SE462572B - Anordning vid tvaa parvis monterade rullningslager upptagande axiell och radiell belastning - Google Patents

Description

462 572 _ i 2- upphov till radialkast, tas inte upp som radiell gnuggningsrörelse hos det radiellt frigående lagrets ytterring utan resulterar i en ofarlig axiell vickningsrörelse hos sistnämnda ytterring mot fjäderpaketen. om det radiellt frigående lagrets ytterring skulle tryckas i botten mot sitt axiella lagersäte, skulle radiell gnuggning och nötnings- korrosion uppstå. Dessutom skulle lagringen få ett glapp, som kan resultera i en kraftig förstärkning av nötningskorrosionen om roter- ande radiallaster förekommer.

Vid de fall axialbelastningen växlar riktning blir inbyggnaden svårare att klara, speciellt om man kräver en glappfri lagring på grund av högt varvtal eller av andra skäl. Vid sådana fall måste båda lagrens ytterringar fjäderbelastas och därefter ha lös pass- ning. Radialkast på grund av formavvikelser kan ej undvikas och vid höga varvtal är då av ovannämnda skäl risken stor för nötningskor- rosion hos den ytterring, som ligger an mot sitt axiella lagersäte, eftersom radiella gnuggningsrörelser ej kan förhindras på grund av lös radiell passning eller radiellt frigående ytterring.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma en anordning av i patentkravets 1 ingress angivet slag, vid vilken problemet med nöt- ningskorrosion elimineras även vid de fall axialbelastningen växlar riktning. Detta och andra syften har uppnåtts genom att uppfinningen erhållit de i efterföljande patentkrav angivna kännetecknen.

På ritningarna visas olika utföringsexempel av en anordning enligt föreliggande uppfinning. Dessa är endast avsedda att illustrera uppfinningen, vilken kan modifieras inom ramen för patentkraven.

På ritningarna visar Fig. 1 i sektion uppfinningen i generell form. 'h .n- cn m u-n -a u, m Fig. 2 visar i sektion en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.

Fig. 3 visar i sektion en annan uföringsform av en anordning enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar i förstorad skala en del av anordningen i Fig. 3.

Motsvarande detaljer har erhållit samma hänvisningsbeteckning i de olika figurerna.

Som framgår av den i Fig. 1 i generell form illustrerade uppfin- ningen är två sfäriska axialrullager 10, 11 anordnade att roterbart uppbära en axel 12 i ett lagerhus 13. Lagren 10, 11 är parvis mon- terade i s k 0-anordning, d v s så att lagrens mot lageraxeln 16 riktade kontaktlinjer 14, 15 divergerar. Alternativt kan lagren 10, 11 skifta plats, d v s monteras i s k X-anordning, varvid kontakt- linjerna 14, 15 konvergerar.

Enligt uppfinningen är lagrens 10, 11 ytterringar 17, 18 monterade med grepp i hylsor 19, 20, vilka är begränsat axiellt och radiellt rörliga relativt huset 13. Hylsorna 19, 20 är utbildade med konfor- made anliggningsytor 21, 22 vilka är avsedda att samverka med mot- svarande konformade anliggningsytor 23, 24 i lagerhuset 13.

Lagren 10, ll är förspända med en sådan total axiell belastning F2, som erfordras för att lagren skall fungera tillfredsställande under alla drifts- och belastningsförhållanden. I Fig. 1 visas lagren 10, 11 i det läge de intar när en åt vänster i figuren rik- tad yttre axiallast Fa anbringas på axeln 12. För att förhindra att radiella gnuggningsrörelser mellan ytorna 21,23 och 22,24 skall uppstå måste dessutom säkerställas att den koniska anliggningsytan till den ytterring som utsätts för den yttre axiallasten Fa, d v s anliggningsytan 22 i Fig. 1, under alla driftsbetingel- ser är axiellt belastad med en totalt verkande axiell kraft Fac, vilken är tillräcklig stor för att hylsan 20 skall centreras mot 462 572 ,_ anliggningsytan 24. Detta uppnås genom att hylsorna 19, 20 konvinkel C7§anpassas-efter den på axeln 12 maximlt verkande radiella kraften Fr och kraften Fac.

Om den radiella kraften Fr är liten kan vinkeln<>(väljas förhål- landevis stor, varvid de på de koniska anliggningsytorna verkande och av den yttre axiallasten Fa alstrade radiella krafterna begrän- sas. Vid de fall påkänningarna i lagerhuset 13 så medger väljes dock vinkelncälmed fördel mindre, närmare bestämt lämpligen så att normalkrafterna från anliggningsytorna 21, 22 i huvudsak passerar lagrens 10, ll belastningscentrum 37, 38, såsom illustreras i Fig.3, vilket är fördelaktigt ur teknisk synpunkt. Om man i detta fall ställer som krav att de koniska anliggningsytorna 22, 24 skall ha full anliggning utefter hela sin perifieriella utsträckning er- hålles erforderligt värde på kraften Fac ur sambandet Fac = 1,9 Fr tgvw .

Förspänningskraften F2 i Fig. 1 kan alstras medelst fjädrar och/ eller hydraulkolvar. I Fig. 2 visas ett utförande där ett antal periferiellt längs konytans 21 omkrets fördelade fjädrar 25 är inspända mellan hylsan 19 och huset 13. Motsvarande fjädrar är in- spända mellan hylsan 20 och huset 13. Alternativt kan fjädrarna 25 ersättas eller kompletteras med hydraulkolvar, vilka anpressas mot hylsorna 19, 20. För att åstadkomma centrering av hylsan 20 i den koniska anliggningsytan 24 anbringas den i Fig. 1 illustrerade kraften Fac därvid lämpligen på hydraulisk väg.

Fjäderpaketen 25 ger inget nämnvärt motstånd mot vickningsrörel- ser hos den hylsa som ej centreras. Hydraulkolvarna inom varje kraftsystem, d v s de av förspänningskraften F2 i Fig. 1 respektive kraften Fac i Fig. 1 definierade kraftsystemen, komunicerar in- bördes, varigenom vickningsrörelser hos nämnda hylsa sker utan mot- stånd. Radialkast eller andra radiella rörelser hos axeln 12 tas således upp av den koniska anliggningsyta som ej centrerar genom axiella vickningsrörelser mot fjäderpaketen 25 och/eller hydraul- kolvarna. m! 462 572." De koniska anliggningsytorna 21-24 behöver ej, såsom visas på rit- ningen, ha rak generatris utan kan ha godtycklig form.

Om axialbelastningen Fa ändrar riktning växlar kraften Fac rikt- ning och verkar således på anliggningsytan 22. Givetvis skall ovan- nämnda villkor för Fac därvid vara uppfyllt.

Oberoende av belastningsriktning finns ingen risk för nötningskor- rosion mot ytterringarnas 17, 18 anliggningsytor eller mot de konis- ka anliggningsytorna 21, 22 hos de hylsor 19, 20, i vilka ytter- ringarna är monterade. En av de koniska anliggningsytorna 21, 22 tar upp alla radiella krafter. Hylsorna 19, 20 byggs därefter utvändigt in med ett radiellt spel mot lagerhuset 13, så att, under drift, kontakt endast finns mot en av de koniska anliggningsytorna 21, 22.

I Fig. 3 och 4 visas en föredragen utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, vid vilken två kolvar 26, 27 är anordnade i lagerhuset 13. Mellan kolvarna 26, 27 är, såsom visas, ett paket tallriksfjädrar 28 eller andra fjädrar, såsom spiralfjädrar, anord- nade. Ett antal kolv-fjäderaggregat 26-28 är periferiellt fördelade runt anliggningsytornas 21, 22 omkrets och anordnade att alstra de i Fig. 1 illustrerade krafterna F2 och Fac. Fjädrarna 28 dimensio- neras därvid så att de efter lagerpaketets montering ger en total sammanlagd axialkraft motsvarande F2 i Fig 1.

Om axialbelastningen Fa har den i Fig. 1 visade riktningen tillföres tryckfluidum till en kammare 29 via en kanal 30 innan den till axeln 12 anslutna maskinen startas. Kammaren 29 avgränsas förutom av kol- ven 27 av en i lagerhuset 13 inskruvad ring 33. Hydraultrycket i kammaren 29 hålles konstant under tomgång och drift och anpassas lämpligen så att den på kolven 27 verkande hydraulkraften totalt blir något större än totala kraften via fjädrarna 28, varigenom dessa fjädrar passifiseras och hylsorna 19, 20 bringas till anligg- ning med motstående anliggningsytor 31, 32. I detta läge verkar den totala hydraulkraften på lagret 10, vilket i sin tur belastar lagret 462 572 med samma kraft. Denna kraft verkar också centrerande på den ko- niska ytan 24, varför någon extra centreringskraft Fac ej behöver tillföras, eftersom kraften F2 i allmänhet är större än kraften F Skulle dock enligt det ovannämnda sambandet mellan Fac och Fr och en större axiallast erfordras ökas trycket i kammaren 29. Om radial- lasten är liten, är det möjligt att använda en total hydraulkraft som är lägre än kraften F2. ac' Om maskinen körs så att en axialbelastning i motsatt riktning mot den i Fig. 1 visade erhålles, tillföras tryckfluidum i stället med samma konstanta tryck genom en kanal 34 till en kolven 26 tillordnad kammare 36.

Samtliga mot en och samma hylsa 19, 20 verkande kolvar 26, 27 har gemensam tillförsel av tryckfluidum och komunicerar inbördes.

Därigenom säkerställas fri vickningsrörelse hos den koniska anligg- ningsyta 21, 22, som har spel i förhâllade till sin motsvarande an- liggningsyta i lagerhuset 13.

Om hydraultrycket i kamrarna 29, 36 skulle försvinna träder omedel- bart fjädrarna 28 i kraft och ger båda lagren 10, ll den totala kraft F2, som erfordras för att lagren ej skall haverera vid högt varvtal innan maskinen stannat.

Den ovan definierade förspänningskraften F2 erfordras av det lager som tar upp den radiella belastningen, d v s lagret 11 i Fig. l-4.

För det andra lagret däremot erfordras en lägre, säg i storleksord- ningen 25% lägre, förspänningskraft för att tillfredsställande funktion skall erhållas. Medelst utföringsformen enligt Fig. 3 och 4 kan en sådan sänkning av förspänningskraften uppnås om tryckfluidum tillföres genom kanalen 34 till kolvarna 26. Tryckfluidum till kam- rarna 29, 36 kan tillföras från en gemensam pump, varvid en tryck- reduceringsventil anordnas i kanalen 34. Tack vare en enligt ovan 462 s7;_ beskriven sänkning av förspänningskraften kan en motsvarande sänk- ning av den på lagret ll verkande axialkraften erhållas om den yttre axiallasten Fa är större än sänkningen av förspänningskraften, vilket gynnsamt påverkar livslängden hos lagret ll¿ Vid de illustrerade utföringsformerna är lagren 10, ll monterade i s k 0-anordning. För alla utföringsformerna gäller att lagren även kan monteras i s k X-anordning, varvid varje ytterring 17, 18 be- lastas med separata hydraul-och/eller fjäderpaket av i princip en- ligt ovan beskrivet utförande.

Fördelarna med det i Fig. 3 och 4 beskrivna utförandet är att någon separat centreringskraft Fac, som ökar lagerbelastningen och däri- genom sänker livslängden, ej behöver tillföras, att hydraultrycket kan hållas konstant under drift utan att detta påverkar lagerbe- lastningen utöver vad den totala fjäderkraften F2 åstadkommer, att lagerlivslängden kan ökas genom minskning under drift av den på det radiellt frigående lagret verkande förspänningen, att tryckfluidum- tillförseln enkelt kan kopplas om om maskinen skall köras med axial- belastning i motsatt riktning, att ingen risk för lagerhaveri finns om hydraultrycket bortfaller och att de koniska anliggningsytorna ger en mycket god centrering såväl under tomgång som under arbets- belastning utan gnuggningsrisk.

Claims (9)

462 572 PATENTKRAV

1. Anordning vid axiell och radiell belastning upptagande rullningslager, såsom sfäriska axialrullager, koniska rullager och vinkelkontaktkullager, varvid två parvis monterade lager (10, 11) är anordnade att roterbart uppbära en axel (12) i ett hus (13) och varvid lagren (10, 11) är anordnade med mot axeln konvergerande eller divergerande- kontaktlinjer (14, 15), k ä n n e t e c k n a d a v att lagrens (10, 11) ytterringar (17, 18) är monterade i relativt huset (13) begränsat axiellt och radiellt rörliga hylsor (19, 20) och att hylsorna (19, 20) är utbildade med en generellt sett konformad anliggningsyta (21, 22) avsedd att samverka med en motsvarande yta_(23, 24) på huset (13).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att hylsorna (19, 20) är tillordnade första kraftorgan (F2) anordnade att alstra på hylsorna (19, 20) verkande motriktade krafter för förspänning av lagren (10, 11) och andra kraft- organ (Fac) för centrering av den ena av hylsorna (19, 20).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att hylsorna (19, 20) konvinkel väljes så att sambandet F,c¿:1,9Fr tgæ.uppfylles, där 462 572 Faq = den totala på den för en yttre last utsatta hylsan (20) verkande axiella kraften. F, = den på axeln (12) maximalt verkande radiella kraften och °¿ = halva konvinkeln.

4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att de första och andra kraftorganen (Fz, Fac) innefattar ett flertal periferiellt längs konytans (21) omkrets för- delade och mellan hylsorna (19, 20) och huset (13) inspända fjädrar (25, 28) och/eller mot hylsorna (19, 20) anpressbara hydraulkolvar (26, 27).

5. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att kraftorganen utgöres av ett flertal periferiellt längs konytans (21) omkrets fördelade kolvar (26, 27), vilka är anordnade att hydrauliskt anpressas mot hylsan (19, 20), varvid de kolvarna (26, 27) tillordnade trycksatta kamrarna (29, 36) företrädesvis kommunicerar inbördes.

6. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v kraftorganen innefattar två parvis anordnade kolvar (26, 27), vilka är tillordnade fjäderorgan (28) anordnade att pressa kolvarna (26, 27) från varandra mot två motstående hylsor (19, 20). 10 462 572

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att en (27) av kolvarna (21, 27) är anordnad att hydrauliskt anpressas mot den andra kolven (26) under samtidig passivi- sering av fjäderorgan (28).

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att båda kolvarna (26, 27) är anordnade att valbart anpressas mot den andra kolven.

9. Anordning enligt något av kraven 6-8, k ä n n e t e c k n a d a v att ett flertal kolvar (26, 27) är periferiellt fördelade längs konytornas (21, 22) omkrets.