CN1044702A - 立式支座轴承组 - Google Patents

Abstract

本轴承组适用于高速重载荷立轴。它包括有壳体1、位于轴承外环5和内环4之间的滚动体3和载荷均衡***A。载荷均衡***A具有布置在各轴承外环5之间的弹性元件7、位于各内环4之间的刚性隔离轴套6和连接套8，它们之间以及同弹性元件之间是通过隔离台9相互作用。这种结构可使载荷在各轴承之间均匀分配。

Description

本发明属于机械制造范围，确切地说是关于立式支座的轴承组。它可用于重载高速立轴，比如用于立式离心机、钻探设备、发电机等结构。

本发明的任务，在于制造一种从载荷均衡***的结构上能保证各轴承之间载荷均匀分配的立式支座轴承组，以便提高整个轴承组的寿命和可靠性。

在目前现有的立式支座轴承组的结构中，所有轴承都是依次套装在轴上，其间用刚性轴套隔开。这样会造成各轴承的不均匀受载，从而降低整个轴承组的寿命。

从技术实质和所达到的效果来看，下面这种立式支座轴承组（SU，A，No681250、509732）算是最近似的：其滚动轴承是一个摞一个地装在一壳体内，其间留有径向间隙，每个轴承是由置于轴承内外环之间滚动体构成並在各滚动轴承之间具有载荷均衡***。

在该轴承组中，载荷均衡***是由置于各轴承内环与外环之间，而又相互不接触的弹性元件，如盘形或其它形状弹簧所构成。这种结构就会当轴承组受载时，使其力顺序地由一个轴承传递给另一个轴承。结果使所有轴承都承受原始的作用力。因此，在这种轴承组中，载荷不能在各轴承间均匀分配。这就会降低轴承组的寿命，尤其在高速度与重载荷情况下，更是如此。

本发明的任务，就是要创造这样一种立式支座轴承组，其载荷均衡***从结构上能保证各轴承间的载荷均匀分配，从而提高整个轴承组的寿命与可靠性。

提出的任务用下列方法解决：在具有若干个滚动轴承和轴承间载荷均衡***的立式支座轴承组中，轴承是一个摞一个地装在一壳体内，轴承与壳体之间留有径向间隙;每个轴承的滚动体布置在内外环之间：各滚动轴承间的载荷均衡***具有布置在一种同名环之间的弹性元件：根据本发明，载荷均衡***还具有刚性隔离轴套，它装在相邻滚动轴承的另一些同名环之间、位于与弹性元件接触的同名环之间並在它们之间留有轴向间隙的隔离台和通过隔离台与弹性元件相互作用的连接套。

运用加隔离台和连接套並在各轴承的同名环之间留有轴向间隙的办法，可使所有轴承同时受载，造成载荷在各轴承间分配並且每个轴承所承受的载荷是与轴承的数量成反比。

连接套最宜制成带有环形内台（即隔离台）的套筒状。装在壳体内能使它们沿壳体移动，弹性元件制成衬垫状，以简化轴承组的结构。

弹性元件和连接套亦可制成空心腔室（另一方案），彼此相通並充满压缩气体，而隔离台则刚性固定在壳体上。这样可以保证轴承组具有很低的自振频率，增大其阻尼性能，其结果是降低轴承组的载荷並提高其寿命。

根据立式支座轴承组的结构方案，它具有空心腔室的工作控制部分，后者包括压力源、高压和低压储气罐及反馈管线。在这种情况下，是由压力源和反馈管线将高压和低压储气罐同空心腔室连通起来。

这种结构可以根据支座的旋转速度有起伏地改变其自振频率，这样会显著降低支座在加速和制动工况时的振幅，即处于谐振工作状态。

下面借助附图，以结构的实施例对本发明加以详细地说明，其附图有：

图1-轴承组的总剖面图，与发明相符：

图2-轴承组的另一方案：

图3-支座振幅一频率特性曲线图：

图4-支座力的特性曲线图。

立式支座轴承组包括若干个滚动轴承（图1、2），它们一个摞一个地装在壳体内並留有径向间隙2，每个轴承都是由置于内环4和外环5之间的滚动体3所形成，还包括有载荷均衡***A。间隙2的值按一般转动配合或滑配合的尺寸来确定。

载荷均衡***A，包括装在相邻滚动轴承同名内环之间的刚性隔离轴套6、与外环接触的弹性元件7、连接套8和隔离台9，后者位于外环5之间並留有轴向间隙10。连接套8与弹性元件7之间是通过隔离台9相互作用的。

各轴承的内环4和刚性隔离轴套6套装在轴11上並借助轴11的轴肩12和13来限制它们产生轴向移动。

连接套8可以有不同的结构，这要取决于轴11的转速、载荷形式与值。比如根据图1，每个连接套8都制成带有内台的套筒14的形状，内台成为隔离台9。套筒14是一个摞一个地装在壳体1内並在载荷Q的作用下能沿壳体移动。这里的每个弹性元件7都制成同样的衬垫形状，比如用橡胶或其它弹性材料制作，布置在隔离台9与外环5之间。每个隔离台9与相邻轴承的外环5之间留有一轴向间隙 10。

这种结构的轴承组是按下列方式进行工作的。

轴向载荷Q是按箭头方向施加在轴承组上的。在轴11旋转过程中，载荷Q通过带有隔离台9的套筒14和弹性元件7传递给所有轴承的外环5。这时，弹性元件7被压缩，带有隔离台9的套筒14沿壳体的径向间隙2移动，而轴承外环5则朝轴向间隙10移动，通过这种方式来补偿滚动轴承的制造误差及其弹性变形。所有弹性元件7都是相同的，並且它们的弹性变形值要远远大于轴承制造误差及其弹性变形的值，所以全部轴承能同时承受相同的力，此力将根据轴承组中的轴承数量而成反比地减少。

根据轴承组的另一个结构方案，弹性元件7和连接套8都制成空心腔室15的形状（图2），它们之间彼此联通並充满压缩气体。可以用压缩空气软管作为空心腔室15，将软管按螺旋状穿过整个轴承组，其布置如图2所示，在每个轴承的外环5与壳体1的间隙中有一圈软管作为连接套8，而另有一圈软管布置在外环5与水平隔离台9之间作为弹性元件7。

在此方案中，隔离台9刚性固定在壳体1的内侧。为了控制空心腔室15的工作，在轴承组中有一控制部分，这部分包括由普通部件和元件构成的压力源16、高压与低压储气罐17和18、反馈管线19及轴11的转速传感器20。高压和低压储气罐17和18的输出管与空心腔室15相连，压力源16的输出管与储气罐17和18的输入管相接，而反馈管线19的输入管与转速传感器20相接，而输出管则与储气罐17和18相接。

这种结构的轴承组是按下列方式进行工作的：

开始时，储气罐17保持着低压，它只等于储气罐18中高压的 1/10～1/15。在轴11旋转过程中，载荷Q通过空心腔室15同时传递给轴承中的所有轴承。由于空心腔室15彼此相通並连接在一个储气罐上，所以每个腔室内的压力都是相同的，这样，如同上面介绍的，就能将载荷同时分配到全部轴承上。

当轴11的转速ω＜ωo $\sqrt{\frac{\mathrm{1+K}}{2}}$ 时，高压储气罐便与腔室15接通，式中：ωo-当高压储气罐与腔室15接通时***本身的转速：K-低压储气罐与高压储气罐的压力比。如果当ω＞ωo 时，通过反馈管线将高压储气罐关闭並使低压储气罐接通。

轴承组的动载下降情况绘于振幅频率特性曲线图（图3）和动力特性曲线图（图4）中。从特性曲线可以看出，当支座加速时，随着其角速度ω的增加，离心力F（图4上线22）和振幅A（图3上线23）也在增大。这种工作状况由振幅频率特性曲线23的支线OC反映出来。当轴11达到转速ω＞ωo $\sqrt{\frac{\mathrm{1+K}}{2}}$ 时，空心腔气15将从高压储气罐17转换到低压储气罐18。当轴的转速继续增大时，支座的振幅A将按线23的CD段衰减。在制动状况，即角速度ω减小时，轴的振幅A接DC段增大，直到从低压储气罐转换到高压储气罐，当转速ω＝ωo $\sqrt{\frac{\mathrm{1+K}}{2}}$ 时将发生这种情况，在这之后，轴的转速和振幅将按CO段曲线继续下降。

因此，由于在轴加速和制动时储气罐的转换，支座的振幅将限制在振幅频率特性曲线的C点内。

支座振幅的局限有助于降低动载並有助于提高支座的可靠性。

Claims (4)

1、立式支座轴承组包括若干个滚动轴承和滚动轴承间载荷均衡***A。滚动轴承是一个摞一个地装在壳体1内並留有径向间隙2，每个轴承的滚动体3布置在内环4和外环5之间，载荷均衡***的弹性元件7布置在一种同名环5之间，其特点在于，载荷均衡***A具有布置相邻滚动轴承3的另一种同名环4之间的刚性隔离轴套6，布置在与弹性元件接触的同名环5之间的隔离台9，並在隔离台9之间留有轴向间隙10和连接套8，在接套以及与弹性元件7之间是通过隔离台9进行相互作用的。

2、根据权利要求1，轴承组的特点在于连接套8制成带有形成隔离台9内肩的套筒状件14，连接套能沿着壳体1移动，这种结构的弹性元件7制成衬垫状。

3、根据权利要求1，轴承组的特点在于，弹性元件7和连接套8均制成空心腔室15状，它们之间彼此相通並充满压缩气体，此方案的隔离台9是刚性固定在壳体1上。

4、根据权利要求3，轴承组的特点在于它具有空心腔室15工作的控制部分，控制部分包括压力源16、高压与低压储气罐17和18以及反馈管线19，在这种结构中，高压和低压储气罐17和18是与空心腔室15、压力源16及反馈管线19相连的。

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