Опора для ротора для балансировочной машины
Изобретение относится к опоре для ротора для балансировочной машины с корпусом подшипника, который радиально и упруго упирается в данную опору. Технический результат направлен на создание опоры ротора с улучшенной изотропной поддержкой корпуса подшипника, а также на снижение затрат при изготовлении. Опора для ротора для балансировочной машины содержит корпус подшипника и опоры подшипника, причем корпус подшипника разделен горизонтальной центральной плоскостью на нижнюю и верхнюю половины и упирается радиально упруго в опору высокой жесткости для подшипника, по меньшей мере, двумя одинаково исполненными и расположенными пружинными элементами, которые расположены на противоположных сторонах корпуса (1) подшипника симметрично относительно включающей главную ось подшипника плоскости, причем опора (2) подшипника имеет две удаленных друг от друга опорных стойки (11), между которыми расположен корпус (1) подшипника, в который упираются пружинные элементы, причем пружинные элементы выполнены в виде работающих на изгиб стержней (12), которые расположены параллельно главной оси подшипника и в которые корпус подшипника упирается радиально по отношению к их продольной оси. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к опоре для ротора для балансировочной машины с корпусом подшипника, радиально и упруго упирающимся в высокой жесткости опору подшипника, по меньшей мере, двумя одинаково исполненными и расположенными пружинными элементами.
При изготовлении вращающейся опоры для балансировки, в частности, роторов с эластичными валами имеется необходимость выравнивания влияния жесткости опоры в радиальных направлениях относительно главной оси подшипника, вокруг которой ротор может вращаться, и обеспечения упругой податливости подшипника относительно его центральной точки для компенсирования прогибов ротора.
Известная из DE 1240343 опора вышеназванного типа имеет для выполнения указанных требований две одинаково исполненных поддерживающих подшипник системы, у которых линии действия пересекаются в центральной точке подшипника и которые расположены в вертикальной плоскости и под углом 45° к вертикали в жесткой опоре подшипника. Каждая из поддерживающих подшипник систем состоит из двух образованных пружинящими стержнями пружинных пар, которые поддерживают корпус подшипника на опорной пластине, и винтовой пружины в качестве эластичного элемента, которая расположена между опорной пластиной и опорой подшипника. Для стабилизации поддерживающие подшипник системы имеют, кроме того, пластинчатые пружины, которые расположены под прямым углом к осям пружинящих стержней и эластично поддерживают опорную пластину на опоре подшипника. Кроме того, корпус подшипника в направлении главной оси подшипника поддерживается винтовыми пружинами на опоре подшипника. Эта известная конструкция требует очень больших затрат. Она обеспечивает приблизительно одинаковую жесткость только в горизонтальном и вертикальном радиальных направлениях, не обеспечивая, однако, этого в других радиальных направлениях.
В основе настоящего изобретения лежит задача создания опоры ротора вышеупомянутого типа с улучшенной изотропной поддержкой корпуса подшипника, которая отличается небольшими затратами на изготовление.
Задача решается представленным в п.1 изобретением. Предпочтительные варианты осуществления раскрываются в зависимых пунктах.
Изобретением предусмотрено, что пружинные элементы расположены на противоположных сторонах корпуса подшипника симметрично по отношению к включающей главную ось подшипника плоскости и опора подшипника имеет две отстоящих друг от друга опорных стойки, между которыми расположен корпус подшипника и на которых поддерживаются пружинные элементы.
Изобретение основывается на знании того, что для обеспечения одинаковой в горизонтальном и вертикальном направлении жесткости поддержки корпуса подшипника необходимо пружинные элементы поддерживать в сопряженной с соответствующим направлением осевой плоскости или симметрично относительно нее с очень высокой жесткостью, сравнимой с жесткостью фундамента. Только таким путем можно исключить влияние изгибов, которое препятствует в известных упорных системах подшипников достижению изотропного состояния. Согласно изобретению жесткость опоры подшипника должна быть существенно больше, в частности не менее чем в 10 раз, чем обеспечиваемая пружинными элементами жесткость упора корпуса подшипника.
Пружинные элементы соответствующей изобретению опоры могут быть исполнены по-разному. Особенно предпочтительным является исполнение пружинных элементов в виде работающих на изгиб стержней, расположенных параллельно главной оси подшипника и поэтому проявляющих пружинное действие в радиальном по отношению к своей продольной оси направлении. Благодаря такой конструкции пружинных элементов соответствующая изобретению опорная система становится полностью изотропной, что для работы балансировочной машины, в частности при балансировке роторов с эластичными валами, имеет очень большое значение.
Предпочтительно корпус подшипника поддерживается на каждой опорной стойке опоры подшипника двумя удаленными друг от друга работающими на изгиб стержнями. В результате этого крутильная жесткость упора корпуса подшипника существенно увеличивается и противодействует возникновению крутильных колебаний относительно соединяющей места упора на противоположных сторонах корпуса подшипника оси. В зависимости от нужной жесткости упора можно, к тому же, менять количество расположенных на противоположных сторонах корпуса подшипника работающих на изгиб стержней. Если, например, на корпусе подшипника и на опорных стойках опоры подшипника имеются гнезда для трех работающих на изгиб стержней, можно при одинаковом исполнении работающих на изгиб стержней добиться трех разных степеней жесткости. Другая возможность ее изменения появляется при наличии работающих на изгиб стержней разной жесткости.
Для размещения работающих на изгиб стержней опорные стойки имеют на своих концах расположенные параллельно и симметрично по отношению к перпендикулярной к главной оси подшипника главной плоскости несущие пластины, которые имеют параллельные главной оси подшипника отверстия для размещения концов работающих на изгиб стержней, перекрывающих промежутки между несущими пластинами. Другая предпочтительная возможность исполнения появляется, если работающие на изгиб стержни и несущие пластины на своих концах выполнены заодно. Для упора корпуса подшипника в работающие на изгиб стержни, в соответствии с изобретением, предусмотрены пары закрепленных на корпусе подшипника зажимных пластин, между которыми зажимами закрепляются серединные участки работающих на изгиб стержней.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, в корпусе подшипника имеется кольцо подшипника, в котором есть отверстие для вставки ротора и внешняя сферическая поверхность и которое исполнено вращающимся в сферической по отношению к центральной точке подшипника опорной поверхности корпуса подшипника. Таким путем обеспечиваются подвижность оси ротора относительно поперечной оси опоры и прецессия оси ротора. Для уменьшения трения сферическая опора расположенного в корпусе подшипника кольца подшипника может быть выполнена в виде гидростатического подшипника скольжения.
Изобретение далее излагается подробнее на примере варианта исполнения, показанного на чертежах:
фиг.1 - перспективный вид соответствующей изобретению опоры подшипника,
фиг.2 - поперечный разрез через зажимное устройство для пружинных элементов опоры подшипника согласно фиг.1 и
фиг.3 - перспективный вид гнезд для пружинных элементов опоры ротора согласно фиг.1 без некоторых элементов.
Изображенная опора для ротора состоит из корпуса 1 подшипника и опоры 2 подшипника, в которой корпус 1 подшипника упирается радиально и упруго. Корпус 1 подшипника, включающий главную ось подшипника, горизонтальной центральной плоскостью подшипника разделен на нижнюю половину 3 корпуса и верхнюю половину 4 корпуса. Верхняя половина 4 корпуса для установки ротора в корпус 1 подшипника является съемной. В корпусе 1 подшипника находится 5 кольцо подшипника, также разделенное, в котором есть цилиндрическое отверстие 6 для приема подлежащего установке ротора и сферическая беговая поверхность. Корпус 1 подшипника имеет сферическую внутреннюю поверхность, в которой кольцо 5 подшипника со своей беговой поверхностью движется вокруг центральной точки подшипника. Опора кольца 5 подшипника выполнена в виде опоры скольжения, причем корпус подшипника с обеих сторон расположенной перпендикулярно к главной оси радиальной центральной плоскости подшипника имеет расположенные симметрично присоединяемые к источнику рабочей жидкости карманы подшипникового вкладыша. Корпус 1 подшипника в нижней своей части имеет выпуск 7 для выходящей из зазоров подшипниковой гидростатической опоры рабочей жидкости.
Опора 2 подшипника имеет массивный цоколь 10, который предназначен для закрепления на фундаменте. На своей верхней стороне цоколь 10 имеет две параллельных опорных стойки 11, которые простираются вертикально вверх примерно до половины корпуса 1 подшипника, расположенного в промежутке между опорными стойками 11. Корпус 1 подшипника поддерживается на опорных стойках 11 пружинными элементами в форме работающих на изгиб стержней 12. Для этого на концах каждой опорной стойки 11 закреплены болтами 14 расположенные на удалении друг от друга и параллельно к радиальной центральной плоскости подшипника по две несущие пластины 13. Несущие пластины 13 с обеих сторон простираются в промежуток между опорными стойками 11 и имеют на своих свободных участках по три параллельных главной оси подшипника отверстия 15, в которые вставлены работающие на изгиб стержни 12. Оси отверстий 15 расположены, соответственно, в параллельной главной оси подшипника, вертикальной плоскости, отверстия 15 расположены симметрично относительно горизонтальной центральной плоскости подшипника. Так как несущие пластины 13 в показанном примере осуществления имеют, соответственно, по три отверстия 15, оси центральных отверстий расположены, соответственно, в горизонтальной центральной плоскости подшипника, а оси других отверстий, соответственно, параллельно и на одинаковом расстоянии от них. Возможно, однако, и наличие четного числа воспринимающих отверстий в несущих пластинах. В этом случае отверстия расположены, соответственно, в симметричном порядке по обе стороны от горизонтальной центральной плоскости подшипника.
Как можно видеть на фиг.2 и 3, у работающих на изгиб стержней 12 конечные участки 16, которыми они удерживаются в отверстиях 15, например, способом прессовой посадки, имеют больший диаметр. Работающие на изгиб стержни 12 имеют, кроме того, центральный участок 17 большего диаметра, который служит в качестве упора корпусу подшипника. Для прикрепления корпуса подшипника к центральным участкам 17 на обеих сторонах корпуса 1 подшипника предусмотрено, соответственно, по одной паре параллельных зажимных пластин 18, 19, которые расположены в промежутке между свободными участками несущих пластин 13 на удалении от них и имеют не полностью цилиндрические выемки 20 для вставки в них центральных участков 17 работающих на изгиб стержней 12. Зажимные пластины 18 настолько прочно соединены с нижней половиной 3 корпуса 1 подшипника, что оси цилиндров их средних выемок 20 находятся в горизонтальной центральной плоскости подшипника. Для прочного закрепления центральных участков 17 в выемках 20 соответствующие друг другу зажимные пластины 18, 19 стянуты между собой болтами 21.
На фиг.3 чертежа отсутствуют передние несущие пластины и зажимные пластины 19, чтобы было хорошо видно исполнение работающих на изгиб стержней 12 и их гнезда.
Расположением и исполнением работающих на изгиб стержней 12 достигается радиально упругий упор корпуса 1 подшипника в опору 2 подшипника, который имеет во всех радиальных направлениях одинаковую жесткость, т.е. является изотропным. Предпосылкой этого является то, что упор работающих на изгиб стержней 12 в опорные стойки 11 опоры 2 подшипника имеет во всех радиальных направлениях по сравнению с обусловленной работающими на изгиб стержнями жесткостью упора корпуса 1 подшипника намного более значительную жесткость. Так, жесткость опорных стоек 11 опоры 2 подшипника должна быть, по меньшей мере, в 10 раз больше, чем обусловленная работающими на изгиб стержнями 12 жесткость упора корпуса 1 подшипника.
Описанная опора для ротора пригодна, в частности, для балансировки роторов с эластичными валами. Благодаря сферической опоре воспринимающего ротор кольца подшипника возможны движения ротора относительно поперечной оси и прецессионные движения оси ротора без возникновения принудительных сил в упорах. Изотропная жесткость опоры предотвращает расщепление собственной частоты ротора и тем самым упрощает балансировку. Другим преимуществом описанной опоры для ротора является простая возможность согласования жесткости опоры с различными требованиями путем изменения количества применяемых для упора корпуса подшипника работающих на изгиб стержней.
В результате параллельного оси ротора расположения работающих на изгиб стержней описанная опора для ротора может также воспринимать действующие в осевом направлении силы без существенного ухудшения опорных свойств, что для выполнения некоторых задач балансировки является преимуществом. Кроме того, параллельное расположение работающих на изгиб стержней придает упору высокую крутильную жесткость, поэтому опорные силы сферической опоры не приводят к возбуждению крутильных колебаний корпуса подшипника.
Описанная опора для ротора отличается также простой и не требующей больших затрат конструкцией. По сравнению с известными конструкциями необходимо меньше пружинящих элементов и конструкция отдельных компонентов опоры не требует сложных способов их изготовления. Конструкция опоры 2 для подшипника позволяет, к тому же, удобно размещать выпуск для используемой для смазки подшипника рабочей жидкости в середине под корпусом 1 подшипника. Описанная конструкция позволяет также размещать приемники колебаний в более удобном месте между корпусом 1 подшипника и цоколем 10 опоры 2 подшипника. В этом месте приемники колебаний защищены окружающими узлами и не мешают установке и снятию ротора.
1. Опора для ротора для балансировочной машины с корпусом подшипника, который горизонтальной центральной плоскостью разделен на нижнюю и верхнюю половины и который упирается радиально упруго в опору высокой жесткости для подшипника, по меньшей мере, двумя одинаково исполненными и расположенными пружинными элементами, которые расположены на противоположных сторонах корпуса (1) подшипника симметрично относительно включающей главную ось подшипника плоскости, причем опора (2) подшипника имеет две удаленные друг от друга опорные стойки (11), между которыми расположен корпус (1) подшипника, и в который упираются пружинные элементы, отличающаяся тем, что пружинные элементы выполнены в виде работающих на изгиб стержней (12), которые расположены параллельно главной оси подшипника и в которые корпус подшипника упирается радиально по отношению к их продольной оси.
2. Опора для ротора по п.1, отличающаяся тем, что жесткость опоры (2) подшипника существенно больше, чем жесткость образованного пружинными элементами упора корпуса (1) подшипника.
3. Опора для ротора по п.1, отличающаяся тем, что корпус (1) подшипника поддерживается на каждой опорной стойке (11) опоры (2) подшипника двумя расположенными на удалении друг от друга работающими на изгиб стержнями (12).
4. Опора для ротора по п.1, отличающаяся тем, что опорные стойки (11) на своих концах имеют расположенные параллельно и симметрично относительно перпендикулярной относительно главной оси подшипника центральной плоскости подшипника несущие пластины (13), в параллельные главной оси подшипника отверстия (15), на которых входят конечные участки (16) работающих на изгиб стержней (12), причем работающие на изгиб стержни (12) перекрывают промежутки между несущими пластинами (13).
5. Опора для ротора по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрены пары зажимных пластин (18, 19), которые закреплены на корпусе подшипника и между которыми закреплены серединные участки (17) работающих на изгиб стержней зажимами.
6. Опора для ротора по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе (1) подшипника расположено кольцо (5) подшипника, имеющее опорное отверстие (6) для вставки ротора и сферическую внешнюю поверхность и установленное с предоставлением возможности вращаться в сферической относительно центральной точки подшипника опорной поверхности корпуса (1) подшипника.
7. Опора для ротора по п.6, отличающаяся тем, что сферическая опора кольца (5) подшипника выполнена в виде гидростатического подшипника скольжения.
