Подшипниковый узел электрической машины
Полезная модель предназначена для применения в конструкциях подшипниковых узлов электрических машин с жесткими требованиями по вибрациям.
Предлагаемый узел содержит упругие элементы, в функции которых входит обеспечение осевого преднатяга для упорядочения движения шариков по дорожкам качения, а также амортизация колебательного движения наружного кольца шарикоподшипника.
С целью упрощения конструкции, устройства осевого и радиального поджатия выполнены в виде набора одинаковых плоских пружин, размещенного внутри подшипникового щита. Усилия поджатия обеспечиваются выступающими из посадочного гнезда свободными концами пружин, изогнутыми по ходу движения шарикоподшипника при монтаже подшипникового узла.
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.
Свободные концы пружин выступают из гнезда 2 на размер а1, существенно превышающий величину зазора посадки шарикоподшипника а2 .
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 
. Изогнутые пружины обеспечивают прунудительное упругое поджатие наружного кольца шарикоподшипника в осевом (силы F
и радиальном (силы Fr) 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
Подшипниковый узел электрической машины, содержащий размещенный с зазором в посадочном гнезде подшипникового щита подшипник, наружное кольцо которого контактирует с упругими элементами осевого и радиального поджатия, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде прямых плоских пружин, установленных в радиально-лучевых пазах подшипникового щита путем закрепления их концов, противоположных свободным концам, выступающим внутрь посадочного гнезда, и смещенных на угол в процессе установки шарикоподшипника внутрь посадочного гнезда для обеспечения упругого воздействия одновременно в радиальном Fr и осевом F направлениях на наружное кольцо шарикоподшипника.
