Способ стабилизации вращения вала и устройство для его осуществления

(5)5 С 01 М 13/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01 КРЫТИЯМПРИ ГКНСССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕИИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Каунасский политехнический институт им. А.Снечкуса(56) Авторское свидстел.ство СССР М 1174612, кл, О 01 У 13/04, 1903.Авторскос свидетель во СССР М. 920434, кл, С Л У 13/3;, 1 К;О.(54) СПОСО ,ТА/,ЙЗАЦЙ 14 ВРА 1.ЕНИЯ ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ(57) Изобретение относится к точному и- шиностроснио, в частности к методам достижения малой виброактивности вала, врагцающегося в шарикоподшипниковых опорах. Цель изобретения - снижение виброактивнос 1 и вала по всей его дгине, Указанная цель достигается тем, что подбирают подшипники 2 с четным числом шариков,деформируют наружное кольцо каждого шарикоподшипника 2 в двух диаметрально противоположных точках, обеспечивают овальность наружного кольца. Устрсйстзо стабилизации врагцения вала содержит приводной вал, смонтированный в корпусе 3 на шарикоподшипниках 2, сопряженных наружными кольцами с двумя пьезовибраторами 4, генератор электрическ: х колебаний 6, Пьезовибраторы 4 вь:полнены в виде пьсзоксра .1 ических столбиков, расположснны., диаме 1 оально вокруг наружно;с кольца ша" риког 1 одш,-пника 2, Устройство дспо нительно снабхсено источником постоянного напряжения 7 и коммутируюгцим устройством 5, Один вход последнего подсоединен к генератору электрических кол, баний 6, другой вход - к источнику постоянного напряжения 7. Выходы подключены к электродами п,езо.;ерамических столбиког, 4, общая деформация которых от воздействия постоянного нап,)яжения не превышает величины радиального зазора шарикоподшипника. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к точному машиностроению, в частности к методам достижения малой виброактивиости вала вращающегося в шарикоподшипниковых опорах,Известны способы снижения виброактивности вала, заключающиеся в устранении подшипниковых вибраций как путем подбора подшипников более высоких классов точности, так и путем создания предварительной осевой нагрузки на наружное кольцо шарикоподшипиика.Известна стабилизирующая шарикоподшипниковая опора вала, содержащая приводной вал, смонтированный в корпусе на двух шарикоподшипииках. В этом устройстве стабилизация вращения вала достигается путем взаимной компенсации возмущения шарикоподшипников, для чего сепараторы шарикоподшипников выполняют динамически неуравновешенными, а подшипники .подбирают с равной скоростью вращения сепараторов.Недостатком известных способов и устройств является то, что для обеспечения нужной виброактивности вращающегося вала подбирают подшипники высокой точности, обладающие одинаковыми радиальными биениями и обес- ечивающие одинаковые скоро"ти вращения сепараторов, т.е. идут технологическим путем, учитывающим только повышение точности подшипников, а не управление их параметрами. Технологический путь дорог и трудно- реализуем, так как с течением времени параметры падшиников меняются из-эа температурных деформаций, износа и т.д.Известен способ стабилизации вращения вала, заключающийся в том, что иа наружные кольца шарикоподшипииков воздействуют вибрацией и, управляя силами трения в шарикоподшипниках, обеспечивают синхронное вращение их сепараторов. При таком вращении сепараторов подшипников про. ивоположиых концов вала происходит . взаимная компенсация возмущений этих подшипников, что позволяет достичь в зоне посередине между опорами виброактиоиости, близкой к нулю,Известная стабилизирующая шарикоподшипниковая опора вала, выбранная в качестве прототипа, содержит приводной вал, смоитировгннцй врпусе иа илрикоподшипиикеу со ря, ь,х : , ,.; 1 11 кольцами с двумя Гьеэовибра ор;., нератор электрических колебаилй. Однако известные способ и устройство ие обеспечивают снижение виброактиеиости вала по всей его длине, а лишь в узкой зое посере 10 15 20 25 30 35 ком постоянного напряжения и . коммутирующим устройством, один вход ко торого подсоединен к генератору электрических колебаий, второй вход подсоединен к источнику постоянного напряжения, выхо 45 50 е ч Гдине длины вала между опорами. Это обусловлено тем. что снижение виброактивности вала достигается не путем снижения виброактивности самих шарикоподшипииков, а путем компенсации вибрационных возмущений одного подшипника иа одном конце вала вибрационными возмущениями другого подшипника, .расположенного на другом конце вала. Эти вибрационные возмущения направлены в противоположные стороны и поэтому в средней зоне вала между опорами достигается их вэаимокомпеисация. Этим путем невозможно достичь снижения виброактивиости вала по всей его длине. Цель изобретения состоит в снижении,виброгктивиости вала по всей его длине,Поставленная цель достигается тем, что при способе стабилизации вращения вала,включающем вибрациониое воздействие на наружные кольца шарикоподшипииков, эти шарикоподшипники подбира.от с четным числом шариков и деформируют наружноекольцо каждого шарикоподшипиика в двух диаметрал ьио противополокиых точках. Обеспечивают овальность наружного кольБ устройстве стабилизации вращения вала, содеркащем приводной вал, смонтированный в корпусе на шарикоподиипни ках, сопряженных наружными кольцами с двумипьезовибраторами, и генератор электрических колебаний, пьезовибраторы выполиеиы в виде пьезокерамических столбиков, расположенных диаметрально противоположно вокруг наружного кольца каждого шарикоподшипника, при этом устройство дополнительно снабжено источииды подключены к электродам пьеэокерамических столбиков, а деформация пьезокерамичсских столбиков от воздействия постоянного напряжения не превышает величины радиального зазора шарикопод- шипиика, при этом шарикоподшипники подобраны с четным числом шариков.П р и м е р. В шарикоподшипниковой подвеске вала. в которой в качестве опор применялись радиальные одиорядиые шарикоподшипники 200 ГОСТ 8338-75 с наоукиым ллг;лет:.эГ. -30 гм; и внутрен"1 , Дигле 1 рол Д: - .,0 11 Г 1 114 Пь,льй 3 Д 1 ГГ гевой опоре 17 мкм, в правой опоре 19 мк.л, диаметр вала по всей длине между опорами 20 мм, а расстояние между опорами 50 мм, была достигнута стабилизация вращениявала согласно предлагаемому способу, по которому на наружкыс кольца шэрикоподшипников воздействовали вибрацией частотой 17,5 кГц с амплитудой колебаний 1,2 мкм, а наружные кольца шэрикоподшипнЛ- ков были деформированы в двух диаметрально противоположных точках с достижением овальности этих колец. Величина деформации наружного кольца левого. подшипника б мкм, а правого 7 мкм. Для деформироеания наружных колец и вибрэционного воздействия на них применялись пьезокерэмические столбики длиной 78 мм.склеенньс из пьезокерамических дисков диаметром 0,15 и толщиной 1 мм, При подаче на зти столбики постоянного напряжения они по обратному пьезоэффекту удлинялись, тем самым деформируя нарух 1 ые кольца шарикопсдшипникое до овальной формы. При однсеременкой подаче нэ пьезостолбики псременного напряжения осуществлялось еибрэционное еоздейсте 11 е, снижающее сллы трения качения в опорах, При овальной фор,ле наружных колец шэрикоподшипникое, т,е, их деформации в двух диаметрально противоположных точках, и при услоеи:, что число шариков в шарикоподшипнике четкое обеспечивается условие взаиоком;енсации возмущэю 1 цих усилий, возникающих е каждой опоре 1 ри вращении вала, приводящее к центрированию вала е этих опорах. При ценнрироеэ гии вала е каждой опоре снижается его еиброактивность по всей его дл 1 не, Взаимокомпенсация возмущаюгцих усилий в шарикопсдшипникс обьясняется тем, что в любой момент еремени е любом предельном сечении шарикоподшипника при наружном кольце, имеющем овальную форму, радиалыые зазоры в диаметрально противоположных точках одинэкоеь 1, что и определяет равные, но противоположно напрэеленныэ еозмущэощие усилия, равнодействующая которых близка к О. При вращении вала со скоростьо и = 500 обЬин без обеспечения оеэпьнссти наружнь х колец и без еибрационного создейстеия величина биения левого конца вала 17 мкм, правого 19 мкм, При подключении пьезостолбиков к питанию и обеспечении оеаль ности наружных колец и вибрационного воздействия величина биения левоо конца вала 0,8 мкм, а правого 1,1 мкм.СНд ф г. 1 гс:.сэнс 1 сб: сх"1: ",Стрсйстеэ; нэ (и . 1 о,цэ и,5 О .э, 1 с срс.разрез.Устройство состоит из вала 1 расположеннсго е шэрикоподшипникэх 2 с четным числом шариков, установленных е корпусе1 к конждсч у 1;лу кэя;лого шэсикспслшипника 2 в диалетрэльно противоположных точках поджаты деа пьезокерэмичсскихстолбика 4, склеен 1.х из дисковых пезозлементое. Пьсзскерэ;1 ические столбики 4подкл 1 очены к выходам коммут "пуюиего ус 5 тройствэ 5, один из входов ко;срого подсоединен к выходу генератора 6Электрических кслебзний, а другой - э 1 лходу источника 7 постоянного нэпряжения.Устройство работает сле;,лсьц 1 м обра 10 зом.При подаче постоянного напрягкенияисточника 7 на пьезскерэмичсские столби/пьезоэффекта удлиняются и,"с, срмир от15 нару:цое кольцо шариксгсд 1 ипника 2(фиг. 2). При такс.;,":,еформэции наружноекольцо прини;лает овальную форму, при которой радиэльны зазоры в див;лстГгпьнспротивоположных тчкэх рге 1 ь между со20 бой, Г тэк как число шариков подшипника 2подобрано четным, то силы, де 11 стеующч 1 ена еэл 1 в диаметрально противоположныхточках, ездим о урэеноеаши. эюся, чтсприводит к цени рироеэнию еап 1 е кг;кдой25 опоре. При одновременном подключениикоммутирующим устрсйсес 1 л 5 пьезостолбиксв 4 к генератору б злсктр 11,вски колебаний е них возбуждаются механическиекслсбдкия еысс. й .;стот 1, пе; даю.иеся30 нэ шарикоподшипники 2 и сникэщ 1 е ситытре 11 ия В опорах.Одновременное центрироване еэлэ иснижение сил тГеия качения е 1 эрикоподшипкикэх снижаот еиброэкивость в кзж;15 дои споре более чем на порядок (в ле.ойопоре с 17 до 0,8 мкм, в прэесй с 19 до 1,1мкгл),Использование и рсдлэгэего.о способастабилизации еращсния еалэ и устройства40 для его осущеселеия позволяет снизитьвиброактивность еэла более чем нэ порядокпо всей его дл. не, э не только е срединнойчасти вала, что важно при разработке шгрик подшипникоеых подвесок еьсокоточных45 еэпов, Одновременно снижэе;ся секесс; -месть достижения низкой еиб"сэктиеностивала, так как известные способы основанына испсльзоеании шарикоподшипникое высокой точности, цека которых резко еозра 50 стает в зависимости от их точности,Формула изобретения1. Способ стабилизэ.,ии 11;.,".1сия еэлэп ;с 1, г-,лря-,. г-п;яг 155 рико 1 сдшипикэ -:- с:;и й с я тем, чгс, с целью снижен ". еиброэктиености вала по осе,", дл.нс, подб 1 рэот подшипники с четным числом н:.риов, деФормируют наружные кольца е двух диэс т1707496 ярмР Составитель В.АлексеенкТехред У.Моргентал Реда"тор Корректор Т,пали рковецкгя аказ 262 ТиражВНИИПО Государственного комитета по изобретен113035. Москва, Ж, Раушска П описи: иям и открыти:;,: пр. Г-Т СССР наб 4/5 иэводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 рально противоположных точках для получения овальности наружного кольца.2. Устройство стабилизации вращения вала, содержащее приводной вал, установленный в корпусе на шарикоподаипниках, 5 наружные кольца которых соединены с двумя пьеэовибраторами, генератор электрических колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено источником постоянного10 напряжения и коммутирующим устройством, подшипники выполнены с четным числом шариков, а пьеэовибраторы выполнены в виде дигмегрально противоположно расположенных пьезокерамических столбиков, соединенных с упомянутым коммутирующим устройством, вход и выход которого соединены соответственно с генератором и источником постоянного. напряжения,