DE2141792A1

DE2141792A1 - Im wesentlichen starre umlaufkoerperlagerung

Info

Publication number: DE2141792A1
Application number: DE2141792A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Heiland
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1971-08-20
Publication date: 1973-02-22
Also published as: JPS5247702B2; DE2141792B2; JPS4833881A; GB1374687A; US3746409A

Description

Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH 4.1

17.8.1971

Im wesentlichen starre UmIaufkörperlagerung

Die Erfindung betrifft eine im wesentlichen starre Umlaufkörperlagerung, insbesondere für Auswuchtmaschinen.

Maschinen, deren Umlaufkörper oder Rotor bei kritischen Drehzahlen in radialer Richtung beachtlich durchfedern, erfordern eine Rotorlagerung, die diesen Rotorbewegungen zu folgen vermag, damit schädliche Zwangskräfte zwischen Welle und Lager vermieden werden. Dies gilt insbesondere für Auswuchtmaschinen, auf denen langgestreckte, wellenelastische Körper im überkritischen Lauf untersucht werden.

SJs ist bereits bekannt, eine in radialen Richtungen im wesentlichen starre UmIaufkörperlagerung vorzusehen, die die aus ■./ellendurchbiegungen resultierenden Taumelbewegungen der Umlaufkörper-Rotationsachse elastisch nachgiebig zuläßt. Jede iagerstelle ist somit radial starr und spielfrei, aber sphärisch el^tisch nachgiebig gestaltet, d.h. sie läßt Lagerbewegungen um die Hoch- und Querachse zu. Die radiale Abstützung erfolgt dabei je Stützstelle durch ein Federstabsystem, das in einer senkrecht zur Lagerhauptachse durch den Lagermittelpunkt verlaufenden Ebene angeordnet ist und aus zueinander parallelen, vorzugsweise im gleichen Abstand von der Lagerhauptachse angeordneten, zug-, druck- und knickstarren, aber biegeweichen Federstäben besteht, welche den Lagerkopf gegen Drehbewegungen um die Lagerhauptachse sichern und in allen radialen Richtungen gleichmäßig hart gegen das Maschinenb--ett abstützen, andererseits aber Taumelbewegungen der Umlaufkörper-Rotationsachse zulassen.

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Eine Umlaufkörperlagerung der vorbeschriebenen Art ist z.B. durch die DT-PS 1 o45 736 bekannt. Um der Lagerung auch noch den Freiheitsgrad in Richtung der Lagerhauptachse zu nehmen, d.h. axiale Bewegungen des Lagerkopfes zu behindern, sind schräg angeordnete Stützstäbe vorgesehen, die in einer durch den Lagermittelpunkt verlaufenden Ebene liegen. Durch die Schräglage der zug-, druck- und knickstarren Stützen zur Radialebene des Lagers können in Richtung der Rotationsachse auftretende Kräfte aufgenommen werden, für die ein senkrecht zur Rotationsachse gerichteter Stab nicht wirksam wäre. Ein in Richtung der Rotationsachse verlaufender Stützstab würde das Einlagern verschiedener Prüfrotoren in das Lager behindern, weshalb eine solche Lösung aus praktischen Gründen ausscheidet.

Die bekannte Schrägstellung der Stützstäbe zur Aufnahme von Axialkräften bedeutet aber einen wesentlichen Nachteil der bekannten Ausführungen, da insbesondere bei großen Lagerständern die Anbringung von Angriffspunkten für schräg verlaufende Stäbe am Lagerkopf und am Iajerständer einen hohen Arbeitsaufwand bedeutet, der das Lagersystem in unerwünschter Weise verteuert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Lagerabstützungen der einleitend beschriebenen Art eine axiale ■ Abstützung des Lagerkopfes zu schaffen, die keine schräg zur Radialebene verlaufenden Stützstäbe benötigt.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen Lagerständer und Lagerkopf eine Anzahl nicht durch den Lagermittelpunkt gerichtete und Wirkkomponenten parallel zur Lagerhauptachse aufweisende Federn so angeordnet und ausgelegt sind, daß die Taumelbewegungen nicht unzulässig stark behindert werden.

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Vorzugsweise verlaufen diese Federn parallel und möglichst nahe zur Rotationsachse, gleichmäßig über eine Zylindermantelfläche verteilt.

Eine v/eitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Federn in ihrer Steifigkeit bzw. ihre Hebelarme in Bezug auf den Lagermittelpunkt so gewählt werden, daß die Rückstellmomente für die Taumelbewegungen des Lagerkopfes in zwei Freiheitsgraden etwa gleich sind.

Vorzugsweise werden die Fußpunkte der Federn in Federlängsrichtung verstellbar vorgesehen, so daß eine statische Ausrichtung des Lagerkopfes hinsichtlich seiner winkelstellung zur Hoch- und Querachse des Lagers möglich wird. U.U. kann es günstig sein, Federn mit einer nicht-linearen Federkennlinie zu verwenden, um eine nicht-lineare Dämpfung von Taumelbewegungen des Lagerkopfes zu erreichen.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht auf eine Auswuchtmaschine mit einer Lagerung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1, teilweise im Schnitt, und

Fig. 3 eine axiale Lagerstütze mit Ausrichtmitteln für den Lagerkopf im Längsschnitt.

liach den Fig. .1 und 2 ist der Lagerkopf 2 auf dem Lagerständer 1 durch vier Federstäbe 3-6 abgestützt, die in einer durch die Mitte des Lagerkopfes 2 und senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebene liegen. Durch geeignete Auswahl der Querschnitte dieser Stützstäbe 3-6 ist es in bekannter Weise möglich, Bewegungen des Lagerkopfes 2 in radialer Richtung

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sowie gegen Drehbewegungen zu behindern, gleichzeitig aber Bewegungen um eine Hoch- und eine Querachse, also Taumelbewegungen, zuzulassen. Zur Behinderung axialer Lagerbewegungen sind nach der Lrfindung zwischen einer vertikalen Querwand 1a des Lagerständers 1 und dem Lagerkopf 2 drei Schraubenfedern 7-9 angeordnet, die in der Normalstellung des Lagerkopfes 2 entspannt sind. Die Angriffsrichtungen der Federn 7-9 verlaufen parallel zur Rotorachse. Die Federn sollen möglichst nahe an der Rotorachse angeordnet sein, um Taumelbewegungen des Lagerkopfes 2 so wenig wie möglich zu behindern.

Es ist ohne weiteres erreichbar, z.B. mit drei oder auch mehr Federeinheiten bei geeigneter Wahl der Abstände von der Lagerhauptachse und durch geeignete Wahl der Federsteifigkeiten, die Drehsteifigkeit um alle Achsen senkrecht zur Prüfkörperachse gleichzuhalten.

Die Federn können auch von beiden Seiten auf den Lagerkqpf einwirken und können in bekannter Weise als Schraubenfedern oder Tellerfederpakete ausgebildet sein. Sie können schräg zur Lagerhauptachse verlaufen, sofern sie nur ausreichende V/irkkomponenten in deren Richtung aufweisen.

Wie eingangs bereits erwähnt, wird die Nachgiebigkeit des Lagerkopfes für Taumelbewegungen insbesondere deshalb angestrebt, damit der Lagerkopf sich einer evtl. Rotordurchbiegung verzwängungsarm anpassen kann. Zusätzlich ist eine Tau-r melbewegung des Lagerkopfes aber auch deshalb erwünscht, damit auf eine große Genauigkeit in der Ausrichtung der Lagerköpfe beim Aufbau eines PrüfStandes verzichtet werden kann. Mit der beschriebenen Federanordnung besteht die Möglichkeit, das Lagergehäuse hinsichtlich Drehbewegungen um die Hoch- und Querachse auch statisch auszurichten, indem die Fußpunkte der Federn 7 - 9 an der Querwand 1a des Lagerständers 1 in Federlängsrichtung verstellbar ausgeführt werden.

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Eine praktische Ausführungsform dieses Gedankens ist in der i-'ig. 3 dargestellt. Die Lager stütze 1o umfaßt eine Lagerhülse 13, die über den Stab 14 mit der Lagerstander-Querwand verbunden ist. Mit Hilfe der Muttern 15, 16 ist die Hülse längsverstellbar. Tellerfederpakete 11, 12 beiderseits der Stütze 1o ermöglichen eine Verschiebung der Hülse 13 relativ zur Stütze 1o in beiden Richtungen.

Die Ausrichtvorrichtungmch Fig. 3 besitzt zusätzlich eine einstellbare Klemmvorrichtung 17 - 19 für die Hülse 13· Das Klemmstück 17 kann über ein Federpaket 18 mittels einer Schraube 19 so stark angezogen werden, daß die Tellerfederpakete 11, 12 unwirksam werden. Lagerkopf 2 und Lagerständer 1 .sind jetzt über den Stab 6 und den Stab 14 praktisch starr miteinander verbunden. Falls nun die auf den Lagerkopf 2 wirkenden Momente einen Grenzwert überschreiten, wird die Reibungskraft zwischen dem Klemmstück 17 und der Hülse überwunden und die Reibverbindung rutscht durch, wonach die axiale Steifigkeit des Lagers durch die Tellerfederpakete 11, bestimmt wird. Ein besonderer Vorteil ergibt sich noch daraus, daß das Klemmstück 17 beim Durchrutschen auf der Hülse 13 reibt und dem System dadurch Energie entzogen wird. Unerwünschte, z.B. selbst erregte Taumelbewegungen des Lagerkopfes werden auf diese Weise gedämpft und in erträglichen Grenzen gehalten.

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Claims

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Patentansprüche :

Im wesentlichen starre Umlaufkörperlagerung mit Abstützung jeder Lagerstelle durch ein Federstabsystem, das in einer senkrecht zur Lagerhauptachse durch den Lagermittelpunkt verlaufenden Ebene angeordnet ist und aus zug-, druck- und knickstarren, aber in einem oder mehreren Abschnitten biegeweichen Feder stäben besteht, welche das Lagergehäuse gegen Drehbewegungen um die Lagerhauptachse sichern und in allen radialen Richtungen gleichmäßig hart gegen das Maschinenbett abstützen, andererseits aber Taumelbewegungen der Umlaufkörper-Eotationsachse in zwei zueinander senkrechten Querachsen durch den Mittelpunkt der Stützstelle zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagerständer (1 , 1a, 2o) und dem Lagerlcopf (2) eine Anzahl nicht durch den Lagermittelpunkt gerichtete und VJirkkomponenten parallel zur Lagerhauptachse aufweisende Federn (7 - 3; 11,.12) so angeordnet und ausgelegt sind, daß die Taumelbewegungen des Lagerkopfes (2) nicht unzulässig stark behindert werden.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daL die Federn (7 - 9; 11, 12) parallel zur Lagerhauptachse des Lagerkopfes (2) gerichtet sind.
3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (7 - 9) möglichst nahe zur Lagerhauptachse gleichmäßig über eine Zylindermantelfläche verteilt angeordnet sind.
4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (7 - 9) in ihrer Steifigkeit und/oder ihr Hebelarm in Bezug auf den Lagermittelpunkt so gewählt sind, daß die Rückstellmomente für die Taumelbewegungen des Lagerkopfes (2) in zwei Freiheitsgraden etwa gleich sind.

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5.) Vorrichtung nach ,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (7 - 9)- eine nicht-lineare Kennlinie haben.
6.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die BePestigungspunkte der Federn (11, 12) am Lagerständer (2o) in Federlängsrichtung einzeln verstellbar sind.
7.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Federn (11, 12) auf den Lagerkopf (2) durch eine Reibverbindung (17 - 19) aufhebbar ist, die den Lagerkopf (2) starr mit der Federbefestigung (14 - 16) am Lagerständer (2o) verbindet.

S.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskraft der Reibverbindung (17 - 19) einstellbar ist und die Verbindung (17 - 19) bei überschreiten eines Grenzwertes der sie beanspruchenden Kräfte Rutschbewegungen ausführen kann.

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