DE2302206C2

DE2302206C2 - Reibungsarmer Gleitschicht-Stoff für Lager

Info

Publication number: DE2302206C2
Application number: DE2302206A
Authority: DE
Inventors: Richard J. Simsbury Conn. Matt; Thomas P. Portland Conn. Rolland
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1972-01-20
Filing date: 1973-01-17
Publication date: 1982-10-21
Also published as: JPS5245856B2; DE2302206A1; GB1421657A; JPS4882247A; US3815468A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen reibungsarmen Gleitschicht-Stoff für Lager der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung.

Ein derartiger Lagerstoff ist bereits vorgeschlagen worden (älteres Patent 21 50 847). Dabei sind die Fäden mit einem geringen Drall von etwa 1,2 Windungen je cm beispielsweise derart verzwirnt bzw. verdrillt, daß der Strang bzw. das Bündel aus Tetrafluoräthylenfäden (im folgenden T-Fäden genannt) um den aus Polyamidfäden (im folgenden P-Fäden genannt) geschlungen ist. Die Fäden sind in wärmehärtbares Kunstharz, beispielsweise Phenolharz, Epoxidharz, Fluoräthylenpropylenharx oder Polyamidharz eingebettet. Diese Einbettung erfolgt beispielsweise dadurch, daß das Geflecht, von dem die Fäden vorzugsweise mit einem Schlichtmittelüberzug versehen sind, zuerst in einem Lösungsmittel für das Schlichtmittel gewaschen, um dieses zu beseitigen, und dann mit dem härtbaren Kunstharz getränkt bzw. imprägniert wird. Dieser vorgeschlagene Gleitschicht-Stoff hat sich bereits gut bewährt.

Darüber hinaus ist es auch bekannt (US-PS 26 41 828), aus Polyamidfäden hergestellte Geflechte mit thermoplastischen Substanzen, beispielsweise einem Nitrocellulosezement, zu tränken und dadurch als Lagerauskleidung zu verwenden, daß nach dem Einsetzen des Geflechts an der Lagerstelle durch Anwendung von Wärme der thermoplastische Oberzug zum Schmelzen und Fließen gebracht wird, um sich an die an Ort und Stelle befindlichen Konfigurationen gut anzupassen. Derartige Lager sind jedoch dann nicht verwendbar, wenn große Drehzahlen und hohe Temperaturen an der Lagerstelle auftreten.

Schließlich sind auch weitere Lagerelemente bekannt (US-PS 28 62 283 und 30 37 893), bei denen aus Tetrafluoräthylen und Polyamid bestehende Gewebe bzw. Geflechte verwendet werden; dabei werden die reibungsarmen Eigenschaften von Tetrafluoräthylen ausgenutzt Auch hierbei ist es bekannt, wärmehärtbares Harz, wie Fhenolharz, als Imprägniermittel zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Gleitschicht-Stoff dahingehend zu verbessern, daß er sich trotz einfacher Herstellbarkeit durch noch bessere Belastbarkeit auch bei höheren Temperaturen ohne Verminderung der Gleitfähigkeit auszeichnet

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet, und in Unteransprüchen sind weitere Verbesserungen und Ausbildungen derselben beansprucht.

Dadurch, daß die Stränge der Garne im wesentlichen unverdrült zur Anwendung gelangen und P-Stränge in einem ganzzahligen Vielfachen der T-Stränge bei symmetrischer Flechtweise verwendet werden, ergibt sich — wie umfangreiche Untersuchungen zeigten — eine hervorragende Abstützung der T-Fäden, so daß das bisher oft festgestellte Walken praktisch vermieden und trotzdem dafür gesorgt werden kann, daß die reibungsarmen bzw. wie ein Schmiermittel wirkende T-Fäden nicht nur punktförmig, sondern linienförmig an der Lagerlaufstelle zur Verfugung stehen. Selbst unter großer Belastung und hohen Temperaturen, zeichnet sich der erfindungsgemäße Gleitschicht-Stoff durch lange Lebensdauer aus. Hinzu kommt, daß die Hersteilung sogar noch einfacher möglich ist, da auf das Verdrillen der Stränge des jeweiligen Garnes verzichtet werden kann.

Noch günstiger ist es, wenn auch die T-Fäden in den T-Strängen selbst unverdrillt sind, da sich hierdurch die Herstellung noch weiter vereinfachen läßt und auch die Dochtwirkung für das Eindringen des als Tränkmittel dienenden aushärtbaren Kunststoffes erleichtert wird.

Es empfiehlt sich, wenn an der Lagerlauffläche eine hohe Massendichte vorhanden ist.

Anhand der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes elementares Schema des sich wiederholenden grundlegenden Diagonalmusters eines Geflechts einer ersten Ausbildung der Erfindung.

F i g. 2 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 für den Fall eines zweiten Geflechtes und

F i g. 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung in größerem Maßstab zur Veranschaulichung eines Teiles eines mit einer geflochtenen Ware ausgegestatteten Lagers.

Das Hauptgewicht wird auf P-Fäden aus hochwarmfestem Polyamid im Verein mit T-Fäden aus Tetrafluoräthylen in dem zur Verwendung als reibungsarme Lagerfläche in einem geflochtenen Lager zusammengesetzen Garn gelegt. Das Lager wird durch ein

ausgehärtetes Kunstharz vervollständigt und verfestigt Das Polyamid sorgt für hohe Festigkeit und Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen und ist in dem Garn in einer Menge von mindestens 50 Vol.-°/o aller fadenförmiger Bestandteile (einschließlich der T-Fäden) vornanden; vorzugsweise sind die T-Fäden in einer Menge von 20 bis 30 VoL-% vorhanden.

Durch das Verflechten mit Fäden, die nur geringen oder gar keinen Drall aufweisen, und vorzugsweise ohne Drall in den T-Fäden wird in höchstem Maß gewährleistet, daß die innersten T-Fäden selbst nach erfolgtem Flechten lose und für das Einbetten in Kunstharz zugänglich sind. Auch ist es dank dieses losen Aufbaues möglich, unter Verwendung geeigneter Lösungsmittel für die Schlichtmittel, dieses insbesondere aus den T-Fädcn gründlich auszuwaschen. Durch das Waschen wird die Ware schlaff, indem innerhalb der Litzen noch mehr Hohlräume entstehen und die Ware bis auf die nackten Wände der Einzelfäden ausgespült wird. Es hat sich gezeigt, daß nach diesem Waschen und abschließendem Trocknen der Ware eine weit größere Affinität der Fäden gegenüber flüssigem Kunstharz besteht. Es ist anzunehmen, daß die gespülten Fäden wegen des Fehlens eines Dralles oder einer Verzwirnung zahlreiche Kapillarkanäle bilden und den Zustrom des flüssigen Kunstharzes zum Kern der Garnstränge und zur innigen, durchgehenden ι nd hohlraumfreien Durchtränkung sämtlicher Fäden derselben »dochtartig« begünstigen. Eine Analyse bestätigt eine ungewöhnlich harzreiche Abstützung sämtlicher Fäden, indem an der Lagerfläche und in deren Nähe eine ungewöhnlich hohe Dichte erzeugt wird.

F i g. 1 und 2 veranschaulichen spezielle Flechtmuster, die zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung bilden. Bei beiden Ausführungsbeispielen besteht die Ware oder das Geflecht aus Strängen, von denen die einen primär aus T-Fäden und die anderen primär aus P-Fäden bestehen. Diese Stränge sind von im wesentlichen gleicher volumetrischer Ausdehnung, und die Anzahl der P-Stränge ist ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der T-Stränge. Eine gegebene Anzahl dieser Stränge ist ohne Drall nebeneinanderliegend angeordnet und bildet die einzelnen Garne des Geflechts. Zur Fertigstellung eines Lagers, beispielsweise eines Zapfenlagers, kann das Geflecht in der Form einer Lagerauskleidung oder Lagerbuchse auf einem Dorn aufgebaut werden und mit flüssigem Epoxyd- oder Phenolmaterial oder einem sonstigen härtbaren Mate-' rial überzogen werden; die Abstützung kann aus gewickeltem Faserglas bestehen, das außerdem mit einen härtbaren Material getränkt wird. Der Dorn wird nach Aushärten des härtbaren Materials ausgezogen.

Beispiel 1

Es wird ein Geflecht mit dem grundlegenden, sich wiederholenden Diagonalmuster (V-Muster) gemäß F i g. 1 hergestellt, in dem ein Tetrafluoräthylengarn bzw. T-Garn 10 und ein Polyamidgarn bzw. P-Garn 11 nebeneinanderliegend für die eine Schraubengangrichtung und zwei weitere P-Garne 12, 13 in ähnlicher Weise nebeneinanderliegend für die entgegengesetzte Schraubengangrichtung verflochten werden. Das T-Garri 10 besteht aus zwei gleichen T-Strängen oder T-Fadenbündeln 14,15 mit 1200 den, die nebeneinanderliegend und im wesentlichen drallfrei bzw. unverzwirnl auf einen Träger gewickelt sind. Die übrigen drei P-Garne 11, 12, 13 stimmen miteinander üherein und bestehen je aus zwei gleichen P-Strängen 16, 17, die nebeneinanderliegend und im wesentlichen drallfrei auf einen Träger gewickelt sind und deren jeder aus zwei lose gezwirnten Fäden aus hochwarmfestem Polyamid mit 200 den besteht (der Drall beträgt vorzugsweise von 0,4—1,2 Windungen je Zentimeter, wodurch einerseits die gewünschte Lockerheit dieser P-Garne, andererseits aber auch ihre Fähigkeit gewährleistet ist für diejenigen T-Fäden und P-Fäden, die jene abstützen und an der Lagerfläche radial einwärts belasten sollen, eine radial druckbelastbare Abstützung zu bilden).

Bei einem speziellen Beispiel der Herstellung dieses Geflechts mit einer Maschine mit 12O Klöppeln und mit einer Zahntriebübersetzung von 96:36 wurden 90 Klöppel mit P-Garn und 30 Klöppel mit T-Garn verwendet Das an der Lagerfläche erodierte Tetrafluoräthylen wird über die Polyamidbereiche ausgearbeitet und an diesen eingefangen, und dies hat zur Folge, daß die Gleitfähigkeit des Tetrafluoräthylen über die ganze Lagerfläche wirksam wird, wobei zu bemerken ist daß die Gleitbewegung an der Lagerfläche in erster Linie quer zur angegebenen Richtung der Flechtachse ausgerichtet ist Für den veranschaulichten Fall ist das Verhältnis zwischen T und P an der Lagerfläche 1 .· 3, d. h. der Anteil an T-Fäden beträgt nicht mehr als 25% der Geflechtfläche an der Lagerfläche.

Beispiel 2

Es wird ein Geflecht mit dem grundlegenden, sich wiederholenden Diagonalmuster gemäß Fig.2 hergestellt, indem für jedes der vier Garne 21, 22, 23, 24 das gleiche aus einem T-Strang 25 und aus mehreren P-Strängen 26,27,28 bestehende Garn verwendet wird. Wie für den Fall des Garnes 21 dargestellt, besteht das Garn aus einem T-Strang 25, mit T-Fäden von 1200 den und drei gleichen P-Strängen 26,27,28 mit jeweils zwei lose zusammengezwirnten P-Fäden von 200 den. Diese vier Stränge 25,26,27,28 werden nebeneinanderliegend ungezwirnt auf einen Träger gewickelt, wobei es keine Rolle spielt, ob der T-Strang 26 zentral oder wie dargestellt an der einen Kante angeordnet ist. Wie bei Beispiel 1 weist das Geflecht nach Beispiel 2 an der Lagerfläche ein Verhältnis von 1 : 3 zwischen T und P auf.

Bei einem speziellen Beispiel der Herstellung des Geflechts nach Beispiel 2 wurde eine Maschine mit 72 Klöppeln mit einem Zahntriebsübersetzungsverhältnis von 72 :52 verwendet. An sämtlichen Klöppeln wurde natürlich in gleicher Weise zusammengesetztes Garn verwendet, und das Grundmuster wurde von zwei in der einen und den restlichen zwei in der entgegengesetzten Schraubengangrichtung fortschreitenden Garnen gebildet. Auch hier wird das an der Lagerfläche erodierende Tetrafluoräthylen an den Polyamidbereichen eingefangen, und dies hat zur Folge, daß die Gleitfähigkeit des T über den ganzen Bereich der Lagerfläche wirksam ist.

Die beschriebene Erfindung erfüllt alle eingangs erwähnten Forderungen, die zur Lösung der Aufgabe dienen. Die Erfindung schafft ein Lager von hoher Qualität, das sich durch Funktionsfähigkeit in weiteren Belastungs- und Temperaturbereichen auszeichnet. Das bevorzugte Herstellungsverfahren schließt ein Waschen zur Beseitigung von Schlichtmittel vor dem Anbringen des härtbaren Materials ein. Ein solches Waschen kann nach dem Flechten bereits auf dem Dorn oder am aus dpm Geflecht gebildeten schlappen »Strumpf« oder Schlauch durchgeführt werden. Zusätzlich zu der oben angedeuteten Verfahrensweise kann zur Schaffung eines Zapfenlagers das gewaschene schlappe Geflecht

mit dem härtbaren Material und mit einem Stützmantel auf einen Formdorn aufgebracht werden.

F i g. 3 zeigt, ohne Rücksicht auf die verwendete Verfahrensweise, die ausgehärtete, harzgetränkte Lagerbuchse bzw. -auskleidung in allgemeiner Darstellung. Die Figur zeigt einen T-reichen Bereich, in dem das T-Garn, bestehend aus mehreren ungezwirnten T-Fäden 30, 31, durch einen kreuzenden P-Faden 32 des P-Garnes gegen die Fläche 33 eines Domes oder einer Welle 34 angedrückt wird; der härtbare als Tränkmaterial dienende Kunststoff 35 füllt sämtliche Hohlräume aus, da es dank der erfolgten Beseitigung von Schlichtmittel durch Waschen unter Dochtwirkung an die Fäden 30, 31, 32 herangeführt wird. Nur kleine

Bereiche der T-Fäden 30 liegen zur Selbstschmierung des Lagers an der Trennfläche direkt frei.

Wie ersichtlich, ermöglicht es die Erfindung, die Verteilung des Tetrafluoräthylen über die Lagertrennfläche ohne Aufopferung der Abstützung durch Fäden und unter Nutzung der günstigen Zugfestigkeit von Polyamid günstig zu beeinflussen. Die Erfindung ist nicht auf das genannte Verhältnis von 3 : 1 zwischen P und T beschränkt. Vielmehr sollen die Beispiele lediglich zwei Verfahrensweisen veranschaulichen, durch die eine Verteilung in einem gewünschten Verhältnis über die Lagertrennfläche so gut und gleichmäßig eingehalten werden kann, daß eine gleichmäßige Verteilung und ein günstiger Einschluß des erodierten T gewährleistet ist.

IGerzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Reibungsanner Gleitschicht-Stoff für Lager, bestehend aus mit einem ausgehärteten Kunststoff ausgegossenen verflochtenen Garnen, unter Verwendung von Strängen (T-Stränge), die im wesentlichen Tetrafluoräthylenfäden, und von Strängen (P-Stränge), die im wesentlichen hochtemperaturfeste Polyamidfäden aufweisen, wobei der Anteil der Tetrafluoräthylenfäden am Fadenmaterial bis zu 50VoL-% beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge eines Garnes {10; 21, 22, 23, 24) im wesentlichen unverdrillt sind und daß die T-Stränge (14; 15; 25) in einem derartigen Verhältnis mit den P-Strängen (16, 17; 26, 27, 28) kombiniert sind, daß die P-Stränge (16, 17; 26, 27, 28) ein ganzzahliges Vielfaches der T-Stränge (14, 15; 25) bilden, wobei eine Anzahl von Strängen zur Rechtachse und eine gleiche Anzahl von Strängen entgegengesetzt zur Rechtachse geneigt ist.

2. Gleitschicht-Stoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in den T-Strängen (14, 15; 25) unverdrillte Tetrafluoräthylenfäden (30,31).

3. Gleitschicht-Stoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht etwa 20 bis 30 Vol.-0/o T-Fäden (30,31) enthält.

4. Gleitschicht-Stoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von T-Strängen (14,15; 25) zu P-Strängen (16,17; 26,27,28) im Geflecht 1 :3beträgt.

5. Gleitschicht-Stoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch T-Fäden (30, 31) mit ca. 1200 den.

6. Gleitschicht-Stoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch P-Fäden (32) mit ca. 200 den.

7. Gleitschicht-Stoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Garn (21,22,23,24) aus einem T-Strang (25) und aus drei P-Strängen'(26,27,28) besteht.

8. Gleitschicht-Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Garn (10) aus zwei T-Strängen (14,15) besteht.