CH653105A5

CH653105A5 - Schwingungsgedaempfte lagervorrichtung.

Info

Publication number: CH653105A5
Application number: CH3670/81A
Authority: CH
Inventors: Michiaki Ida; Noriaki Hagiware; Naoyoshi Yamago; Masahiro Yoshioka; Katsuaki Kikuchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-06-04
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1985-12-13
Also published as: JPS60569B2; IT1144728B; IT8167763A0; US4392751A; DE3122053A1; DE3122053C2; JPS571822A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung mit einem Gehäuse, einem eine Welle tragenden Lager, einem federnden Lagergestell, über das das Lager am Gehäuse gehalten ist, und einem einen Ölfilm enthaltenden Dämpfungsabschnitt, der zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Aussenumfangsfläche des Lagers gebildet ist, um die Lagerschwingungen zu dämpfen. Sie ist besonders geeignet zum Einsatz in mit hoher Drehzahl umlaufenden Maschinen, insbesondere zur Verwendung mit solchen Maschinen, die im Verlauf ihrer Beschleunigung auf die hohe Betriebsdrehzahl mehrere kritische Drehzahlen durchlaufen.

Gedämpfte Lagervorrichtungen zum Dämpfen der in der Welle einer umlaufenden Maschine erzeugten Schwingungen sind z.B. in den US-PS'en 3 456 992 und 4 027 931 angegeben. Diese gedämpften Lagervorrichtungen sind von einem

Ölfilmdämpfer gebildet, der zwischen einem eine Welle aufnehmenden Lager und einem Gehäuse ausgebildet ist, sowie von einer Lagerstützfederung, mittels welcher das Lager am Gehäuse gehalten ist. Die Schwingungen im Lager und die instabile Schwingung, die als «Schlagen von Öl» (oil whip) infolge eines instabilen Ölfilms bezeichnet wird, werden durch die kombinierte Wirkung der von der Lagerstützfederung ausgeübten Federkraft und der Presswirkung des Ölfilms im Ölfilmdämpfer gedämpft.

Bei der gedämpften Lagervorrichtung der vorstehend genannten Art gibt es einen optimalen Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers und eine optimale Federsteifig-keit der Lagerstützfederung. Der optimale Dämpfungskoeffizient und die optimale Federsteifigkeit werden nach Massgabe der Eigenschaften des umlaufenden Teils und des Lagers bestimmt.

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

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

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, die Dämpfungseigenschaften nach dem Montieren derselben einzustellen, um eine bessere Dämpfung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird mit der im Anspruch 1 beschriebenen Vorrichtung gelöst.

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

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

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

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

Fig. 4 eine Ansicht der gedämpften Lagervorrichtung in Richtung der Pfeile IV-IV von Fig. 2;

Fig. 5 eine Abwicklung der Aussenumfangsfläche des Lagers in einem Dämpfungsabschnitt der gedämpften Lagervorrichtung nach Fig. 2;

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

Fig. 7 eine Abwicklung der Innenumfangsfläche eines Lagerstützteils in dem Dämpfungsabschnitt der gedämpften Lagervorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 8 eine rechtsseitige Ansicht der Innenumfangsfläche von Fig. 7; und

Fig. 9 und 10 Ansichten von Änderungszuständen des Wirkungsbereichs des Ölfilms im Dämpfungsabschnitt nach Fig. 2.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die bevorzugte Ausführangsbeispiele zeigen. Nach Fig. 1 umfasst eine schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung ein Gehäuse 1, eine Welle 2 und ein die Welle 2 aufnehmendes Lager 3. Das Lager 3 ist am Gehäuse 1 durch ein federndes Lagergestell 4 federnd bzw. elastisch

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gelagert. Das federnde Lagergestell 4 ist käfigartig ausgebildet mit einer Mehrzahl Rippen 4a und weist zwei Flansche 4b, 4c auf, wobei der Flansch 4b an der Seitenfläche des Lagers 3 festgelegt ist, während der Flansch 4c mit Schrauben 5 am Gehäuse 1 gesichert ist. Durch diese Anordnung ist das Lager 3 in Radialrichtung verschiebbar. Das Lager 3 weist auf seiner Innenumfangsfläche eine Lagergleitfläche 3 a und auf seinem Aussenumfang eine Kegelfläche 3b auf. Eine Ölfilmspalte 6a in einem allgemein mit 6 bezeichneten Dämpfungsabschnitt ist auf der Kegelfläche 3b gebildet. Zwischen der Aussenumfangsfläche des Lagers 3 und dem Gehäuse 1 ist ein Lagerstützteil 7 angeordnet. Dieser weist an seinem Innenumfang eine Kegelfläche 7a auf, die parallel mit der Kegelfläche 3b des Lagers 3 verläuft. Der Lagerstützteil 7 ist längs der Innenfläche des Gehäuses 1 durch Drehen von Stellschrauben 8 axialverschiebbar. Um ein Austreten der viskosen Flüssigkeit zu verhindern, sind an der Aussenumfangsfläche des Lagers 3 an Stellen nahe beiden axialen Enden desselben Dichtungen 9 angeordnet. Die Lagergleitfläche 3a des Lagers 3 weist eine Ölzufuhrnut 10 auf, die über einen im Lager 3 gebildeten Ölkanal 11 und einen im Lagerstützteil 7 gebildeten Kanal 12 über den Dämpfungsabschnitt 6 zu einem Ölzufuhrkanal 13, der im Gehäuse 1 gebildet ist, führt.

Die so aufgebaute schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung arbeitet wie folgt:

Wie erwähnt, sind die Aussenumfangsfläche des Lagers 3 und die Innenumfangsfläche des Lagerstützteils 7 so kegelig ausgeführt, dass sie einander zugewandt sind und ihre Lagen parallel zueinander ändern. Wenn also der Lagerstützteil 7 nach rechts (in den Zeichnungen) mittels der Stellschrauben 8 verschoben wird, wird die Ölfilmspalte 6a des Dämpfungsabschnittes 6 vergrössert. Wenn dagegen der Lagerstützteil 7 nach links verschoben wird, wird die Ölfilmspalte 6a verkleinert. Durch Verstellen der Ölfilmspalte 6a des Ölfilmdämpfers ist es also möglich, den Dämpfungskoeffizienten des Dämpfungsabschnittes 6 zu ändern, wie aus der folgenden Erläuterung ersichtlich ist.

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

mit

(X = Viskositätskoeffizient des Öls,

R = Radius der Ölfilmspalte 6a,

L = axiale Länge der Ölfilmspalte 6a und Cr = Dicke der Ölfilmspalte 6a.

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

Bei der gedämpften Lagervorrichtung entsprechend Fig. 2 ist der Dämpfungskoeffizient dadurch einstellbar, dass der Wirkungsbereich des Dämpfungsabschnittes 6 verstellt wird. Zu diesem Zweck weist der Flansch 4c des federnden Lagergestells 4 Langlöcher 14 zur Aufnahme von Bolzen auf (vgl. Fig. 3). Dabei kann nach dem Lockern der Bolzen 5 das Lager 3 mittels des federnden Lagergestells 4 in Umfangsrichtung gedreht werden. Wie aus den Fig. 4-6 ersichtlich ist, sind in der Kegelfläche 3b des Lagers 3 Ausnehmungen 15 gebildet. Ebenso sind (vgl. die Fig. 7 und 8) in der Kegelfläche 7a des Lagerstützteils 7, die der Kegelfläche 3b gegenüberliegt, Ausnehmungen 16 vorgesehen.

Wenn also durch das federnde Lagergestell 4 auf das Lager 3 eine Drehkraft übertragen wird, um das Lager zu drehen, ändert sich der Wirkungsbereich des Ölfilms entsprechend Ai und M in den Fig. 9 und 10. Durch Ändern des Wirkungsbereichs des Ölfilms in der vorgenannten Weise werden die Werte von R und L in der Gleichung (1) so geändert, dass der Dämpfungskoeffizient C änderbar ist.

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

Mit der angegebenen Vorrichtung ist es also möglich, den Dämpfungskoeffizienten optimal auf eine Änderung der Ölviskosität infolge der Umgebungstemperatur einzustellen. Das ergibt den Vorteil, dass die aufwendige Präzisionseinstellung der Öltemperatur entfallen kann.

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

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

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

653105 PATENTANSPRÜCHE

1. Schwingungsgedämpfte Lagervorrichtung, mit einem Gehäuse (1), einem eine Welle (2) tragenden Lager (3), einem federnden Lagergestell (4), über das das Lager am Gehäuse gehalten ist, und einem einen Ölfilm enthaltenden Dämpfungsabschnitt (6), der zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Aussenumfangsfläche des Lagers gebildet ist, um die Lagerschwingungen zu dämpfen, gekennzeichnet durch in dem Dämpfungsabschnitt (6) vorgesehene Mittel (7,3b, 7a) zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten aufweisen: eine kegelige Aussenumfangsfläche (3b) am Lager (3), auf die der Ölfilm wirkt, und ein Lagerstützteil (7), das längs dem Gehäuse (1) axialverschiebbar ist und eine der kegeligen Aussenumfangsfläche (3b) des Lagers (3) gegenüberliegende Kegelfläche (7a) aufweist, wobei die Ölfilmspalte (6a) zwischen beiden Kegelflächen (3b, 7a) gebildet ist (Fig. 1).

3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Mittel zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten aufweisen:

- Ausnehmungen (15) in der Aussenumfangsfläche (3b) des Lagers (3), auf die der Ölfilm wirkt, und

- ein Lagerstützteil (7), das in seiner der Aussenumfangsfläche (3b) des Lagers (3) gegenüberliegenden Innenumfangsfläche (7a) Ausnehmungen (16) aufweist, wobei das Lagerstützteil (7) im Gehäuse (1) drehbar angeordnet ist (Fig. 2-10).

4. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Mittel zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten aufweisen:

- eine kegelige Aussenumfangsfläche (3b) am Lager (3), auf die der Ölfilm wirkt und in der Ausnehmungen (15) gebildet sind, und

- ein Lagerstützteil (7), das eine der Kegelfläche (3b) des Lagers (3) gegenüberliegende kegelige Innenumfangsfläche (7a) aufweist, in der Ausnehmungen (16) gebildet sind, wobei das Lagerstützteil (7) im Gehäuse (1) derart gehalten ist, dass es in Axialrichtung verschiebbar und in Umfangsrichtung drehbar ist.