ITMI981911A1 - SLIDING BEARING FOR A TREE - Google Patents
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Abstract
Description
Descrizione Description
Stato dell'arte State of the art
L'invenzione concerne un cuscinetto a strisciamento per un albero, specialmente un albero dell'indotto o del rotore di un elettromotore, del genere definito nella parte introduttiva della rivendicazione 1. The invention relates to a plain bearing for a shaft, especially an armature or rotor shaft of an electric motor, of the kind defined in the introductory part of claim 1.
Gli alberi dell'indotto o del rotore in elettromotori vengono supportati nella carcassa del motore con supportazione in due punti, secondo il principio dei punti fisso e mobile. In proposito vengono di preferenza utilizzati cuscinetti a strisciamento di metallo sinterizzato (ferro sinterizzato oppure bronzo sinterizzato), che a motivo dei loro pori impregnati di olio possiedono un buon effetto di scorrimento. The armature or rotor shafts in electromotors are supported in the motor housing with support in two points, according to the principle of fixed and movable points. For this purpose, plain bearings made of sintered metal (sintered iron or sintered bronze) are preferably used, which due to their oil-impregnated pores have a good sliding effect.
In un noto cuscinetto a strisciamento di questo genere ( "Konstruktionselemente der Feinmechanik", Werner Krause, Karl Hanser Verlag, Monaco, Vienna 1989, pagina 362) l'appoggio assiale ha luogo direttamente in corrispondenza della bronzina di metallo sinterizzato. Dato che la bronzina di metallo sinterizzato possiede però solo una modesta resistenza agli urti, in caso di sollecitazione a vibrazioni non è data alcuna sufficiente resistenza e la bronzina si usura in modo relativamente rapido. Vantaggi dell'invenzione In a well-known plain bearing of this type ("Konstruktionselemente der Feinmechanik", Werner Krause, Karl Hanser Verlag, Munich, Vienna 1989, page 362), the axial bearing takes place directly at the sintered metal bushing. However, since the sintered metal bushing has only a modest impact resistance, insufficient resistance is provided in the event of vibration stress and the bushing wears relatively quickly. Advantages of the invention
Il supporto a strisciamento di cui all'invenzione, avente le caratteristiche della rivendicazione 1, ha il vantaggio che, grazie al fissaggio per costruzione della bronzina nello scudo per mezzo di una lunetta di compressione fissata sullo scudo, l'appoggio assiale non avviene più direttamente in corrispondenza della bronzina, bensì in corrispondenza della lunetta di compressione, per cui viene evitata un'usura ovalizzante del metallo sinterizzato relativamente tenero. Per effetto della lunetta di compressione viene nel contempo creata una tenuta del tipo a labirinto che, nel caso di elettromotori realizzati sotto forma di motori a commutatore oppure a collettore, impedisce la penetrazione nel cuscinetto a strisciamento della polvere di carbone che si forma per effetto del consumo delle spazzole, e perciò ci si oppone ad un guasto prematura del cuscinetto a strisciamento. La lunetta di compressione assorbe direttamente la forza assiale esercitata dal disco di spallamento e la scarica tanto attraverso il colletto anulare della bronzina, come anche direttamente nello scudo. La quota parte della forza che in proposito viene convogliata attraverso il colletto anulare dipende dalla rigidità propria della lunetta di compressione . The sliding support according to the invention, having the characteristics of claim 1, has the advantage that, thanks to the fixing by construction of the bushing in the shield by means of a compression steady fixed on the shield, the axial support no longer occurs directly in correspondence with the bushing, but in correspondence with the compression steady rest, whereby oval wear of the relatively soft sintered metal is avoided. At the same time, a labyrinth seal is created by the compression steady rest which, in the case of electric motors in the form of commutator or commutator motors, prevents the penetration into the sliding bearing of the carbon dust that is formed by the effect of the wear of the brushes, thus preventing premature failure of the plain bearing. The compression steady rest directly absorbs the axial force exerted by the shoulder disc and discharges it both through the annular collar of the bushing as well as directly into the shield. The portion of the force which is conveyed through the annular collar in this regard depends on the inherent rigidity of the compression steady rest.
Quando si realizza il cuscinetto a strisciamento come punto fisso, ciò che è previsto secondo la rivendicazione 6, la forza assiale che proviene dalla direzione della battuta viene inoltrata, attraverso la bronzina, al disco di spallamento ed attraverso il disco di spallamento viene scaricata nello scudo. Per il colletto anulare è in proposito fatta passare solo una modesta quota parte di questa forza assiale, cosicché viene solo scarsamente sollecitato il potenziale punto debole della bronzina che esiste in corrispondenza del raccordo tra parte cilindrica e colletto anulare delle bronzina, a motivo dell'effetto di intaglio qui esistente. When the plain bearing is made as a fixed point, what is provided according to claim 6, the axial force coming from the direction of the stop is forwarded, through the bushing, to the shoulder disk and through the shoulder disk is discharged into the shield . In this regard, only a modest portion of this axial force is passed through the annular collar, so that the potential weak point of the bushing that exists at the junction between the cylindrical part and the annular collar of the bushing is only scarcely stressed, due to the effect of intaglio existing here.
Per effetto dei provvedimenti evidenziati nelle altre rivendicazioni sono possibili vantaggiosi, ulteriori sviluppi e perfezionamenti del cuscinetto a strisciamento indicato nella rivendicazione 1. Advantageous further developments and improvements of the plain bearing indicated in claim 1 are possible as a result of the measures set out in the other claims.
Secondo una preferita forma di realizzazione dell'invenzione, la larghezza della luce anulare prevista tra l'albero ed il bordo interno della lunetta di compressione è dimensionata per quanto possibile piccola, quindi in modo che, tenendo presenti le tolleranze di fabbricazione esistenti, l'albero e la lunetta di compressione arrivino giusto a non toccarsi. Per effetto di questa configurazione costruttiva la rigidità propria della lunetta di compressione resta in larga misura non influenzata e resta relativamente modesta la quota parte della forza assiale che agisce sulla lunetta di compressione e che attraverso il colletto anulare della bronzina deve essere pilotata nello scudo. According to a preferred embodiment of the invention, the width of the annular gap provided between the shaft and the inner edge of the compression steady rest is dimensioned as small as possible, therefore so that, taking into account the existing manufacturing tolerances, the shaft and compression bezel come right out of touch. As a result of this constructive configuration, the stiffness of the compression steady rest remains largely unaffected and the portion of the axial force acting on the compression steady rest and which must be driven into the shield through the annular collar of the bushing remains relatively modest.
Secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, la bronzina è inserita in un foro a gradini praticato nello scudo, laddove la profondità assiale della porzione di foro che accoglie il colletto, avente il diametro più grande, è un poco più piccola rispetto all'altezza assiale del colletto anulare. In seguito a ciò, quando si blocca la lunetta di compressione sullo scudo, si crea una forza di precarico che agisce sulla bronzina e che garantisce un bloccaggio assiale sicuro della bronzina nello scudo. According to an advantageous embodiment of the invention, the bushing is inserted in a stepped hole made in the shield, where the axial depth of the portion of the hole that receives the collar, having the largest diameter, is a little smaller than the axial height of the annular collar. As a result, when the compression steady rest is locked on the shield, a preload force is created which acts on the bushing and which ensures a secure axial locking of the bushing in the shield.
Il bloccaggio assiale dell'albero completo nel cuscinetto a strisciamento viene realizzato, secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, per il fatto che da un lato il disco di spallamento è fissato con solidarietà di rotazione sull'albero e dall'altro, sul lato della bronzina opposto rispetto allo spallamento, in maniera assialmente inamovibile, sull'albero è disposta una battuta, contro la quale la bronzina va a poggiare tramite un secondo disco di spallamento. La disposizione del disco di spallamento e della battuta è in proposito studiata in modo che il giuoco assiale nel punto fisso sia molto piccolo, preferibilmente ammonti a circa 0,1 mm. Per effetto di questo giuoco assiale viene da un lato evitata una forza di attrito assiale inaccettabilmente elevata nel cuscinetto a strisciamento, dall'altra parte però, in conseguenza di una sollecitazione a vibrazione, viene prodotta una forza assiale molto elevata, che attraverso la bronzina deve essere direttamente trasmessa alla lunetta di compressione e perciò non porta ad una sollecitazione inacettabilmente elevata del colletto anulare della bronzina . The axial locking of the complete shaft in the plain bearing is achieved, according to an advantageous embodiment of the invention, due to the fact that on the one hand the shoulder disk is fixed with rotation solidarity on the shaft and on the other hand on the shaft. on the side of the bushing opposite to the shoulder, in an axially irremovable manner, a stop is arranged on the shaft, against which the bushing rests by means of a second shoulder disk. The arrangement of the shoulder disc and the stop is designed in such a way that the axial play at the fixed point is very small, preferably about 0.1 mm. As a result of this axial play, on the one hand an unacceptably high axial friction force is avoided in the plain bearing, on the other hand, however, a very high axial force is produced as a result of a vibratory stress, which must be directly transmitted to the compression steady rest and therefore does not lead to an unacceptably high stress on the annular collar of the bushing.
Disegno Drawing
L'invenzione è illustrata più in dettaglio nella descrizione che segue in relazione ad un esempio di realizzazione rappresentato nel disegno. In esso: The invention is illustrated in more detail in the following description in relation to an embodiment shown in the drawing. In it:
la figura 1 mostra in maniera parzializzata una sezione longitudinale di un elettromotore realizzato sotto forma di motore a collettore, Figure 1 is a partial view of a longitudinal section of an electric motor made in the form of a collector motor,
la figura 2 mostra una vista di uno scudo nell'elettromotore, nella direzione della freccia II nella figura 1, Figure 2 shows a view of a shield in the electromotor, in the direction of arrow II in Figure 1,
la figura 3 mostra una vista dello scudo nella direzione della freccia III nella figura 1, Figure 3 shows a view of the shield in the direction of arrow III in Figure 1,
la figura 4 mostra una sezione secondo la linea IV-IV nella figura 2, Figure 4 shows a section along the line IV-IV in Figure 2,
la figura 5 mostra una rappresentazione in scala più grande del particolare V di cui alla figura 4. Figure 5 shows a larger scale representation of the detail V of Figure 4.
Descrizione dell'esempio di realizzazione L'elettromotore rappresentato nella figura 1 in modo parzializzato, in sezione longitudinale, è realizzato sotto forma di motore a collettore e presenta una carcassa 10, nella quale è alloggiato uno statore 11 ed è supportato un rotore 10 che gira nello statore 11. Lo statore 11 reca poli di eccitazione 13 realizzati sotto forma di magneti permanenti, mentre il rotore 12 accoglie l'avvolgimento 14 dell'indotto che giace in cave di un pacco di lamierini e le cui estremità di bobinatura sono collegate con le lamelle 151 di un collettore o commutatore 15. La presa di corrente dal collettore 15 ha luogo in maniera nota tramite spazzole di carbone 19 che sono precaricate da molle e con orientamento radiale sono alloggiate in un porta-spazzole 20 fissato nella carcassa 10. Description of the embodiment example The electromotor shown in Figure 1 in a partial way, in longitudinal section, is made in the form of a commutator motor and has a casing 10, in which a stator 11 is housed and a rotor 10 is supported which rotates in the stator 11. The stator 11 has excitation poles 13 made in the form of permanent magnets, while the rotor 12 receives the winding 14 of the armature which lies in slots of a pack of laminations and whose winding ends are connected with the lamellae 151 of a commutator or commutator 15. The current drawing from the collector 15 takes place in a known manner by means of carbon brushes 19 which are preloaded by springs and with radial orientation are housed in a brush holder 20 fixed in the casing 10.
L'albero 16 del rotore è supportato nella carcassa 10 con supportazione in due punti, secondo il principio dei punti fisso e mobile, laddove nella figura 1 il cuscinetto di sinistra dell'albero 16 del rotore è un punto mobile 21 ed il cuscinetto destro è un punto fisso 22. Entrambi i cuscinetti 21, 22 sono realizzati sotto forma di cuscinetti a strisciamento, con una bronzina 23 rispettivamente 24 di metallo sinterizzato fissata nella carcassa, laddove il punto mobile 21 è un cuscinetto cilindrico ed il punto fisso 22 è un cuscinetto con spallamento . The rotor shaft 16 is supported in the housing 10 with support in two points, according to the principle of fixed and movable points, where in figure 1 the left bearing of the rotor shaft 16 is a movable point 21 and the right bearing is a fixed point 22. Both bearings 21, 22 are made in the form of plain bearings, with a bushing 23 or 24 of sintered metal fixed in the casing, where the movable point 21 is a cylindrical bearing and the fixed point 22 is a bearing with shoulder.
Il punto fisso 22 è accolto in uno scudo 25 che è fissato nella carcassa 10. Lo scudo 25 presenta un foro coassiale 26 a gradini, nel quale è alloggiata la bronzina 24 recante un colletto anulare 241. Foro a gradini 26 e bronzina 24 sono in proposito tra loro armonizzati in modo che la profondità assiale della porzione 261 del foro di diametro più grande, che alloggia il colletto anulare 241, sia un poco più grande rispetto all'altezza assiale del colletto anulare 241 (figura 5). La bronzina 24 sporge in seguito a ciò leggermente oltre lo scudo 25 con il proprio lato frontale contiguo al colletto anulare 241. Su questo lato dello scudo 25 è fissata una lunetta di compressione 27 che spinge contro il colletto anulare 241 della bronzina 24 e perciò fissa la bronzina 24, in modo assialmente non traslabile, nel foro a gradini 26 dello scudo 25. The fixed point 22 is received in a shield 25 which is fixed in the casing 10. The shield 25 has a coaxial stepped hole 26, in which the bushing 24 bearing an annular collar 241 is housed. about harmonized with each other so that the axial depth of the portion 261 of the hole with the largest diameter, which houses the annular collar 241, is a little greater than the axial height of the annular collar 241 (Figure 5). The bushing 24 subsequently protrudes slightly beyond the shield 25 with its front side contiguous to the annular collar 241. On this side of the shield 25 there is fixed a compression bezel 27 which pushes against the annular collar 241 of the bushing 24 and therefore fixes the bushing 24, in an axially non-translatable way, in the stepped hole 26 of the shield 25.
La lunetta di compressione 27, che possiede un'elevata rigidità propria, è visibile in vista frontale nella figura 3 ed in rappresentazione sezionata nella figura 4. Esso presenta un foro centrale 28, coassiale all'albero 16 del rotore ed il cui diametro è scelto in modo che tra l'albero 16 del rotore ed il bordo del foro rimanga una luce anulare 29 per quanto possibile piccola (figura 1), la quale è giusto tanto grande da far sé che, tenendo presenti le tolleranze di fabbricazione esistenti, l'albero 16 del rotore e la lunetta di compressione 27 non si tocchino in nessun punto. La lunetta di compressione 27 ricopre completamente il colletto anulare 241 della bronzina 24 ed ancora si protende oltre questa. Nella zona in cui sporge, la lunetta di compressione 27 reca svariati, complessivamente quattro nell'esempio di realizzazione, fori passanti 30, con i quali la lunetta di compressione 27 viene calzata su risalti a rivetto 31 che sono ricavati per stampaggio sul lato frontale dello scudo 25. Con l'ausilio di una ribaditura bugnata o bulinata dei risalti a rivetto 31, la lunetta di compressione 27 viene fissata sullo scudo 25, laddove essa, per effetto della quota di sporgenza a (figura 5) della bronzina 24 oltre il lato frontale dello scudo 25, produce una forza assiale di compressione sulla bronzina 24, forza che blocca la bronzina 24 con il suo colletto anulare 241 contro lo spallamento 263 del foro a gradini 26, tra le due porzioni 261, 262 del foro. La forza di precarico della lunetta di compressione 27 è in proposito dimensionata più grande della forza assiale che si viene a creare in conseguenza della sollecitazione a vibrazione dell'albero 16 del rotore. The compression steady rest 27, which has a high inherent rigidity, is visible in the front view in Figure 3 and in sectioned representation in Figure 4. It has a central hole 28, coaxial with the shaft 16 of the rotor and whose diameter is chosen so that between the shaft 16 of the rotor and the edge of the hole there remains an annular gap 29 as small as possible (figure 1), which is just so large that, taking into account the existing manufacturing tolerances, the rotor shaft 16 and compression bezel 27 do not touch at any point. The compression bezel 27 completely covers the annular collar 241 of the bushing 24 and still extends beyond this. In the area in which it protrudes, the compression bezel 27 has several, altogether four in the embodiment example, through holes 30, with which the compression bezel 27 is fitted onto rivet ridges 31 which are formed by molding on the front side of the shield 25. With the aid of an embossed or engraved riveting of the rivet projections 31, the compression steady rest 27 is fixed on the shield 25, where it, due to the projection a (figure 5) of the bushing 24 beyond the side front of the shield 25, produces an axial compressive force on the bushing 24, a force which blocks the bushing 24 with its annular collar 241 against the shoulder 263 of the stepped hole 26, between the two portions 261, 262 of the hole. The preload force of the compression steady rest 27 is in this regard dimensioned greater than the axial force which is created as a result of the vibratory stress of the shaft 16 of the rotor.
Per la realizzazione del punto fisso 22, su un primo lato dello scudo 25 è disposto uno anello di spallamento 32 e sull'altro lato dello scudo 25 è disposta una battuta, laddove entrambi sono uniti assialmente, in modo non traslabile e non girevole, con l'albero 16 del rotore. La battuta viene in proposito formata da un pignone di azionamento sotto forma di una ruota dentata cilindrica 33. Tra ruota dentata cilindrica 33 e bronzina 24 ha sede ancora un secondo anello di spallamento 34 che può aver sede, senza vincoli, sull'albero 16 del rotore oppure può essere con questo unito in modo da risultare solidale nella rotazione. Il secondo anello di spallamento 24 può essere omesso quando lo spallamento di appoggio della ruota dentata cilindrica 33 è realizzato più grande del diametro esterno della bronzina 24. In occasione del montaggio del punto fisso 22 l'anello di spallamento 32 viene anzitutto unito con l'albero 16 del rotore, per esempio tramite un accoppiamento forzato oppure tramite saldatura, successivamente viene calzato lo scudo 24 premontato, con bronzina 24 e lunetta di compressione 27, ed infine la ruota dentata cilindrica 33 viene fissata sull'albero 16 del rotore parimenti tramite accoppiamento forzato oppure saldatura. In proposito, la ruota dentata cilindrica 33 viene montata in modo che nel punto fisso 22 sia presente un giuoco assiale di come massimo 0,1 mm, quindi l'albero 16 del rotore possa scorrere assialmente in ragione di 0,1 mm relativamente allo scudo 25. Questo giuoco assiale è necessario per evitare un attrito assiale inaccettabilmente elevato. For the realization of the fixed point 22, on a first side of the shield 25 there is a shoulder ring 32 and on the other side of the shield 25 a stop is arranged, where both are axially joined, in a non-translatable and non-rotatable way, with the rotor shaft 16. In this regard, the stop is formed by a drive pinion in the form of a cylindrical toothed wheel 33. Between the cylindrical toothed wheel 33 and the bushing 24 there is still a second shoulder ring 34 which can be seated, without constraints, on the shaft 16 of the rotor or it can be joined with this so as to be integral in rotation. The second shoulder ring 24 can be omitted when the supporting shoulder of the spur gear 33 is made larger than the outer diameter of the bushing 24. When mounting the fixed point 22, the shoulder ring 32 is first of all joined with the shaft 16 of the rotor, for example by means of a forced coupling or by welding, the preassembled shield 24 is subsequently fitted, with bushing 24 and compression bezel 27, and finally the cylindrical gear wheel 33 is fixed on the shaft 16 of the rotor likewise by coupling forced or welding. In this regard, the cylindrical toothed wheel 33 is mounted in such a way that in the fixed point 22 there is an axial play of a maximum of 0.1 mm, so that the shaft 16 of the rotor can slide axially by 0.1 mm relative to the shield. 25. This axial play is necessary to avoid unacceptably high axial friction.
Questo giuoco assiale provoca, in conseguenza di una sollecitazione vibratoria, una forza assiale che dipende dall'entità del giuoco. Questa forza assiale, che è tanto grande da non poter essere assorbita senza danni dal colletto anulare 241 della bronzina 24, viene intercettata dalla lunetta di compressione 27. L'appoggio assiale ha luogo tra l'anello di spallamento 32 e la lunetta di compressione 27. La forza assiale proveniente dall'anello di spallamento 32 viene direttamente assorbita dalla lunetta di compressione 27 e convogliata nello scudo 25 attraverso il colletto anulare 241. A motivo del diametro esterno dell'anello di spallamento 32 si è provveduto affinché solo una quota parte minore della forza assiale debba essere pilotata nel colletto anulare 241. Quanto alta debba essere questa quota parte dipende dalla rigidità propria della lunetta di compressione 27 che di preferenza viene dimensionata piuttosto grande. La forza assiale che si viene a creare e proviene dalla ruota dentata cilindrica 33 viene direttamente inoltrata, attraverso la bronzina 24, sulla lunetta di compressione 27 ed attraverso la lunetta di compressione 27 viene convogliata nello scudo 25. Grazie al piccolo foro 28 nella lunetta di compressione 27 viene garantito che la forza possa essere inoltrata senza cambiamenti di direzione e pertanto non si osserva praticamente alcun effetto di intaglio dovuto allo spigolo di inversione in corrispondenza del raccordo tra colletto anulare 241 e parte cilindrica della bronzina 24,. This axial play causes, as a consequence of a vibratory stress, an axial force which depends on the extent of the play. This axial force, which is so great that it cannot be absorbed without damage by the annular collar 241 of the bushing 24, is intercepted by the compression steady 27. The axial support takes place between the shoulder ring 32 and the compression steady 27 . The axial force coming from the shoulder ring 32 is directly absorbed by the compression bezel 27 and conveyed into the shield 25 through the annular collar 241. Due to the external diameter of the shoulder ring 32 it has been ensured that only a minor part of the axial force must be piloted in the annular collar 241. How high this portion must be depends on the rigidity of the compression rest 27 which is preferably dimensioned rather large. The axial force that is created and comes from the cylindrical toothed wheel 33 is directly forwarded, through the bushing 24, to the compression bezel 27 and through the compression bezel 27 it is conveyed into the shield 25. Thanks to the small hole 28 in the bezel of compression 27 it is ensured that the force can be forwarded without changes in direction and therefore practically no notch effect is observed due to the inversion edge at the junction between the annular collar 241 and the cylindrical part of the bushing 24.
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