PL240394B1 - Mechanism of applying initial tension for the roll supporting angular bearings - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm wprowadzania napięcia wstępnego układu łożysk skośnych podpierających wirujący wał maszyny w korpusie.The subject of the invention is a mechanism for introducing the initial tension of the angular contact bearing system supporting the rotating machine shaft in the body.

Znane jest rozwiązanie konstrukcyjne do wstępnego napinania łożysk skośnych w postaci odpowiednio ukształtowanej płyty oporowej przykręconej śrubami do korpusu maszyny umożliwiającej oparcie bieżni zewnętrznych łożysk. Bieżnie wewnętrzne łożysk oparte są na odpowiednio ukształtowanych stopniach wału. W tym rozwiązaniu napięcie wstępne regulowane jest poprzez umieszczenie podkładek regulacyjnych pomiędzy płytą oporową a bieżnią łożysk. Dokręcenie płyty powoduje ustalenie napięcia wstępnego układu łożysk na stałym poziomie. Jego zmiana wymaga odkręcenia płyty oporowej i wymiany podkładek regulacyjnych. System ten wymaga również demontażu wszystkich elementów zamontowanych na końcu wału w celu umożliwienia wymiany zestawu podkładek regulacyjnych.A design solution is known for the initial tensioning of angular contact bearings in the form of a suitably shaped thrust plate screwed to the machine body, which enables the bearing's external raceways to be supported. The inner raceways of the bearings are based on appropriately shaped stages of the shaft. In this solution, the preload is adjusted by placing shims between the thrust plate and the bearing raceway. Tightening the plate keeps the preload of the bearing arrangement constant. To change it, you need to unscrew the thrust plate and replace the adjusting washers. The system also requires the removal of all components mounted at the end of the shaft in order to allow the replacement of the shim set.

Znany jest także mechanizm, w którym bieżnie zewnętrzne łożysk oparte są na specjalnej nakrętce wkręconej w obudowę wału. Bieżnie wewnętrzne łożysk oparte są na odpowiednio ukształtowanych stopniach wału. Regulacja napięcia wstępnego układu łożysk wymaga dobrego dostępu do nakrętki w celu jej obrotu za pomocą specjalnego klucza. Dodatkowo nakrętka zazwyczaj wymaga zastosowania elementów zabezpieczających przed jej niekontrolowanym odkręceniem.There is also a known mechanism in which the outer races of the bearings are based on a special nut screwed into the shaft housing. The inner raceways of the bearings are based on appropriately shaped stages of the shaft. Adjustment of the preload of the bearing system requires good access to the nut for rotation with a special spanner. Additionally, the nut usually requires the use of securing elements against its uncontrolled unscrewing.

Znany jest także układ, w którym bieżnie zewnętrzne łożysk oparte są na nieruchomych kołnierzach obudowy, gdzie napięcie układu regulowane jest poprzez dokręcanie nakrętki łożyskowej, umieszczonej na wale, dociskającej bieżnię wewnętrzną. Rozwiązanie to wymaga unieruchomienia wału w celu uzyskania momentu dokręcającego nakrętkę. W powyższej konstrukcji konieczne jest stosowanie nakrętki kontrującej lub podkładki zabezpieczającej przed odkręceniem pod wpływem zmiennych obrotów wału. W wielu konstrukcjach konieczny jest również demontaż uszczelnienia lub pokrywy znajdującej się na końcu wału.There is also a known system in which the outer races of the bearings rest on the fixed flanges of the housing, where the tension of the system is regulated by tightening the lock nut, placed on the shaft, pressing the inner race. This solution requires immobilizing the shaft in order to obtain the nut tightening torque. In the above construction, it is necessary to use a lock nut or washer securing against unscrewing due to variable shaft revolutions. In many designs, it is also necessary to remove the seal or cover at the end of the shaft.

W powyższych rozwiązaniach w mechanizmach napinających łożyska skośne wymagany jest dobry dostęp do obudowy wału w miejscu, gdzie zachodzi konieczność regulacji napięcia wstępnego układu łożysk pracujących w maszynie, co często wiąże się z koniecznością demontażu wszystkich elementów zamontowanych na końcu wału oraz podzespołów współpracujących z wałem.In the above solutions, in mechanisms tightening angular contact bearings, good access to the shaft housing is required in a place where it is necessary to adjust the initial tension of the bearing system operating in the machine, which often involves the need to disassemble all elements mounted at the end of the shaft and components cooperating with the shaft.

Z opisu patentowego PAT. 233793 znany jest mechanizm wprowadzania napięcia wstępnego układu łożysk skośnych podpierających wał w korpusie, w którym wał ułożyskowany jest dwoma łożyskami, przy czym bieżnia zewnętrzna łożyska umieszczonego na jednym z końców wału oparta jest na kołnierzu korpusu lub pokrywie, a bieżnie wewnętrzne łożysk oparte są na stopniach wału. Na przeciwległym końcu wału umieszczony jest układ tulei koronowej oraz pokrywy koronowej, w którym tuleja koronowa oraz pokrywa koronowa stykają się odpowiadającymi sobie powierzchniami skośnymi, przy czym pokrywa koronowa połączona jest z korpusem rozłącznie, a tuleja koronowa umieszczona jest suwliwie w korpusie pomiędzy pokrywą koronową a bieżnią zewnętrzną łożyska. Korpus i tuleja koronowa posiadają nieprzelotowe wzdłużne otwory, w których umieszczone są zespoły, z których jeden obejmuje wkładki oraz element kulisty, a drugi wkładki oraz element kulisty. Tuleja koronowa posiada w osi elementu kulistego wybranie, a korpus połączony jest z tuleją koronową śrubą regulacyjną umieszczoną w otworach przelotowych elementów kulistych, przy czym powierzchnia otworu przelotowego elementu kulistego w tulei koronowej jest gwintowana. Pokrywa koronowa korzystnie połączona jest z korpusem za pomocą śrub. Korzystnie nieprzelotowe wzdłużne otwory korpusu i tulei koronowej oraz zewnętrzne wkładki zakończone są powierzchniami gwintowanymi, co umożliwia regulację luzu obu zespołów wkładki - element kulisty.From the patent description of PAT. 233793 there is a known mechanism for introducing the preload of the angular contact bearing system supporting the shaft in the body, in which the shaft is supported by two bearings, the outer race of the bearing located at one of the ends of the shaft rests on the body flange or cover, and the inner raceways of the bearings are based on steps shaft. At the opposite end of the shaft there is an arrangement of the crown sleeve and crown cover, in which the crown sleeve and crown cover contact corresponding inclined surfaces, the crown cover being detachably connected to the body, and the crown sleeve slidably placed in the body between the crown cover and the raceway. the outer surface of the bearing. The body and crown sleeve have longitudinal blind holes in which assemblies are placed, one of which includes the inserts and the spherical element, and the other the inserts and the spherical element. The crown sleeve has a recess in the axis of the spherical element, and the body is connected to the crown sleeve by an adjusting screw located in the through holes of the spherical elements, and the surface of the through hole of the spherical element in the crown sleeve is threaded. The crown cover is preferably connected to the body by screws. Preferably, the longitudinal blind holes of the body and the crown sleeve as well as the outer inserts are ended with threaded surfaces, which enables adjustment of the clearance of both insert assemblies - a spherical element.

Istotą wynalazku jest mechanizm wprowadzania napięcia wstępnego łożysk skośnych podpierających wał w korpusie, w którym wał ułożyskowany jest dwoma łożyskami, przy czym bieżnia zewnętrzna łożyska umieszczonego na jednym z końców wału oparta jest na pokrywie, bieżnie wewnętrzne łożysk oparte są na stopniach wału, a na przeciwległym końcu wału umieszczona jest tuleja, korpus połączony jest z tuleją śrubą regulacyjną, ponadto tuleja umieszczona jest w korpusie przylegając do łożyska, przy czym tuleja koronowa posiada nieprzelotowy wzdłużny otwór, w którym umieszczony jest podzespół obejmujący wkładki oraz element kulisty, ponadto w osi śruby regulacyjnej tuleja posiada wybranie, ponadto tuleja posiada na obwodzie wystające elementy o śrubowo skośnych powierzchniach, które przystosowane są do współpracy z kanałami o zarysie śrubowym, wykonanymiThe essence of the invention is the mechanism of introducing the initial tension of angular contact bearings supporting the shaft in the body, in which the shaft is supported by two bearings, while the outer race of the bearing located at one of the shaft ends rests on the cover, the inner raceways of the bearings are based on the stages of the shaft, and on the opposite a sleeve is placed at the end of the shaft, the body is connected with the sleeve by an adjusting screw, moreover, the sleeve is placed in the body adjacent to the bearing, the sleeve has a longitudinal blind hole in which there is a subassembly including inserts and a spherical element, moreover, in the axis of the adjustment screw, the sleeve it has a recess, moreover, the sleeve has protruding elements on its circumference with helically oblique surfaces, which are adapted to cooperate with channels with a helical profile, made

PL 240 394 B1 na wewnętrznej powierzchni korpusu, umożliwiającymi ruch obrotowo wzdłużny tulei koronowej w korpusie, z kolei śruba regulacyjna zamocowana jest jednym końcem w gwintowanym otworze elementu kulistego, a drugim w łożysku wahliwym osadzonym w korpusie za pomocą oprawy łożyska.On the inner surface of the body, enabling rotary longitudinal movement of the crown bushing in the body, and the adjusting screw is fixed with one end in the threaded hole of the ball element, and the other end in a self-aligning bearing embedded in the body by means of the bearing housing.

Korzystnie, pokrywa połączona jest z korpusem za pomocą śrub.Preferably, the cover is connected to the body by screws.

Korzystnie nieprzelotowy wzdłużny otwór tulei oraz zewnętrzna wkładka zakończone są powierzchnią gwintowaną.Preferably, the longitudinal blind hole of the sleeve and the outer insert terminate with a threaded surface.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia precyzyjną regulację napięcia wstępnego łożysk kulkowych skośnych poprzez regulację stopnia dokręcenia śruby. Jest to konieczne do stabilnej pracy układu łożysk kulkowych skośnych oraz zapewnia długie bezawaryjne funkcjonowanie maszyny.The solution according to the invention enables precise adjustment of the preload of angular contact ball bearings by adjusting the screw tightening degree. This is necessary for the stable operation of the angular contact ball bearing system and ensures long, trouble-free operation of the machine.

Dzięki wyeliminowaniu w rozwiązaniu według wynalazku pokrywy koronowej osiągnięto ograniczenie długości mechanizmu wprowadzania napięcia wstępnego łożysk skośnych podpierających wał w korpusie, co sprawia, że łożyska mogą szerzej podpierać wał albo korpus może być mniejszy/krótszy.By eliminating the crown cover in the solution according to the invention, a reduction in the length of the bias insertion mechanism of the angular contact bearings supporting the shaft in the housing is achieved, which means that the bearings can support the shaft more widely or the housing can be smaller / shorter.

Zastosowanie elementów kulistych oraz łożyska wahliwego eliminuje powstawanie niekorzystnych sił poprzecznych napinających podzespół regulacyjny podczas ruchu obrotowo przesuwnego tulei koronowej. Dodatkowo zastosowana w rozwiązaniu według wynalazku śruba regulacyjna nie wymaga stosowania elementów zabezpieczających przed jej odkręceniem.The use of spherical elements and self-aligning bearing eliminates the occurrence of unfavorable transverse forces tensioning the adjustment subassembly during the rotational and sliding movement of the crown bushing. Additionally, the adjusting screw used in the solution according to the invention does not require the use of securing elements against its unscrewing.

Ze względu na zapewnienie stałego smarowania między współpracującymi powierzchniami skośnymi tulei koronowej oraz korpusu przenoszenie sił odbywa się bez zacięć.Due to the constant lubrication between the mating slanting surfaces of the crown sleeve and the body, the force is transferred without jamming.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala także na regulację napięcia wstępnego układu łożysk bez konieczności demontażu elementów zamontowanych na końcu wału oraz wymaga dostępu do obszaru wokół obudowy wału wyłącznie w okolicy śruby regulacyjnej, co jest korzystne przy ciasnej zabudowie podzespołów maszyny.The solution according to the invention also allows to adjust the preload of the bearing system without the need to disassemble the elements mounted at the end of the shaft and requires access to the area around the shaft housing only in the vicinity of the adjusting screw, which is advantageous when the machine components are tightly built up.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mechanizm w widoku z przekrojem poprzecznym korpusu, fig. 2 - przekrój mechanizmu w płaszczyźnie śruby regulacyjnej równoległy do wału maszyny, fig. 3 - widok mechanizmu z przekrojem korpusu w rzucie izometrycznym, fig. 4 - przekrój mechanizmu w płaszczyźnie śruby regulacyjnej prostopadły do wału maszyny, fig. 5 - układ sił i momentów oddziałujących w podzespole podczas wprowadzania napięcia wstępnego do układu łożysk za pomocą mechanizmu, fig. 6 - widok tulei w rzucie izometrycznym, fig. 7 - przekrój korpusu w rzucie izometrycznym.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows the mechanism in a cross-sectional view of the body, fig. 2 - a cross-section of the mechanism in the plane of the adjusting screw parallel to the machine shaft, fig. 3 - isometric view of the mechanism with a cross-section of the body , fig. 4 - a cross-section of the mechanism in the plane of the adjusting screw perpendicular to the machine shaft, fig. 5 - the system of forces and moments acting in the subassembly during the introduction of the preload into the bearing system by means of the mechanism, fig. 6 - isometric view of the sleeve, fig. 7 - cross-section of the body in isometric projection.

W korpusie 1 znajduje się wał 2 podparty na łożyskach 3 i 4, przy czym bieżnia zewnętrzna łożyska 3 umieszczonego na jednym z końców wału 2 oparta jest na pokrywie 5, a bieżnia zewnętrzna łożyska 4 umieszczonego na drugim z końców wału 2 oparta jest na tulei koronowej 6, bieżnie wewnętrzne łożysk 3 i 4 oparte są na stopniach wału 2. Pokrywa 5 połączona jest rozłącznie z korpusem 1 za pomocą śrub 7, które utrzymują pokrywę 5 w niezmiennej pozycji.In the housing 1 there is a shaft 2 supported on bearings 3 and 4, the outer race of the bearing 3 located at one of the ends of the shaft 2 rests on the cover 5, and the outer race of the bearing 4 located at the other end of the shaft 2 rests on the ring sleeve 6, the inner raceways of the bearings 3 and 4 rest on the steps of the shaft 2. The cover 5 is detachably connected to the body 1 by means of screws 7, which keep the cover 5 in a fixed position.

Tuleja 6 umieszczona jest w korpusie 1 i posiada na obwodzie wystające elementy 17, których śrubowo skośne boczne powierzchnie współpracują ze śrubowymi kanałami 18 wykonanymi na wewnętrznej powierzchni korpusu 1, co umożliwia ustalenie położenia tulei wewnątrz korpusu. Tuleja 6 posiada nieprzelotowy otwór wzdłużny 16 zakończony powierzchnią gwintowaną, w którym umieszczone są wkładki 8 i 9 oraz element kulisty 10. Wkładka 9 jest zakończona powierzchnią gwintowaną, co umożliwia regulację luzu podzespołu. Element kulisty 10 utrzymywany jest we właściwej pozycji w tulei 6 za pomocą wklęsłych powierzchni wkładek 8 i 9.The sleeve 6 is placed in the body 1 and has protruding elements 17 along its circumference, whose helical oblique side surfaces cooperate with helical channels 18 made on the inner surface of the body 1, which allows the positioning of the sleeve inside the body to be fixed. The sleeve 6 has a longitudinal blind hole 16 ending with a threaded surface, in which the inserts 8 and 9 and a spherical element 10 are placed. The insert 9 ends with a threaded surface, which enables adjustment of the subassembly play. The spherical element 10 is held in the correct position in the sleeve 6 by the concave surfaces of the inserts 8 and 9.

Element kulisty 10 posiada gwintowany otwór, w który wkręcona jest śruba regulacyjna 11 połączona z korpusem 1 za pomocą łożyska wahliwego 12. Łożysko 12 utrzymywane jest we właściwej pozycji w korpusie 1 za pomocą oprawy łożyska 13, zamocowanej rozłącznie do korpusu 1 śrubami 14, które utrzymują oprawę 13 w niezmiennej pozycji. Tuleja 6 posiada w osi śruby regulacyjnej 11 wybranie 15 umożliwiające bezkolizyjną współpracę elementów śruby i tulei.The spherical element 10 has a threaded hole into which an adjusting screw 11 is screwed connected to the body 1 by a self-aligning bearing 12. The bearing 12 is held in the correct position in the body 1 by a bearing housing 13, detachably attached to the body 1 by screws 14, which hold fixture 13 in a fixed position. The sleeve 6 has a recess 15 in the axis of the adjusting bolt 11, which enables collision-free cooperation of the bolt and sleeve elements.

Śruba regulacyjna 11 utrzymuje we właściwej pozycji kantowej tuleję 6. Obrót śruby regulacyjnej 11 powoduje związany z nim obrót tulei 6, a jej dalsze dokręcanie powoduje powstanie siły F1 przesuwającej element kulisty 10. Element kulisty 10, współpracując z wkładkami 8 oraz 9, oddziałuje na tuleję 6, wywołując powstanie momentu M. Moment M powoduje obrót tulei 6 oraz uzyskanie siły F2 wprowadzającej właściwe napięcie wstępne układu łożysk wału maszyny. Modyfikacja napięcia wstępnego układu łożysk 3 oraz 4 jest realizowana poprzez dokręcanie lub odkręcanie śruby regulacyjnej 11. Dodatkowo śruba 11 nie wymaga stosowania dodatkowych elementów zabezpieczających przed jej odkręceniem.The adjusting screw 11 keeps the sleeve 6 in the correct edge position. The rotation of the adjusting screw 11 causes the related rotation of the sleeve 6, and its further tightening causes the force F1 to shift the spherical element 10. The spherical element 10, cooperating with the inserts 8 and 9, acts on the sleeve 6, causing the formation of the moment M. The moment M causes the sleeve 6 to rotate and the force F2 to be obtained, introducing the appropriate initial tension of the bearing system of the machine shaft. Modification of the preload of the bearing system 3 and 4 is carried out by tightening or unscrewing the adjusting screw 11. Additionally, the screw 11 does not require the use of additional elements securing against its unscrewing.

Claims (3)

1. Mechanizm wprowadzania napięcia wstępnego łożysk skośnych podpierających wał w korpusie, w którym wał (2) ułożyskowany jest łożyskami (3) i (4), przy czym bieżnia zewnętrzna łożyska (3) umieszczonego na jednym z końców wału (2) oparta jest na pokrywie (5), bieżnie wewnętrzne łożysk (3) i (4) oparte są na stopniach wału (2), a na przeciwległym końcu wału (2) umieszczona jest tuleja (6), korpus (1) połączony jest z tuleją (6) śrubą regulacyjną (11), ponadto tuleja (6) umieszczona jest w korpusie (1), przylegając do łożyska (3), przy czym tuleja (6) posiada nieprzelotowy wzdłużny otwór (16), w którym umieszczony jest podzespół obejmujący wkładki (8) i (9) oraz element kulisty (10), ponadto w osi śruby regulacyjnej (11) tuleja (6) posiada wybranie (15) znamienny tym, że tuleja (6) posiada na obwodzie wystające elementy (17) posiadające śrubowo skośne powierzchnie, które przystosowane są do współpracy z kanałami (18) o zarysie śrubowym, wykonanymi na wewnętrznej powierzchni korpusu (1), umożliwiającymi ruch obrotowo wzdłużny tulei (6) w korpusie (1), z kolei śruba regulacyjna (11) zamocowana jest jednym końcem w gwintowanym otworze elementu kulistego (10), a drugim w łożysku wahliwym (12) osadzonym w korpusie (1) za pomocą oprawy łożyska (13).1. The mechanism of introducing the initial tension of angular contact bearings supporting the shaft in the body, in which the shaft (2) is supported by bearings (3) and (4), while the outer race of the bearing (3) located at one of the ends of the shaft (2) rests on cover (5), the inner races of the bearings (3) and (4) rest on the steps of the shaft (2), and the sleeve (6) is located at the opposite end of the shaft (2), the body (1) is connected to the sleeve (6) adjusting screw (11), moreover, the sleeve (6) is placed in the body (1), adjacent to the bearing (3), while the sleeve (6) has a longitudinal blind hole (16) in which the subassembly containing inserts (8) is placed and (9) and the spherical element (10), moreover, in the axis of the adjusting screw (11), the sleeve (6) has a recess (15) characterized in that the sleeve (6) has protruding elements (17) having helically oblique surfaces along its circumference, which are adapted to cooperate with channels (18) with a helical profile, made on the inner surface of the body (1), enabling longitudinal rotation of the sleeve (6) in the body (1), while the adjusting screw (11) is fixed with one end in the threaded hole of the ball element (10), and the other end in the self-aligning bearing (12) embedded in the body (1) by means of the bearing housings (13). 2. Mechanizm według zastrz. 1 znamienny tym, że pokrywa (5) połączona jest z korpusem (1) za pomocą śrub (7).2. Mechanism according to claim 3. The device according to claim 1, characterized in that the cover (5) is connected to the body (1) by means of screws (7). 3. Mechanizm według zastrz. 1 albo 2 znamienny tym, że nieprzelotowy wzdłużny otwór tulei (6) oraz zewnętrzna wkładka (9) zakończone są powierzchnią gwintowaną.3. The mechanism according to p. The sleeve (6) and the outer insert (9) terminate in a threaded surface.