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Pressstoffgleitlager.
Der allgemeinen Anwendung von Lagerschalen und Buchsen aus Kunstharzpressstoffen steht entgegen, die geringe Wärmeleitfähigkeit und die schwierige Verbindung dieses Lagerbaustoffes mit Stützschalen oder Ringen. Die gewöhnliche Pressstofflagerbuchse bildet einen Wärmeisolator um die Welle, so dass die Reibungswärme nicht auf das Gehäuse übertragen werden kann, sondern über die Welle abgeführt werden muss. Das Wärmegleiehgewicht solcher Lager stellt sich daher bereits bei kleiner Belastung ein, wenn nicht eine besondere Kühlung vorgesehen ist.
Wird der Pressstoffring auf die Welle aufgebracht und läuft mit dieser in einem besonderen Aussenring um, so wird die Reibungswärme ohne Umweg auf das Gehäuse übertragen und der Pressstoffring sperrt wie ein Wärmeisolator den Wärmetransport nach der Welle, so dass diese relativ kalt bleibt. Erfahrungsgemäss löst sich aber der Pressstoffring bei Wärmeaufnahme während des Betriebes des Lagers von der Welle ab, weil Kunstharzpressstoff einen wesentlich grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, als Stahl.
Die Ablösung des Pressstoffringes von der Welle wird vermieden, wenn dieser wie es die Erfindung vorsieht, mit einem Stützring aus Stahl unlösbar verbunden wird. Der Stahlring lässt sieh leicht auf der Welle befestigen und hebt auch bei geeigneter Verbindung mit dem Pressstoffring dessen grössere Wärmeausdehnung auf, so dass der Pressstoffring im wesentlichen nur der Wärmeausdehnung des Stahlringes folgt.
Es wird auf diese Weise eine Lagereinheit erhalten, welche erfindungsgemäss aus dem Stahl-Pressstoffring als Innenring und dem Aussenring besteht. Diese Lagereinheit kann sowohl mit zylindrischer, als auch mit kugeliger Lauffläche ausgeführt werden.
Um eine unlösbare Verbindung des Pressstoffs mit dem Stützring zu erreichen, wird der Stützring am äusseren Umfang mit Rippen, zweckmässig mit enggestellten dünnen Ringzahnrippen versehen und der Pressstoff nach bekanntem Verfahren mittels Druck und Hitze in die Räume zwischen den Ringzahnrippen eingepresst, so dass nur die Grundfläche des Stützringes die Schrumpfbasis des Pressstoffringes bildet. Bekannte schwalbenschwanzförmige Nuten erwiesen sich für den beabsichtigten Zweck als ungeeignet, weil hier zwei Schrumpfebenen vorhanden sind. Der Aussenring wird in die Pressmatrize miteingesetzt, so dass der zwischen Stützring und Aussenring entstehende Ringraum mit Pressstoff voll ausgepresst werden kann.
Bei Lagern mit kugeliger Gleitfläche entsteht dadurch eine unteilbare Einheit, während bei Lagern mit zylindrischer Gleitfläche der Aussenring axial verschiebbar bleibt. Das Lagerspiel entsteht durch Schrumpfung des Pressstoffringes in den Stützring von selbst, so dass das Lager gebrauchsfertig aus der Presse kommt.
Da Kunstharzpressstoff amorphes Gefüge hat, so geht der Spannungszustand, der durch das Schrumpfen entsteht, allmählich verloren, so dass der Pressstoffring nun im wesentlichen der Wärmeausdehnung des Stützringes folgt. Das tritt um so vollkommener ein, je enger die Ringzahnrippen gestellt sind und je mehr diese vom Pressstoffring einfassen. Lassen die Ringzahnrippen noch eine dicke Pressstoffschicht uneingefasst, so folgt diese wieder ihrer eigenen Wärmedehnung mit der Basis der Schneiden der Rippen. Auf diese Weise können Lager gebaut werden, deren Spiel sich mit zunehmender Betriebstemperatur verringert.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken Find im folgenden näher besehrieben und in den Fig. 1-4 an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es stellen dar : Fig. 1 eine unteilbare
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Lagereinheit mit kugeliger Lauffläche im Längsschnitt nach der Linie A-A der Fig. 2 und Fig. 2 im Querschnitt nach der Linie B-B der Fig. 1, Fig. 3 den Längsschnitt einer Lagereinheit mit zylindrischer Lauffläche und Fig. 4 den Längsschnitt eines Pressstofflagers, das mit zunehmender Erwärmung ein verringertes Lagerspiel bildet.
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zwischen den Ringzahnrippen b eingepressten, ungeteilten Pressstoffring c verbunden ist, ferner aus dem ungeteilten Aussenring d.
Die dünnen Ringzahnrippen b, deren Schneiden dicht unter der Gleitfläche endigen, sind an den Seiten gezahnt und haben keine zylindrischen Flächen, welche den Schrumpfvorgang behindern würden, so dass die Grundfläche g des stützringes a die Schrumpfbasis des Pressstoffringes c bildet. Nach erfolgter Schrumpfung des Pressstoffringes, welche bereits während des Pressvorganges eintritt, ist der grössere innere Teil e. (Fig. 3) des Pressstoffringes von den Ringzahnrippen eingefasst so dass dieser Teil der Wärmedehnung des Stützringes folgen muss, während der äussere kleinere Teil f des Pressstoffringes der freien Ausdehnung unterliegt. Dadurch bleibt das Lagerspiel h über die Presstemperatur hinaus grösstenteils erhalten.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Pressstofflagers, dessen Spiel sich mit zunehmender Erwärmung. verringert. Um diesen Effekt zu erreichen, wird die nicht in die Ringzahnrippen eingefasste äussere dicke Pressstoffschicht f, die der freien Ausdehnung unterliegt, höher bemessen, als die eingefasste Pressstoffschicht !, so dass das Grösstspiel k aus dem kalten Zustande auf das Kleinstspiel i im betriebswarmen Zustand zurückgeht. Solche Lager sind beispielsweise für, genau laufende Werkzeugmaschinen geeignet und bestimmt.
An Stelle der dargestellten Ringzahnrippen b können auch Rippen in jeder andern Querschnittsform, Grosse und Zahl zur festen Verbindung des Pressstoffringes c mit dem Stütz- ring a an dessen äusseren Umfang vorgesehen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Pressstoffgleitlager mit kugeliger oder zylindrischer Gleitfläche, gekennzeichnet durch eine Lagereinheit, bestehend aus dem ungeteilten Stützring (a), dem ungeteilten Aussenring (d) und dem zwischen beiden Ringen konzentrisch eingepressten ungeteilten Pressstoffring (e) als Gleitbaustoff und Wärmeisolator, der mit dem Stützring durch Rippen unlösbar verbunden ist und durch Schrumpfung ein Lagerspiel gegenüber dem Aussenring bildet.
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Pressed material plain bearings.
The general use of bearing shells and bushings made of synthetic resin press materials is opposed by the low thermal conductivity and the difficult connection of this bearing material with support shells or rings. The usual pressed material bearing bushing forms a heat insulator around the shaft, so that the frictional heat cannot be transferred to the housing, but has to be dissipated via the shaft. The balanced heat weight of such bearings is therefore already set at low load, unless special cooling is provided.
If the pressed material ring is applied to the shaft and rotates with it in a special outer ring, the frictional heat is transferred directly to the housing and the pressed material ring, like a heat insulator, blocks the heat transfer to the shaft so that it remains relatively cold. Experience has shown, however, that the pressed material ring becomes detached from the shaft when heat is absorbed during operation of the bearing, because synthetic resin pressed material has a significantly higher coefficient of thermal expansion than steel.
The detachment of the pressed material ring from the shaft is avoided if, as the invention provides, it is permanently connected to a support ring made of steel. The steel ring can be easily attached to the shaft and, even if it is suitably connected to the pressed material ring, cancels its greater thermal expansion, so that the pressed material ring essentially only follows the thermal expansion of the steel ring.
In this way, a bearing unit is obtained which, according to the invention, consists of the pressed steel ring as the inner ring and the outer ring. This bearing unit can be designed with either a cylindrical or a spherical running surface.
In order to achieve a permanent connection between the pressed material and the support ring, the support ring is provided with ribs on the outer circumference, suitably with narrow, thin annular tooth ribs, and the pressed material is pressed into the spaces between the annular tooth ribs using a known method using pressure and heat, so that only the base area of the support ring forms the shrink base of the pressed material ring. Known dovetail grooves have proven to be unsuitable for the intended purpose because there are two levels of shrinkage. The outer ring is also inserted into the press die so that the annular space created between the support ring and the outer ring can be fully pressed out with pressed material.
In the case of bearings with a spherical sliding surface, this creates an indivisible unit, while in the case of bearings with a cylindrical sliding surface, the outer ring remains axially displaceable. The bearing clearance is created by the shrinkage of the pressed material ring in the support ring, so that the bearing comes out of the press ready for use.
Since synthetic resin press material has an amorphous structure, the state of tension that results from the shrinkage is gradually lost, so that the press material ring now essentially follows the thermal expansion of the support ring. This occurs all the more perfectly, the closer the ring tooth ribs are set and the more they are surrounded by the pressed material ring. If the ring tooth ribs still leave a thick layer of pressed material unframed, this again follows its own thermal expansion with the base of the cutting edges of the ribs. In this way, bearings can be built whose clearance decreases with increasing operating temperature.
The ideas on which the invention is based are described in more detail below and illustrated in several exemplary embodiments in FIGS. 1-4. The figures show: Fig. 1 an indivisible
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Bearing unit with spherical running surface in longitudinal section along the line AA in FIG. 2 and FIG. 2 in cross section along line BB in FIG. 1, FIG. 3 is the longitudinal section of a bearing unit with a cylindrical tread and FIG increasing warming forms a reduced bearing clearance.
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is connected between the ring tooth ribs b pressed, undivided pressed material ring c, further from the undivided outer ring d.
The thin ring tooth ribs b, the cutting edges of which end just below the sliding surface, are serrated on the sides and have no cylindrical surfaces that would hinder the shrinking process, so that the base surface g of the support ring a forms the shrink base of the pressed material ring c. After the compression ring has shrunk, which already occurs during the pressing process, the larger inner part is e. (Fig. 3) of the pressed material ring framed by the ring tooth ribs so that this part must follow the thermal expansion of the support ring, while the outer smaller part f of the pressed material ring is subject to free expansion. As a result, the bearing play h is largely retained beyond the pressing temperature.
Fig. 4 shows an embodiment of a press material storage, the game of which increases with increasing heating. decreased. In order to achieve this effect, the thick outer layer of pressed material f, which is not enclosed in the ring tooth ribs and which is subject to free expansion, is dimensioned higher than the enclosed layer of pressed material! . Such bearings are suitable and intended, for example, for precisely running machine tools.
Instead of the illustrated annular tooth ribs b, ribs in any other cross-sectional shape, size and number can also be provided for the fixed connection of the pressed material ring c to the support ring a on its outer circumference.
PATENT CLAIMS:
1. Pressed material plain bearing with spherical or cylindrical sliding surface, characterized by a bearing unit, consisting of the undivided support ring (a), the undivided outer ring (d) and the undivided molded material ring (e) pressed concentrically between the two rings as a sliding building material and heat insulator, which with the support ring is inextricably connected by ribs and forms a bearing clearance with respect to the outer ring by shrinkage.