Устройство радиального подшипника

Устройство радиального подшипника

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение касается радиальных подшипников для вращающихся валов, в частности подшипников, которые приспособлены для поддержания тяжелых и быстро вращающихся валов при обстоятельствах, когда ненормальные условия эксплуатации могут приводить к неравномерному контакту между их поверхностями.

Изобретение в особенности, но не исключительно, связано с радиальными подшипниками, формирующими устройство дублирующего подшипника, в котором поверхность вала, или вращающийся несущий элемент, поддерживаемый на ней, обычно вращается относительно неподвижной части, но на расстоянии от нее, за исключением обстоятельств, где средство поддержки вала с ее нормальным зазором удалено, случайно или преднамеренно, или когда внешний удар или внутренний выход из равновесия оказывает воздействие на вал за пределами управления нормального средства подвески.

При таких обстоятельствах прямой контакт между перемещающимися относительно друг друга или неподвижными деталями может вызывать вибрации, которые продлевают и/или производят усиление начальной динамической нагрузки и приводят к повреждению любой из этих поверхностей или их обеих.

Когда такой контакт неизбежно приводит к остановке вращения вала, прямой контакт и любое образующееся в результате повреждение могут быть приемлемыми, поскольку несущие поверхности могут быть заменимы прежде, чем будет возобновлена работа. Однако там, где соударение происходит во время вращения вала без его намеренного прерывания, такое соударение может создавать такую потерю управляемого вращения и повреждения, что в любом случае потребуется останавливать вал и восстанавливать подшипник.

Известно, что в общем внутри таких радиальных подшипников упруго устанавливают (предпочтительно) неподвижную деталь для приспосабливания к силам ударов смещающегося вала и/или весу вала, но в больших машинах обеспечение такой упругости вносит дополнительные проблемы, включая такие, которые происходят от недостаточного пространства для смещения, связанного со способностью обеспечивать работу при нагрузке, проявляемой таким валом, или согласования упругости с рабочими условиями без увеличения эксцентриситета вращения вала до точки резонанса.

Такие проблемы возникают не только с дублирующими подшипниками, которые функционируют только после того, как вал отходит от нормального подвешенного положения, но также и с теми, которые можно расценивать как основные опорные подшипники, обычно работающие в соприкосновении с валом или отделенные от него масляной пленкой. Предотвращение чрезмерных напряжений от внешней динамической нагрузки или эксцентриситета вращения посредством упругого крепления аналогичным образом может приводить к перегрузке упругого крепления или других несущих элементов, если не имеется подходящего пространства для дополнительных конструктивных требований.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение для вращающегося вала устройства радиального подшипника, которое решает многие из конструктивных и технологических проблем, связанных с необычными уровнями нагрузки, следующими из эксцентрического вращения такого вала. Задачей настоящего изобретения также является обеспечение такого устройства радиального подшипника в качестве первичного подшипника или устройства дублирующего радиального подшипника для отдельно опирающегося вала.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения устройство радиального подшипника для вращающегося вала содержит

(i) кожух, расположенный так, чтобы окружать пространство вала, и имеющий поверхность, обращенную к пространству вала,

(ii) множество аркообразных вкладышей подшипника, размещенных вокруг пространства вала, покрывающих поверхность кожуха, каждый из которых имеет внешнюю опорную поверхность, примыкающую к пространству вала, и внешнюю поверхность корпуса, примыкающую к поверхности кожуха, и

(iii) монтажное средство, выполненное с возможностью поддержания по меньшей мере одного вкладыша подшипника относительно поверхности кожуха, перемещающееся относительно него в направлении к поверхности кожуха и от нее, включающее в себя связанное с каждым перемещающимся вкладышем ограничитель для ограничения степени перемещения вкладыша от поверхности кожуха и пружинное средство для смещения вкладыша от поверхности кожуха до предела, определяемого ограничителем, прикладывающее к ограничиваемому вкладышу заданный уровень предварительной нагрузки и, в соответствии с нагрузкой, прикладываемой к опорной поверхности, превышающую уровень предварительной нагрузки, обеспечивающее возможность смещения вкладыша по направлению к поверхности кожуха.

Устройство подшипника предпочтительно включает в себя средство демпфирования, определяемое пружинным средством и чувствительное к смещению любого конкретного вкладыша подшипника из-за эксцентриситета вращения вала внутри пространства вала, для снижения возврата энергии от пружинного средства к валу, по существу совпадающего по фазе с эксцентрическим вращением.

Пружинное средство предпочтительно содержит множество отклоняемых по отдельности упругих элементов, сложенных вместе.

Упругие элементы могут быть ограничены по размеру в направлении по окружности кожуха и сложены так, чтобы быть связанными с отдельными вкладышами подшипника, независимо от вкладышей, разнесенных по окружности на расстояние от них, или элементы могут простираться по окружности и быть сложены со смещением по окружности от их соседних элементов так, чтобы вносить вклад в поддержание множества разнесенных на расстояние по окружности вкладышей подшипника. В обоих случаях набор отклоняемых по отдельности упругих элементов обеспечивает фрикционное демпфирование посредством относительного перемещения примыкающих поверхностей элементов во время отклонения наборов. В последнем случае упругие элементы могут реагировать на нагрузку от эксцентрически вращающегося вала, производя не только такое фрикционное демпфирование, но также и соединяя смещение нагруженных вкладышей с разнесенными на расстояние по окружности вкладышами, осуществляя демпфирование со сдвигом по фазе нагрузки на валу.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения дублирующий радиальный подшипник для отдельно опирающегося вала содержит устройство радиального подшипника, как определено в предшествующих абзацах, имеющее множество аркообразных вкладышей подшипника, каждый из которых смещается связанным пружинным средством против действия средства ограничителя и определяется местоположением его опорной поверхности, причем пространство вала имеет размеры поперечного сечения, превышающие размеры вала, подлежащего содержанию там, для определения во время вращения вала рабочего промежутка, соответствующего разрешенной степени отклонения положения вала от концентрического расположения с пространством вала.

Ниже описаны варианты осуществления изобретения посредством примера относительно прилагаемых чертежей, на которых:

фиг.1 представляет композицию вертикальных проекций видов в поперечном разрезе фиг.1(a) и 1(b) первого варианта осуществления размещенного в кожухе устройства дублирующего радиального подшипника в соответствии с изобретением для вала, подвешенного с помощью магнитного поля в кожухе, иллюстрирующую конструкцию подшипника из группы аркообразных вкладышей подшипника, окружающих вал и установленных относительно кожуха с помощью связанных по отдельности наборов отдельно упругих элементов пружин, причем каждый из видов компонентов изображает отличающиеся рабочие условия,

фиг.2(a) представляет вид в вертикальном разрезе в направлении 2a-2a фиг.1(a), показывающий вал в нормальном рабочем расположении относительно вкладышей дублирующего подшипника, фиг.2(b) представляет вид в вертикальном разрезе, взятый по направлению 2b-2b фиг.1(b), показывающий вал в положении, налагаемом нагрузкой, относительно вкладышей дублирующего подшипника,

фиг.3 и 4 представляют фрагментарные вертикальные проекции видов в поперечном разрезе частей альтернативных форм монтажного средства,

фиг.5(a) представляет вид с торца второго варианта осуществления размещенного в кожухе устройства дублирующего подшипника в соответствии с настоящим изобретением для вала, подвешенного с помощью магнитного поля в кожухе, содержащего n группу из шести аркообразных вкладышей подшипника, окружающих вал и смонтированных относительно кожуха с помощью удерживающих распорок промежуточных вкладышей и наборов по отдельности упругих элементов пружин, где элементы пружин простираются, и со взаимным смещением, по окружности так, чтобы вносить вклад в поддержание множества разнесенных на расстояние по окружности вкладышей подшипника,

фиг.5(b) представляет вид в вертикальном разрезе, взятый по линиям 5b-5b фиг.5(a),

фиг.5(c) представляет вид сверху по линиям 5c-5c фиг.5(b),

фиг.5(d) представляет увеличенное изображение, частично в разрезе, устройства фиг.5(a), показывающее взаимосвязь между концевыми заплечиками вкладышей подшипника и удерживающими распорками средства ограничителя промежуточного вкладыша,

фиг.5(e) представляет схематический вид в перспективе взаимосвязи между концевыми заплечиками вкладышей подшипника и удерживающими распорками,

фиг.6 представляет схематический вид части устройства подшипника фиг.5(a) для иллюстрирования его действия в ответ на приложенную в радиальном направлении нагрузку,

фиг.7(a)-7(c) представляют схематические виды части устройства подшипника фиг.5(a) для иллюстрирования квадратурного демпфирования,

фиг.8(a) представляет вид с торца третьего варианта осуществления размещенного в кожухе устройства дублирующего подшипника в соответствии с настоящим изобретением, и магнитного подшипника, с которым оно связано, подобного второму варианту осуществления, но в котором удерживающие распорки могут смещаться для изменения положений в радиальном направлении вкладышей подшипника, и способны реагировать на отказ магнитного подшипника, перемещая вкладыши подшипника в опорный контакт с валом,

фиг.8(b) представляет вид в поперечном разрезе устройства подшипника фиг.8(a) по линии 8b-8b, и

фиг.9 представляет схематический вид модификации части устройства подшипника фиг.5(a), иллюстрирующий альтернативную конструкцию заплечиков вкладышей подшипника и удерживающих распорок и действия в соответствии с нагрузкой, прикладываемой в радиальном направлении и в направлении вдоль окружности.

На фиг.1-2(b) изображен вал 10, имеющий цилиндрическую поверхность 11, определенную продольной осью 12, относительно которой он может вращаться. Вал расположен внутри кожуха, обозначенного в общем ссылочной позицией 14, в котором при работе он приспособлен для вращения, поддерживаемого устройством подвески, обозначенным в общем ссылочной позицией 18, включающим в себя подшипник 5 электромагнитной подвески, показанный на фиг.8(a), общепринятый в технике. В соответствии с настоящим изобретением устройство 20 радиального подшипника смонтировано относительно кожуха 14, который формирует устройство дублирующего подшипника, как описано более подробно ниже. Радиальной подшипник включает в себя часть кожуха, показанного ссылочной позицией 24, выполненного так, чтобы окружать вал при работе, и имеет продольную ось 25, номинально совпадающую с осью вращения вала 12.

Хотя устройство подшипника существует независимо от вала, для работы с которым оно предназначено, и в соответствии с его независимым существованием, его удобно именовать как устройство подшипника, окружающее пространство 26 вала, размеры и другие параметры такого вала, типа его вращательной инерции и статического веса влияют на устройство, и для ясности иллюстрации и описания, части сверху и справа на фиг.1, обозначенные как фиг.1(a), показаны с валом на его месте и в нормальном рабочем положении. Нижняя левая сторона фиг.1, обозначенная как фиг.1(b), показывает вал на его месте, но смещенный в радиальном направлении от его нормального рабочего положения, как описано более подробно ниже.

Часть 24 кожуха может быть единым корпусом или содержать верхний и нижний полукруглые элементы или оболочки 27 и 28, соединенные по диаметральной поверхности раздела 29, как иллюстрируется на чертежах. Часть 24 кожуха выровнена внутри кольцом из N аркообразных вкладышей 30₁-30_N подшипника, разнесенных на расстояние друг от друга в направлении вдоль окружности относительно оси 25. В этом подробном изложении ссылку на направление вдоль окружности и вкладыши подшипника, разнесенные на расстояние по окружности, следует пояснить, соответственно. N может быть четным или нечетным числом и, как показано, имеется восемь вкладышей 30₁-30₈, расположенных диаметрально противолежащими парами с целым количеством вкладышей, содержащихся внутри каждого элемента кожуха.

Каждый аркообразный вкладыш 30_i (где i составляет от 1 до 8) содержит стальной корпус 33_i, имеющий по существу цилиндрическую выпуклую радиально наружу поверхность 34_i, которая расположена над имеющей соответственную форму областью 35_i поверхности кожуха, и цилиндрически вогнутую радиально внутреннюю поверхность 36_i, определяемую слоем материала 38_i подшипника скольжения. Принимая во внимание, что одни и те же элементы повторяются для каждого вкладыша 30_i подшипника, на чертеже показаны элементы главным образом относительно вкладышей 30₁, 30₂ и 30₈.

В этом варианте осуществления материал подшипника скольжения представляет собой работающий без смазки, заполненный смазочным материалом агломерированный металлический материал типа имеющегося у фирмы Federal-Mogul Deva Werke GmbH, Stadtallendorf, Германия, под торговой маркой DEVA.

Каждый вкладыш 30_i установлен относительно кожуха 24 с помощью монтажного средства, обозначенного в общем ссылочной позицией 40, посредством чего группа вкладышей подшипника определяет посредством местоположения их опорных поверхностей 36_i пространство 26 вала так, что с валом 10, находящимся в нормальном эксплуатационном расположении, то есть с совпадающими осями 12 и 25, вал разнесен на расстояние в радиальном направлении от опорных поверхностей на небольшой промежуток типа показанного ссылочной позицией 42_i и, кроме того, выпуклые поверхности 34_i смещены от кожуха в радиальном направлении на промежуток 44_i.

Радиус кривизны лицевой поверхности 36_i может быть больше радиуса кривизны поверхности 11 вала, так что они являются концентрическими, когда отделены промежутком 42_i, может быть по существу равен радиусу кривизны вала так, что соответствует его поверхности, когда находится с ним в контакте, или может быть компромисс между этими двумя величинами.

Монтажное средство 40 также содержит ограничитель, обозначенный в общем ссылочной позицией 45, для ограничения смещения вкладышей подшипника радиально внутрь, то есть перемещения от поверхности кожуха. Как часть ограничителя каждый вкладыш 30_i образован на его концах 30'_i и 30"_i, или других удобных краях, с концевыми заплечиками 46'_i и 46"_i вкладыша, соответственно, причем каждый заплечик имеет поверхность 47'_i и 47"_i, обращенную по направлению к пространству вала, и находится в фальцевом соединении относительно опорной поверхности, и каждый заплечик имеет соединенную с ним удерживающую распорку, простирающуюся от поверхности кожуха, примыкающей к краю вкладыша, и имеющую головную часть, расположенную так, чтобы перекрывать заплечик, для ограничения смещения вкладыша подшипника от поверхности кожуха и обеспечения возможности смещения вкладыша подшипника к поверхности кожуха.

В этом варианте осуществления каждая удерживающая распорка расположена между смежными вкладышами так, что ее головная часть перекрывает по меньшей мере один концевой заплечик по меньшей мере одного смежного вкладыша. То есть каждый вкладыш 30_i имеет соединенную с ним пару снабженных головной частью удерживающих распорок 50_i и 50_(i+1), которые проходят радиально внутрь от поверхности кожуха между соседними вкладышами i и (i+1), и головными частями 52_i и 52_(i+1) распорок, которые перекрывают заплечики 46'_i и 46"_i, соответственно, причем головные части распорок, когда опираются на заплечики вкладышей, утоплены относительно вогнутой опорной поверхности 36_i по меньшей мере на величину толщины промежутка 44_i.

Как можно заметить, каждая снабженная головной частью распорка разделена между смежной парой вкладышей, и для вкладыша 30₈ используются удерживающие распорки 50₈ и 50₁. В этом варианте осуществления каждая распорка закреплена в положении относительно кожуха, но если требуется, распорка 50_i может смещаться относительно кожуха в радиальном направлении и может скользить в связи с упором типа описываемой головки 52'_i винта, которая ограничивает ее перемещение радиально внутрь.

Монтажное средство 40 также содержит соединенные с каждым вкладышем один или более опорные штифты 60, каждый из которых имеет хвостовик 62, проходящий по существу радиально в промежуток 44_i от головной части 64, выполняя резьбовое зацепление со сквозным отверстием 66 в стенке кожуха в позиции 67, что позволяет регулировать радиальное положение головной части. Каждый присоединенный вкладыш 30_i подшипника имеет в своей выпуклой лицевой поверхности 34_i соответствующее количество выемок 68_i и 68'_i, каждая имеет соответствующий размер для размещения с зазором выступающего хвостовика 62 штифта и для скольжения вкладыша по ней в общем в радиальном направлении, в пределах, накладываемых упором со снабженными головной частью распорками и стенкой кожуха.

Монтажное средство 40 дополнительно содержит пружинное средство 70, содержащее множество отклоняемых по отдельности упругих элементов, сложенных вместе и прослаиваемых относительно присоединенного вкладыша подшипника и кожуха так, чтобы набор мог отклоняться при деформации каждого из элементов. По меньшей мере один, а обычно каждый, опорный штифт 60 несет на своем хвостовике 62 набор 71 из кольцеобразных тарельчатых пружинных шайб 72 типа, также известного как шайбы Бельвиля или тарельчатые пружины.

Головная часть 64 каждого штифта размещена внутри ее соответствующего отверстия 66 и закреплена относительно кожуха так, что ее пружинный набор 71 отжимает вкладыш от поверхности кожуха и до степени, ограниченной и разрешенной реакцией средства ограничителя. Кроме того, головная часть 64 каждого опорного штифта размещена внутри своего отверстия так, что пружинное средство приводится в сжатие взаимодействующими распорками промежуточного вкладыша до заданного уровня предварительной нагрузки. То есть каждый вкладыш подшипника размещен в упоре со снабженными головной частью распорками и определяет промежуток 44_i относительно кожуха, и только в ответ на радиально направленную нагрузку на лицевой поверхности 36_i вкладыша подшипника, которая превышает нагрузку пружины, вкладыш будет перемещаться по направлению к кожуху. Однако, поскольку такое смещение сопровождается дальнейшим сжатием пружинного средства 70, сопротивление смещению вкладыша также прогрессивно увеличивается в виде функции смещения, хотя в конечном счете вкладыш подшипника «упрется в основание» относительно кожуха, и установка станет жесткой.

Такая ситуация иллюстрируется на фиг.1(b), на которой заметно, что ось вала, как показано ссылочной позицией 12', смещена от концентрического расположения с кожухом, опирается непосредственно на имеющую соответствующую форму поверхность вкладыша 30₈ подшипника и толкает вкладыш в зацепление с кожухом. Как упомянуто выше, относительная высота каждого концевого заплечика 46₇, 46'₇ и 46₈, 46'₈ такая, что головные части 52₇, 52₈ и 52₁ распорок остаются утопленными относительно опорных поверхностей 36₇ и 36₈ и не входят в соприкосновение с валом, хотя должно быть понятно, что головные части распорок можно обеспечивать материалом и формой опорной поверхности (показанной пунктирными линиями со ссылочной позицией 53₈) на одном уровне с поверхностью соответствующим образом жесткого, упирающегося в основание вкладыша подшипника.

Очевидно, что хотя поверхности вала, вкладышей подшипника и кожуха по существу концентрические, когда разделены промежутками 42 и 44, такой контакт может возникать только при смещении вала и, таким образом, смещенный вал практически может вступать в соприкосновение в любой момент времени только с несколькими из вкладышей подшипника.

В случае устройства 20 подшипника, обеспечивающего дублирование для полного поддерживания вала в отсутствии магнитной подвески, основная нагрузка обусловлена весом вала и ограничена нижней частью кожуха. Поэтому пружинное средство 70 относительно его связи с установкой вкладышей 30₁, 30₂, 30₇ и 30₈ подшипника можно предварительно нагружать до такого уровня, чтобы нагрузка, соответствующая весу компонента вала, действующему на него, была недостаточной для смещения вкладыша из упора со снабженными головной частью распорками ограничителя.

Если вес вала представляет единственный недостаток, вкладыши 30₃-30₆ подшипника можно устанавливать по-другому. Однако, как можно понять из следующего, предпочтительно предварительно нагружать пружинное средство, соединенное с верхней частью кожуха, то есть вкладыши 30₃-36₆. Все вкладыши подшипника можно устанавливать с одной и той же степенью предварительной нагрузки, но может быть целесообразно варьировать ее для вкладышей в различных положениях относительно кожуха.

В случае, когда устройство 20 подшипника подвергается внешним силам, или неуравновешенным силам, которые находятся за пределами возможности управления магнитной подвески, в то время как вал продолжает вращаться, такой эксцентриситет вращения может заставлять поверхность вала опираться на вкладыши 30₁-30₈ подшипника, по меньшей мере временно, и прилагать к ним радиальную нагрузку. Если нагрузка меньше, чем предварительная нагрузка, прикладываемая монтажным средством, вкладыш будет поддерживать вал, тогда как если нагрузка больше, вкладыш переместится против действия смещения пружинного средства, замедляя радиальное смещение вращающегося вала, либо остановив его полностью, либо значительно снижая соударения с кожухом.

Однако такая упругая опора вращающегося вала на любой вкладыш подшипника достигается посредством присоединенных наборов пружинных средств, запасающих энергию при отклонении и возвращающих ее валу, когда нагрузка смещения снижается, и возвращение энергии от пружинных средств к валу, по существу в фазе с изменением нагрузки эксцентрического вращения, может усиливать эксцентриситет. Монтажное средство 40 включает в себя средство демпфирования, обозначенное в общем ссылочной позицией 80, которое определено пружинным средством 70 и чувствительно к смещению любого конкретного вкладыша подшипника валом, для уменьшения возврата энергии от пружинного средства к валу, по существу синфазно с эксцентрическим вращением.

Поскольку пружинное средство содержит по меньшей мере один набор 71 из отклоняемых по отдельности пружин 72, соединенных с каждым вкладышем подшипника, средство фрикционного демпфирования включает в себя каждый упомянутый набор пружин, обеспечивающий фрикционное, или кулоновское, демпфирование на основании относительного скольжения между их примыкающими поверхностями во время отклонения, когда они находятся под нагрузкой и без нагрузки. Таким образом, нагрузка, прикладываемая к вкладышу подшипника, частично рассеивается в виде теплоты трения, а частично запасается внутри отклоненных пружин, увеличивая наблюдаемую жесткость пружинного набора, и только часть запасенной энергии возвращается к валу, когда нагрузка удалена, уменьшая наблюдаемую жесткость пружинного набора.

Очевидно, что величина фрикционного демпфирования, достигаемая каждым упомянутым пружинным набором, зависит от площадей, и количества, отдельных примыкающих поверхностей пружин.

Предварительная нагрузка на пружинном средстве не только понижает величину пространства, то есть промежутка 44_i, требуемого для эффективного ограничения больших сил, производимых в случае, если дублирующий подшипник должен действовать, но также, с некоторым количеством дисковых пружин и их индивидуальной толщиной, позволяет настраивать реакцию демпфирования на нагрузку и отклонение.

Поэтому можно заметить, что реакцию упругого демпфирования каждого вкладыша подшипника можно изменять посредством регулирования любого отдельно установленного вкладыша в виде функции сил нагрузки, ожидаемых или фактически испытываемых для какого-нибудь конкретного вала.

На основании взаимных расположений между монтажным пружинным средством и удерживающими распорками 50_i может испытываться некоторая упругость в форме наклона даже для уровней нагрузки между валом и любым вкладышем подшипника, который является недостаточным для физического перемещения вкладыша в целом, но во всяком случае достаточным для ослабления повреждения поверхности от ударяющегося вала.

Ясно, что к описанному выше варианту осуществления можно применять множество видоизменений, не изменяя при этом его принципы действия, эксплуатационные варианты типа различий в обеспечении предварительной нагрузки в различных местоположениях относительно кожуха, и конструктивные модификации типа количества вкладышей, количества и расположения монтажных штифтов и формы, принимаемой пружинным средством.

В альтернативных вариантах конструкций, показанных на фрагментарных видах на фиг.3 и 4, соответственно, монтажные штифты могут иметь свои хвостовики, прикрепленные относительно присоединенных вкладышей, и свои головные части, способные скользить относительно кожуха.

Рассмотрим фиг.3, на которой монтажный штифт 60' имеет свой хвостовик 62', зафиксированный относительно выемки 68' присоединенного вкладыша посредством резьбового зацепления 67', и головную часть 64', способную скользить относительно отверстия 66' кожуха. Отверстие имеет сужение 69', определяющее заплечик, примыкающий к поверхности кожуха, и промежуток 44, уменьшающий его поперечное сечение, но имеющий такие размеры, чтобы обеспечивать возможность прохождения со скольжением хвостовика штифта, но предотвращать прохождение головной части. Пружинное средство 70' содержит набор 71' дисковых пружин 72', содержащихся в промежутке 44 и наиболее удобно входящих внутрь поверхности вкладыша и/или кожуха, когда они полностью сжаты. Можно заметить, что головную часть 64' можно заставить опираться на заплечик 69' сужения для осуществления предварительной нагрузки пружин, и перемещения оттуда со смещением вкладыша подшипника.

Что касается фиг.4, то на ней кожух содержит отверстие, открытое на его внутреннем в радиальном направлении конце, но закрытое или заглушенное на его внешнем в радиальном направлении конце, определяя закрытую выемку 66". Монтажный штифт 60" имеет свой хвостовик 62", зафиксированный относительно выемки 68" присоединенного вкладыша посредством резьбового зацепления 67", и головную часть 64", способную скользить относительно закрытой выемки 66" кожуха. Пружинное средство 70" расположено между головной частью 64" и закрытым концом выемки 66" в виде набора 71" дисковых пружин 72", сжимаемых при смещении вкладыша.

Очевидно, что средство 45 ограничителя может быть образовано иначе, чем заплечиками 46'_i и 46"_i вкладыша и снабженными головной частью распорками 50_i и 50_(i+1) на краях, содержащих простирающиеся по окружности концы вкладышей, например, с одной или более обращенных в осевом направлении к сторонам вкладышей. В качестве альтернативы средство ограничителя может обходиться без снабженных фальцем заплечиков и удерживающих распорок и поддерживать вкладыши, способные перемещаться относительно кожуха, посредством снабженного головкой винта, скользящим образом проходящего через кожух в выпуклую поверхность вкладыша и ограниченного в смещении радиально внутрь упором с кожухом. Такое ограничение можно обеспечивать посредством опорных штифтов 60' и сужений 69' отверстий на фиг.3 с пружинным средством, или аналогичных штифтов (не показанных), без пружинного средства, перемещаемых по их окружности и/или по их оси для регулирования средства демпфирования.

Хотя вариант осуществления был описан и проиллюстрирован с материалом слоя подшипника, работающим без смазки, пропитанным смазочным материалом, для поверхностей вкладышей можно использовать другие материалы подшипников, и несмотря на материал подшипника скольжения устройство 20 радиального подшипника может включать в себя средство подачи текучей среды, обозначенное в общем ссылочной позицией 90, которое действует для подачи смазочной и/или охлаждающей текучей среды к поверхности 36_i подшипника каждого вкладыша от кожуха посредством каналов 92 в корпусе вкладыша.

Поскольку средство 20 подшипника содержит дублирующий подшипник для управляемого магнитного устройства подвески и приводится в действие, когда магнитная подвеска, которая включает в себя чувствительные элементы, является неспособной поддерживать вал, такая неспособность поддерживать вал может распознаваться и использоваться дублирующим средством 7 управления (фиг.8(a)) способом, описанным в патенте GB-A-2268983, и средство 90 подачи текучей среды подсоединяет и поддерживает подачу текучей среды под давлением, удобно газообразной, по меньшей мере к тем вкладышам подшипника, на которые вал должен опираться или действительно опирается, и через них, как обозначено пунктирными линиями для каналов 92, формируя гидростатический (или аэростатический) подшипник между вогнутой поверхностью вкладыша и валом. Хотя эффект любых таких давлений текучей среды воздействует на вкладыши подшипника и их упругие установки, можно обеспечить прикладываемую предварительную нагрузку для гарантирования, что в неблагоприятных условиях вкладыш не сместится.

Очевидно, что толщина промежутка 42_i между любым вкладышем 30_i и валом при нормальном функционировании мала, но значительно больше, чем когда такой вкладыш несет нагрузку. Однако текучую среду можно подавать во время нормального функционирования с низкой скоростью потока ко всем или выбранным вкладышам подшипника для обеспечения охлаждающего эффекта и/или обеспечения опоры с высокими кинетическими характеристиками, особенно если ощущается снижение уверенности в уровне поддерживания магнитного подшипника, предлагаемого таким образом. Низкое давление, которое создает такой поток в результате сопротивления утечке и/или его сжимаемости (если это газ), может обеспечивать дополнительный параметр регулирования для демпфирования упруго установленных вкладышей подшипника.

Относительно вышеупомянутого описания, касающегося дублирующего подшипника для магнитной подвески, должно быть понятно, что вместо этого такое устройство подшипника может, и без такой магнитной подвески, формировать основной подшипник вала гидростатической или гидродинамической формы, если промежуток 42_i является небольшим и постоянно обеспечивается подачей текучей среды посредством вкладышей 30_i подшипника, по меньшей мере, когда вал вращается, в пленке поддержания нагрузки. Дисбаланс или внешние силы, действующие для смещения вращающегося вала, будут для большинства аспектов функционирования согласовываться посредством локального увеличения давления внутри сокращающегося промежутка между валом и опорной поверхностью, но в случае сил, превышающих предварительную нагрузку на конкретный вкладыш, вкладыш подшипника может перемещаться и способствовать противодействию силе, прикладываемой к валу, без разрушения пленки текучей среды между ними.

В приведенном выше описании кривизна вкладышей подшипника определяется согласно характеру действия, и дополнительный смазочный материал, если таковой вообще имеется, связан с формой подшипника. Из фиг.1(b) должно быть понятно, что посредством обеспечения вогнутой лицевой поверхности 36 с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны вала, предлагается максимальное соответствие, если вал смещается прямо к ней, но в меньшей степени, если нагрузка вала разделяется смежными вкладышами. Также промежуток 42_i нормального функционирования не однороден относительно оси. В другом крайнем случае, если центр кривизны каждого вкладыша подшипника совпадает с центром кривизны кожуха и нормального положения вала, то имеется однородный промежуток 42, но смещенный вал не будет поддерживаться полностью на любом конкретном вкладыше подшипника. В соответствии с этим может быть более практичным определять кривизну между этими крайними случаями. Однако промежуток 42 на практике будет маленьким, скажем, порядка 0,5 мм, так что для эффективной опоры достаточна вышеупомянутая компромиссная кривизна. Такие соображения имеют меньшую важность с гидростатическим или гидродинамическим подшипником, смазываемым текучей средой, в котором зависимость между поверхностями вала и подшипника через промежуток 42 при нормальном функционировании имеет основное значение.

Хотя тарельчатые пружинные шайбы являются удобными для использования, не меньше их, поскольку их кольцеобразная форма делает их поведение однородным относительно сил, прикладываемых наклонно относительно радиального направления, можно применять пружины других форм, которые подходят для укладывания во вложенной форме. Например, пружины могут иметь цилиндрическую кривизну относительно оси, перпендикулярной радиальному направлению, и быть по существу плоскими в направлении оси кривизны. Также, поскольку пружины имеют наклон относительно поверхности вкладыша и/или кожуха, они могут иметь полное протяжение по окружности, которое больше, чем у вкладышей.

В описанном выше первом варианте осуществления и его видоизменениях элементы пружинного средства, соединенные с каждым вкладышем подшипника, являются автономными, посредством чего каждый вкладыш подшипника может не только перемещаться независимо от других, но также и его характеристику перемещения, то есть предварительную нагрузку, жесткость пружины и фрикционное демпфирование, можно приспосабливать независимо и в соответствии с его положением относительно оси кожуха с некоторыми изменениями элементов. Однако, хотя упругая установка вкладышей подшипника служит для поглощения и рассеяния сил, перемещающих вал из концентрического расположения с кожухом, такая по существу пассивная реакция не может быть наилучшей для всех обстоятельств функционирования.

Например, в описанном выше магнитном подшипнике 5, в котором вал должен вращаться относительно его продольной оси, концентрической с кожухом, и располагаться на расстоянии от вкладышей подшипника, которые определяют дублирующий подшипник, если вал начинает вращаться эксцентрично относительно оси, смещенной от оси кожуха, то есть кружиться, он имеет тенденцию перекрывать промежуток рядом с одним вкладышем подшипника, когда он поворачивается от вкладыша к вкладышу и периодически соударяется с каждым из вкладышей, несмотря на их демпфирующую упругую установку, они могут быть не в состоянии предотвращать рост эксцентричности вращения, по меньшей мере в пределах некоторого масштаба времени, что может предотвращать износ под действием ударных нагрузок или повреждение подвергаемых такому воздействию поверхностей или вала в целом.

На фиг.5(a)-5(e), в частности, на фиг.5(a) изображен вид с торца второго варианта осуществления устройства 120 радиального подшипника, который образует дублирующий подшипник для описанного выше подвешенного отдельно, с помощью магнитного поля, вала 10. Некоторые из вышеупомянутых элементов по существу соответствуют описанным выше элементам и в общем имеют ссылочные позиции с числами, увеличенными на "100".

Устройство 120 дублирующ