DE2409711C2

DE2409711C2 - Axial-Kippsegment-Gleitlager

Info

Publication number: DE2409711C2
Application number: DE2409711A
Authority: DE
Inventors: Alfred Abbots Langley Hertfordshire Hill
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-28
Publication date: 1983-08-25
Also published as: JPS58161225U; GB1458507A; US3982796A; JPS50124037A; DE2409711A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Axial-Kippsegment-Gleitlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Lager führen aufgrund von unvermeidbaren Herstellungsungenauigkeiten, insbesondere der Kippsegmente, dazu, daß Fluchtungsfehler auftreten können, daß also die Gleitflächen aller Kippsegmente nicht in einer Ebene liegen. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung führen. Dieser Nachteil ist bei hoher Drehgeschwindigkeit besonders groß und führt zu übermäßigem Verschleiß und unter Umständen zum Fressen. Dies gilt insbesondere für Lager, bei welchen die Kippsegmente auf einem dachförmigen Vorsprung ruhen.

Bei einem bekannten Lager (GB-PS 1004 733) werden die Kippsegmente durch Anschlagstifte gehalten, die ihnen Freiheit zum Kippen lassen. Andere Kippsegmente stützen sich mit Punktberührung am Tragring ab, was zu Ermüdungsbruch führen kann.

Bei dem eingangs genannten bekannten Lager (US-PS 2137 487) sind die Kippsegmente auf ihrer Rückseite kugelförmig ausgebildet, um um ihre Hochachse drehen zu können, und greifen in im Tragring entsprechend ausgebildete derart kugelförmige Ausnehmungen ein, deren Krümmungsradius jedoch etwas größer als der Krümmungsradius der Auflagefläche der

45 Kippsegmente ist Hierdurch kann Öl aus dem sich bildenden keilförmigen Schmierspalt durch die zentrale Bohrung auf die Rückseite der Kippsegmente gelangen und don zur Schmierung beitragen. Zu einem Ausgleich von Höhenfertigungstoleranzen kommt es nicht, weil das auf die Rückseite der Kippsegmente geförderte Öl leicht zur Seite abströmen kann, so daß eine merkliche Kraftausübung nicht entsteht. Die Gefahr eines übermäßigen Verschleißes zwischen Tragring und Kippsegment ist jedoch vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axial-Kippsegment-Gleitlager zu schaffen, mit dem ein besserer Toleranzausgleich möglich ist und bei dem die Gefahr des Ausfalls von Kippsegmenten weiter gebannt ist

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei dem eingangs genannten Lager durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß auf der Rückseite der Kippsegmente die Bohrung in eine zur Abstützfläche hin offene verbreiterte Druckkammer mündet, ist das durch die Bohrung auf die Rückseite der Kippsegmente im Betrieb geförderte Schmieröl in der Lage, mit vollem Druck auf die Rückseite der Kippsegmente zu wirken und hier eine hydrostatische Abstützung und einem Toleranzausgleich zu bewirken. Das aus der Druckölkammer radial abfließende Öl verliert an Druck erst zum Rand der Kippsegmente hin, insbesondere wenn deren Rückseite parallel zur Abstützfläche des Tragrings ist Dachförmige Abstützrippen sind nicht erforderlich.

Das Vorsehen von Drucköltaschen auf der Rückseite eines hydrostatisch kippbar abgestützten Gleitlagersegments ist an sich von Radial-Kippsegment-Gleitlagern bekannt (DE-OS 20 40 798). Hier dient die Druckölkammer jedoch nicht dazu, Fertigungstoleranzen zwischen den einzelnen Kippsegmenten auszugleichen, da meist nur eines voll belastet ist und die anderen Kippsegmente nicht oder nur weniger stark belastet sind, so daß sich also Fertigungstoleranzen v.ichtsvjrh auswirken.

Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß die Druckölkammer mit der Fertigung des Kippsegments hergestellt werden kann, also nicht in einem anderen Bauteil vorgesehen werden muß.

Die Ausbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es, besonders viel Öl im Betrieb einzufangen und durch die Bohrung auf die Rückseite der Kippsegmente zu leiten. Dies verbessert die hydrostatische Abstützung.

Sofern gemäß Anspruch 4 der Tragring seinerseits auf einem Stützkörper, gegenüber dem er gewisse Ausgleichsbewegungen machen kann, abgestützt ist, lassen sich Fluchtungsfehler zwischen Lager und Lagerbund einer Welle od. dgl. leichter in an sich bekannter Weise ausgleichen. Dies gilt insbesondere bei der Ausbildung nach Anspruch 5. Besonders große Anpassungsfreiheit an die Lage des Lagerbunds des zu lagernden Teils ergibt die Ausbildung nach Anspruch 6.

Bei einem erfindungsgemäßen Lager ist die Selbstausrichtung und die Druck- und Lastverteilung verbessert, so daß die FreClgefahr verringert ist. Das Öl in DruQkölraum auf der Rückseite der Kippsegmente führt zu einer hydrostatischen Abstützung.

Das Lager kann in einem Ölbad umlaufen, und die Ölzufuhr kann auch unitcr Druck durch die Kippsegmente nur durch den Lagerspalt erfolgen, insbesondere dadurch, daß dem voreilenden Rand des Kippsegmentes Öl aus einem Umfangskanal im Tragring und von

diesem durch einen ersten, im Tragring vorgesehenen Kanal und einen zweiten, in dessen Verlängerung im Kippsegment vorgesehenen Kanal, der in einer nahe dem voreilenden Rand vorgesehenen Nut mündet, zugeführt wird. Auf diese Weise gelangt das Öl unmittelbar in den keilförmigen Schmierspalt. Sofern das Lager in beiden Richtungen benutzbar sein soll, werden solche Nuten nahe beider in Umfangsrichtung weisenden Ränder ausgebildet. Die auf die Rückseite der Kippsegmenie führende Bohrung ist von den der Ölzufuhr dienenden Kanälen unabhängig und von diesen im Abstand angeordnet.

Entsprechende Kanäle und Nuten können auch zur Abfuhr von Öl aus dem Schmierspalt dienen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

F i g. 1 eine Ansicht von vorne, d. h. mit Blickrichtung auf die Gleitfläche der Kippsegmente eines Teils eines Axial-Kippsegment-Gleitlagers,

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie Y-Y in

M g. 4 einen Querschnitt längs der Linie Z-Z m Fig. 1,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein Lager, dessen Kippsegmente auf einem sich gegenüber einem Stützkörper einstellenden Tragring abgestützt sind und

Fig.6 einen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 5.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Gleitlager weist einen ringförmigen Tragring 1 an einem Stützkörper 25 und eine Reihe ringförmig angeordneter gleichartiger Kippsegmente 2 zur Aufnahme eines Lagerbundes 8 einer Welle 26 auf.

Die Kippsegmente sind am Tragring 1 mit einer Reihe gleichartiger Bolzen 3 (Fig.l und 4) örtlich fixiert. Diese sind in Bohrungen im Tragring 1 eingesetzt und ragen so weit aus dessen Oberfläche hervor, daß jeder in zwei teilzylindrische Ausnehmungen auf der Rückseite eines Kippsegments 2 eingreift, und zwar mit ausreichendem Spiel, um ein Kippen der Kippsegmente zu ermöglichen. Jedes Kippsegment läßt sich mit Schmieröl aus einem in der Rückseite des Tragrings 1 ausgebildeten Umfangskanal 27 über Kanäle 28 versorgen, die zur Vorderseite des Tragrings 1 (Fig.2) in Einlaßkanäle 6 und 7 führen, welche in Nuten 9 und 10 münden, die nahe den Rändern der Gleitfläche des Kippsegments 2 liegen. Die eine oder die andere Nut 9 und 10 ermöglicht die Zufuhr von öl zur Gleitfläche der Kippsegmente im Bereich der jeweils voreilenden Kante bzw. den sich im Betrieb bildenden keilförmigen Schmierspalt. Die Verluste durch ölverwirbelung sind gering. Die Bolzen 3 sind im Abstand von den Ölkanälen angeordnet.

Mittig der Rückseite jedes Kippsegments befindet sich eine breite Dnickölkammer 12, die mit öl aus dem Schmierspalt durch eine mittige Bohrung 13 versorgt werden kann, die sich zwischen der Gleitfläche und der Abstützfläche jedes Kippsegments erstreckt. Die Bohrung 13 mündet zu. Gleitflache des Kippsegments hin in eine in diesem ausgebildete Ausnehmung 14.

Im Betrieb und bei der Drehung des Lagerbundes 8 gegenüber den Kippsegmenten 2 wird der Druck des den Gleitflächen über die nahe den vcreilenden Rändern der Kippsegmente vorgesehenen Nuten 9 bzw. 10 zugeführten Öls im Schmierspalt hydrodynamisch auf einen Maximalwert erhöht. Ein Teil dieses unter Druck gesetzten Öls strömt über die Ausnehmung 14 und die

in Bohrung 13 in die rückseitige Druckölkammer 12, um das Kippsegment in jeder in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsfaktoren geforderten Kippstellung hydrostatisch abzustützen. Bei einer derartigen Abstützung auf Drucköl wird die auf das Lager wirkende Last

ti auf alle Kippsegmente im wesentlichen gleichmäßig verteilt, daß die Drücke für jedes Kippsegment im wesentlichen gleich sind. Auf diese Weise wird die Gleitfläche jedes Kippsegments in Abhängigkeit vom Druckgleichgewicht im System vom Lagerbund weg

2i) oder durch den hydrostatischen Drück zu diesem hin bewegt. Ansteigender hydrodynamischer Druck ruft somit ein hydrostatisches Anheben des Kippsegments hervor, bis sein Druckgleichgewich' erreicht ist, und Umgekehrt.

2j Die in den Fig.5 und 6 gezeigte Ausführungsform eines Gleitlagers weicht von der nach den F i g. 1 bis 4 dadurch ab, daß der Tragring 16 eine teilsphärisch ausgebildete rückwärtige Fläche 17 hat, mit welcher er sich an einer Tragring-Auflagefläche 18 eines Stützkör-

JO pers 25 abstützt. In der rückwärtigen Fläche des Tragrings sind weiter Druckölkammern 20 ausgebildet, die jeweils über eine weitere Bohrung 19 mit der Druckölkammer 12 auf der Rückseite eines Kippsegmeßts 2 in Verbindung stehen. Dadurch vermag der

}> Tragring 16 im Öl zu schwimmen bzw. zu kippen und sich selbst in ähnlicher Weise auf die Belastungsverhältnisse einzustellen wie die Kippsegmente. Zur Erzielung einer bestmöglichen Arbeitsweise können die Kippsegmente tonnenförmig gewölbte bzw. ballige oder

J» teilkugelige Gleitflächen oder Abstützflächen wie die mit diesen zusammenwirkenden Auflagefläche^ des Tragrings haben, d. h. die Abstützfläche der Kippsegmente kann schwach gekrümmt sein, bei einer in der Mitt- größeren Dicke der Kippsegmente. Bei bekann-

■>"· ten Axialgleitlagern ist das Kippauflager der Kippsegmente in Gestalt eines zentralen Stegs ausgebildet, der sich in radialer Richtung längs der Mittellinie des Kippsegments erstreckt. Es ist nicht möglich, ein Kippsegment außerhalb der radialen Mittellinie abzu-

"«' stützen und für beide Drehrichtungen geeignet zu machen. Durch die Erfindung ist eine solche Beschränkung ausgeschaltet, da das Kippen nur auf einem Druckölpolster erfolgt und der einzige Unterschied beim Betrieb in der einen oder in der anderen

■·*> Drehrichtung darin bestpht, daß die Kippsegmente nach der βτκϊπ oder nach der anderen Seite kippen, in Anpassung an die Ölzufuhr, über die eine oder andere Stirnkante bzw. die nahe ihnen vorgesehene Ölzufuhrnut. Die jeweils andere Nut ist dabei außei Betrieb.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Axial-Kippsegment-Gleitlager, bei dem sich die Kippsegmente auf einem Tragring kippbar abstützen und bei dem eine Bohrung zwischen der Gleitfläche und der Abstützfläche jedes Kippsegments vorgesehen ist, durch die im Betrieb Schmieröl von der Stelle größten Drucks im keilförmigen Schmierspalt auf die Rückseite des Kippsegments gefördert wird, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Bohrung (13) in eine zur Abstützfläche hin offene Druckölkammer (12) einmündet

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckölkammer (12) in einem Kippsegment (2) ausgebildet ist.

3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) zur Gleitfläche des Kippsegments (2) hin in eine in diesem ausgebildete Ausnehmung (14) einmündet.

4. Gleitlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Tragring (16) mit seiner rückwärtigen Fläche (17) an einerTragring-Aufiagefläche (18) eines Stützkörpers (25) abstützt und daß in der rückwärtigen Räche des Tragrings weitere Druckölkammern (20) ausgebildet sind, die jeweils über eine weitere Bohrung (19) mit der Druckölkammer (12) auf der Rückseite eines Kippsegments (2) in Verbindung stehen.

5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Fläche (17) des Tragrings (16) und die Auflagefläche (18) des Stützkörpcs(25) teilkugelig ausgebildet sind.

6. Gleitlager nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, dali die Abstützflächen der J5 Kippsegmente und die mit diesen zusammenwirkenden Auflageflächen des Tragrings teilkugelig ausgebildet sind.