АВТОМАТИЧЕСКОЕ УРАВНОВЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК F16F15/36 D06F49/06 

Настоящее изобретение относится к автоматическому уравновешивающему устройству для вращательных узлов или систем.

В различных вращательных узлах или системах, таких как вращательные барабаны стиральных машин, лопастные потолочные вентиляторы, колеса транспортных средств и т. д. , имеют место значительные неуравновешенные силы, которые по возможности должны быть исключены для снижения шумов при работе вращательной системы, уменьшения вибрации, а за счет этого также и уменьшения необходимости использования других средств стабилизации, таких как станины тяжелых машин и т.д., а также обеспечения высокой скорости вращения, которая, по крайней мере, для барабана стиральной машины важна для получения желаемой центробежной силы, чтобы удалять воду из материала, подвергаемого стирке в машине, и для предотвращения повреждения основания машины и подшипников вала, в которых удерживается вращательная система. С этой целью ранее предполагались автоматические уравновешивающие устройства, имеющие кольцеобразную, уплотняемую и заполняемую жидкостью камеру со вставленным в нее определенным количеством тел качения, заполняющих не более, чем часть упомянутой камеры, и перемещающихся независимо от различных мест вдоль кольцеобразной камеры для противодействия неуравновешиваемости во время вращения.

Известно автоматическое уравновешивающее устройство для вращательных узлов или систем, содержащее кольцевую наружную дорожку качения, расположенную в кольцеобразном корпусе, размещенном концентрично с упомянутыми вращательными узлом или системой и прикрепленном к ним, и несколько тел качения, расположенных в упомянутом корпусе и выполненных с возможностью свободного перемещения по дорожке качения для данамического и/или статического контакта с ней во время вращения (патент США N 2984094). В этом устройстве используются большие элементы качения, при этом они катятся по плоской поверхности, причем катящиеся тела обладают незначительной устойчивостью в осевом направлении.

В патенте Великобритании GB-A-832048 с аналогичной целью предлагается использовать коммерчески доступные антифрикционные опорные детали, такие как корпус и дорожка качения, для автоматических уравновешивающих устройств. Недостатком известных решений являются значительные затраты, связанные с их осуществлением, а также их значительный вес при их использовании в случае больших диаметров.

Задача настоящего изобретения заключается в создании автоматического уравновешивающего устройства для вращательных систем, в котором тела качения будут иметь точно расположенную в радиальном и осевом направлениях дорожку качения, что позволяет уменьшить контактные напряжения. При этом устройство в целом является простым, а поэтому весьма гибким в конструктивном отношении, и обеспечивает получение эффективного и в то же время недорогого решения.

Это достигается за счет того, что в автоматическом уравновешивающем устройстве для вращательных узлов или систем, содержащем кольцевую наружную дорожку качения, расположенную в кольцеобразном корпусе, размещенном концентрично с упомянутыми вращательными узлом или системой и прикрепленном к ним, и несколько тел качения, расположенных в упомянутом корпусе и выполненных с возможностью свободного перемещения по дорожке качения для динамического и/или статического контакта с ней во время вращения, наружная дорожка качения образована в отдельном кольце, имеющем торообразную канавку, образующую дорожку качения с криволинейным вогнутым профилем, обращенным к центру отдельного кольца, которое жестко вставлено в часть корпуса, образующую седло для посадочной поверхности кольца, причем седло расположено так, чтобы обеспечить жесткость отдельного кольца для возможности сохранения его круглой формы, несмотря на силы, действующие на него во время работы, при этом торообразная канавка концентрична с осью (A) вращательного узла или системы.

Причем торообразная канавка отдельного кольца может иметь твердую, фактически ровную поверхность.

Отдельное кольцо может быть выполнено в виде тонкого проволочного кольца.

Кроме того, в устройстве, в котором телами качения являются шарики, торообразная канавка кольца может иметь радиус кривизны, больший радиуса сферы шариков.

Целесообразно, чтобы радиус сферы шариков составлял 70- 95% радиуса кривизны торообразной канавки в отдельном кольце.

Отдельное кольцо может быть выполнено из проволоки, изогнутой в петлю и доведенной до круглой формы посредством седла в корпусе.

Концы изогнутой в виток петли, образующей отдельное кольцо, могут быть жестко взаимосвязаны, например, посредством сварного соединения.

Концы изогнутой в виток петли, образующей отдельное кольцо, могут быть расположены свободно таким образом, что образуют между собой незначительную, предпочтительно наклонную прорезь.

Кольцеобразный корпус может быть составлен, по меньшей мере, из двух сквозных кольцеобразных дисков, соединенных друг с другом для образования между ними кольцеобразного канала, формирующего кольцеобразный корпус, и имеющих в зоне соединения фланцевые закраинные части, формирующие седло для отдельного кольца.

Фланцевые закраинные части для соединения друг с другом двух сквозных кольцеобразных дисков могут быть сформированы так, чтобы зажимать между собой отдельное кольцо в его седле, когда сквозные кольцеобразные диски взаимосвязаны.

Кольцеобразный корпус может представлять собой отформованную, по существу тороидальную трубу, образующую круглый канал, а в материал трубы может быть заделано отдельное кольцо, так что оно выступает своей торообразной канавкой, которая формирует в канале дорожку качения.

По меньшей мере часть кольцеобразного корпуса может быть выполнена как единая часть вращательного узла, например торцевой стенки барабана стиральной машины, стенки лопастного потолочного вентилятора.

Ниже изобретение описано дополнительно со ссылками на варианты осуществления изобретения, показанные на прилагаемых фигурах.

На фигуре 1 схематически показан барабан стиральной машины с подшипниками и автоматическими уравновешивающими устройствами согласно изобретению, находящимися вблизи каждой торцевой стенки барабана.

На фигуре 2 в большом масштабе представлен вид в поперечном сечении части автоматического уравновешивающего устройства, показанного на фиг. 1.

На фиг.3 схематически показан вид в плоскости одного варианта осуществления конструкции кольца для дорожки качения, формирующего часть автоматического уравновешивающего устройства согласно изобретению.

На фиг.4 представлен модифицированный вариант осуществления конструкции автоматического уравновешивающего устройства согласно изобретению.

На фиг.1 схематически показан цилиндрический барабан 1 стиральной машины, имеющий концентрические цапфы 2, по одной отходящие от каждой торцевой стенки барабана 1 и шарнирно закрепленные в корпусе, который не показан, в роликовых подшипниках 3. Очевидно, что такая вращательная система в течение вращения будет подвергаться воздействию значительных неуравновешенных сил, поскольку подвергаемые стирке предметы редко будут равномерно распределены по барабану и чаще будут собираться в небольших участках барабана, смещенных от центра и отстоящих от него на значительном расстоянии. Сходное явление, обусловленное допусками на изготовление, загрязнением и тому подобным, применимо и к другим типам вращательных систем, например к лопастным потолочным вентиляторам, колесам транспортных средств и тому подобному. Для компенсации и снижения неуравновешиваемости каждая торцевая зона барабана в варианте осуществления конструкции согласно фиг.1 снабжена автоматическим уравновешивающим устройством 4 согласно настоящему изобретению. Каждое из этих уравновешивающих устройств 4 образовано кольцеобразным корпусом, расположенным концентрично с центральной осью A барабана 1 стиральной машины. Корпус автоматического уравновешивающего устройства согласно фиг.1 представлен, как имеющий прямоугольное поперечное сечение, но, как указано далее, это поперечное сечение может иметь другую форму, например круглую и т.п.

На фиг. 2 в поперечном сечении подробно представлен первый вариант осуществления автоматического уравновешивающего устройства 4 согласно изобретению, показанного на фиг. 1.

В варианте осуществления конструкции, представленном на фиг.2, автоматическое уравновешивающее устройство 4 имеет корпус, образованный первой половиной, которой придана форма, по существу представляющая собой сквозной кольцеобразный диск 5, и второй половиной, которой придана форма сквозного кольцеобразного диска 6, которые взаимосвязаны между собой способом, не допускающим проникновения жидкости, по их фланцевым закраинам для совместного формирования кольцевого канала 7, в котором заключено определенное количество больших тел качения 8, которые в течение рабочего процесса действуют в качестве грузов, компенсирующих неуравновешиваемость. При обычном способе остальное пространство кольцеобразного канала 7 по меньшей мере частично заполнено демпфирующей жидкостью, например маслом, которое также оказывает влияние во время операции растягивания вдоль тел качения, пока они не установятся в их уравновешенное положение.

Наружная фланцевая закраина 5a первой половины 5 корпуса и наружная фланцевая закраина 6a второй половины 6 корпуса во взаимосвязанном положении образуют между собой седло 9 для отдельного кольца 10, обеспечивающего дорожку качения, имеющего торообразный участок, формирующий канавку 11 с криволинейным вогнутым профилем, обращенным к центру кольца 10. Канавка 11 кольца 10, обеспечивающего дорожку качения, в установленном положении концентрична с осью A вращательной системы, причем в установленном положении кольцу, обеспечивающему дорожку качения, придается радиальная жесткость и обеспечивается центрирование относительно оси посредством седла, в котором кольцо 10 жестко закреплено, например, посредством прессовой посадки путем приклеивания или чего-либо подобного. Поверхность седла 9 и торообразная канавка 11, кроме того, также предпочтительно концентричны относительно друг друга. Торообразная канавка 11 кольца 10, образующего дорожку качения, имеет жесткую, фактически гладкую поверхность, и хотя его можно рассматривать почти как проволочное кольцо, и несмотря на его тонкую форму, оно обеспечивает хорошо очерченную дорожку качения для тел качения 10. Поэтому фланцевые закраины 5a и 6a располагаются как раз снаружи от кольца, тем самым обеспечивая радиальную жесткость кольца 10, то есть в направлении основных сил от тел качения 8, действующих на кольцо, образующее дорожку качения. В представленном варианте осуществления конструкции удлиненный фланец 6b закраины 6a с каждой наружной стороны второй половины 6 корпуса и внутреннюю фланцевую закраину 6c упомянутой половины 6 корпуса используют для жесткого подсоединения корпуса автоматического уравновешивающего устройства к опорным плитам 12, выполненным в виде кольца или чему-либо подобного, которые содействуют увлечению жесткости и устойчивости большеразмерной петли, образуемой проволокой дорожки качения. Эти опорные плиты 12 могут представлять собой торец барабана стиральной машины.

Как показано на фиг. 3, выполненное в виде витка кольцо 10, формирующее дорожку качения, может быть образовано из прямого тонкого стержня или проволоки, которые изгибают для придания кольцеобразной формы, а концы жестко соединяют, например, посредством стыкового сварного соединения 13. Концы стержня или проволоки также могут иметь косой срез, так что кольцо 12 не является замкнутой петлей, а имеет косую прорезь (не показана).

Части 5 и 6 корпуса предпочтительно образованы из листовых металлических профилей, которые легко формуют, собирают и жестко соединяют с вращательной частью большеразмерной вращательной системы. При этом представляется возможным собрать все устройство для автоматического уравновешивания, включая его заполнение демпфирующей жидкостью, на месте изготовления и осуществлять его доставку отсюда к изготовителю вращательной системы для легкой установки устройства автоматического уравновешивания в желаемом положении.

Устройство для автоматического уравновешивания, выполненное согласно настоящему изобретению, безусловно может быть легко сконструировано в качестве узла, непосредственно составляющего одно целое с системой, в которой он должен быть применен. Например, в качестве корпусной части может быть использована торцевая стенка самого барабана стиральной машины и т. д.

Наконец, на фиг. 4 представлено автоматическое уравновешивающее устройство 4' согласно изобретению, в котором корпус, формирующий канал 7 для тел качения 8, образован с круглым поперечным сечением предпочтительно в виде толстостенного рукава или трубы 14, изготавливаемых из формуемого материала, предпочтительно из пластика, при этом кольцо 10, формирующее дорожку качения и имеющее те же самые свойства и форму, которые описаны применительно к более раннему варианту осуществления конструкции, предпочтительно заделано в материал трубы.

Канавка 11, образующая дорожку качения в кольце 10, предпочтительно будет иметь несколько больший радиус кривизны, чем радиус сферы тела качения, при этом радиус тела качения будет составлять, что наиболее предпочтительно, порядка 70-95% радиуса тора канавки. Тела качения 8 и материал кольца, формирующего дорожку качения, предпочтительно имеют фактически одинаковые твердость и/или предел текучести.

Изобретение не ограничено теми вариантами осуществления конструкции, которые показаны на фигурах и описаны применительно к ним, и в объеме прилагаемых пунктов формулы изобретения возможны различные модификации и варианты. Хотя устройство для автоматического уравновешивания, выполненное согласно изобретению, показано и описано как обеспечиваемое для большеразмерной вращательной системы, этим оно никак не ограничено, несмотря на то, что применительно к таким большеразмерным вращательным системам оно обладает наиболее очевидными преимуществами.

Автоматическое уравновешивающее устройство для вращательных узлов или систем содержит кольцеобразную наружную дорожку качения, расположенную в закрытом корпусе. Корпус размещен концентрично с упомянутым вращательным узлом или вращательной системой и прикреплен к вращательному узлу или вращательной системе совместного вращения, определенное количество тел качения расположено в корпусе и имеет возможность свободного перемещения вдоль дорожки качения для динамического и/или статического контакта с ней в течение вращения вращательной системы. При этом наружная дорожка качения выполнена в отдельном кольце большого диаметра, имеющем торообразный участок, формирующий канавку с криволинейным вогнутым профилем, обращенным к центру кольца. При этом кольцо вставлено в часть корпуса, выполненную в виде седла для посадочной поверхности кольца и обеспечивающую достаточную радиальную жесткость и осевое центрирование для гарантии того, что круглая форма кольца будет сохранена. А торообразная канавка концентрична с осью вращательной системы. Технический результат - уменьшение контактного напряжения между телами качения, простота конструкции. 11 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Автоматическое уравновешивающее устройство (4,4') для вращательных узлов или систем, содержащее кольцевую наружную дорожку качения (11), расположенную в кольцеобразном корпусе, размещенном концентрично с упомянутыми вращательными узлом или системой и прикрепленном к ним, и несколько тел качения (8), расположенных в упомянутом корпусе и выполненных с возможностью свободного перемещения по дорожке качения (11) для динамического и/или статического контакта с ней во время вращения, отличающееся тем, что наружная дорожка качения (11) образована в отдельном кольце (10) большего диаметра, имеющем торообразную канавку, образующую дорожку качения (11) с криволинейным вогнутым профилем, обращенным к центру отдельного кольца (10), которое жестко вставлено в часть корпуса, образующую седло (9) для посадочной поверхности кольца (10), причем седло расположено так, чтобы обеспечить жесткость отдельного кольца (10) для возможности сохранения его круглой формы, несмотря на силы, действующие на него во время работы, при этом торообразная канавка концентрична с осью (А) вращательного узла или системы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торообразная канавка отдельного кольца (10) имеет твердую, фактически ровную поверхность. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что отдельное кольцо (10) выполнено в виде тонкого проволочного кольца. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, в котором телами качения являются шарики, отличающееся тем, что торообразная канавка кольца (10) имеет радиус кривизны, больший радиус сферы шариков (8). 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что радиус сферы шариков (8) составляет 70 - 95% радиуса кривизны торообразной канавки в отдельном кольце (10). 6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что отдельное кольцо (10) выполнено из проволоки, изогнутой в петлю и доведенной до круглой формы посредством седла (9) в корпусе. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что концы изогнутой в виток петли, образующей отдельное кольцо (10), жестко взаимосвязаны, например, посредством сварного соединения (13). 8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что концы изогнутой в виток петли, образующей отдельное кольцо (10), расположены свободно так, что образуют между собой незначительную, предпочтительно наклонную прорезь. 9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что кольцеобразный корпус составлен по меньшей мере из двух скважин кольцеобразных дисков (5, 6), соединенных друг с другом для образования между ними кольцеобразного канала (7), формирующего кольцеобразный корпус, и имеющих в зоне соединения фланцевые закраинные части (5а, 6а), формирующие седло (9) для отдельного кольца (10). 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что фланцевые закраинные части (5а, 6а) для соединения друг с другом двух сквозных кольцеобразных дисков (5, 6) сформированы так, чтобы зажимать между собой отдельное кольцо (10) в его седле (9), когда сквозные кольцеобразные диски (5, 6) взаимосвязаны. 11. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что кольцеобразный корпус представляет собой отформованную, по существу тороидальную трубу (14), образующую круглый канал (7), а в материал трубы заделано отдельное кольцо (10), так что оно выступает своей торообразной канавкой, которая формирует в канале дорожку качения (11). 12. Устройство по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что по меньшей мере часть кольцеобразного корпуса выполнена как единая часть вращательного узла, например торцевой стенки барабана стиральной машины, стенки лопастного потолочного вентилятора.