Способ стабилизации вращения вала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к точному машиностроению , в частности к метода достижения малой виброактмвности вала, вращающегося в шарикоподшипниковых опорах. Цель изобретение - снижение виброактивности ьэла по всей его длине. Указанная цель достигается тем, что подбирают подшипники 2 с четным числом шариков, деформируют наружное кольцо каждого шарикоподшипника 2 в двух диаметрально протисоположных точках, обеспечивают овальность наружного кольца. Устройство стабилизации вращения вата содержит пркводной вал, смонтированный в корпусе 3 на шарикоподшипниках 2. сопряженных наружными кольцами с двумя пьеэовибраторами 4, генератор электрических колебакш, 6. Пьезовибраторы 4 выполнены ь виде пьсзоксрпмических столбиков, расположенных дилмсмрзлыю вокруг наружного кольца шарикоподиь-пника 2. Устройство тельмо снабхсено источником постоянного напряжения 7 и коммутирующим устройством 5. Один вход последнего подсоединен к генератору электрических колебаний 6. другой вход - к источнику постоянного напряжения 7. Выходы подключены к электродам п эсзокерамическмх столбиког. 4, общая деформация которых, от воздействия постоянного напряжения не превышает величины радиального зазора шарикоподшипника. 2 с.п. ф-лы. 2 ил. f) W Г

C0l0n СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 M 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01КРЫТИЯМ

ПРИ ГКН СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕИИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 480 699/27 (22) 14,03,90 (46) 23,01.92, Бюл. № 3 (71) Каунасский политехнический институт им. А.Снечкуса (72) В.И.Р.лексеенко, 1О.IO.Ãïöÿnè÷þñ, Д.В.Даукшис, В,П.Жлмайтис и Л.В.Палюнайте

- (53) 658.562.012.1 (080.0) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1174612,,:n. G 01 "I 13/04, 1903.

Авторскос свидетель:.-во СССР № 920434, кл, С Л 1 у1 13/34:, 190. (54) СПОСОu ii Au ° iJ КЗА, Й14 ВРА1 ЕНИЯ ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к точному и;-шиностроснию, в частности к методаМ достижения малой вибро".êтивности вала, врагцающегося в шарикоподшипниковых опорах. Цель изобретения — снижение виброактивнос1и вала по всей его дгине, Указанная цель достигается тем, что подбирают подшипники 2 с четным числом шариков, „„5О „„1707406 деформируют наружное кольцо каждого шарикоподшипника 2 в двух диаметрально противоположных точках, обеспечивают овальность наружного кольца. Устрсйстзо стабилизации врагцения вала содержит приводной вал, смонтированный в корпусе 3 на шарикоподшипниках 2, сопряженных наружными кольцами с двумя пьезовибраторами 4, генератор электрическ: х колеба -.ий

6. Пьезовибраторы 4 выполнены в виде пьсзоксра .1ических столбиков, расположс . ных диаме оально вокруг наружнc;c кольца ла" рикоподш,-пника 2, Устройство депо нительно снабжено источником постоянного

HBllpA>Yония 7 и коммутируюгцим устройством 5. Один вход последнего подсоединен v. генератору электрических колебаний 6, др гой вход — к источнику постоянного напряжения 7. Выходы подключены к электрода,"т п,езо:;ерамических столбиког. 4, общая деформация которых от воздействия постоянного нап,)яжения не превышает величины радиального зазора шарикоподшипника. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

3 1707496

Изобретение относится к точному машиностроению, в частности к методам достижения малой виброактивиости вала,, вращающегося в шарикоподшипниковых опорах.

Известны способы снижения виброактивности вала, заключающиеся в устранении подшипниковых вибраций как путем подбора подшипников более высоких классов точности, так и путем создания предварительной осевой нагрузки на наружное кольцо шарикоподшипиика.

Известна стабилизирующая шарикоподшипниковая опора вала, содержащая приводной вал, смонтированный в корпусе на двух шарикоподшипииках. t3 этом устройстве стабилизация вращения вала достигается путем взаимной компенсации возмущения шарикоподшипников, для чего сепараторы шарикоподшипников выполняloT динамически неуравновешенными, а подшипники -подбирают с равной скоростью вращения сепараторов.

Недостатком известных способов и устройств является то, что для обеспечения нужной виброактивности вращающегося вала подбирают подшипники высокой точности, обладающие оди14эковыми радиальными биениями и обес- ечивающие одинаковые скоро"ти вращения сепараторов, т.е. идут технологическим путем, учитывающим только повышение точности подшипников, а не управление их параметрами. Технологический путь дорог и труднореализуем, так как с течением времени параметры падши«ников меняются из-эа температурных деформаций, износа и -т.д.

Известен способ стабилизации вращения вала, заключающийся в том, что иа наружные кольца шарикоподшипииков воздействуют вибрацией и, управляя силами трения в шарикоподшипниках, обеспечивают синхронное вращение их сепараторов. При таком вращении сепараторов подшипников про ивоположиых концов вала происходит - взаимная компенсация возмущений этих подшипников, что позволяет достичь в зоне посередине между опорами вибрсактивиости, близкой к нулю.

Известная стабилизирующая шарикоподшипниковая опора вала, выбранная в качестве прототипа, содержит приводной

ВаЛ, СМОИтИРОВгии Гй В 1 РПУСЕ Иэ 11ЛРИКОПОДШ!;П И1 КЕУ, ".n P l" . Ь1 Х t: ", n4т.-;,>; Ц кольцами с двумя пьеэовибр.vð=,..., „,.нератор электрических колебаилй. Однако известные способ и устройство ие обеспечивают снижение виброактивиости вала по всей его длине, а лишь в узкой soI c nocepe10

20

30

35 ком постоянного напряжения и . коммутирующим устройством, один вход ко40 торого подсоединен к генератору электрических колеба1 ий, второй вход подсоединен к источнику постоянного напряжения. выхо45

50 с Г дине длины вала между опорами. Это обусловлено тем. что снижение виброактивности взла достигается не путем снижения виброактивности самих шарикоподшипииков, а путем компенсации вибрационных возмущений одного подшипника иа одном конце вала вибрационными возмущениями другого подшипника, .расположенного на другом конце вала. Эти вибрационные возмущения направлены в противоположные стороны и поэтому в средней зоне вала между опорами достигается их вэаимокомпеисация. Этим путем невозможно достичь снижения виброактивиости вала по всей его длине.

Цель изобретения состоит в сии>кении, 1 виброгктивиости вала по всей его длине, Поставленная цель достигается тем, что при способе стабилизации вращения вала, включающем вибрациониое воздействие на наружные кольца шарикоподшипииков, эти шарикоподшипники подбира1от с четным числом шариков и деформируют наружное кольцо каждого шарикоподшипиика в двух диаметрал био противополо>киых точках.

Обеспечивают овальность наружного кольБ устройстве стабилизации вращения вала, содер>кащем приводной вал, смонтированный G. корпусе HR шарикопод1иипни ках, сопряженных наружными кольцами с двуми пьезовибраторами, и генератор электрических колебаний, пьезовибраторы выполиеиы в виде пьезокерамических столбиков. расположенных диаметрально противоположно вокруг наружного кольца каждого шарикоподшипни;а, при этом устройство дополнительно снабжено источииды подключены к электродам пьеэокерамических столбиков, а деформация пьезокерамичсских столбиков от воздействия йостояииого напряжения не превышает величины радиального зазора шарикопод шипиика, при этом шарикоподшипники подобранй с четным числом шариков.

Пример. В шарикоподшипниковой подвеске вала. в которой в качестве опор применялись радиальные одиорядиые шарикоподшипники 200 ГОСТ 8338-75 с нао >хи =1м л>1 3;лет:.э. 1 1; - 30 и»; 11 эи> трен "1 д,1гвлл1.ро Д вЂ”. 10 а> 1.1 рэ игг1ь,л lq з 1г г гевой опоре 17 мкм, в правой опоре 19 1к.л, диаметр вала по всей длине между опорами

20 мм, а расстояние между опорами 50 I-м, была достигнута стабилизация вращения

1707496 вала согласно предлагаемому способу, по которому на наружныс кольца шэрикоподшипников воздействовали вибрацией частотой 17,5 кГц с амплитудой колебаний 1,2 мкм, а наружные кольца шэрикоподшипнЛков были деформированы в двух диаметрально противоположных точках с достижением овальности этих колец. Величина деформации наружного кольца левого . подшипника б мкм, а правого 7 мкм. Для деформирования наружнь«х колец и вибрэционного воздействия на иих применялись пьезокерэмические столбики длиной 78 мм, склеенные из пьезокерамических дисков диаметром 0,15 и толщиной 1 мм, При подаче на зти столбики постоянного напряжения они по обратному пьезоэффекту удлинялись, тем самым дефор«1ируя нарух«ные кольца шэриксподшипников до овальной формы. При одновременной подача H", пьезостолбики переменного напряже««ия осуществлялось вибрациониое воздейств«1е, снижающее счлы трения качения в опорах.

При овальной фор,ле наружных колец шэрикоподшипников, т,е, их деформации в двух

ДИаМЕтРаЛЬНО ПРОтИВОПОЛОжиЫХ тОчКЭХ, И при условии, что число шариков в шарикоподшипнике четкое Обеспечивается условие взаи«< ком..«енсации возмущаю«цих усилий, возникающих B каждой опоре «ри вращении вала, приводящее к центрированию вала в этих опорах. При це««тр««рова «ии вала в каждой опоре снижается его виброактивность по всей его дл 1не. Взэик«скомпенсэция возмущаю«цих усилий в шарикопсдшипникс обьясняется тем, что в любой момент времени в любс1л предельном сечении шарикоподшипника при наружном кольце, име«сщсм овальную форму, радиальные зазоры в диаметрально противоположных точках одинаковы, что и определяет равные, но противоположно напрэвлениыэ возмущэ«ов.ие усилия, равнодействующая которых близка к О. При вращении вала со скоростью л =- 500 об/м«1н без обеспечения овэпьиссти наружиь х колец и без вибрациснного воздействия величина биения левого конца вала 17 мкм, правого 19 мкм. При подключении пьезостолбиков к питанию и обеспечении овальности наружных колец v. вибрационного воздействия величина биения nesoro конца вала 0,8 мкм, а правого 1,1 мкм.

С

Нэ «»; г. l 0 О;.с> э«н«3 с 5i i . х .. -1=: .>стрсйCTl3«3; НЭ «»И> .. О цH«> И.> 0> > >3, ««С П>«; >Р«. -H .! ° разрез.

Устройство состоит из вала 1„ расположенного в шэрикоподшипникэх 2 с четным числом шариков, установлен««ых в корпусе

K Н ЛП.>ж«» »> У «.n>»>,««V КЭЯ;ЛОГО ШЭОИКО0СДшипника 2 в диа«летрэльно противоположных точках поджаты два пьезокерэмичсских столб« ка 4, склеенных из дисковь«х пьезоэлементов. Пьсзокерэ;«ические столбики 4

ПОДКЛ О««ЕКЫ К СЫХСДаМ КОММУТ»ОУЬ>ШЕГО ЧС5 тройствэ 5, один из входов ко«срого подсоединен к выходу генератора 6

Электрических кслебзний, а другой — к в«входу источника 7 постоянного г«эпряже««ия.

Устройство работает сле;,«»«Огц«1«л обра10 зом.

При подаче постоянного ««эпрягхе; л«1 источника 7 на пьезскерэмичсские столби/ пьезоэффекта удлиняются и,"..", Ормир >«от

15 наружvoe кольцо шариксг>од«>3ип1««лка 2 (фиг. 2). При такс,";е«»ормэции наружное кольцо прини;лает Овальную форму, при которой рэдиэль««ы зазоры в див;лстГэпьнс протицопслох<ных тчкэх рег«ы между Со-20 бой, f«тэк как число шар«<ков подшипника 2 подобрано чети««м, то силы, действующ>««е на вэл 1 в диаметрально противоположных точках, взэим« О урэвиоваши. эю3ся, чтс приводит к це««1р,<ровэнию вэп 1 в ках<дой

25 опоре. При од««овремениом подключе««ии коммутирующ«1«л yu pod;cl pом 5 пьезостолб;:.ксв 4 к генератору 6 алека.,вских колебаний в них «3oзб,>ждэ«стся механические кслсбэиия «3yl О,.g!q «>»сто ь«op,„»«3«<3шиеся

80 нэ в«арикопсдшип1««1к«1 2 и сних<эющие сит ы трения в опора .

Одновременное це««трирогл «««е вэлэ ь1 снижение сил тре;:,ия качения ц«чарикопод,LL«è0««èi.Вх снижэ«от виброэк>ис««ость в кзж. «5 дои Опоре более чем на порядок (г ле >Ой опоре с 17 до 0,8 мкм, в прэг«сй« с 19 до 1,1 мк>л).

Использование прсдлэгэе«ло о способа стабилизации вращсния вэлэ и устройства

40 для его осущес«вле«ия позволяет сниз«гть виброактивность цала более чем нэ порядок по всей его длине, э HQ Tolb«подшипниковых подвесок вь«сокоточных

45 цапов, Одновременно снижэе-.ся сс,3ес с:— мость достиже««ия низкой виб«"Оэктив>«ости вала, так как известные способы основан «! на испсльзовании шарикоподшипников высокой точности, цена которых резко гозра50 стает в зависи«лости QT их точности.

Формула изобретения

1. Сoоссб стэбилиз=> "«ии «« :щсl! 1я l3элэ

П«> .-. .3- 3 -Г-,,-; - > fl Q H!l II .;; ГОП>!, 0 i« п >>=Г i 1 J„

55 рико««сд«>«1п««1кэ> и и с я тем, чго, с целью снижен,. вибрoэктивности вала по 3c".1 длине, по>лбнр- :от подшипники с четным число>л «««:.р>и>огч деформируют 1«эружные кольца в двух д«1э»ет7

1707496

Составитель B.Àïåêñååíêî

Реда,".тор О,Юрковецкгя Техред M.Moðãåíòàë Корректор Т,Палий

Заказ 262 Тираж !.одписи: е

BHWlflN Государственного комитета по изобретениям и открыти:;.: пр.. Г-".1 Т СССР

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Гатент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 рально противоположных точках для получения овальности наружного кольца.

2. Устройство стабилизации вращения вала, содержащее приводной вал. установленный в корпусе на шарикоподаипниках, 5 наружные кольца которых соединены с двумя пьеэовибраторами, генератор электрических колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено источником постоянного

10 напряжения и коммутирующим устройством, подшипники выполнены с четным числом шариков, а пьеэовибраторы выполнены в виде диаметрально противоположно расположенных пьезокерамических столбиков, соединенных с упомянутым коммутирующим устройством, вход и выход которого соединены соответственно с генератором и источником постоянного. напряжения,