ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК H02K5/173 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковых опорах роторных машин, в частности в электрических машинах.

Известны конструкции подшипниковых узлов, в которых для уменьшения вибраций используются упругие элементы из металлов, располагаемые между подшипниковой втулкой и замком опоры [1].

Недостатком данных конструкций является малая демпфирующая способность металлических упругих элементов, что приводит к заметному росту уровней вибрации на частотах собственных резонансов.

Известна также конструкция упругодемпферного подшипникового щита электрической машины, включающего виброизолирующие элементы с повышенным демпфированием, выполненная в виде трех концентрически расположенных цилиндрических элементов, изолированных один от другого упругими кольцами, например, из резины [2].

Однако упругие элементы в ней при воздействии динамических нагрузок работают преимущественно на сжатие. Для обеспечения требуемой податливости упругие элементы необходимо выбирать с достаточно развитыми размерами по высоте, что в свою очередь приводит к снижению надежности конструкции за счет возможности больших деформаций при ударных нагрузках, а также к ускоренному старению резины ввиду недостаточного отвода тепла, накапливаемого в резиновом массиве при циклических нагрузках из-за большого внутреннего трения [3].

Целью изобретения является повышение надежности конструкции.

Это достигается тем, что подшипниковый узел включает упругодемпферную втулку, размещаемую между подшипником и замком щита в виде ступенчатого цилиндра из тонких металлических колец, отличающихся по внешнему и внутреннему диаметрам, соединенных через тонкие вязкоупругие прослойки, например, из резины либо полимерных материалов, причем стальные кольца, контактирующие с подшипником, имеют несколько меньшие внутренние и внешние диаметры, чем кольца, запрессованные в отверстие щита, а замкнутые кольцевые полости, образуемые между втулкой и поверхностью отверстия щита, заполняются теплопроводящей демпфирующей жидкостью.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый узел отличается от прототипа тем, что выполнен в виде многослойной цилиндрической втулки из колец, отличающихся внутренними и внешними размерами, соединенных по своим торцевым поверхностям тонкими вязкоупругими прослойками, а полость между втулкой и щитом заполнена теплопроводящей демпфирующей жидкостью.

Таким образом, заявляемый подшипниковый узел соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники не выявило в них признаков, отличающих изобретение от прототипа, что соответствует критерию "Существенные отличия".

На фиг.1 изображен подшипниковый узел, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Подшипниковый узел содержит подшипниковый щит 1, подшипник 2, подшипниковые крышки 3. В отверстие щита 1 запрессована виброизолирующая втулка, состоящая из тонких металлических колец 4, контактирующих с подшипником 2 по посадке скольжения, колец 5, плотно посаженных в отверстие щита. Кольца 4 и 5 набираются в оправке и соединяются посредством клея или вулканизации через тонкие кольцевые прослойки 6 из вязкоупругих материалов, образуя слоеную виброизолирующую цилиндрическую втулку, запрессовываемую в отверстие щита после соответствующей обработки по внешнему диаметру. Внутренние кольца 5 (кроме двух крайних) имеют по своей внешней повеpхности дросселирующие проточки 7, соединяющие кольцевые полости 8, заполняемые теплопроводной демпфирующей жидкостью через канал 9. Торцевые поверхности крышек 3, контактирующие с подшипником, также могут выполняться многослойными из стальных колец 10, виброизолированных от кольцевых выступов 11 через тонкие вибродемпфирующие прослойки 12.

Подшипниковый узел работает следующим образом.

При вращении ротора подшипник создает широкий спектр вибрационных возмущений, определяемый его геометрией и точностью монтажа. При радиальных либо поворотных колебаниях внешней обоймы вязкоупругие прослойки 6 работают на сдвиг, за счет чего при их малой толщине достигается достаточно высокая податливость. Для резины модуль сдвига составляет 10 кгс/см², а модуль сжатия -3˙10⁴ кг с/см². Образуемая при циклических нагрузках тепловая энергия в прослойках эффективно снимается через кольца 5 и жидкость в полостях 8. При осевых колебаниях подшипника прослойки 6 не воспринимают больших динамических нагрузок на сжатие за счет скользящей посадки подшипника, а упругие прослойки 12 работают также на сдвиг.

Изменяя давление жидкости в полостях 8, можно корректировать суммарную радиальную податливость кольцевых элементов и обеспечивать повышенную нелинейность характеристики жесткости опоры, что повышает надежность конструкции в критических режимах за счет устранения резонансных явлений в упругой системе, например, при пусках и остановках.

Выполнение упругодемпферной подшипниковой втулки в виде тонкослойной конструкции из металлических колец, отличающихся внешним и внутренним диаметром, связанных через тонкие вязкоупругие прослойки, обеспечивает высокие виброизолирующие свойства при любых пространственных формах колебаний подшипников и повышенную надежность за счет развитой поверхности теплосъема с вибродемпфирующих прослоек и использования охлаждающей жидкости.

Сущность изобретения: подшипниковый узел содержит подшипниковый щит 1, подшипник 2, крышки 3. Виброизолирующая втулка состоит из тонких металлических колец 4, контактирующих с подшипником 2 по посадке скольжения и колец 5, плотно посаженных в отверстие щита. Кольца 4 и 5 соединяются посредством клея или вулканизации через кольцевые прослойки 6 из вязкоупругих материалов. Кольца, контактирующие с подшипником, выполнены с меньшими внутренними и наружными диаметрами, чем кольца, контактирующие со щитом. 2 ил.

ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий щит, виброизолирующую втулку с прокладками из вибродемпфирующего материала, например из резины, отличающийся тем, что втулка выполнена в виде ступенчатого цилиндра из тонких металлических колец, различных по внешнему и внутреннему диаметрам, связанных между собой через тонкие вибродемпфирующие прослойки из вязкоупругого материала, а кольцевые полости, образуемые между сопрягаемыми поверхностями щита и втулки, заполнены теплопроводной вибродемпфирующей жидкостью.