DE663790C - Spurgleitlager mit Fluessigkeitsschmierung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß Verformungserscheinungen an flüssigkeitsgeschmierten Laufflächen der Gleitlager deren Verhalten erheblich beeinflussen können. Meist hat eine Ver-S formung der Lauffläche zur Folge, daß örtliche halbtrockene Reibung eintritt, wodurch Verschleiß und Anfressen stattfinden können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn solche Gleitlager bei hoher Belastung, hohen Temperaturen oder sonst unter Bedingungen arbeiten müssen, die durch geringe Schmierschichtdicke gekennzeichnet sind.

Bei Spurlagern wurde die Möglichkeit der Verformung der Laufflächen unter der Lagerlast bisher kaum beachtet, weil einerseits die Klötzchenlager (nach Mitchell) gegen gewisse Verformungen weitgehend unempfindlich sind und andererseits bei Einspurlagern überhaupt der als Folge von bisher kaum beachteten Verformungen auftretende Verschleiß als unvermeidlich hingenommen wurde.

Versuche haben erwiesen, daß Verschleiß und Anfressen darauf zurückzuführen sind, daß der umlaufende Spurring eine bezüglich der Schmierschichtdicke wesentliche kegelförmige Deformation erfährt. Dadurch tritt eine Konzentrierung der Last auf nur einen Teil der Lauffläche des ruhenden Spurringes ein und damit schließlich eine Durchbrechung der Schmierschicht.

Es wurde bereits bei großen Spurlagern vorgeschlagen.den ruhenden Spurring auf einer Anzahl von Federn abzustützen, und zwar um Bearbeitungs- und Montageungenauigkeiten auszugleichen. Solche Spurlager geben wohl dem ruhenden Spurring auch die Möglichkeit zu einer entsprechenden kegelförmigen Verformung, besitzen jedoch den Nachteil, daß die Verformung nicht in der für praktische Fälle, insbesondere bei hochbelasteten Spurlagern mit dünner Schmierschicht, erforderlichen Weise beherrscht werden kann und überdies die Herstellungs- und Montagekosten sehr hoch sind.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine gleichmäßige Druckverteilung in radialer Richtung dadurch zu erzielen, daß die Abstützung der Spurringe schneidenförmig an deren äußersten inneren bzw. äußeren Umkreis erfolgt und die Querschnittsform nach Regeln der Verformungslehre gewählt wurde, wodurch auch die schneidenförmige Lagerung bedingt ist. Die Schneidenlagerung führt aber zu hohen spezifischen Belastungen, so daß bei gußeisernem Gehäuse mindestens besondere Auflageringe aus hochwertigem Stahl vor-

gesehen werden müßten, und es eignen sich daher solche Lager nicht für Lagerungsfälle mit hohen spezifischen Drücken, wie vor allem für Spurgleitlager, die an Stelle von Wälzlagern Verwendung finden sollen.

Die Fig. ι bis 4 zeigen schematisch einerseits die typische Form eines Ringspurlagers, das sich an den Laufflächen unter dem Lagerdruck kegelförmig verformt (Fig. i), andererseits die Verformung (Fig. 2) und eine Einrichtung zur Durchführung der bezüglichen Untersuchungen. 1 ist der feststehende, 2 der rotierende Spurring, 3 die Welle mit dem Wellenbund, 4 das feststehende Gehäuse. Die Lauffläche ist mit α bezeichnet. So ein Lager erträgt nur verhältnismäßig kleine Lagerdrücke und diese erst nach längerem Einlaufen, welches unter Verschleiß an den Laufflächen α vor sich geht. In der Fig. 2 ist der erwähnte feststehende Spur ring 1 nach dem Einlaufen dargestellt, wobei die beim Einlaufen entstandene Lauffläche mit a' bezeichnet ist. Der rotierende Spurring 2 biegt sich unter der Belastung schalenförmig durch. Besteht der feststehende Spurring 1 aus einem weicheren Material als der rotierende Spurring 2, dann ist die Lauffläche des ersteren, so wie in der Fig. 2 angedeutet, entsprechend der Durchbiegung kegelförmig mit der Kegelspitze 5" nach abwärts abgelaufen. Ist der Spurring 2 weicher oder weniger verschleißfest als der Spurring 1, so ist ersterer abgelaufen, und die Spitze des Abnutzungskegels S liegt oben. Untersucht man beispielsweise den Spurring 2 auf Durchbiegung unter einer Beanspruchung, die der beim Lagerlauf entspricht, so zeigt sich, daß seine Lauffläche annähernd die Form eines Kegelmantels annimmt. In den Fig. 3 und 4 ist das Wesen einer solchen Untersuchung schematisch verdeutlicht. Der bei Verwendung des Lagers rotierende Spurring 2 ruht bei der Versuchsanordnung auf einer Weichkörper- (vorzugsweise Kautschuk-) Platte 6, die den Schmierfilm vertritt. Die das Maschinengehäuse vertretende, verhältnismäßig starre Unterlage ist mit 5 bezeichnet. Mit dem Spurring 2 sind starre, schematisch dargestellte Arme 7 und 8 verbunden, zwischen denen eine Feinmeßuhr 9 liegt. Belastet man die Versuchsanordnung mit der Kraft P (Summe der Teil drücke/»), so ändern die Meßarme 7 und 8, wie dies in der Fig. 4 mit den Bezeichnungen der Fig. 3 verdeutlicht ist, wegen der Verbiegung des Spurringes 2 ihren Abstand. Es wird somit, abhängig von der Größe der Kraft P, die Durchbiegung des Spurringes 2 gemessen. Die Versuche ergeben, daß eine annähernd kegelförmige Verformung der Lauffläche des Spurringes 2 eintritt; sie liegt in der Größenordnung der Schmierschichtdicke, ist aber dem absoluten Betrage nach oft ein Vielfaches derselben. Dies hat zur Folge, daß bei Verwendung des Lagers das Schmiermittel zonenweise weggequetscht wird, wodurch Verschleiß und Ansetzen eintreten.

Weil selbst bei kräftiger Bemessung des in den Fig. 1, 3 und 4 mit 2 bezeichneten Spurringes die Verformungen noch immer Größen erreichen können, die nachteilig sind, kann man ohne Vergeudung an Material und Bearbeitungskosten diesem Übelstand nicht begegnen. Unter Umständen können auch bei dem feststehenden Spurring 1 durch Besonderheiten seiner Ausgestaltung oder seiner Unterlage durch die Belastung Verformungen auftreten, die selbst durch kräftigste Bemessung des Spurringes 2 nicht unschädlich gemacht werden können.

Erfindungsgemäß wird bei den beschriebenen Spurgleitlagern mit starr abgestütztem ruhendem Spurring die Lauffläche durch Anordnung einer inneren ringförmigen Aussparung unterschnitten, so daß die infolge des Lagerdruckes auftretende, der kegelförmigen Verformung des anderen Spurringes folgende Verformung des ruhenden Spurringes im wesentlichen durch das infolge der Unterschneidung gebildete stegartige Element aufgenommen wird. Dadurch ergibt sich auch eine entsprechend breite ringförmige Auflagefläche. Vorteilhaft werden im ruhenden Spurring zur Erhöhung der Verformbarkeit bzw. zur Unterteilung des Laufflächenkörpers in Lappen Nuten angebracht.

Die Fig. 5 bis 13 zeigen verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgestalteten Spurgleitlagers.

In den Fig. 5 und 6 ist im Schnitt nach X-X der ruhende Spurring 1 im Schnitt bzw. in Draufsicht dargestellt. Der die Lauffläche α tragende Teil d des Spurringes ist durch die innere ringförmige Aussparung f unterschnitten, wodurch der Steg s gebildet ist, der im wesentlichen die Verformung des unteren Spurringes aufnimmt, t ist die ringförmige Auflagefläche des Spur ringes 1 im Gehäuse 4. Die dargestellte Ausführungsform des Spurringes 1 zeigt gleichzeitig die Anbringung von Nuten c. Während ohne J10 Nuten der Laufflächenträger eine verhältnismäßig geringe Nachgiebigkeit besitzt und dementsprechend nur bei ziemlich steifem Spurring 2 und geringen Lagerdrücken die annähernd erforderliche Parallelität der Laufflächen der beiden Spurringe gesichert ist, kann die Steifigkeit des Spurringes 1 (wenn höhere Belastungen aufgenommen werden sollen) beispielsweise durch radial laufende Nuten geschwächt werden. Diese Nuten sind vorteilhaft, wie dies Fig. 5 zeigt, durch den Laufflächenträger hindurchgehend, so daß die

Lauffläche tragende Lappen d gebildet werden; sie sind über denselben regelmäßig verteilt und können gleichzeitig Schmierungsund Kühlzwecken dienen oder nach Bedarf eine besondere Ausgestaltung erfahren. Die Form und Zahl der Nuten richtet sich nach der Belastung und den sonstigen Zwecken, denen die Nuten dienen.

Die Fig. 7 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform des Spurringes 1, wobei an Stelle einer ebenen Auflagefläche eine an sich bekannte ballige Einstellfläche e an der Unterseite vorhanden ist, die dem Spurring gestattet, etwa bei der Montage auftretenden Schrägstellungen der Welle zu folgen. Auch bei dieser Ausführungsform können natürlich Nuten c bzw. Lappen d vorgesehen werden.

Die Fig. 8 und 9 zeigen im Schnitt nach der Linie Y-Y bzw. in der Draufsicht einen Spurring mit balliger Einstellfläche, bei welchem der die Lauffläche tragende Ringteil innen und außen hinterdreht ist (Aussparungen / bzw. g), so daß der Steg s gebildet wird. Zweckmäßig sind Nuten vorgesehen, wodurch Lappen d entstehen. Der die Lauffläche a tragende Teil des Spurringes kann sich daher leicht durch Verformung des Steges einstellen. Die Fig. 10 und 11 zeigen im Schnitt bzw. in der Untersicht einen Spurring 1 mit balliger Einstellfläche, bei dem der die Lauffläche a tragende Ringabschnitt dem Wesen nach so - wie der Ring nach Fig. 8 und 9 ausgebildet ist. Eine ringförmige Sitzleiste h ist (entsprechend der ringförmigen Auflageleiste t, Fig. 5 und 6) an der balligen Einstellfläche angeordnet, wobei diese Leiste mit dem übrigen Ringteil durch ein verhältnismäßig schwaches kreisringplattenförmiges Stück i verbunden ist. In der Sitzleiste h sind zweckmäßig Nuten k angeordnet, die in ihrer Wirkung den Nuten c entsprechen. Sitzleisten dieser Art können auch bei Spurringen mit ebener Auflagefläche verwendet werden. Ein Lager dieser Form gestattet es, rasch auftretende Verformungserscheinungen, die beispielsweise von Schwingungen der Welle oder mangelhafter Ausrichtung des umlaufenden Spurringes herrühren, ohne Zerreißung des Schmierfilms aufzunehmen. Insbesondere bei den Ausführungen gemäß den Fig. 10 und 11 weist der Spurring 1 zufolge der Profilierung durch die Eindrehungen und der Anordnung der Nuten k eine doppelte Federung auf, wodurch vor allem Schwingungen u. dgl. unschädlich gemacht werden. Man hat insbesondere bei Lagern mit kippbaren Gleitblöcken, also Mitchell-Lagern, versucht, die Wirkung der Schwingungen durch kardanartige Aufhängung und Abstützung einzelner Lagerteile unschädlich zu machen. Die gleiche Wirkung wird jedoch bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit geringeren Kosten und ohne erhöhte Empfindlichkeit oder Montageschwierigkeit der Lagerung erreicht.

Es liegt im Wesen der Erfindung, daß die beschriebenen konstruktiven Maßnahmen einzeln oder in ihrer Gesamtheit nicht nur für den feststehenden Spur ring 1, sondern auch für den umlaufenden Spurring 2 oder für beide angewendet werden können (vgl. Fig. 13).

Um eine möglichst kräftige Schmier schicht zu erhalten, werden bei Spurlagern vorzugsweise die Laufflächen des feststehenden Spurringes ι in bekannter Weise keilförmig angeflächt.

Die Fig. 12 zeigt schaubildlich einen Teil eines solchen Spurringes. Die Bewegungsrichtung des umlaufenden Spurringes ist durch einen Pfeil ν gekennzeichnet. An die Nuten c schließen im Sinne der Bewegungsrichtung keilförmige Flächen m an. Das öl wird in den Keil hineingezogen, unter Druck gesetzt und trennt so sicher die metallischen Laufflächen. Dieses an sich bekannte Prinzip kann zu einer weiteren Verbesserung aller beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. Es ist hierbei möglich, die Erzeugende η der Keilfläche, so wie dies in Fig. 12 gezeigt ist, senkrecht zur Drehachse (α = 90⁰) zu stellen oder dieselben in einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel α gegen die Drehachse verlaufen zu lassen. Bei einem Lager, welches nach beiden Richtungen laufen soll, bildet man die Keilflächen so aus, daß sie von den Nuten nach beiden Seiten gehen. Die Folge dieser Ausbildung der Keilflächen ist, daß bei Verformung der Lauffläche eine die hydrodynamische Druckbildung begünstigende Gestalt der Keilflächen erreicht werden kann.

Die Schmierung kann in irgendeiner bekannten Weise erfolgen, beispielsweise mit Dochten, wobei diese in den Nuten c liegen und so bis zur Lauffläche α reichen. Sie ermöglichen eine dauernde und vor Fremdkörpern gesicherte Eigenschmierung des Lagers. Selbstverständlich können nach Bedarf Dochte durch andere an sich bekannte Fördereinrichtungen ersetzt werden.

Die Lager gemäß der Erfindung können bei entsprechender Bauart an Stelle eines Wälzlagers verwendet werden, weil sie sich für Lagerungsfälle mit hohen spezifischen Drükken besonders eignen.

Die Fig. 13 zeigt eine bezügliche Ausführungsform unter Verwendung an sich bekannter balliger Auflageflächen. Der Durchmesser 0 des balligen Grundringes 4 ist genau leich dem eines Wälzlagers, die gesamte Bauhöhe des Lagers q weicht von der eines Wälzagers unwesentlich ab. Es ist infolge der besonderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Spurringe somit möglich, Gleitlager herzu-

stellen, die als Ganzes ebenso leistungsfähig sind wie Wälzlager und dabei innerhalb des für Wälzlager vorgesehenen Raumes ohne wesentliche Änderung der Einbaumasse, insbesondere jedoch ohne Änderung der Fassung am Durchmesser o, Verwendung finden können. Dies ist natürlich ebenso für Spurgleitlager mit ebener Auflagefläche möglich.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ι. Spurgleitlager mit Flüssigkeitsschmierung mit starr abgestütztem ruhendem Spurring, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (α) durch Anordnung einer inneren ringförmigen Aussparung^/) unterschnitten ist (Fig. 5 bis 13), so daß die infolge des Lagerdruckes auftretende, der kegelförmigen Verformung des anderen Spurringes folgende Verformung des ruhenden Spurringes im wesentlichen durch das infolge der Unterschneidung gebildete stegartige Element (s) aufgenommen wird.
2. 2. Spurgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch eine äußere ringförmige Aussparung (g·) vorgesehen ist.
3. 3. Spurgleitlager nach Anspruch 1 oder folgendem, dadurch gekennzeichnet, daß im ruhenden Spurring Nuten (c) derart angeordnet und gestaltet sind, daß die Verformbarkeit des Spurringes entsprechend erhöht wird.
4. 4. Spurgleitlager nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der ruhende Spurring durch durchgehende Nuten (c) derart unterteilt ist, daß hierdurch die¹ Lauffläche tragende Lappen (d) gebildet werden.
5. 5. Spurgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Spurring (1) eine ringförmige Sitzleiste (h) angeordnet ist, die mit dem übrigen Ringteil durch ein verhältnismäßig schwaches, kreisringplattenförmiges Stück (i) verbuiiden ist.
6. 6. Spurgleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sitzleiste Qi) Nuten (&) angeordnet sind.
7. 7. Spurgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der andere Spurring (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
8. 8. Spurgleitlager nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß es durch entsprechende Bemessung austauschbar mit einem Wälzlager gleicher Tragfähigkeit gemacht ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen