DE3040725C2 - Schwingungsgedämpftes Lager - Google Patents
Schwingungsgedämpftes LagerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein schwingungsgedämpftes Lager, bei dem die die Welle aufnehmende Lagerschale
mit dem Gehäuse des Lagers über eine Lagerabstütz- und Federeinheit verbunden ist und bei dem zwischen
einer zylindrischen Außenfläche der Lagerschale und einer zylindrischen Innenfläche des Gehäuses ein ein
Druckmittel enthaltender Spaltraum gebildet ist, wobei sowohl die Abstütz- und Federeinheit als auch der
Spaltraum Schwingungsdämpfungsabschnitte darstellen und wobei die infolge Durchbiegung der Abstütz- und
Federeinheit unter dem Wellengewicht auftretende Verungleichmäßigung des Spaltraums ausgeglichen ist.
Eine derartige Lagereinrichtung zeigt die DE-AS 12 69 842. Es wird dabei eine aus Halbringen bestehende
elastische Unterlage verwendet, wobei die Halbringe über flexible Stäbe miteinander verbunden sind.
Mindestens einer dieser Halbringe liegt auf einem Dämpfungskörper auf, der ohne dabei zusammengedrückt
zu werden, zwischen dem Lagerbock und der Lagerschale eingefügt ist. Der Dämpfungskörper
dämpft die von der Welle herrührenden Schwingungen der Lagerschale, ohne das Wellengewicht aufzunehmen,
das von den anderen Halbringen der elastischen Unterlage getragen wird, die unmittelbar auf dem
Lagerbock aufliegen. Entsprechend der gemessenen und markierten Durchbiegung wird die zylindrische
Innenfläche des Gehäuses konzentrisch zu der zylindrischen Außenfläche der Lagerschale noch vor der
Endmontage des Lagers ausgebohrt. Derartige Maßnahmen zum Ausgleichen der Durchbiegung der
Federeinheit sind aber sehr umständlich und zeitrau
bend.
Man hat auch schon zur Erzielung eines Hochdrehzahl-Betriebs sowie einer langen Lagerstandzeit das
Lager mit einer Schwingungsdämpfungseir.heit versehen,
die z.B. nach der US-PS 34 56 992 von einer Federeinheit zum federnden Abstützen des Lagers und
einem Dämpfungsabschnitt gebildet ist, der aus einem am Umfang des Lagers vorgesehenen Druckmlttelfilm
besteht Wenn diese bekannte Schwingungsdämpfungseinheit für eine große und schwere Maschine verwendet
wird, werden die Lager durch das Läufergewicht stark nach unten ausgelenkt, da der Läufer elastisch gelagert
ist Infolgedessen wird der vertikale Spalt für den Druckmittelfilm im Dämpfungsabschnitt ungleichmäßig,
wodurch die Dämpfungswirkung des Dämpfungsabschnitts verschlechtert wird. Aus diesem Grund ergibt
sich dann die Notwendigkeit für eine Einheit zum Ausgleichen der durch das Läufergewicht bedingten
Auslenkung. Beispiele für solche Ausgleichseinheiten sind z. B. in der US-PS 40 27 931 angegeben, die der
DE-OS 26 44 026 und der CH-PS 6 12 250 entspricht.
Bei diesen schwingungsgedämpften Lagervorrichtungen ist es für eine ausreichende Verminderung der
Schwingungsamplitude wichtig, daß die Federsteifigkeit
der Federeinheit und die Dämpfungswirkung des Dämpfungsabschnitts in Bezug auf den Läufer richtungsunabhängig
bzw. isotrop sind, d. h.; daß sie in jeder Radialrichtung des Läufers gleichmäßig sind. Bei den
herkömmlichen schwingungsgedämpften Lagervorrichtungen sind jedoch keine besonderen Maßnahmen
getroffen, um die Richtungsunabhängigkeit bzw. Gleichmäßigkeit der Federsteifigkeit und der Dämpfungswirkung
zu erzielen. Da der Raum, in dem der Druckmittelfilm des Dämpfungsabschnitts wirksam ist,
ferner vergleichsweise klein ist, ist ein extrem feinfühliges und genaues Arbeiten erforderlich, um den
der Konstruktion zugrunde liegenden Sollwert dieses Raums aufrechtzuerhalten, wobei Bearbeitungs- und
Montagearbeiten in Betracht zu ziehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines schwingungsgedämpften Lagers der eingangs geschilderten
Art, bei dem das bisherige umständliche Vorgehen zum Ausgleich der auftretenden Verungleichmäßigung
des Spaltraumes vereinfacht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten Maßnahmen. Die Unteransprüche
stellen zweckmäßige weitere Ausbildungen dar. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Schnittansicht längs der Achse eines ersten Ausführungsbeispiels;
F i g. 2 eine Schnittansicht längs der Achse eines zweiten Ausführungsbeispiels;
F i g. 3 eine Schnittansicht längs der Achse eines dritten Ausführungsbeispiels;
F i g. 3 eine Schnittansicht längs der Achse eines dritten Ausführungsbeispiels;
F i g. 4 eine Ansicht IV-IV nach F i g. 3;
Fig.5 eine Schnittansicht längs der Achse eines vierten Ausführungsbeispiels;
F i g. 6 eine Ansicht VI-VI nach F i g. 5;
Fig.5 eine Schnittansicht längs der Achse eines vierten Ausführungsbeispiels;
F i g. 6 eine Ansicht VI-VI nach F i g. 5;
F i g. 7 eine Schnittansicht längs der Achse eines fünften Ausführungsbeispiels;
F i g. 8 eine Ansicht VI11-VI11 nach F i g. 7;
F i g. 9 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels; und
F i g. 8 eine Ansicht VI11-VI11 nach F i g. 7;
F i g. 9 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels; und
b5 Fig. 10 eine Ansicht X-X nach F i g. 9.
Nach Fig. 1 weist ein Läufer eine Läuferwelle 1 auf,
die in einem Lager 2 gelagert ist. Das Lager 2 ist zwischen der Außenumfangsfläche 1 a der Läuferwelle 1
und einer lnnenumfangsfläche 3a eines Gehäuses 3 angeordnet und ist radial verschiebbar. Dichtungen, die
auf jedem Seitenabschnitt der Außenumfangsfläche la des Lagers 2 angeordnet sind, kontaktieren die
lnnenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3, so daß zwischen der Außenumfangsfläche 2a des Lagers 2 und der
lnnenumfangsfläche 3a des Gehäuses 3 ein Dämpfungsabschnitt 5 gebildet ist, in dem durch einen Schmiermittelfilm
ein Druck ausgeübt wird. Ein Ölzufuhrschlitz 6
öffnet sich !n die Innenumfangsfiäche 2b des Lagers 2. jo
Dieser ölzufuhrschlitz 6 steht mit einem im Lager 2 ausgebildeten ölzufuhrkanal 7 sowie mit einem im
Gehäuse 3 gebildeten Ölzufuhrkanal 7 sowie mit einem im Gehäuse 3 gebildeten Ölzufuhrkanal 8 über den
Dämpfungsabschnitt 5 in Verbindung. Das Lager 2 ist ,5 von einer Federeinheit 9 abgestützt Diese umfaßt einen
Flansch 9a, der an einer Seitenfläche des Lagers 2 durch
Bolzen 10 gesichert ist, einen Federabschnitt 9b sowie
einen am Gehäuse 3 festlegbaren Flan^h 9c Der Flansch 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 ist am
Gehäuse 3 mittels eines Rings 11 gesichert, der dazu dient, den Flansch 9c exzentrisch zur lnnenumfangsfläche
3a des Gehäuses 3 zu positionieren; nachstehend wird dieser Ring 11 als Exzentrizitäts-Stellring 11
bezeichnet
Der Exzentrizitäts-Stellring 11 ist in eine in einer Seitenfläche des Gehäuses 2 gebildete kreisförmige
Ausnehmung 12 eingesetzt und am Gehäuse durch Bolzen 13 gesichert. Der Exzentrizitäts-Stellring 11
weist in seiner äußeren Seitenfläche ein kreisrundes Loch 14 zur Aufnahme des Flanschs 9c der Lagerabstütz-Federeinheit
9 auf. Der in diesem kreisrunden Loch 14 aufgenommene Flansch 9c ist mit Bolzen 15 an
dem Exzentrizitäts-Stellring 11 festgelegt
Der Mittelpunkt G des Lochs 14 des Exzentrizitäts-Stellrings 11, das einen Durchmesser D\ hat, ist um einen
Betrag <5 von dein Mittelpunkt Ci des Außenkreises
desselben Rings 11, der einen Durchmesser Ch hat, nach
oben versetzt. Diese Exzentrizität ö ist so ausgelegt, daß sie dem Federweg bzw. der Durchbiegung der
Lagerabstütz-Federeinheit 9 infolge des Läufergewichts entspricht. Diese Durchbiegung kann durch die
Beziehung zwischen der Masse oder dem Gewicht des Läufers und der Federkonstanten der Federeinheit 9
bestimmt werden.
An der anderen Seitenfläche des Lagers 2 ist ein in Axialrichtung verlaufender Stift vorgesehen. Der Stift
16 ist mit einem gewissen Spiel in einer Bohrung 18 einer Anschlagplatte 17 aufgenommen, die an der
anderen Seitenfläche des Gehäuses 3 angeordnet ist. Der Stift 16 und seine Bohrung 18 verhindern
gemeinsam eine übermäßige Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit, die hervorgerufen werden würde,
wenn das Lager 2 in Radialrichtung ausweicht; somit wird ein Versagen bzw. ein Ausfall der Lagerabstütz-Federeinheit
verhindert.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das den erläuterten Aufbau hat, liegt der Mittelpunkt der Federeinheit 9
in einer Lage, die vom Mittelpunkt der den Läufer aufnehmenden Bohrung des Gehäuses 3 um einen eo
Versetzungsbetrag δ beabstandet ist, der dem Durchbiegungsbetrag der Lagerabstütz-Federeinheit 9 entspricht.
Infolgedessen wird der Radialspalt im Dämpfungsabschnitt 5 in allen Richtungen gleichbleibend
gehalten. Da ferner im Dämpfungsabschnitt 5 nur der b5
Flüssigkeitsfilm, der einen Druck ausübt, vorhanden ist, erfolgt die Dämpfung richtungsunabhängig bzw. isotrop.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 wird die
Durchbiegung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 aufgrund des Läufergewichts durch einen Exzentrizitäts-Stellring
11 ausgeglichen, der leichter und einfacher auswechselbar ist Er weist an einer Innenseite ein
kreismndes Loch 19 zur Aufnahme des Flanschs 9c der Lagerabstütz-Federeinheit 9 auf. Der im Loch 19
aufgenommene Flansch 9c ist an dem Exzentrizitäts-Stellring 11 mit Bolzen 15 festgelegt Der Mittelpunkt Q
des einen Durchmesser D\ aufweisenden Lochs 19 ist vom Mittelpunkt C3 des Außenkreises des Rings 11, der
einen Durchmesser Ch hat, gleichfalls um einen Betrag δ
nach oben versetzt
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Durchbiegung
der Federeinheit 9 infolge des Läufergewichts durch die Anwendung des Exzentrizitäts-Stellrings 11
im wesentlichen ausgeglichen bzw. kompensiert, und infolgedessen wird die Dicke des Schmiermittelfilms des
Dämpfungsabschnitts 5 im wesentlichen gleichbleibend gehalten. Wenn es erforderlich wird, den Exzentrizitäts-Stellring
11 z. B. wegen einer Änderung der Einsatzbedingungen
der Umlaufmaschine, einer Änderung des Läufergewichts usw. durch einen anderen Ring zu
ersetzen, kann dieser Austausch einfach durch Herausziehen der Bolzen 13,15 durchgeführt werden, ohne daß
die Lagerabstütz-Federeinheit 9 und das Lager 2 vom Gehäuse 3 demontiert werden müssen.
Das dritte Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 erläutert. Um die Einstellung der
Exzentrizität beim ersten Ausführungsbeispiel noch zu verbessern, erfolgt die Versetzung der Lagerabstütz-Federeinheit
9 grob mittels eines Exzentrizitäts-Stellrings 112. Um eine fehlerhafte Einstellung der
Exzentrizität aufgrund eines Bearbeitungsfehlers od. dgl. auszuschalten, erfolgt außerdem eine Feineinstellung
der Lagerabstütz-Federeinheit 9 durch Bolzen 20. Die Bolzen 20 sind in den Exzentrizitäts-Stellring 112 in
bezug auf die Umlaufachse in Radialrichtung geschraubt und kontaktieren mit ihren Enden die Außenumfangsfläche
des Flanschs 9c der Federeinheit 9. Jeder Bolzen 20 ist mit einer Sicherungsmutter 21 so festgelegt, daß er
sich nicht lockern kann. Die Bolzen 20 und die Sicherungsmuttern 21 sind um den Exzentrizitäts-Stellring
112 in Abständen angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Bolzen 20 und
Sicherungsmuttern 21 an der Ober- und Unterseite sowie rechts und links des Exzentrizitäts-Stellrings 112
vorgesehen.
Zum Einstellen der Versetzung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 werden zuerst die Bolzen 15 gelockert,
um den Exzentrizitäts-Stellring 112 vom Flansch 9c der
Federeinheit 9 zu lösen. In diesem Zustand werden dann die Bolzen 20 in geeigneter Weise verdreht, um ihre
Eindringtiefe zu ändern, so daß das Lager 2 zusammen mit der Lagerabstütz-Federeinheit 9 in Radialrichtung
um einen kleinen Betrag verschoben wird. Anschließend werden die Bolzen 15 wieder angezogen, um den
Flansch 9c am Exzentrizitäts-Stellring 112 festzulegen.
Durch diese Einstellung ist es möglich, auch einen sehr kleinen Einstellfehler zu beseitigen und somit einen
gleichmäßigen Schmiermittelfilm im Dämpfungsabschnitts
aufrechtzuerhalten.
Auch bei dem grundsätzlichen Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach F ig. 2 kann entsprechend
dem vierten Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 und 6 die Einstellung der Versetzung zusätzlich dadurch
gewährleistet werden, daß eine Grobeinstellung der Lagerabstütz-Federeinheit 9 durch einen Exzentrizitäts-
• Stellring 113 und eine Feineinstellung desselben mittels Bolzen 201, die am Exzentrizitäts-Stellring 113 vorgesehen
sind, erfolgt. Der Bolzen 201 wird an einer Lockerung durch eine mit ihm in Eingriff stehende
Sicherungsmutter 211 gehindert.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel nach den F i g. 7 und 8 sind, um die Einstellung der Exzentrizität
entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 noch zu verbessern, ein Exzentrizitäts-Stellring
112 für die Grobeinstellung der Exzentrizität, Bolzen 20 |0
für die Feineinstellung derselben, Bolzen 300 für die feinfühlige Verschiebung der Lagerabstütz-Federeinheit
9 in Axialrichtung und Sicherungsmuttern 310 zum Festlegen dieser Bolzen vorgesehen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Lagerabstütz-Federeinheit
9 in Radialrichtung durch den Exzentrizitäts-Stellring 112 und die Bolzen 20 eingestellt
werden, und gleichzeitig werden das Lager 2 und die Federeinheit 9 als Einheit parallel zur Roationsachse
feineingestellt. Durch diese Einstellung ist es möglich, eine gleichmäßige Dicke des Schmiermittelfilms im
Dämpfungsabschnitt 5 sowie die achsparallele Ausrichtung des Lagers 2 zur Läuferwelle 1 einzustellen.
Das sechste Ausführungsbeispiel nach den F i g. 9 und 10 weist, um die Exzentrizitäts-Einstellung des Ausführungsbeispiels
nach den F i g. 5 und 6 weiter zu verbessern, einen Exzentrizitäts-Stellring 113 für eine
Grobeinstellung der Exzentrizität, Bolzen 201 für deren Feineinstellung, Sicherungsmuttern 211 zum Festlegen
dieser Bolzen 201, Bolzen 301 für eine axiale Feineinstellung des Lagers 2 und der Lagerabstütz-Federeinheit
9 und Sicherungsmuttern 311 zum Festlegen der Bolzen 301 auf.
Dabei ist es möglich, die gleichmäßige Dicke des Schmiermittelfilms des Dämpfungsabschnitts 5 und die
achsparallele Ausrichtung des Lagers 2 zur Läuferwelle
1 ebenso wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel aufrechtzuerhalten.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ist bei der schwingungsgedämpften Lagervorrichtung
nach der Erfindung die Lagerabstütz-Federeinheit mittels des Exzentrizitäts-Stellrings unter einem Versetzungsbetrag
angeordnet, der ihrer Durchbiegung entspricht, so daß im Dämpfungsabschnitt eine gleichmäßige
Dicke des Schmiermittelfilms gewährleistet ist. Infolgedessen erfolgt die Dämpfung im Dämpfungsabschnitt
richtungsunabhängig bzw. isotrop, so daß eine wirksame Dämpfung der Schwingungsamplitude erzielt
wird.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Schwingungsgedämpftes Lager, bei dem die die Welle aufnehmende Lagerschale mit dem Gehäuse
des Lagers über eine Lagerabstütz- und Federeinheit verbunden ist und bei dem zwischen einer
zylindrischen Außenfläche der Lagerschale und einer zylindrischen Innenfläche des Gehäuses ein ein
Druckmittel enthaltender Spaltraum gebildet ist, wobei sowohl die Abstütz- und Federeinheit als auch
der Spaltraum Schwingungsdämpfungsabschnitte darstellen und wobei die infolge Durchbiegung der
Abstütz- und Federeinheit unter dem Wellengewicht auftretende Verungleichmäßigung des Spaltraums
ausgeglichen ist,gekennzeichnet durch eine die Abstütz- und Federeinheit (9) im Gehäuse (3)
tragende gesonderte Einstelleinheit {11; Ii2; 113),
deren Aufnahmebohrung eine der Durchbiegung der Abstütz- und Federeinheit entsprechende, dieser
entgegengesetzte Exzentrizität (δ) aufweist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anpassen der Exzentrizität an eine
Änderung der Einsatzbedingungen die verwendete Einstelleinheit (11; 112; 113) gegen eine solche
entsprechend anderer Exzentrizität austauschbar ist.
3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum zusätzlichen Feineinstellen der
Exzentrizität die Abstütz- und Federeinheit (9) gegenüber der Einstelleinheit (112; 113) durch
Einstell- und Feststellmittel (300; 301; 310; 311 und 20; 21; 201; 211) axial verschiebbar und feststellbar
ist.
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