ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК H02K5/16 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции электрической машины.

Известные подшипниковые узлы электрических машин для восприятия радиальных и осевых нагрузок содержат радиально-упорные подшипники качения. Конструкция подшипникового узла электрической машины должна обеспечивать фиксацию положения вала в радиальном и осевом направлении и вместе с тем возможность теплового удлинения вала без нарушения нормальной работы подшипников, т.е. без нагружения их дополнительными осевыми нагрузками.

Известна констркуция подшипникового узла электрической машины на двух подшипниках качения, один из которых является фиксирующим, а другой - плавающим. Такие подшипниковые узлы имеют зазоры между беговыми дорожками колец подшипника и телами качения, что отрицательно сказывается на долговечности подшипника, так как в процессе функционирования приводит к повышению нагрузки на более нагруженное тело качения, к ударным нагрузкам под действием электромагнитных, аэродинамических и других сил, проскальзыванию тел качения по беговым дорожкам [1].

Известно устройство, в котором для исключения зазоров в подшипниках применяют предварительный натяг подшипников, заключающийся в смещении наружных колец подшипника относительно внутренних в осевом направлении за счет усилий, создаваемых упругим элементом [2].

Недостатком такой конструкции является высокая виброактивность электродвигателя, возникающая вследствие слабой осевой жесткости подшипникового узла и больших переменных осевых сил, действующих на ротор, вызванных перемещенными аксиальными составляющими магнитных потоков. Чтобы уменьшить осевые колебания ротора, на практике прибегают к увеличению жесткости упругого элемента, что, в свою очередь, приводит к увеличению нагрузок на подшипник, снижает его ресурс.

Известно устройство, в котором для увеличения осевой жесткости ротора без увеличения нагрузки на подшипники применяется узел предварительного натяга подшипников, в котором деформация упругого элемента происходит в направлении, перпендикулярном оси машины [3].

Указанное устройство принято в качестве прототипа.

Подшипниковый узел устройства состоит из радиально-упорного подшипника, посаженного с натягом на вал и с зазором - в корпус (капсюль), закрытого подшипниковой крышкой с радиальными отверстиями, равномерно расположенными по окружности, в которые помещены упругие элементы и толкатели, основания которых расположены под углом к их оси и сопряжены с наружным кольцом подшипника.

Такое решение позволило при незначительных постоянных осевых нагрузках на подшипник получить большое сопротивление переменным силам, возникающим при колебаниях, что, в свою очередь, повышает жесткость узла и приводит к снижению вибрации электрической машины. Недостатком такой конструкции является наличие зазора между наружным кольцом подшипника и капсюлем, необходимого для обеспечения движения наружного кольца подшипника в осевом направлении. Наличие этого зазора способствует появлению фреттинг-коррозии на наружном кольце подшипника, что, в свою очередь, затрудняет движение кольца по капсюлю и препятствует созданию предварительного натяга. Кроме того, продукты фреттинг-коррозии попадают в смазку и засоряют ее.

Цель изобретения - повышение надежности.

Цель достигается тем, что в подшипниковом узле электрической машины, содержащем упругие элементы и толкатели, расположенные перпендикулярно оси машины в радиальных отверстиях подшипниковой крышки узла предварительного натяга, жестко крепящегося к щиту со стороны плавающего подшипника, предварительный натяг подшипников создается путем смещения наружных колец подшипников, жестко зафиксированных в капсюле, вместе с капсюлем, а толкатель выполнен в виде цилиндра, одно основание которого срезано под углом к оси и сопряжено со срезанным под углом торцом капсюля выше подшипниковой крышки.

Отличительными от прототипа признаками являются крепление узла предварительного натяга жестко к щиту электродвигателя и установка капсюля в щите "плавающим".

Толкатель передает силу упругости упругого элемента на капсюль, в котором жестко зажато наружное кольцо подшипника. В месте контакта толкатель - капсюль происходит разложение силы упругости на осевую и радиальную составляющие. Осевая составляющая создает предварительный натяг подшипника. При этом происходит изменение направления ее воздействия, что дает возможность при незначительных постоянных осевых нагрузках на подшипник получить большое сопротивление переменным осевым силам.

Движение на большем диаметре обеспечивает большую жесткость подшипникового узла, уменьшает фреттинг-коррозию.

На чертеже изображен подшипниковый узел электрической машины в разрезе.

Подшипниковый узел электрической машины состоит из радиально-упорного подшипника 1, внутренним кольцом посаженного с натягом на шейку вала 2, а наружным - в капсюль 3. Подшипник 1 в капсюле 3 жестко фиксируется крышкой 4, которая крепится винтами 5 к капсюлю 3. Капсюль 3 вместе с наружным кольцом подшипника "плавает" в ступице щита 6. Торец капсюля 3, выступающий по диаметру за крышку 4, срезан под углом. К щиту 6 при помощи винтов 7 жестко прикреплен корпус узла 8 предварительного натяга. В корпусе узла 8 предварительного натяга имеются радиальные отверстия, равномерно расположенные по окружности. В эти отверстия соосно установлены упругие элементы 9 и толкатели 10, зафиксированные гайкой 11. Толкатель 10 выполнен в виде цилиндра из конструкционного материала (сталь), на конце которого имеется кольцевой буртик, который не позволяет толкателю 10 выпадать из корпуса 8. Другой торец толкателя 10, сопрягаемый с капсюлем 3, срезан под узлом к оси. Для центровки упругого элемента 9 в толкателе 10 и гайке 11 имеются направляющие отверстия.

В месте контакта толкателя 10 по срезанным под углом торцом капсюля 3 происходит разложение силы упругости упругого элемента 9 на осевую и радиальную составляющие. Осевая составляющая создает предварительный натяг подшипника. При этом происходит изменение направления воздействия силы, что дает возможность при незначительных постоянных осевых нагрузках на подшипник 1 получить большое сопротивление переменным осевым силам, возникающим при осевых колебаниях. Радиальная составляющая силы повышает радиальную жесткость подшипникового узла в зазоре капсюль-щит. Соотношение между осевой и радиальной составляющими силы будет зависеть от угла наклона среза торца толкателя. В месте контакта толкатель-капсюль происходит потеря колебательной энергии.

Сущность изобретения: подшипниковый узел электрической машины содержит подшипник, капсюль, упругие элементы и толкатели, помещенные в корпусе узла предварительного натяга. Он выполнен в виде цилиндрического кольца, жестко прикрепленного к щиту двигателя. Наружное кольцо подшипника жестко зафиксировано крышкой в капсюле. Конструкция подшипникового узла позволяет при незначительных постоянных осевых нагрузках на подшипник получить большое сопротивление переменным осевым силам, увеличить его жесткость. 1 ил.

ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий подшипник, щит, капсюль, крышку, узел предварительного натяга с упругими элементами и толкателями, помещенными в радиальных отверстиях, отличающийся тем, что упругие элементы и толкатели размещены в корпусе, выполненном в виде цилиндрического кольца, жестко прикрепленного к щиту, а наружное кольцо подшипника жестко зафиксировано крышкой в капсюле.