Подшипниковый узел Советский патент 1982 года по МПК F16C19/00 

(54) ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для подвеса прецизионных роторных узлов.

Известен подшипниковый узел, содержаш,ий смонтированные в корпусе и на валу подшипники качения, имеюшие кольца, тела качения и сепараторы 1.

Недостатком известного подшипникового узла является то, что из-за изменения режимов работы возникают значительные колебания вала. По причине неровности геометрии поверхностей качения внутреннего и внешнего кольца, шарикоподшипников условия качения для шариков являются разными как в одним подшипнике, так и в обоих, установленных на противоположных концах вала. При этом скорости сепараторов этих подшипников являются разными. Продолжительная работа подшипников и переходные процессы в опоре способствуют более быстрому ухудшению геометрических параметров составных частей подшипников, а значит, п неодинаковости скоростей вращения тел качения с сепараторами и неравномерности их окружного перемещения. Указанная несинхронность вращения тел качения с сепараторами обоих

подшипников способствует возникновению еще более значительных колебаний вала, а к тому же, и дальнейшему ухудшению самих подшипников.

Цель изобретения - уменьшение колебаний вала.

Поставленная цель достигается тем, что подшипниковый узел, содержащий смонтированные в корпусе и на валу подщипники качения, имеюшие кольца, тела качения и сепараторы, снабжен синхронизатором вращения сепараторов и приспособлением фазирования, при этом синхронизатор выполнен в виде статорных обмоток и установленных с зазором относительно них кольцевых роторных пластин, жестко связанных с сепараторами и выполненных из магнитного материала, а приспособление фазирования выполнено в виде датчика колебаний вала, соединенного с ним 20 электрически преобразователя и исполнительного органа, кинематически связанного одной из статорных обмоток синхронизатора.

На чертеже изображен подщипниковый узел, продольный разрез. Подшипниковый узел содержит два подшипника 1 с телами качения 2 и сепараторами 3, внутренние кольца 4 которых закреплены на прецизионный вал, 5, а внешние 6 установлены в корпусе 7. Аксиально валу 5 в корпусе 7 смонтирован синхронизатор вращения сепараторов 3, выполненный в виде двух электромагнитных механизмов, соответственно имеющих статорные части 8 и 9 с синхронизирующими обмотками 10 и 11, обращенными в сторону подщипников 1, и роторные, выполненные в виде колец 12 и 13, изготовленные из магнитного материала и прикрепленные посредством пальцев 14 к сепараторам 3. Статорные части 8 и 9 синхронизаторов вращения смонтированы в корпусе 7 с возможностью их вращения, а одна из -них, например статорная часть 8, соединена посредством передачи 15 и исполнительного поворотного органа 16 преобразовательного канала 17 с датчиком 18 колебаний вала 5. Подшипниковый узел работает следующим образом. С началом вращения вала 5, установленного в подшипниках 1, в обмотки 10 и 11 статорных частей 8 и 9 электромагнитных механизмов подается синхронизирующий управляющий сигнал определенной частоты (питание не изображено). Так как статорные части 8 и 9 выполнены в виде статоров синхронных гистерезисных двигателеи, то в них создается вращающееся магнитное поле. Вращающиеся магнитные поля статорных частей 8 и 9 взаимодействуют с расположенными перед ними магнитными кольцами 12 и 13, прикрепленными к сепараторам 3. Следовательно, сепараторы 3, а, значит, и тела качения 2-обоих подшипников совершают вращательное синхронное движение с частотой, пропорциональной частоте управляющего сигнала, который, в свою очередь, подбирается в зависимости от номинальных оборотов вала 5. Обеспечение синхронности вращения сепараторов позволяет избежать условий работы узла вала 5, например, перекосов, благоприятных для возникновения паразитных вибровозбуждений, а, значит, и уменьшить амплитуду колебаний. Одновременно с синхронизацией вращения сепараторов осуществляется и настраивание их врашения по фазе. С этой целью сигнал датчика 18 амплитуды радиальных колебаний вала 5 обрабатывается в преобразовательном канале 17 и, установленный, подается в исполнительный поворотный орган 16, который посредством передачи 15 осуществляет необходимый поворот одной части (в данном случае - статорной части 8) относительно статорной части 9. При этом осуществляется фазирующий поворот сепаратора 12 с телами качения по отношению сепаратора 13, обеспечивающий дополнительное уменьшение радиальных колебаний вала 5. Введение в опору синхронизирующего электромагнитного механизма позволяет осуществить синхронизирующее вращение сепараторов с телами качения, а дополнительныи поворот сепараторов с телами качения относительно друг друга (противоположных подшипников) позволяет осуществить и синфазность их вращения согласно наименьшей амплитуде радиальных колебаний вала. Формула изобретения Подшипниковый узел, содержащий смонтированные в корпусе и на валу подщипники качения, имеющие кольца, тела качения и сепараторы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения колебаний вала. он снабжен синхронизатором вращения сепараторов и приспособлением фазирова ния, при этом синхронизатор выполнен в виде статорных обмоток и установленных с зазором относительно них кольцевых роторных пластинок, жестко связанных с сепараторами и выполненных из магнитного материала, а приспособление фазирования выполнено в виде датчика колебаний вала, соединенного с ним электрически преобразователя и исполнительного органа, кинематически связанного с одной из статорных обмоток синхронизатора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ковалев М. П. и др. Опоры приборов. М., «Машиностроение, 1967, с. 170-172, рис. 90.6 (прототип).

7 fZ