ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к электромашиностроению, в частности к конструкциям подшипниковых узлов электрических машин малошумного исполнения.
Известны подшипниковые узлы, в конструкцию которых, для улучшения динамических качеств электрических машин, введены различного рода упругие элементы, поджимающие не вращающееся наружное кольцо шарикоподшипника в осевом или в радиальном направлениях. Известна опора с волновой пружиной, осуществляющая осевой натяг для устранения внутренних зазоров в шарикоподшипнике [1, рис.9-6, стр.146], а также [2], где цилиндрическая пружина охватывает наружное кольцо подшипника, воспринимая радиальную сжимающую силу и ее тангенциальную составляющую.
Известны также комбинированные опоры, содержащие два типа устройств с упругими элементами, одно из которых действует в осевом направлении, а другое - в радиальном направлении. Известен подшипниковый узел [3, стр.175], в котором аксиальное поджатие осуществляется цилиндрическими пружинами, а радиальное - резиновыми кольцами.
Размещение двух автономных пружинящих устройств в одной опоре приводит к усложнению конструкции и процесса сборки подшипникового узла.
В предложенном подшипниковом узле, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов и массы подшипникового узла, исключено применение размещаемых с торцов шарикоподшипника пружинных устройств.
В соответствии с поставленной целью, упругое поджатие в осевом и радиальном направлениях осуществляется набором однотипных плоских пружин, размещаемых в подшипниковом щите вокруг шарикоподшипника. Для обеспечения рабочего давления пружины отогнуты в осевом направлении в процессе монтажа шарикоподшипника внутри посадочного гнезда.
На фиг.1 (продольный разрез) и фиг.2 (подшипниковый щит до установки шарикоподшипника) показан пример возможного исполнения предлагаемого подшипникового узла.
Шарикоподшипник 1, закрепленный на валу, установлен по скользящей посадке в гнезде 2 подшипникового щита 3, состоящего из диска 4 и ступицы 5. В ступице 5 выполнены равномерно разнесенные по окружности радиально-лучевые пазы 6 для размещения прямых плоских пружин 7. Ступица 5 установлена с натягом в диске 4 и дополнительно скреплена с ним круговым кромочным швом 8 После сварки произведена чистовая обработка поверхности посадочного гнезда 2.
Пружины 7 вставлены в глухие пазы 6, открытые со стороны посадочного гнезда 2, до упора в поверхность 9 диска 3, и закреплены винтами 10. Угловому и осевому смещению пружин 7 при заворачивании винтов 10 препятствуют боковые стенки пазов 6, а также поверхность 11 диска 3 за счет минимального зазора с втулкой 12 пружины 7.
1
2
Свободные концы пружин выступают из гнезда 2 на размер а, существенно превышающий величину зазора посадки шарикоподшипника а.
τ
r
При сборке подшипникового узла шарикоподшипник водится с некоторым усилием в гнездо подшипникового узла (по стрелке А), в результате чего свободные концы пружин отгибаются в осевом направлении на угол β. Изогнутые пружины обеспечивают прунудительное упругое поджатие наружного кольца шарикоподшипника в осевом (силы F и радиальном (силы F) направлениях, - пропорциональное усилиям (силы F), противодействовавшим монтажу шарикоподшипника в посадочном гнезде.
При работе устройства сохраняется соприкосновение шариков с дорожкой качения, возникающее при монтаже подшипникового узла за счет противодействующих усилий пружин. Устранение внутренних зазоров в шарикоподшипнике при помощи пружинного осевого натяга способствует улучшению виброакустических характеристик машины.
Пружины допускают относительную свободу осевого перемещения шарикоподшипника при тепловых нагрузках и в то же время предотвращают радиальные перемещения, связанные с электромагнитными нагрузками. При малых вибрационных перемещениях набор из симметрично расположенных пружин одинаковой жесткости создает однородное упругое поле, амортизирующее линейные и угловые колебания наружного кольца подшипника. Благодаря тому, что на несущую поверхность щита передается минимальная вибрация, обеспечивается снижение уровня вибраций машины в целом.
Предложенная конструкция дает дополнительные существенные преимущества:
- осевые габариты узла сокращаются за счет переноса устройства осевого поджатия внутрь подшипникового щита;
- с размещением пружин в пазах составного подшипникового щита масса последнего не увеличивается (масса удаленного металла пазов компенсируется добавленной массой пружин);
- свободный объем в глухих пазах под пружины может использоваться для размещения резервной пластичной смазки, что способствует увеличению долговечности подшипника (за счет выделяющейся при эксплуатации жидкой фракции);
- наличие пазов в посадочном гнезде сокращает площадь контактирования в области дорожки качения подшипника, за счет чего уменьшается передача вибраций;
- предложенный составной подшипниковый щит, заранее укомплектованный пружинами, участвует в сборке подшипникового узла как автономная деталь, в результате чего при монтаже машины отсутствует операция установки пружинных устройств.
Новизна предложения состоит в обустройстве комбинированного поджатия шарикоподшипника посредством компактно смонтированных в подшипниковом щите однотипных пружин.
Литература:
1. Шубов И.Г. Шум и вибрации электрических машин, л., «Энергия», 1973, с.146
2. Подшипниковый узел электрической машины. Авт. свид. №930504 СССР, МПК3НO2К5/16, опубл. Бюл. №19, 1982 г.
3. Гарганеев Б.П., Подлевский Н.И., Матросова И.П. Способ снижения вибраций электровентиляторов от воздействия гироскопического момента//Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. научн. тр. Новосибирск: Наука, 2007, с.173-175