PL210162B1 - Urządzenie do wyważania wirników lub wałów korbowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wyważania wirników lub wałów korbowych wyposażone przynajmniej w dwa łożyska ślizgowe, podpierające wyważany wirnik lub wał korbowy, przy czym każde z tych łożysk jest zaopatrzone w panewkę z wklęsłą, cylindryczną powierzchnią ślizgową, współpracującą z powierzchnią ślizgową wirnika, i wyposażone ponadto w zespół zasilający, doprowadzający do panewek łożysk ślizgowych płyn chłodząco-smarujący.

W urządzeniach do wyważania wirników lub wałów korbowych, nazywanych potocznie wyważarkami, stosowane są różnego rodzaju łożyska, dostosowane do kształtu i wielkości wyważanego wirnika. Na przykład do lekkich wirników o niewielkich naciskach powierzchniowych stosowane są łożyska rolkowe, przy czym każdy wyważany wirnik opiera się na dwóch parach rolek. Stosowane są również łożyska ślizgowe wykonane z różnych materiałów, jak również łożyska aerostatyczne lub łożyska aerodynamiczne. W przypadku ciężkich wyważanych wirników i dużej liczby ich obrotów na sekundę z zasady są stosowane łożyska ślizgowe, na przykład hydrostatyczne lub hydrodynamiczne łożyska ślizgowe, najczęściej takie same jak zastosowane dla wirnika w eksploatowanym urządzeniu.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 1 486 115 znane jest urzą dzenie do wyważania wirników, w którym łożysko ślizgowe jest wyposażone w dwie, umieszczone w pewnym oddaleniu od siebie, segmentowe panewki, podparte w taki sposób, że możliwe jest ograniczone ich wahanie się. Panewki są zaopatrzone w otwory połączone giętkimi przewodami z zespołem zasilania olejem pod ciśnieniem. Podczas obracania wyważanego wirnika, między nim i panewką tworzy się klin olejowy, na którym spoczywa wyważany wirnik.

Z publikacji nr B 1420 „Auswuchtmaschinen far Kurbelwellen (Wyważarki wałów korbowych) firmy Carl Schenk AG Darmstadt znane jest urządzenie do wyważania wyposażone łożyska ślizgowe zasilane cieczą smarującą. W tym urządzeniu łożyska ślizgowe, podczas dokonywania pomiaru, są smarowane przefiltrowanym czynnikiem chłodzącym, służącym normalnie do chłodzenia przyrządu wyważającego.

W urządzeniach do wyważania wirników zabudowa znanych łożysk ślizgowych zasilanych cieczą jest skomplikowana, gdyż wymaga zastosowania osłony chroniącej obsługę przed rozpryskującą się cieczą oraz osłony zespołu zasilania cieczą przed wpływami otoczenia.

Znane jest również wykonywanie panewek łożysk ślizgowych z materiałów ceramicznych. Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 195 26 497 znane jest łożysko ślizgowe z panewkami ceramicznymi, umożliwiające tworzenie się hydrodynamicznego klina cieczy smarującej i utworzonej przez warstwę ceramiczną powierzchni podporowej.

Z niemieckich opisów patentowych nr De 3 822 919 i De 4 214 877 znane jest stosowanie w łożyskach spiekanych materiałów zespolonych, zaopatrzonych w pory o odpowiednio dużej objętości, w których gromadzi się olej smarujący łożysko. W znanych łożyskach z materiałów ceramicznych albo spiekanych, współpracujące ze sobą powierzchnie łożysk są wykonane z takich samych materiałów albo z materiałów o podobnej charakterystyce.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 195 26 497 A1 znane jest łożysko ślizgowe z panewkami o konstrukcji umożliwiającej tworzenie się hydrodynamicznego klina cieczy chłodząco-smarującej między powierzchniami ślizgowymi panewki i współpracującymi z nimi powierzchniami ślizgowymi wirnika. Panewka ceramiczna jest utworzona z materiału ceramicznego wzmocnionego włóknami i ma postać płytki przyklejonej lub nalutowanej na korpus łożyska wykonany z materiału bardziej miękkiego niż sama panewka.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 1 486 115 A1 znane jest urządzenie do wyważania wirników wyposażone w łożysko ślizgowe, utworzone z dwóch oddalonych od siebie segmentowych płytek panewki, podpartych w taki sposób, że umożliwiają ograniczone wahanie się tych segmentów. Panewki są zaopatrzone w otwory połączone giętkimi przewodami z zespołem zasilania olejem pod ciśnieniem. Podczas obrotu wyważanego wirnika, między jego powierzchniami ślizgowymi a powierzchniami ślizgowymi panewki tworzy się klin olejowy podpierający wyważany wirnik.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do wyważania wirników lub wałów korbowych o prostej konstrukcji, taniego w wykonaniu, lecz równocześnie zapewniającego dużą dokładność pomiaru.

Cel ten zrealizowano w urządzeniu do wyważania wirników lub wałów korbowych według wynalazku, które charakteryzuje się tym, że panewka łożyska ślizgowego jest wykonana z materiału ceramicznego o twardości wynoszącej przynajmniej 4000 N/mm², a ponadto jest wyposażone w zespół zasilający o wydajności wynoszącej od 1 ml/h do 100 ml/h płynu chłodząco-smarującego.

PL 210 162 B1

Zespół zasilający zawiera korzystnie aerozol, zwłaszcza aerozol oleju stosowany jako płyn chłodząco-smarujący.

Zespół zasilający jest korzystnie dostosowany do działania pulsacyjnego.

Urządzenie według wynalazku jest korzystnie wyposażone w przyłącze sprężonego powietrza, doprowadzające to sprężone powietrze do panewek w przerwach doprowadzania płynu chłodząco-smarującego.

Płyn chłodząco-smarujący jest korzystnie doprowadzany do powierzchni ślizgowej panewek łożysk ślizgowych.

Zespół zasilający doprowadzający płyn chłodząco-smarujący jest korzystnie połączony z obszarem działania narzędzi skrawających, realizujących wyważenie wirnika.

Zespół zasilający doprowadzający płyn chłodząco-smarujący jest korzystnie zaopatrzony w końcówki wylotowe, rozpylające płyn w trakcie jego wytrysku, a zwłaszcza wytwarzające mgłę olejową.

Powierzchnia ślizgowa panewki ma korzystnie chropowatość mniejszą od 0,2 Ra.

Panewka jest korzystnie wykonana z materiału ceramicznego beztlenowego.

Panewki łożysk ślizgowych składają się korzystnie z kilku elementów samonastawnych.

Łożyska ślizgowe urządzenia według wynalazku są korzystnie wyposażone w czujniki termometry.

Zespół zasilania w płyn chłodząco-smarujący jest korzystnie wyposażony w przyłącze doprowadzające ten płyn do panewek 6 łożysk ślizgowych oraz w przyłącze doprowadzające go do narzędzi skrawających.

Przynajmniej jeden przewód zasilający, doprowadzający płyn chłodząco-smarujący, jest korzystnie przewodem ruchomym, umożliwiającym zmianę miejsca doprowadzenia płynu.

Płyn chłodząco-smarujący jest doprowadzany przynajmniej do jednej, a korzystnie do kilku płaszczyzn wyważania wirnika.

Zespół sterowania jest korzystnie wyposażony w zawory sterujące otwieraniem i zamykaniem przewodów doprowadzających płyn chłodząco-smarujący oraz przewodu doprowadzającego sprężone powietrze z przyłącza do panewek łożysk ślizgowych i do narzędzi skrawających.

Badania eksploatacyjne urządzenia do wyważania wirników lub wałów korbowych według wynalazku wykazały, że zapewnia ono zarówno wysoką dokładność pomiarów, jak i łatwość usunięcia nadmiaru materiału wirnika, czyli realizację jego wyważenia. Szczególnie korzystne okazało się zastosowanie panewek ceramicznych wykonanych z materiału o bardzo wysokiej twardości, przekraczającej 4000 N/mm² (w skali Vickersa), odpornych na ścieranie i zacieranie się. Okazało się przy tym, że niewielka ilość płynu chłodząco-smarującego, zwłaszcza w postaci aerozolu, jest wystarczająca dla dostatecznego smarowania i chłodzenia łożysk ślizgowych wyposażonych w te panewki. Niewielka ilość płynu chłodząco-smarującego ma równocześnie znaczący wpływ na podniesienie dokładności dokonanych pomiarów.

Urządzenie do wyważania wirników lub wałów korbowych według wynalazku jest uwidocznione w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia zespół łożyskowy urządzenia w schematycznym przekroju poprzecznym, a fig. 2 - schemat urządzenia w widoku z boku.

Przedstawiony na fig. 1 zespół łożyskowy urządzenia jest wyposażony w łożysko ślizgowe 1 wirnika 2, w zespół zasilający 3, zapewniający doprowadzanie niewielkiej ilości płynu, w zespół sterowania 4 i w przyłącze 5 sprężonego powietrza. Zespół łożyskowy, stanowiący część przedstawionego schematycznie na fig. 2 urządzenia do wyważania wirnika 2, jest osadzony swymi cylindrycznymi powierzchniami ślizgowymi 10, 11 na łożyskach ślizgowych 1, przymocowanych do stojaków 8, 9. Celem dokonania wyważenia wirnik 2 zostaje wprowadzony w ruch obrotowy za pomocą znanego zespołu napędowego, po czym dokonuje się w znany sposób pomiaru i oceny niewyważenia wirnika 2 w wyznaczonych wstępnie płaszczyznach wyważania 12, 13, a następnie realizuje się wyważenie wirnika 2 przez usunięcie określonej ilości materiału w odpowiednich miejscach wirnika.

Zespoły łożyskowe są wyposażone w panewki 6, dopasowane do cylindrycznych powierzchni ślizgowych 10, 11 wirnika 2. Panewki 6 mają wklęsłą, cylindryczną powierzchnię 7 i są połączone płytkim zagłębieniem 20, do którego doprowadza się aerozol albo powietrze do przedmuchiwania powierzchni ślizgowych. Zagłębienie 20 jest połączone za pośrednictwem zaworu w zespole sterowania 4 z przyłączem 5 sprężonego powietrza albo z zespołem zasilającym 3, zapewniającym doprowadzenie niewielkiej ilości cieczy smarującej albo ewentualnie ich odłączenie. Panewka 6 składa się z dwóch samonastawnych części, wykonanych z bardzo twardego materiału ceramicznego i ma bar4

PL 210 162 B1 dzo gładką powierzchnię. Dopasowanie cylindrycznej powierzchni 7 panewki 6 do cylindrycznych powierzchni ślizgowych 10, 11 wirnika 2 powinno zapewniać minimum tarcia.

Zespół zasilający 3 ma postać zespołu rozpylającego aerozol albo alternatywnie, względnie uzupełniająco - postać zespołu doprowadzającego niewielkie ilości płynu do zespołu wytwarzającego krople mgły albo też doprowadzającego płyn do całej objętości nasycanego tym płynem klocka smarującego, okresowo stykającego się z powierzchnią ślizgową 10, 11 wirnika 2. Zespół rozpylający aerozol rozpyla dokładnie w powietrzu na przykład olej, doprowadzany do otworu wylotowego usytuowanego w zagłębieniu 20 panewki 6 i łączonego w tym celu za pomocą zespołu sterowania 4 z przyłączem 5 sprężonego powietrza (fig. 1).

Podczas dokonywania prób okazało się, że już niewielkie ilości aerozolu, wynoszące około 1 ml/h do 100 ml/h wytryskiwanego aerozolu w czasie około 1 sekundy, na początku wyważania bardzo ciężkiego wirnika oraz w przypadku bardzo dużej ilości jego obrotów na minutę wystarczają do tego, aby uniemożliwić uszkodzenie powierzchni łożysk i ich przegrzanie.

Przyłącze sprężonego powietrza w miarę potrzeby, jak to uwidocznia schematycznie na fig. 1 prawa część zespołu sterowania 4, łączy się bezpośrednio z zagłębieniem 20 panewki 6 celem oczyszczenia powierzchni ślizgowych 10, 11 wirnika 2 przez przedmuchiwanie ich powietrzem. Doprowadzenie aerozolu zostaje wówczas odcięte. Czyszczenie powierzchni ślizgowych 10, 11 wirnika 2 może być dokonywane również za pomocą aerozolu.

Celem kontrolowania temperatury roboczej panewki 6, jest ona wyposażona w czujnik temperatury 21, połączony przewodem 22 z zespołem sterowania urządzenia. Jeżeli temperatura robocza panewki przekracza określoną wartość graniczną - następuje natychmiastowe doprowadzenie dodatkowej ilości płynu smarującego łożysko ślizgowe. Dalsze podwyższanie się temperatury panewki powoduje zatrzymanie wirnika 2.

Przedstawione schematycznie na fig. 2 urządzenie do wyważania wirników 2 jest wyposażone w dwa stojaki 8, 9 z przymocowanymi do nich łożyskami w postaci panewek 6 według fig. 1 oraz w zespół smarowania i chłodzenia, rozpoczynający się przyłączami 30, 30' do doprowadzania niewielkich ilości aerozolu z zespołu zasilającego 3 (fig. 1). Dla wyważenia wirnika są stosowane narzędzia skrawające 32, za pomocą których w odpowiednich miejscach wirnika 2, w wyznaczonych wstępnie płaszczyznach 12, 13 wyważania, dokonuje się usunięcia określonej ilości jego materiału przez obróbkę skrawaniem.

Zespół smarowania i chłodzenia jest wyposażony w układ przewodów zasilających 31', doprowadzających na przykład aerozol do cylindrycznych powierzchni ślizgowych 10, 11 wirnika 2 oraz w układ przewodów zasilających 31, doprowadzających go do narzędzi skrawających 32. Otwory wylotowe przewodów zasilających 31' są umieszczone w obszarze nie stykających się z panewkami 6 cylindrycznych powierzchni ślizgowych 10, 11 wirnika 2, natomiast otwory wylotowe przewodów zasilających 31 - w obszarze powierzchni 12, 13 wyważania wirnika 2.

Otwory wylotowe przewodów zasilających 31' mogą być alternatywnie umieszczone wewnątrz panewek 6 (fig. 1).

Celem oszczędnego wykorzystania aerozolu przewody są tak połączone, że podczas dokonywania pomiaru są zasilane tylko cylindryczne powierzchnie ślizgowe 10, 11. Okazało się, że wystarczający jest tylko krótki zastrzyk aerozolu na początku fazy pomiaru. Natomiast podczas realizacji wyważania, czyli usuwania części materiału wirnika 2, gdy wirnik jest nieruchomy, zasilany aerozolem jest tylko obszar wyważania.

W nieprzedstawionym na rysunku rozwiązaniu konstrukcyjnym urządzenia według wynalazku układ przewodów 31 i 31' jest wyposażony w ruchome przewody zasilające, których wylot przemieszcza się do odpowiedniego obszaru urządzenia, czyli do łożysk ślizgowych 1 albo też do urządzeń skrawających 32, 33.

W innym rozwiązaniu konstrukcyjnym zastosowany jest jeden tylko układ przewodów z dwoma ruchomymi przewodami zasilającymi, których wyloty są usytuowane chwilowo albo przy cylindrycznych powierzchniach ślizgowych 10, 11 wirnika albo w obydwu obszarach wyważania, przy czym w czasie dokonywania pomiaru zasilane są obydwie cylindryczne powierzchnie ślizgowe 10, 11 wirnika 2, natomiast podczas wyważania wirnika - tylko aktualne obszary skrawania.

Urządzenie według wynalazku może być również eksploatowane na „sucho. Unika się wówczas osłon służących do ochrony przed tryskającą cieczą oraz elementów służących do gromadzenia natryskiwanej cieczy kapiącej z urządzenia. Na wynik wyważania nie ma wpływu gromadzenie się cieczy na powierzchni wirnika, co umożliwia uzyskanie większej dokładności wyważania.

PL 210 162 B1

Wykaz oznaczeń łożysko ślizgowe wirnik podlegający wyważaniu zespół zasilający płyn smarująco-chłodzący zespół sterowania przyłącze sprężonego powietrza panewki łożyska ślizgowego wklęsła, cylindryczna powierzchnia panewek 6

8, 9 stojaki urządzenia stanowiące podporę łożysk ślizgowych 1

10, 11 powierzchnie ślizgowe wirnika 2

12, 13 wyznaczone wstępnie płaszczyzny wyważania wirnika 2 płytkie zagłębienie na cylindrycznej powierzchni ślizgowej 7 panewki 6 czujnik temperatury przewód łączący czujnik temperatury 21 z zespołem sterowania 4 przyłącze do doprowadzania aerozolu z zespołu zasilającego 3 do narzędzi skrawających

32, 33 zdejmujących część materiału wirnika w trakcie wyważania

30' przyłącze do doprowadzania aerozolu do smarowania i chłodzenia panewki 6 przewód łączący przyłącze 30 z obszarem skrawania narzędzia skrawającego 32, 33

31' przewód łączący przyłącze 30' z zagłębieniem 20 panewki 6

32, 33 narzędzia skrawające nadmiar materiału wirnika 2

Claims (15)

1. Urządzenie do wyważania wirników lub wałów korbowych, wyposażone przynajmniej w dwa łożyska ślizgowe, podpierające wyważany wirnik lub wał korbowy, przy czym każde z tych łożysk jest zaopatrzone w panewkę z wklęsłą, cylindryczną powierzchnią ślizgową, współpracującą z powierzchnią ślizgową wirnika, i wyposażone ponadto w zespół zasilający, doprowadzający do panewek łożysk ślizgowych płyn chłodząco-smarujący, znamienne tym, że panewka (6) łożyska ślizgowego (1) jest wykonana z materiału ceramicznego o twardości wynoszącej przynajmniej 4000 N/mm², a ponadto jest wyposażone w zespół zasilający (3) o wydajności wynoszącej od 1 ml/h do 100 ml/h płynu chłodząco-smarującego.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego zespół zasilający (3) zawiera aerozol, zwłaszcza aerozol oleju stosowany jako płyn chłodząco-smarujący.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że jego zespół zasilający (3) jest dostosowany do działania pulsacyjnego.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w przyłącze (5) sprężonego powietrza, doprowadzające to sprężone powietrze do panewek (6) w przerwach doprowadzania płynu chłodząco-smarującego.

5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że płyn chłodząco-smarujący jest doprowadzany do powierzchni ślizgowej (10, 11) panewek (6) łożysk ślizgowych (1).

6. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zespół zasilający (3) doprowadzający płyn chłodząco-smarujący jest połączony z obszarem działania narzędzi skrawających (32, 33), realizujących wyważenie wirnika (2).

7. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że jego zespół zasilający (3) doprowadzający płyn chłodząco-smarujący jest zaopatrzony w końcówki wylotowe, rozpylające płyn w trakcie jego wytrysku, a zwłaszcza wytwarzające mgłę olejową.

8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia ślizgowa (7) panewki (6) ma chropowatość mniejszą od 0,2 Ra.

9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że panewka (6) jest wykonana z materiału ceramicznego beztlenowego.

10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że panewki (6) łożysk ślizgowych (1) składają się z kilku elementów samonastawnych.

11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego łożyska ślizgowe są wyposażone w czujniki termometry (21).

PL 210 162 B1

12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego zespół zasilania (3) w płyn chłodząco-smarujący jest wyposażony w przyłącze (30'), doprowadzające ten płyn do panewek (6) łożysk ślizgowych (1), oraz w przyłącze (30), doprowadzające go do narzędzi skrawających (32, 33).

13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że przynajmniej jeden przewód zasilający (31, 31'), doprowadzający płyn chłodząco-smarujący, jest przewodem ruchomym, umożliwiającym zmianę miejsca doprowadzenia płynu.

14. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że płyn chłodząco-smarujący jest doprowadzany przynajmniej do jednej, a korzystnie do kilku płaszczyzn (12, 13) wyważania wirnika (2).

15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego zespół sterowania (4) jest wyposażony w zawory sterujące otwieraniem i zamykaniem przewodów (31, 31') doprowadzających płyn chłodząco-smarujący oraz przewodu doprowadzającego sprężone powietrze z przyłącza (5) do panewek (6) łożysk ślizgowych (1) i do narzędzi skrawających (32, 33).