle buduje się z metalu. Jednak, kiedy większe ilości produkcyjne konkretnego łożyska mają być uwzględnione, bardziej ekonomicznymi są metody produkcyjne, takie jak formowanie wtryskowe, odlewanie, odlewanie ciśnieniowe metalu sproszkowanego i wytłaczanie. Odnośnie do takich metod produkcyjnych może być bardziej ekonomiczne zastosowanie tworzyw sztucznych, materiałów ceramicznych, metali

169 263 sproszkowanych lub materiałów kompozytowych, aby tworzyć łożyska w zestawie według wynalazku. Uważa się, że metody, takie jak formowanie wtryskowe, odlewanie, odlewanie ciśnieniowe metali proszkowych ze spiekaniem i wytłaczaniem są wystarczającego dobrze znane, jako procesy technologiczne i nie muszą być tutaj szczegółowo opisywane. Uważa się, że gdy już zbudowano łożysko prototypowe, metoda wytwarzania formy lub podobnego urządzenia do produkcji masowej łożyska jest dobrze znane specjalistom w dziedzinie odlewnictwa i formowania z wykorzystaniem form. Ponadto rozumie się, że tylko niektóre typu łożysk według wynalazku są przystosowane do wytwarzania w dużych ilościach za pomocą wytłaczania. Ogólnie są to łożyska, które formuje się tylko za pomocą wykonywania obwodowych rowków oraz nacięć lub szczelin promieniowych i obwodowych, które umieszcza się osiowo na całej powierzchni łożyska. Inaczej mówiąc, te łożyska mają przekrój poprzeczny stały lub inaczej możliwy do wytłaczania.

Zgodnie z innym aspektem zestawu według wynalazku, nowa metoda odlewania przy traconym wosku okazała się szczególnie użyteczna przy produkcji pośrednich ilości, na przykład mniejszych niż 5000 łożysk. Zgodnie z tą metodą produkcji, pierwsza czynność procedury odlewania metodą traconego wosku jest wykonywanie łożyska prototypowego. Jak wyżej omawiano i niżej szczegółowo podaje się, prototyp można wyprodukować dowolną liczbą sposobów, lecz korzystnie wytwarza się go za pomocą mechanicznej obróbki kawałka rury o grubych ścianach lub podobnego czopu o kształcie walcowym. W wypadku łożysk większych, cylindryczny czop zwykle obraba się mechanicznie przy zastosowaniu tokarki do formowania powierzchni czołowej i rowków obwodowych, a frezarka jest stosowana do formowania otworów osiowych i promieniowych. Przy obróbce mechanicznej mniejszych czopów cylindrycznych, metody takie jak cięcie strumieniem wodnym, laserowa, wyładowań elektrycznych są ogólnie bardziej odpowiednie. W każdym zastosowaniu jednak czopy zwykle są toczone na tokarce i frezowane, aby otrzymywać większe rowki.

Po wykonaniu łożyska prototypowego może być potrzebne badanie prototypu, aby potwierdzić, że łożysko działa zgodnie z zamierzonym sposobem. W wyniku takiego badania może być konieczne modyfikowanie lub poprawianie prototypu, aby otrzymać potrzebne wyniki.

Gdy już otrzymano zadowalający prototyp, wykonuje się gumową postać tego prototypu. Zwykle czynność ta obejmuje otoczenie tego prototypu topioną gumą i pozostawienie jej aby utwardziła się tak, aby tworzyć gumową formę tego prototypu. Gumowa osłona tego prototypu jest następnie dzielona, a prototyp usuwa się tak, aby otrzymać otwartą formę gumową.

Gdy już otrzymano gumową formę, zostaje ona zastosowana do formowania odlewu woskowego. Czynność ta zwykle obejmuje nalewanie stopionego wosku do gumowej formy i pozostawienie, aby wosk utwardził się i tworzył odlew woskowy tego łożyska.

Gdy już odlew woskowy jest otrzymany, jest on zastosowany następnie do formowania formy gipsowej. Czynność ta zwykle obejmuje osłonięcie odlewu woskowego i nałożenie gipsu, przy czym pozostawia się, aby gips utwardził się wokół odlewu woskowego tak, aby tworzył formę gipsową.

Następnie forma gipsowa może być usunięta, aby tworzyć łożysko. Konkretnie, stopiony materiał łożyskowy, tak jak brąz, nalewa się do formy gipsowej tak, aby stopić i usunąć odlew woskowy z tej formy. Tym sposobem gipsowa forma zostaje napełniona stopionym materiałem łożyskowym, a stopiony wosk usuwa się z tej formy gipsowej.

Następnie, kiedy stopiony materiał utwardza się, forma gipsowa zostaje usunięta z powierzchni otaczającej łożysko i otrzymuje się łożysko.

Ponieważ metoda ta przy wytwarzaniu obejmuje utratę odlewu woskowego, jest ona znana pod nazwą odlewania z traconym woskiem lub odlewania stratnego.

Pomimo faktu, że metoda odlewania traconego wosku, wyżej opisana, obejmuje utratę odlewu woskowego oraz produkcję zarówno formy gumowej, jak i formy gipsowej oraz jest bardzo pracochłonna, okazała się metodą ekonomiczną, gdy są potrzebne tylko średnie ilości produkcyjne, na przykład mniej niż 5000 jednostek konkretnego łożyska. Ekonomiczność tej procedury dla mniejszej ilości łożysk wynika stąd, że formy wykorzystywane w tej metodzie są dużo mniej kosztowne w produkcji, niż złożona forma, która jest potrzebna do formowania wtryskowego lub odlewania metali sproszkowanych.

169 263

Jak wyżej wspomniano, pierwsza czynność metody odlewania traconego wosku, a faktycznie w każdej metodzie, wytwarzania łożysk według wynalazku obejmuje wyprodukowanie łożyska prototypowego. Zgodnie z innym aspektem według wynalazku, stosunkowo złożone łożyska poprzeczne i wzdłużne według wynalazku można wykonywać przy zastosowaniu prostych metod produkcyjnych. Podobne metody wykorzystuje się zarówno dla łożysk wzdłużnych, jak i dla łożysk poprzecznych.

Uwzględniając powyższe uważa się, że wystarcza opisać metodę wykonywania pojedynczego łożyska poprzecznego przez zastosowanie wytwarzania wyładowaniami elektrycznymi i obróbki mechanicznej. Uważa się, że opis takiej produkcji przedstawia łatwość, z jaką stosunkowo złożone kształty łożyskowe według wynalazku mogą być uzyskiwane.

Każde łożysko na początku ma postać półwyrobu cylindrycznego, mającego cylindryczny otwór, jak na fig. 11A oraz 11B. Następnie półwyrób jest mechanicznie obrabiany, aby wykonać promieniowy rowek dla płynu smarującego, jak na fig. 12A i 120. W niektórych zastosowaniach trzeba dodatkowej obróbki mechanicznej półwyrobu, aby otrzymywać czołowe rowki, korzystnie rozmieszczone symetrycznie na promieniowych powierzchniach czołowych łożysk, jak na fig. 13 i 13B. Wykonanie takich czołowych rowków ostatecznie doprowadza do otrzymania łożyska, które daje się łatwo uginać skrętnie. Podczas gdy rowek na fig. 13A oraz 130 jest cylindryczny, można wykonywać zbieżne rowki, jak na fig. 14A i 14B. Jak widać z tego, co niżej opisuje się, umożliwia to otrzymanie łożyska, które wykazuje poprawione cechy ugięcia na podstawie nachylonego ustawienia belek podporowych. W tym kontekście rozumie się, że korzystnym jest, aby podporowe belki, jak na fig. 14A, były nachylone wzdłuż linii, które zbiegają się w punkcie bliskim środkowej linii wału. To zapewnia, że elastyczność występuje wokół osi wału, przy czym ustala się środek działania dla całego systemu taki, że płytki mogą się regulować odpowiednio do nieprostoliniowości wału. W istocie rzeczy, zbieżne nachylanie podporowych belek powoduje, że łożysko działa podobnie, jak podpora kulista łożyskowa przez skupienie podporowych sił na pojedynczym punkcie, wokół którego wał może obracać się we wszystkich kierunkach, aby korygować dowolną nieprostoliniowość. Strzałki na fig. 14A przedstawiają linie działania ugięcia.

Łożyska, mające przekroje poprzeczne typu przedstawionego na fig. 12A i 14A są szczególnie skuteczne przy utrzymywaniu płynu hydrodynamicznego. To wynika stąd, że płytka łożyskowa jest podparta blisko osiowych końców płytki łożyskowej, a środkowa część płytki łożyskowej nie jest bezpośrednio podpierana. Na zasadzie tej konstrukcji, płytka łożyskowa jest podpierana w taki sposób, aby odkształcać się pod obciążeniem i tworzyć wklęsłą kieszeń, zatrzymującą płyn, to jest środkowa część płytki łożyskowej ugina się promieniowo na zewnątrz. To znacznie zmniejsza przeciek płynu. Naturalnie, stopień formowania kieszeni zależy od względnych wymiarów płytki łożyskowej i konstrukcji podporowej. Większa kieszeń zatrzymywania płynu mogłaby być otrzymana przez wykonanie cieńszej powierzchni płytki łożyskowej i podparcie powierzchni płytki na osiowych końcach krańcowych tej płytki łożyskowej.

Po właściwym wykonaniu obróbki mechanicznej półwyrobu cylindrycznego, jak na fig. 12A i 12B, fig. 13A i 13B lub fig. 14A i 14B, promieniowe i (lub) obwodowe szczeliny lub rowki tworzy się wzdłuż promieniowej powierzchni czołowej półwyrobu mechanicznie obrobionego, aby określić płytki łożyskowe, podpory belkowe i obudowę. Na fig. 14C i 14D przedstawiono takie rowki, wykonane w półwyrobie mechanicznie obrobionym na fig. 14A i 14B. Kiedy wytwarza się małe ilości łożysk lub prototypów tych łożysk, aby stosować w konstrukcji formy, nacięcia lub szczeliny są korzystnie formowane za pomocą wyładowań elektrycznych lub przy zastosowaniu lasera. Obróbka mechaniczna półwyrobów cylindrycznych, aby uzyskać konfiguracje na fig. 12A i 12B, fig. 13A i 13B, fig. 14A i 14B lub podobny kształt można wykonać za pomocą konwencjonalnych obrabiarek, takich jak tokarka lub podobne.

Aczkolwiek powyższe omówienie konkretnie dotyczy łożysk poprzecznych, zasady te mają zastosowanie również do łożysk wzdłużnych. Na przykład, łożysko wzdłużne na fig. 15-18 możne być wykonywane obróbką mechaniczną odcinka rury o grubych ścianach, aby wykonać promieniowo wewnętrzne i zewnętrzne rowki, czołowe rowki, osiowe otwory, promieniowe cięcia i ukosowania tak, aby wyznaczyć płytki łożyskowe i konstrukcję podporową.

169 263

Eksploatacyjne cechy łożysk w zestawiach według wynalazku wynikają z odnośnego kształtu, rozmiaru, miejsca i cech materiałowych płytek łożyskowych oraz podpór belkowych, określonych otworami i cięciami lub szczelinami tworzonymi w półwyrobie mechanicznie obrobionym. Parametry te są w dużym stopniu określone wymiarami i miejscem promieniowych obwodowych otworów, cięć lub szczelin, wykonanych w tym łożysku odnośnie do kształtu półwyrobu mechanicznie obrobionego, w którym otwory lub szczeliny wykonuje się, aby otrzymać takie łożysko. Jak wyżej podano, podczas gdy konstrukcja łożysk w zestawach według wynalazku najłatwiej daje się rozumieć w odniesieniu do procesu obróbki mechanicznej, większe ilości korzystnie wytwarza się za pomocą metody odlewania traconego wosku oraz nawet jeszcze większa produkcja łożysk mogłaby być bardziej ekonomicznie wykonywana za pomocą odlewania wtryskowego, odlewania zwykłego, przy zastosowaniu metalu sproszkowanego, odlewania ciśnieniowego, wytłaczania lub podobnymi środkami.

Przy wytłaczaniu dużej ilości łożysk z rurowego półwyrobu walcowego, można wykonywać promieniowe rowki płynu smarującego, jak na fig. 12A i 12B na długości tego rurowego półwyrobu walcowego przed wytłaczaniem. Jeśli jednak są potrzebne czołowe rowki w tym łożysku, mogą one być indywidualnie wyznaczone po cięciu indywidualnych łożysk z wytłoczonego lub mechanicznie obrobionego półwyrobu. Z tego powodu wytłaczanie może nie być korzystną metodą wytwarzania łożysk, które wymagają czołowych rowków, aby zwiększyć elastyczność skrętną.

837

FIG. 33D

FlG.ilA FIG.1IB

FIG.I3B

130

FIG.I3A

12Β

FI6.I2A

FIG.I4A

FIG. 14C

FIG.15

FIG. 16

FIG. 15A FIG· 26A

FIG. 37A

FIG.18

FIG. 20A prior art

FIG. 21

FIG. 26

FIG.30

L.

,521

522 ,523 f ' FIG.30

544

544

544

544 > __ '-χ \ \ , ___-541 “A Ąp”) ĄtBfr

380 ^{546 546} (

302 _ . 302 300

T 546 302

FIG. 29

-544 546 -364

Ύ

FIG29 'Τ

FIG 298

FIG. 30A

380A 382A

S2IA 52IA

FIG.29B

839

FIG. 33A

838

FIG.33B

FIG. 33C

34A

FIG. 34

948

946

Jl

982

FIG. 34A

948

982

PH-ΑΙ

946

FIG.34B

1032

Λ-η (—-HO4O

B-H3

1044

FIG.35A

1082 '1082 FIG.35B

FIG. 36 bQ&VY oiiotyy

WtofittefifiowY TOTAL RAOIAL Ί

FIG. 37

FIG. 38A

FIG. 38B

132αι 132οι

134oib

138οι

ΈΓ

136οι

134 οια

FIG. 38C

322οι

134οι

325οι

FIG. 38D

4.

FIG.38E

FIG42A

ULUU

FIG.42A

FIG.42

234mo

FIG. 39B

232m_

234waJr—r~k r

234ma

234mb' —^238 FIG.39C

234mb

FIG. 40

FIG. 40 A

FIG. 41

I032PS

FIG. 41A

FIG. 43

FIG. 43A

169 263

FIG. 44

FIG. 46A

FIG. 49

FIG. 48

FIG. 49A

FIG. 1C

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 6,00 zł

Claims (23)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zestaw łożyska i wału, przystosowany do montowania w obudowie, zawierający łożysko z otworami i szczelinami, a także z płytkami łożyskowymi i belkami podporowymi oraz cylindryczny podłużny wał, z konstrukcją podporową, podpierającą płytki łożyskowe, znamienny tym, że wał (5) zawiera co najmniej jedną wystającą promieniowo, obwodową część (5R), która ma co najmniej jedną powierzchnię, ustawioną pod uprzednio określonym kątem względem powierzchni podłużnego wału, zaś każda z licznych płytek łożyskowych (75) podpierających wał ma powierzchnię podporową, której co najmniej część (75G) znajduje się pod kątem, dopełniającym do kąta nachylonej powierzchni tej obwodowej części (5R) wału (5), natomiast podporowa konstrukcja zawiera podstawowy człon, mający zewnętrzne obrzeże, które styka się z obudową (10) oraz wiele wzdłużnych podporowych belek wspornikowych (74), a każda z belek (74) ma pierwszy i drugi przeciwległy koniec wzdłużny i jest w odstępie względem zarówno wału (5) jak i obudowy (10), natomiast pierwszy koniec wspornikowych belek (74) łączy się do i podpiera płytki łożyskowe (75), a drugi koniec wspornikowej belki jest przyłączony do podstawowego członu, przy czym wzdłużne belki podporowe (74) podpierają te płytki (75) w taki sposób, że płytki (75) mogą być sprężyście uginane promieniowo na zewnątrz.
2. 2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawowy człon zawiera łożysko promieniowe umocowane na belce.
3. 3. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera liczne promieniowe płytki łożyskowe do podparcia cylindrycznej części wału (5).
4. 4. Zestaw według zastrz. 3, znamienny tym, że każda z płytek łożyskowych (75) opiera się na wspornikowej belce, mającej pierwszy i drugi koniec.
5. 5. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że łożysko jest utworzone z tworzywa sztucznego.
6. 6. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że łożysko jest utworzone przez formowanie wtryskowe.
7. 7. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka łożyskowa, belki (74) i człon podstawowy są formowane z pojedynczego kawałka.
8. 8. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z płytek łożyskowych (75) zawiera dwie obwodowe krawędzie, a wzdłużna belka jest umieszczona bliżej jednej obwodowej krawędzi niż drugiej obwodowej krawędzi.
9. 9. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że łożysko jest łożyskiem hydrodynamicznym, a płytki są tak podparte, że pod działaniem tarcia i nacisku powodowanych obracaniem wału (5) powstaje klin hydrodynamiczny pomiędzy płytkami łożyskowymi a tym wałem (5).
10. 10. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że obwodowa część (5R) wału (5) jest cylindryczna i zawiera powierzchnię, która jest pod kątem prostym do powierzchni podłużnego wału.
11. 11. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że obwodowa część (5R) wału zawiera stożkowo nachyloną powierzchnię, która jest ustawiona pod kątem ostrym względem powierzchni podłużnego wału.
12. 12. Zestaw łożyska i wału, przystosowany do montowania w obudowie, zawierający łożysko z otworami i szczelinami, a także z płytkami łożyskowymi i belkami podporowymi oraz cylindryczny podłużny wał, z konstrukcją podporową podpierającą płytki łożyskowe, znamienny tym, że wał (5) zawiera podłużny, ogólnie cylindryczny człon, mający obszar cylindrycznej powierzchni zewnętrznej oraz co najmniej jedną obwodową część (5R) odchodzącą promieniowo wewnętrznie od cylindrycznej powierzchni zewnętrznej, przy czym ta obwodowa część (5R) ma uprzednio określony wymiar promieniowy wewnętrzny, zaś łożysko zawiera komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych (75) podpierających wał (5) blisko obwodowej części (5R) wału (5), przy czym każda z płytek łożyskowych (75) ma zakrzywione powierzchnie i niecylindryczną część wystającą promieniowo wewnętrznie od zakrzywionej powierzchni, przy czym ta niecylindryczną część ma kształt, który odpowiada kształtowi obwodowej części (5R) wału (5) tak, że ta niecylindryczną część

    169 263 może być wprowadzona i obracać się wewnątrz obwodowej części (5R) w wale (5), przy czym niecylindryczna część płytek (75) ma uprzednio określony promieniowo skrajnie wewnętrzny wymiar, który jest mniejszy niż promieniowo skrajnie zewnętrzny wymiar części wału, zaś konstrukcja podporowa podpierająca każdą z płytek łożyskowych zawiera ciągły obwodowy podporowy człon podstawy i komplet wzdłużnych belek (74), które odchodzą osiowo od członu podstawy, a każda wzdłużna belka ma pierwszy wzdłużny koniec oparty na członie podstawy oraz drugi wzdłużny koniec osiowo odsunięty od tego członu podstawy i podpierający płytkę łożyskową względem tego członu podstawy wspornikowo, przy czym ta konstrukcja podporowa jest wystarczająco sprężysta, aby płytki łożyskowe (75) mogły uginać się promieniowo na zewnątrz i umożliwić wprowadzenie niecylindrycznej części płytkowej wewnątrz obwodowej części (5R) tak, że płytka styka się z wałem (5) wzdłuż stożkowo nachylonej powierzchni, tak że zarówno siła naporu jak i obciążenie promieniowe na wale (5) są przekazywane do tych płytek (75).
13. 13. Zestaw według zastrz. 12, znamienny tym, że ciągły obwodowy podporowy człon podstawy zawiera łożysko promieniowe umocowane na belce.
14. 14. Zestaw według zastrz. 12, znamienny tym, że dodatkowo zawiera drugi komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych, przy czym ten drugi komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych podpiera cylindryczną część wału (5) oraz drugi komplet wzdłużnych belek (74) odchodzących osiowo od członu podstawy i podpierających wspornikowo drugi komplet płytek łożyskowych.
15. 15. Zestaw według zastrz. 12, znamienny tym, że łożysko jest utworzone z pojedynczego kawałka formowanego tworzywa sztucznego.
16. 16. Zestaw według zastrz. 12, znamienny tym, że każda z płytek łożyskowych (76) zawiera obwodową krawędź natarcia i tylną obwodową krawędź wieczną, a wzdłużne belki (74) podpierają każdą z płytek łożyskowych w położeniu bliższym krawędzi wiecznej niż krawędzi natarcia.
17. 17. Zestaw według zastrz. 12, znamienny tym, że łożysko jest łożyskiem hydrodynamicznym, a płytki są tak podparte, że pod działaniem tarcia i nacisku, powodowanego obracaniem wału (5), tworzy się klin hydrodynamiczny między płytkami łożyskowymi a wałem (5).
18. 18. Zestaw według zastrz. 12, znamienny tym, że ciągły człon podstawy zawiera zewnętrzny obwodowy rowek, który dzieli zewnętrzne obrzeże członu podstawy na dwie obwodowe belki.
19. 19. Zestaw łożyska i wału, przystosowany do montowania w obudowie, zawierający łożysko z otworami i szczelinami, a także z płytkami łożyskowymi i belkami podporowymi oraz cylindryczny podłużny wał, z konstrukcją podporową, podpierającą płytki łożyskowe, znamienny tym, że wał (5) ma podłużną część cylindryczną i co najmniej jedną stożkowo nachyloną obwodową część (5R) odchodzącą wewnętrznie od tej części cylindrycznej oraz samonastawne łożysko do podparcia wału (5) obrotowo wewnątrz tego cylindrycznego otworu, przy czym łożysko zawiera obwodowo ciągły człon podstawy, mający zasadniczo cylindryczne zewnętrzne obrzeże, które jest montowane w cylindrycznym otworze, utworzonym w tej obudowie (10), wiele wzdłużnie umieszczonych belek (74), które osiowo odchodzą od co najmniej jednego boku członu podstawy, a każda ze wzdłużnych belek (74) ma pierwszy wzdłużny koniec umocowany do tego członu podstawy oraz drugi wzdłużny koniec, osiowo odsunięty od członu podstawy, przy czym wzdłużne belki (74) są promieniowo odsunięte od zarówno wału (5) jak i tej obudowy (10), zaś każda z licznych płytek łożyskowych (75) jest oparta na jednej ze wzdłużnych belek (74) przy końcu tej wzdłużnej belki, odsuniętej od członu podstawy, przy czym każda z płytek łożyskowych (75) ma wystający promieniowo do wewnątrz występ, przy czym ten występ ma kształt dopełniający do kształtu obwodowej części (5R) wału tak, aby ten występ mógł być utrzymywany w obrębie obwodowej części (5R) wału (5).
20. 20. Zestaw według zastrz. 19, znamienny tym, że zawiera drugi komplet obwodowo rozstawionych płytek łożyskowych, przy czym każda z płytek łożyskowych ma zasadniczo gładką obwodową powierzchnię oraz drugie liczne wzdłużne belki (74), które wystają osiowo od członu podstawy i podpierają drugi komplet płytek łożyskowych przy końcu wzdłużnej belki, która jest odsunięta od członu podstawy.
21. 21. Zestaw według zastrz. 19, znamienny tym, że drugi komplet płytek łożyskowych jest tak podparty, że pod działaniem tarcia i nacisku powodowanego obracaniem wału (5) obwodowe powierzchnie płytek uginają się, tworząc klin hydrodynamiczny pomiędzy powierzchnią płytek a obracającym się wałem (5).

    169 263
22. 22. Zestaw według zastrz. 19, znamienny tym, że łożysko jest utworzone z pojedynczego kawałka formowanego tworzywa sztucznego.
23. 23. Zestaw według zastrz. 19, znamienny tym, że człon podstawy zawiera promieniowe łożysko umocowane na belce.