ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ОСЕВЫМ ПОДЖАТИЕМ ПОДШИПНИКОВ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к электрическим машинам.
Известны электрические машины с осевым поджатием подшипников посредством тарельчатых пружин (ТУ №159-69 стр.29, 31, 37 п.13, ПИ №133-67, РЭ №159-69 СГС-30-8РС ЭМС3 им. Лепсе, г. Киров) [1], либо волнистых пружин (Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. Москва. Энергоиздат. 1982 г. Стр.19 рис.15 а), б) [2] ). Известны конструкции с тарельчатыми пружинами поджатия подшипников (Перель Л.Я. Подшипники качения. Расчет, проектирование и обслуживание опор. Справочник. Москва. Машиностроение. 1983 г. стр.382, 385, 386, рис.42г) [3]). Известны также конструкции с цилиндрическими пружинами поджатия ([3], Подшипники качения. Справочное пособие под редакцией Н.А.Спицына. Москва. Госмашстройиздат 1961 г., стр.204, 205 п.3, стр.196, 197, фиг.23, 24 [4]).
Сущность осевого поджатия - создание предварительной осевой нагрузки, уничтожающей осевую игру подшипников и создающей начальную упругую деформацию в местах контакта подшипниковых колец с телами качения для снижения собственных вибраций, обусловленных произвольными движениями ненагруженных в осевом направлении элементов качения, а также для улучшения работы подшипников и увеличения их ресурса при длительном воздействии внешних вибраций, в частности в авиационном электрооборудовании, которое как в рабочем, так и в нерабочем состоянии в течение всего времени работы авиационного двигателя находится под воздействием повышенных вибрационных нагрузок.
Тарельчатые и волнистые пружины значительно жестче цилиндрических, т.е. необходимое осевое усилие они обеспечивают при
прогибе в несколько раз меньшем, чем цилиндрические. В процессе работы вследствие износа тел качения подшипников прогиб пружин уменьшается, при этом их усилие настолько ослабляется, что становится необходимым в течение ресурса неоднократно проводить регламентные работы с подрегулировкой пружин поджатия [1]. Это является недостатком конструкций с тарельчатыми и волнистыми пружинами. В конструкциях с цилиндрическими пружинами при таком же износе ослабление усилия поджатия почти незаметно. Поэтому при повышенных внешних вибрациях и длительном ресурсе применение конструкций с цилиндрическими пружинами предпочтительнее.
В существующих конструкциях с цилиндрическими пружинами поджатие осуществляется пружинами, укрепленными в гнездах стакана, установленного в корпус по подвижной посадке ([4], стр.205 п.3). При этом обеспечивается подпружиненное смещение наружного кольца одного подшипника относительно его внутреннего кольца и далее, вместе с валом, смещение внутреннего кольца второго подшипника относительно его наружного кольца. Эта упругая система под влиянием внешних вибрационных нагрузок совершает мгновенные осевые колебания и имеет тенденцию проворачиваться, что может привести к разрушению пружин узла поджатия и к выходу из строя электрической машины.
Таким образом, недостатком существующих конструкций с цилиндрическими пружинами поджатия является отсутствие средств, исключающих проворот стакана, в гнездах которого укреплены пружины.
Задача полезной модели - обеспечение работы подшипниковых узлов электрической машины при длительном воздействии повышенных внешних вибрационных нагрузок.
Технический результат - исключение возможности проворота стакана, в гнездах которого укреплены пружины поджатия, относительно корпуса (щита).
Поставленная задача решается следующим образом.
В электрической машине с осевым поджатием подшипников, содержащей статор и установленный в подшипниках ротор, причем наружное кольцо одного из подшипников подпружинено через стакан, в гнездах которого одним торцем установлены цилиндрические пружины, а вторые торцы пружин установлены в гнездах фланца корпуса, с целью исключения возможности проворота стакана относительно фланца корпуса стакан соединен с фланцем корпуса через выступы и отверстия с возможностью осевого перемещения стакана.
На фиг.1 представлена конструкция электрической машины с поджатием подшипников.
В предложенной конструкции подшипники, коренной 1 и свободный 2, представлены в качестве опор вращающегося вала 3 с ротором 4 в неподвижных узлах корпуса 5 со статором 6 и щита 7. Внутреннее кольцо коренного подшипника 1 закреплено на валу 3 при помощи втулки 8 и гайки 9. Наружное кольцо коренного подшипника 1 закреплено в щите 7 при помощи фланца 10. Внутреннее кольцо свободного подшипника 2 закреплено на валу при помощи втулки 11 и гайки 12. Наружное кольцо подшипника 2 имеет возможность свободного осевого перемещения по посадочному месту корпуса 5 и поджато пружинами 13 через стакан 14. Вторые торцы пружин 13 опираются в гнезда фланца 15, закрепленного на корпусе 5. Фланец 15 снабжен выступами в виде штифтов 16, которые свободно входят в отверстия стакана 14.
Под действием суммарного усилия пружин 13 происходит смещение наружного кольца подшипника 2, при этом выбирается осевая игра подшипника 2, усилие через шарики и через внутреннее кольцо подшипника 2 передается на вал, происходит смещение вала 3 с ротором 4 и с внутренними кольцами подшипников 2 и 1, при этом выбирается осевая игра подшипника 1. При воздействии внешних вибрационных нагрузок упругая система: пружины 13, стакан 14, подшипник 2, вал 3, внутреннее кольцо подшипника 1 - совершает мгновенные осевые колебания. Наличие выступов фланца 15 в виде штифтов 16, скользя по которым стакан 14 осуществляет осевые колебания, препятствует провороту стакана 14 относительно фланца 15, сохраняя пространственное положение оси пружин, а, следовательно, их целостность.
Таким образом, предложенная конструкция исключает проворот стакана, тем самым обеспечивая работу подшипниковых узлов электрической машины в условиях повышенных внешних вибрационных нагрузок, т.е. решает поставленную задачу с получением необходимого технического результата.
Наибольший эффект от данного технического решения достигается при использовании его в авиационных электрических машинах.
На предприятии-заявителе ОАО "Электропривод" данное техническое решение применено в конструкции стартера для запуска Газотурбинных установок электростанций на базе авиационного двигателя. Стартер предназначен для работы в условиях воздействия повышенных вибрационных нагрузок как во время его работы, так и в нерабочем его состоянии.