DE3122053C2 - Wellenlager-Anordnung - Google Patents

Abstract

Eine gedämpfte Lagervorrichtung zum Dämpfen der Schwingungen, die in einem eine Welle und ein Wellensystem abstützenden Lager erzeugt werden, mittels eines Ölfilmdämpfers (6) und einer elastischen Lagerabstützung (4). Die gedämpfte Lagervorrichtung zeichnet sich aus durch im Ölfilmdämpfer vorgesehene Mittel (3b, 7a bzw. 15, 16) zum Einstellen des Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers (6).

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß das Lager (3) eine konische Außenumfangsfläche (3b) und das Lagerstützteil (7) eine entsprechend konische Innenumfangsfläche (7a) aufweist und daß das Lagerstützteil zur Einstellung der Dämpfungsspaltdicke axial verschiebbar ist oder/und

— daß das Lager (3) im Gehäuse (1) drehbar angeordnet ist und die einander zugewandten Umfangsflächen (3a, 7a) von Lagerstützteil und Lager (3) mit Ausnehmungen (15, 16) versehen sind, die durch Verdrehen des Lagers mehr oder weniger zur Überdeckung kommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenlager-Anordnung mit einem Gehäuse, einem Lager, einem Lagergestell zur federnden Abstützung des Lagers am Gehäuse und einem Lagerstützteil zwischen Gehäuse und Lager, welches das Lager mit einem Zwischenraum umgibt, der einen von außen druckgespeister Ölfilmdämpfungsspalt darstellt, wobei der Dämpfungskoeffizient des Ölfilmdämpfers veränderbar ist.

Eine derartige Wellenlager-Anordnung ist in »NASA Technical Note«. NASA TN D-7892/1975. Seiten 13,20, beschrieben und dargestellt.

Weitere Lageranordnungen mit Mitteln zum Dämpfen der in der Welle einer umlaufenden Maschine erzeugten Schwingungen sind in den US-PS 34 56 992 und 40 27 931 angegeben. Diese Lageranordnungen sind von einem Ölfilmdämpfer gebildet, der zwischen einem eine Welle aufnehmenden Lager und einem Gehäuse ausgebildet ist, sowie von einer Lagerstützfederung, mittels welcher das Lager am Gehäuse gehalten ist. Die Schwingungen im Lager und die instabile Schwingung, die als »Schlagen von öl« infolge eines instabilen Ölfilms bezeichnet wird, werden durch die kombinierte Wirkung der von der Lagerstützfederung ausgeübten Federkraft und der Preßwirkung des Ölfilms im Ölfilmdämpfer gedämpft.

Bei den bekannten gedämpften Lageranordnungen gibt es einen optimalen Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers und eine optimale Federsteifigkeit der Lagerstützfederung. Der optimale Dämpfungskoeffizient und die optimale Federsteifigkeit werden nach Maßgabe der Eigenschaften des umlaufenden Teils und des Lagers bestimmt, und danach erfolgt die Konstruktion und Herstellung auf der Grundlage dieses optimalen Dämpfungskoeffizienten und der optimalen Fedeisteifigkeit, die durch Berechnungen unter Berücksichtigung der Schwingungsverläufe bestimmt werden.

Wegen ungenügender Genauigkeit der Berechnungen oder aufgrund von Fehlern bei der Herstellung und Montage von Teilen ist es jedoch praktisch unmöglich, die erwartete Federsteifigkeit und den optimalen Dämpfungskoeffizienten tatsächlich zu realisieren. Insbesondere ist es sehr schwer, die Dicke des Ölfilms in dem Ölfilmdämpfer einzustellen, so daß die erwünschte Schwingungsdämpfung kaum zu erzielen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenlager-Anordnung der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß durch Einstellen des Dämpfungskoeffizienten des Ölfilmdämpfers dessen Optimierung ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale.

Die erfindungsgemäße Wellenlager-Anordnung erlaubt die Verstellungen der Dicke des Ölfilmspaltes in dem Ölfilmdämpfer und/oder des Wirkungsbereichs des Ölfilms nach der Montage der Vorrichtung, so daß es möglich ist, den Dämpfungskoeffizienten der gedämpften Lagervorrichtung so zu optimieren, daß eine bestmögliche Dämpfung der im Lager und der Welle erzeugten Schwingungen erzielbar ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine gedämpfte Lageranordnung;

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel;

F i g. 3 eine linksseitige Ansicht der Anordnung nach Fig.2;

F i g. 4 eine Ansicht der Lageranordnung in Richtung der Pfeile IV-IV von Fig.2;

F i g. 5 eine Abwicklung der Außenumfangsfläche des Lagers in einem Ölfilmdämpfer der Lageranordnung nach Fig.2;

F i g. b eine rechtsseitige Ansicht der Außenumfangsfläche von F i g. 5:

Fig. 7 eine Abwicklung der Innenumfangsfläche eines Lagerstützteils in dem Ölfilmdämpfer der Lageranordnung nach Fig.2;

Fig.8 eine rechtsseitige Ansicht der Innenumfangsfläche von F i g. 7; und

Fig. 9 und 10 Ansichten von Änderungszuständen des Wirkungsbereichs des Ölfilms in dem Ölfilmdämpfer nach F i g. 2.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen. Nach F i g. 1 umfaßt die Lageranordnung ein Gehäuse 1, eine Welle 2 und ein die Welle 2 aufnehmendes Lager 3. Das Lager 3 ist am Gehäuse 1 durch ein federndes Lagergestell 4 federnd bzw. elastisch gelagert. Das federnde Lagergestell 4 ist käfigartig ausgebildet mit einer Mehrzahl Stege 4a und weist zwei Flansche 4b, 4cauf, wobei der Flansch 4b an der Seitenfläche des Lagers 3 festgelegt ist, während der Flansch 4c mit Schrauben 5 am Gehäuse 1 gesichert ist. Durch diese bo Anordnung ist das Lager 3 in Radialrichtung verschiebbar. Das Lager 3 weist auf seiner Innenumfangsfläche eine Lagergleitfläche 3a und auf seinem AuBenumfang eine Umfangsfläche 36 auf. Eine ölfilmspalte 6a in einem allgemein mit 6 bezeichneten Ölfilmdämpfer ist auf b5 der Umfangsfläche 3b gebildet. Zwischen der Außenumiangsfläche des Lagers 3 und dem Gehäuse 1 ist ein Lagerstützteil 7 angeordnet. Dieser weist an seinem Innenumfang eine Umfangsfläche Ta auf, die parallel mit

der Umfangsflache 3b des Lagers 3 verläuft. Der Lagerstützteil 7 ist längs der Innenfläche des Gehäuses 1 durch Drehen von Stellschrauben 8 axial verschiebbar. Um ein Austreten der viskosen Flüssigkeil zu verhindern, sind an der Außenumfangsfläche des Lagers 3 an Stellen nahe beiden axialen Enden desselben Dichtungen 9 angeordnet. Die Lagergleitfläche 3a des Lagers 3 weist eine ölzufuhrnut IO auf, die über einen im Laper 3 gebildeten Ölkanal 11 und einen im Lagerstützteil 7 gebildeten Kanal 12 über den Ölfilmdämpfer 6 zu einem ölzufuhrkanal 13, der im Gehäuse 1 gebildet ist, führt

Die so aufgebaute Lageranordnung arbeitet wie folgt:

Die Außenumfangsfläche des Lagers 3 und die Innenumfangsfläche des Lagerstützteils 7 sind kegelig ausgeführt und einander zugewandt. Wenn der Lagerstützteil 7 nach rechts (in den Zeichnungen) mittels der Stellschrauben 8 verschoben wird, wird die ölfilmspalte 6a des ölfilmdämpfers 6 vergrößert. Wenn Jagegen der Lagerstützteil 7 nach links verschoben wird, wird die Ölfilmspalte 6a verkleinert. Durch Verstellen der ölfilmspalte 6a des ölfilmdämpfers ist es also möglich, den Dämpfungskoeffizienten des ölfilmdämpfers 6 zu ändern, wie aus der folgenden Erläuterung ersichtlich ist.

Dabei wird der Dämpfungskoeffizient C des ölfilmdämpfers 6 durch die folgende Gleichung (1) gegeben und in Beziehung zu der Form und Größe der Ölfilmspalte 6a gesetzt:

Größen geändert. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch die Verstellung der ölfilmspaltc 6a entfallen. In diesem Fall kann der Dämpfungskoeffi/ienl ausschließlich durch die Verstellung des Wirkungsbereichs ■> des Ölfilms geändert werden.

Mit der angegebenen Vorrichtung ist es also möglich, den Dämpfungskoeffizienten auf den Optimalwert für eine Änderung der ölviskosität infolge dsr Umgebungstemperatur zu verstellen. Dies resultiert in dem Vorteil, ίο daß die aufwendige Präzisionseinstellung der öltemperatur entfallen kann.

Bei den erläuterten gedämpften Lagervorrichtungen werden als Lager 3 zwar Radiallager verwendet, es ist aber auch möglich, andere Lagerarten einzusetzen.

(2 = γ· ι **

mit μ = Viskositätskoeffizient des Öls,

R = Radius der Ölfilmspalte 6a,

L = axiale Länge der ölfilmspalte 6a und

Cr = Dicke der Ölfilmspaltc 6a.

(D

Aus der Gleichung (1) ist ersichtlich, daß der Dämpfungskoeffizient C umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Dicke Cr der ölfilmspalte 6a durch Ändern ίο von deren Dicke Cr variiert werden kann.

Bei der gedämpften Lagervorrichtung entsprechend F i g. 2 ist der Dämpfungskoeffizient dadurch einstellbar, daß der Wirkungsbereich des ölfilmdämpfers 6 verstellt wird. Zu diesem Zweck weist der Flansch 4c des federnden Lagergestells 4 Langlöcher 14 zur Aufnahme von Bolzen auf (vgl. F i g. 3). Dabei kann nach dem Lokkern der Bolzen 5 das Lager 3 mittels des federnden Lagergestells 4 in Umfangsrichtung gedreht werden. Wie aus den Fig.4—6 ersichtlich ist, sind in der Um- so fangsfläche 3b des Lagers 3 Ausnehmungen 15 gebildet. Ebenso sind (vgl. die F i g. 7 und 8) in der Umfangsflache 7a des Lagerstützteils 7, die der Umfangsflache 3h gegenüberliegt, Ausnehmungen 16 vorgesehen.

Wenn also durch das federnde Lagergestell 4 auf das Lager 3 eine Drehkraft übertragen wird, um das Lager zu drehen, ändert sich der Wirkungsbereich des Ölfilms entsprechend A\ und Ai in den Fig.9 und 10. Durch Ändern des Wirkungsbereichs des Ölfilms in der vorgenannten Weise werden die Werte von R und L in der Gleichung (1) so geändert, daß der Dämpfungskoeffizient (Tänderbar ist.

!n der gedämpften Lagervorrichtung nach F i g. 2 wird der Dämpfungskoeffizient durch Verstellen entweder des Wirkungsbereichs des Ölfilms infolge der Drehung des Lagers 3 oder durch Verstellen der Ölfilmspalte 6a des ölfilmdämpfers aufgrund der Axialverschiebung des Lagerstützteils 7 oder durch Verstellen beider Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Wellenlager-Anordnung mit

   — einem Gehäuse,

   — einem Lager,

   — einem Lagergestell zur federnden Abstützung des Lagers am Gehäuse und

   — einem Lagerstützteil zwischen Gehäuse und Lager, welches das Lager mit einem Zwischenraum umgibt, der einen von außen druckgespeisten Ölfilmdämpfungsspalt darstellt, wobei der Dämpfungskoeffizient des Ölfilmdämpfers veränderbar ist,