NL192399C

NL192399C - Smeerinrichting voor een glijlager.

Info

Publication number: NL192399C
Application number: NL8403156A
Authority: NL
Original assignee: Reliance Electric Co
Priority date: 1984-01-09
Filing date: 1984-10-16
Publication date: 1997-07-04
Also published as: CA1225939A; JPS60146998A; NL8403156A; IT8921751A0; AU3305684A; SE8406258L; GB2153451A; ZA855060B; JPH0372880B2; NZ209493A; ZA847868B; ES539399A0; DE3448200C2; GB8710379D0; MX173085B; ES8606584A1; FR2557939A1; IT1214480B; IN163151B; BR8405500A

Description

I 9MT«V

Smeerinrichting voor een glljlager

De uitvinding heeft betrekking op een smeerinrichting voor een glijlager, voorzien van een rond een horizontale as reikende smeerring die door de as roteerbaar is, waarbij het onderste gedeelte van de 5 smeerring reikt in een olievat om olie op de as over te brengen tijdens rotatie daarvan, en waarbij in het binnenste omtreksvlak van de smeerring een ringvormige groef aangebracht is, waaruit de omhoog gevoerde olie verwijderd wordt middels een schraapblad dat in de ringvormige groef reikt, waarbij het schraapblad vrijdragend opgesteld is en met zijn vrije eind nabij de bovenkant van de as gelegen is en met zijn ander eind in hoofdzaak in een door de as gaand horizontaal vlak bevestigd is op een lagerdeel binnen 10 de smeerring.

Een dergelijke smeerinrichting is bekend uit het Japanse gebiuiksmodel JP-U-53-16749. Het schraapblad is hierbij zodanig bevestigd op een lagerdeel, dat het zich naar zijn vrije eind toe in hoofdzaak in radiale richting uitstrekt, betrokken op de smeerring. Het schraapblad is hierbij stijf uitgevoerd en functioneert slechts om de olie uit de ringvormige groef van de smeerring te verwijderen.

15 De uitgevonden smeerinrichting is nu gekenmerkt doordat het schraapblad versmallend reikt naar zijn vrije eind, zich uitstrekt over een boog van ongeveer 70° om de eis en meegevend is.

Door het meegevend zijn van het schraapblad wordt een zekere stabiliteit van de smeerring bereikt en past het effect van de smeerring zich aan aan het toerental van de gelagerde as. De naar het vaste einde toe zich verbredende vorm van het schraapblad bevordert de axiale verdeling van het naar de gelagerde as 20 stromende smeermiddel. Door de uitvinding kunnen gfijlagers met smeerringen worden toegepast bij assen met hoge toerentallen en grote diameters oplopend tot 300 mm zodat deze soort goedkope lagers bruikbaar is om smeersystemen met pompen, koelketeis en buizen te vervangen.

In een geschikte uitvoeringsvorm van de smeerinrichting is aan weerszijden van de ringvormige groef een ringvormige hulpgroef in de smeerring aanwezig. Op zich is het aanbrengen van een aantal spleten of 25 groeven aan de binnenzijde van een smeerring bekend uit het boek van James I. Clower, Lubricants and Lubrication, McGraw-Hill Book Company, New York and London, 1939, bladzijde 206, figuur 119, ring F.

In het geval van een glijlager waarin een horizontale as in twee richtingen draaiend is gelagerd kan de smeerinrichting zijn voorzien van een verzamelblad voor olie dat is bevestigd aan de lagerconstructie tegenover het vaste einde van het schraapblad en binnen de smeerring. Dit olieverzamelblad draagt bij tot 30 het effect van de smeerinrichting bij draaiing van de gelagerde as en daardoor van de smeerring in een richting van het schraapblad vandaan, zodat onder deze omstandigheden niet zo gauw een extra smeerinrichting nodig is. Opgemerict wordt dat het Duitse octrooischrift 340253 een met een smeerring uitgevoerde smeerinrichting beschrijft, waarin in de lagerschaal zelf een uitsparing voor het smeermiddel is aangebracht, die het met de ring meekomende smeermiddel opvangt bij draaiing van de gelagerde as.

35 Hierbij is geen sprake van een aan één zijde vast bevestigd schraapblad en van een verzamelblad.

De uitvinding wordt hierna toegelicht in een beschrijving aan de hand van de tekeningen.

Figuur 1 is een gedeeltelijk in doorsnede weergegeven zijaanzicht van een kussenblok-type glijbaan of legerstelsel met de legersmeerinrichting, die de onderhavige uitvinding belichaamt, aangebracht rond de as 40 van het legerstelsel; figuur 2 is een gedeeltelijke afbeelding in perspectief van de legersmeerinrichting, die de onderhavige uitvinding belichaamt en die hier zoals weergegeven geïnstalleerd is in een kussenblok-type leger, waarbij een gedeelte van de legerconstructie weggebroken is, onder het onthullen van de oriëntatie van de oliering en het vrijdragende olieblad ten opzichte van de as; 45 figuur 3 is een op grotere schaal en gedeeltelijk in doorsnede weergegeven afbeelding in perspectief van de oliering en het vrijdragende olieblad, die de onderhavige uitvinding belichamen, waarin de contouren van de ring weergegeven zijn, welke doorsnede beschouwd wordt binnen de in figuur 2 weergegeven cirkel 3; figuur 4 is een gedeeltelijke voorstelling van de verschillende posities die ingenomen worden door het vrijdragende olieblad voor een as die slechts in één richting roteerbaar is; 50 figuur 5 is een gedeeltelijke voorstelling van een alternatieve uitvoering van de onderhavige uitvinding, waarin de verschillende posities weergegeven zijn, die ingenomen worden door het vrijdragende olieblad aan één zijde van de legerconstructie en een afzonderlijk olieverzamelblad tegenover het vrijdragende blad, voor een as die in beide richtingen roteerbaar is; figuur 6 is een grafiek van de betrekking tussen het toerental en de olietoelevering van een oliering 55 alleen, en voor een oliering met een vrijdragend olieblad; figuur 7 is een grafiek van de betrekking tussen het astoerental en de olietoelevering voor drie olieringen, elk met een vrijdragend olieblad, waarbij de ringen verschillende groefdiepten hebben; figuur 8 is een grafiek van de betrekking tussen het toerental, het ringtoerental en de olietoelevering voor de oliering alleen, die een deel van de ondeihavige uitvinding vomit; figuur 9 is een grafiek van de betrekking tussen het astoerental en de olietoelevering voor drie smeermiddelen van verschillende viscositeit, die bij de onderhavige uitvinding gebruikt worden; en 5 figuur 10 is een grafiek van de betrekking tussen het astoerental en de olietoelevering voor een as die in beide richtingen roteerbaar is, voor een glijleger waarbij de oliering, het vrijdragende olieblad en het olieverzamelblad zoals in figuur 5 weergegeven gebruikt worden.

Vervolgens wordt een gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoering gegeven.

10 Vervolgens worden de tekeningen en figuur 1 in het bijzonder nader beschouwd. Met het verwijzingscijfer 10 is de leger of legersmeerinrichting, die de onderhavige uitvinding belichaamt, algemeen aangegeven. De inrichting is zoals hier weergegeven opgenomen in een glijleger 12. Bij normale verrichtingen met legers van het weergegeven type is de oliering 19 los opgenomen rond een roteerbare as 14 en roteert daarmee op een in het volgende uiteen te zetten wijze. De oliering roteert in een ringspleet 16, door een smeermiddel-15 reservoir 18 en voert, als rotatie optreedt, het smeermiddel omhoog voor afzetting op de as 14 en de legeroppervlakken.

Figuur 1 toont een gedeeltelijke doorsnede van de oliering 19, die een deel van de onderhavige uitvinding belichaamt. Een van de beperkende factoren bij het verkrijgen van een hogere olietoelevering en een stabiele bedrijftoestand met olieringen is de vormgeving van het buitenoppervlak. Bij de onderhavige 20 uitvinding bleek de relatieve hoek van de hoekzijden 20 in samenhang met de lengte van de verticale zijden 22 de grootste invloed op de olietoelevering te hebben, zoals hier in figuur 3 weergegeven is. Als de hoek van de zijden 20 nul graden (0°) benaderde, benaderde de zijdelingse sleepweerstand van de ring in de ringspleet 16 het maximum dat mogelijk was. Hierdoor werkte de ring verkeerd als gevolg van de grotere zijdelingse sleepweerstand, en werd de olietoelevering verminderd als gevolg van onvoldoende ringsnelheid. 25 Als de hoek van de zijden 20 vergroot wordt, onder het bijgevolg verkorten van de lengte van de zijden 22, neemt de olietoelevering toe en wordt het smeermiddel van de ring af geworpen door de rotatiekrachten in de vorm van een spatten of sproeien. Door proeven bleek de optimum hoek voor de hoekzijden 20 ongeveer dertig graden (30°) te bedragen, ongeacht de diameter van de ring of de diepte van de binnengroef, die hier met het verwijzingscijfer 24 aangegeven is.

30 Bij lage glijlegertoerentallen volgt de oliering het glijleger en hebben zij ongeveer dezelfde omtreks- snelheid. Als de snelheid van de as 14 toeneemt, wordt een overgangspunt bereikt, waarbij een hydrodyna-mische smeermiddelfilm zich begint in te stellen, aanzienlijke slip optreedt, en een merkbare daling in olieringomtrekssnelheid ondervonden wordt. De ringsnelheid bij dit overgangspunt wordt geacht de primaire omtrekssnelheid van de ring ten opzichte van de glijlegersnelheid te zijn, zoals met N1 in figuur 8 aangege-35 ven is. De betrekking op dit punt is dUr/dUs=0, voor Ur=N1, waarbij N1 gelijk is aan de primaire olieringomtrekssnelheid, Ur gelijk is aan de oppervlakomtrekssnelheid van de binnendiameter van de ring 19, en Us gelijk is aan de oppervlakteomtrekssnelheid van het glijleger.

De primaire omtrekssnelheid van de oliering is een gecombineerde functie van ringgewicht, model, geprojecteerde contact gebieden, aslegertoerental, smeermiddelviscositeit en plaatselijk optredende 40 temperatuur. Als het glijlegertoerental toeneemt, onder het zodoende verhogen van de omtrekssnelheid van de ring boven de primaire omtrekssnelheid, wordt een hydrodynamische smeermiddelfilm definitief ingesteld tussen de ring en het glijleger. Het punt waar de daadwerkelijke omtrekssnelheid van de ring een evenwicht vormt tussen de stuwkracht ter plaatse van het contactgebied tussen de ring en de draaias en de tegenwerkende kracht van de smeermiddelsleepweerstand op de ring wordt als de secundaire omtrekssnelheid N2 45 aangemerkt. Dit punt is ook in figuur 8 weergegeven en de betrekking is uitgedrukt als dUr/dUs=0, waarin Ur=N2. De secundaire snelheid is ook een functie van vele parameters, daaronder begrepen asleger-omtrekssnelheden, olieviscositeit, ringonderdompelingsniveau en ring model. Naarmate de lengte van de verticale zijden 22 groter is, is de secundaire omtrekssnelheid N2 bijvoorbeeld lager.

Boven de secundaire omtrekssnelheid neemt de smeermiddeltoelevering zeer snel toe bij toenemende 50 ringsnelheid. Als de draailegersnelheid verder toeneemt wordt de ring dus geheel aangedreven door hydrodynamische werking door een dikkere smeermiddelfilm. Als meer smeermiddel aan het reservoir onttrokken wordt neemt de sleepweerstand af als gevolg van het afgenomen dynamische onderdompelings-niveau van de ring in het smeermiddelreservoir door de hogere rotatiesnelheid. Bij de beproeving vertoonden verscheidene ringen bij een bepaalde assnelheid een overmatige trilling boven de secundaire snelheid 55 N2. De trillingsvormen konden zonder meer waargenomen worden en zij bestonden uit translerende, kegelvormige en oscillerende vormen, wanneer de trilling ingeleid werd met een oscillerende vorm. De amplitude van de trilling neemt toe als de assnelheid toeneemt. Deze bepaalde ringomtrekssnelheid werd

V

als de tertiaire omtrekssnelheid van de ring beschouwd, die als N3 in figuur 8 aangegeven is. De tertiaire ringsnelheid N3 is naar gemeend wordt de eerste stijflichaam-kritische snelheid van de ring.

Als de aslegertoerentailen toenemen boven de tertiaire snelheid en tot in het onstabiele gebied, wordt door de onstabiele beweging van de ring het afwerpen van smeermiddel van zowel de ring als van het 5 glijleger op gang gebracht. Deze afwerping en sproeiing wordt zo heftig dat de smeermiddeltoelevering snel daalt, zoals in figuur 8 weergegeven is. Boven de tertiaire omtrekssnelheid N3 van de ring blijft, ongeacht de glijlegersnelheid, de rotatiesnelheid van de ring of constant of daalt deze. Verscheidene specifieke factoren beïnvloeden deze tertiaire omtrekssnelheid, daaronder begrepen het ringmodel, de ringboringvormgeving, die de hydrodynamische stijfheid van de ring in sterke mate regelt, het gewicht of de massa van de ring en 10 de ringdiameter; een grotere ring heeft bijvoorbeeld een lagere tertiaire omtrekssnelheid. De uitwerkingen van veranderingen in smeermiddelviscositeit op de ringomtrekssnelheid en smeermiddeltoelevering werden bestudeerd onder toepassing van smeermiddellen van SAE-viscositeitsklassen 10, 20 en 30 wt, en het bleek dat de viscositeit van invloed is op de primaire en secundaire omtrekssnelheden van de ring; de tertiaire omtrekssnelheid bleek echter onafhankelijk van de viscositeit te zijn.

15 Verscheidene materialen kunnen gebruikt worden bij de fabricage van de ring 19, daaronder begrepen messing, Muntzmetaal (60% Cu, 40% Zn) en brons (SEA-660). Met deze materialen uitgevoerde proeven onder toepassing van smeermiddel SEA 10 bij 38°C en een ringonderdompelingsniveau bij 15% van de ringdiameter toonden aan dat met brons een ongeveer 10% hogere olietoelevering gekregen werd dan bij de andere beproefde materialen. Beproevingen van de slijtagehoedanigheden, bestaande uit 30.000 20 aanzet-stop-cyclussen en 7.200 uren continue loop bij 1800 omw/min van de as met smeermiddel SEA 10, toonden minder slijtage met de messingring aan, maar de verschillen waren gering.

Bij de beschouwing van figuur 2 wordt gezien dat de oliering 19 opgenomen is rond de as 14. De as is roteerbaar in het legeronderdeel of de voering 40, die van elk geschikt type kan zijn, en bij de weergegeven uitvoering verloopt de rotatie in de richting van de pijl. Een orgaan voor het scheiden van het smeermiddel 25 van de ring 19 is een vrijdragendschraap- of dieblad 42 (cantilevered oil leaf, C.O.L.) dat aan de voering veibonden is met geschikte bevestigingen, zoals schroeven 46. Het blad 42 heeft een divergerende wigvorm en is gemonteerd in een in principe unidirectionaal leger, zodat de rotatierichting van de as 14 naar en tegen het vrije einde 48 van het blad loopt. Het vrije einde 48 is opgenomen in de groef 24 van de ring 19 en het blad kan uit elk geschikt materiaal, zoals staalfolie, gevormd zijn. De optimale constructie werd 30 door proefneming bepaald, en folie met een dikte van ongeveer 0,5 mm en een boog van ongeveer 70° bleek een optimum gedrag voor elke uit ring en glijleger bestaande combinatie op te leveren. De gebogen folie wordt voorbelast met 10% van het gewicht van de ring en neemt ongeveer de met 50A in figuur 4 aangegeven positie in wanneer de inrichting in rust verkeert, onder het zodoende in contact laten komen van de buitenranden van de ring 19 met de as 14. Als rotatie van de as en ring optreedt, wordt smeermid-35 del uit het reservoir 18 omhoog gevoerd door de binnengroef 24 en twee buitengroeven 52 en 54, een aan elke zijde van de ring 19. Het smeermiddel wordt verzameld en uit de groef 24 geschraapt door het blad 42, waarna het smeermiddel afgezet wordt op en tegen de as en legeroppervfakken. De voorbelasting van het vrijdragende blad 42 levert een veereigenschap op, waardoor het contact tussen de ring en de as minimaal gehouden wordt, onder het zodoende minimaal houden van de aanzetslijtage van de elementen, en het 40 behulpzaam zijn met stabiliseren van de ring gedurende het olieschrapen bij hoge toerentallen.

Zoals in figuur 2 en 4 weergegeven, loopt de draairichting van het leger en de ring gewoonlijk naar het vaste einde van het blad toe. Als gevolg van de brede vormgeving van het blad aan het vaste einde neemt de stijfheid van het blad van de voorlooprand naar het vaste einde toe. Deze brede constructie dient ook om het opgeschraapte smeermiddel te verzamelen en het naar de axiale verspreidingsgroef (niet weergegeven) 45 van het leger te leiden gedurende de ringwerking. Het voorloop- of vrije einde 48 van het blad, en de positie daarvan in de groef 24, leveren een spooreffect op de ring op, onder het zodoende voorkomen van overmatige zijdelingse sleepweerstand van de ring in de ringspleet 16. In aanvulling hierop verleent het vr^e einde uitwendige demping en stijfheid aan de ring als gevolg van hydrodynamische drukopwekking tussen het blad en de ring. Als het ringtoerental bij toenemend glijlegertoerental en meer smeermiddel door de ring 50 omhoog gevoerd wordt, wordt het blad naar buiten gedreven, ongeveer naar de positie 50B in figuur 4. Door de naar buiten gerichte beweging wordt zodoende een divergerende wigvorm voortgebracht, die bij de hydrodynamische oliedruk, die opgewekt wordt, een remmechanisme aan de ring verleent, onder het stabiliseren daarvan gedurende het olieschrapen bij hoge omtrekssnelheid terwijl de olietoelevering toeneemt. Dit ondervangt de noodzaak voor het frezen van verschillende aantallen groeven in de ring voor 55 verschillende aslegertoerentailen en -afmetingen. Als de legertoerentallen nog verder toenemen wordt het divergentie-effect geprononceerder. De ring neemt ongeveer de positie in, die met 50C in figuur 4 aangegeven is, hetgeen het gewenste effect is, aangezien naarmate de divergentie geprononceerder is een nog

Claims

1. Smeerinrichting voor een glijlager, voorzien van een rond een horizontale as reikende smeerring die door de as roteerbaar is, waarbij het onderste gedeelte van de smeerring reikt in een olievat om olie op de as over te brengen tijdens rotatie daarvan, en waarbij in het binnenste omtreksvlak van de smeerring een ringvormige groef aangebracht is, waaruit de omhoog gevoerde olie verwijderd wordt middels een schraap-blad dat in de ringvormige groef reikt, waarbij het schraapblad vrijdragend opgesteld is en met zijn vrije eind 50 nabij de bovenkant van de as gelegen is en met zijn ander eind in hoofdzaak in een door de as gaand horizontaal vlak bevestigd is op een lageideel binnen de smeerring, met het kenmerk, dat het schraapblad (42) versmallend reikt naar zijn vrije eind, zich uitstrekt over een boog van ongeveer 70° om de as (40) en meegevend is.

2. Smeerinrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat aan weerszijden van de ringvormige groef (24) 55 een ringvormige hulpgroef (52, 54) in de smeerring (19) aanwezig is. ö

3. Smeerinrichting volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt doordat een verzamelblad (60) voor olie is bevestigd aan de lagerconstructie tegenover het vaste einde van het schraapblad (22) en binnen de smeemng (19). Hierbij 5 bladen tekening