Опора вала высокоскоростного механизма

 

Использование изобретения: относится к машиностроению и направлено на повышение долговечности работы опор быстроходного вала. Сущность изобретения: опора вала высокоскоростного механизма содержит по крайней мере три подшипника, которые размещены в корпусе на шейках эксцентричных валов. Подшипники размещены так, что наружные кольца их прижаты к опорной шейке быстроходного вала. Каждый эксцентричный вал снабжен рычагом. Рычаги соединены последовательно попарно-параллельно между собой пластинами, установленными на осях, которые закреплены в рычагах. Один из рычагов шарнирно соединен с винтом, установленным на корпусе. Винт снабжен пружиной кручения, один конец которой закреплен на винте, а другой закреплен на корпусе. Пружина создает крутящий момент, который, ввертывая винт в корпус, создает тяговое усилие, передающее тягу, рычаг и пластину крутящий момент на эксцентричный вал. Посредством этого момента обеспечивается постоянный и равномерный режим подшипников к опорной шейке быстроходного вала. Силы же, действующие от неуравновешенной массы на быстроходном валу, в конечном итоге воспринимаются соединением винта с корпусом. Это снижает вибрационные нагрузки и обеспечивает снижение радиальных сил, действующих на подшипники. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструированию высокоскоростных механизмов.

Известна опора вала высокоскоростного механизма, содержащая корпус, по крайней мере три подшипника, размещенные в нем на эксцентричных валах, и устройство для прижима подшипников к опорной шейке быстроходного вала, выполненное в виде шкивов, укрепленных на эксцентричных валах, и гибкой тяги, закрепленной на одном шкиве, последовательно охватывающей другие шкивы и соединенной пружиной растяжения с корпусом механизма [1] Недостатком является то, что в данной конструкции действуют дополнительные силы на подшипники от тягового усилия пружины, которые должны быть больше центробежных сил, возникающих на быстроходном валу от неуравновешенной массы. Избыток и постоянное воздействие дополнительных сил на подшипники снижает долговечность работы опоры вала.

Известен подшипниковый узел высокоскоростной электрической машины, содержащий по крайней мере три подшипника, размещенные в щите по окружности на эксцентричных валах и механизм для прижима подшипников к опорной шейке вала ротора, выполненный в виде рычагов, укрепленных на эксцентричных валах и последовательно соединенных между собой пластинами, установленными на осях, закрепленных в рычагах, при этом, один из рычагов соединен пружиной растяжения со щитом. Рычаги каждой пары равны между собой, а расстояние между осями в каждой из пластин равно расстоянию между центрами соответствующих валов в щите [2] прототип.

Недостатком конструкции является то, что на подшипники действуют дополнительные силы от пружины растяжения, чтобы преодолеть центробежные силы, действующие от неуравновешенных масс на валу ротора. Это снижает долговечность работы подшипников.

Задача изобретения повышение долговечности работы опоры вала.

Сущность изобретения заключается в том, что в опоре вала высокоскоростного механизма, содержащее корпус, по крайней мере три подшипника, размещенные в нем на эксцентричных валах, устройство для прижима подшипников к опорной шейке быстроходного вала, выполненное в виде рычагов попарно равных между собой по длине, укрепленных на эксцентричных валах и последовательно соединенных между собой пластинами, установленными на осях, закрепленных в рычагах, с расстоянием между осями в каждой из пластин равном расстоянию между центрами соответствующих эксцентричных валов в корпусе, винт, установленный в корпусе, и тягу, шарнирно соединенную один из рычагов с винтом, снабженным пружиной кручения, один конец которой укреплен на винте, а другой на корпусе, в результате удалось снизить радиальную силу, действующую на подшипники, и соответственно повысить долговечность работы.

На фиг. 1 схематично изображена опора вала высокоскоростного механизма, общий вид; на фиг. 2 разрез А -А фиг. 1 с применением трех подшипников; на фиг. 3 разрез А -А фиг. 1 с применением четырех подшипников.

Опора вала содержит три подшипника 1, которые размещены в корпусе 2 на шейках 3 эксцентричных валов 4, установленных в корпусе 2. Подшипники 1 размещены по окружности так, что их наружные кольца 5 прижаты к опорной шейке 6 вала 7 механизма 8. Каждый эксцентричный вал 4 снабжен рычагом 9. Рычаги 9 соединены последовательно попарно-параллельно между собой пластинами 10, установленными на осях 11, которые закреплены на рычагах 9. Один из рычагов 9 шарнирно соединен тягой 12 с винтом 13, установленным на корпусе 2. Винт 13 снабжен пружиной кручения 14, один конец 15 которой закреплен на винте 13, а другой конец 16 на корпусе 2.

Пружина кручения 14 создает крутящий момент на винте 13, который по мере износа опорной шейки 6 вала 7 и наружных колец 5 подшипников 1 перемещает тягу 12, рычаги 9 и пластины 10, передовая крутящий момент на эксцентричные валы 4, тем самым поджимает подшипники 1 к опорной шейке 6 вала 7. При этом сила прижима сохраняется и положение геометрической оси вала 7 остается постоянным, так как каждая последовательная пара рычагов 9, укрепленных на эксцентричных валах 4, связанная пластиной 10 на осях 11, представляет собой четырехзвенный механизм, у которого рычаги 9 равны и параллельны, а расстояние между осями 11 в пластине 10 равно расстоянию между центрами соответствующих эксцентричных валов 4 в корпусе 2. В первой паре рычагов 9 (фиг. 2) расстояние "В" между осями 11 в пластине 10 равно расстоянию "В'" между валами 4 в корпусе 2. Во второй паре рычагов, соответственно, расстояние "С" равно расстоянию "С'". Такое соотношение размеров и положение рычагов и пластин относительно эксцентричных осей в корпусе подчиняется правилу параллелограмма, т. е. при повороте одного эксцентричного вала 4 другой эксцентричный вал поворачивается на такой же угол. Так как все эксцентричные валы в опоре последовательно связаны подобными механизмами, то при износе опорной шейки быстроходного вала и наружных поверхностей подшипников в процессе работы, подшипники прижимаются к опорной шейке вала одновременно и с одинаковым усилием. При этом усилие поджима подшипников, т.е. его величина, требуется только для преодоления сил от неуравновешенных масс на быстроходном валу, в конечном итоге воспринимается не пружиной, а самотормозящимся соединением винта с корпусом. Пружина кручения, ввертывая винт в корпус, создает тяговое усилие, которое передается на эксцентричный вал 4.

Для повышения допустимой динамической нагрузки опоры используют не три, а четыре и более подшипников (фиг. 3).

Применение предлагаемой конструкции опоры вала обеспечивает повышение долговечности работы механизма, так как значительно снизились радиальные силы, действующие на подшипники.

Так, например, при неуравновешенной массе на высокоскоростном валу, равной 0,5 гсм при 60000 об/мин, центробежная сила, действующая на подшипники, равна около 180 кг. При этом, чтобы при такой силе подшипники не отошли от шейки вала, необходима противодействующая сила, которая должна быть заведомо больше центробежной силы. В аналоге и в прототипе эта сила создалась от усилия пружины растяжения, которая через рычаги, поворачивая эксцентричные валы, поджимала подшипники к опорной шейке быстроходного вала. В случае же неуравновешенной массы, например, равной 0,05 гсм при тех же 60000 об/мин, и на том же валу эта сила составляет 18 кг, что на порядок ниже предыдущей силы. В результате в первом примере усилие натяжения пружины нужно сделать больше, чем во втором, в десять раз.

В предлагаемой же конструкции опоры вала достаточно лишь слегка поджать подшипники к опорной шейке быстроходного вала, т.е. выбрать все зазоры в устройстве поджима подшипников для всех случаев, так как силы, действующие от неуравновешенной массы, воспринимаются в конечном итоге соединением винта с корпусом, а так как это соединение самотормозящееся, то практически эта сила воспринимается жесткой системой. При этом снижаются вибрационные нагрузки, так как вместо "плавающей" системы предложена жесткая система восприятия нагрузки.

Применение конструкции увеличивает долговечность работы опоры вала высокоскоростного механизма в 3-4 раза.

Формула изобретения

Опора вала высокоскоростного механизма, содержащая корпус, по крайней мере три подшипника, размещенные в нем на эксцентричных валах, устройство для прижима подшипников к опорной шейке вала, выполненное в виде рычагов, укрепленных на эксцентричных валах и последовательно соединенных попарно между собой пластинами, установленными на осях, закрепленных в рычагах, рычаги каждой пары по длине равны между собой, а расстояние в каждой из пластин между осями равно расстоянию между центрами соответствующих эксцентричных валов в корпусе, винт, установленный в корпусе, и пружину, отличающаяся тем, что один из рычагов шарнирно соединен тягой с винтом, пружина выполнена в виде пружины кручения, один конец которой укреплен на винте, а другой конец на корпусе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3