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Gleitlager zur Stabilisierung rasch laufender Wellen, Zapfen, Spindeln u. dgl.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager, das die Aufgabe hat, dem labilen Bewegungszustand rasch laufender Wellen oder Zapfen mit verhältnismässig niedriger Belastung auf hydrodynamischem Wege entgegenzutreten, um einen möglichst stabilen und annähernd zentrischen Lauf herbeizuführen.
Die übliche Schmierung eines Gleitlagers verfolgt bekanntlich den Zweck, während des Betriebszustandes eine möglichst vollkommene Trennung der gleitenden Oberflächen durch Bildung einer tragfähigen Schmiermittelschicht zu erreichen, um damit die auftretenden Reibungsverluste auf den niedrigen Werten reiner Flüssigkeitsschmierung zu halten. Das zur Aufrechthaltung einer ausreichenden Schmierschicht notwendige Lagerspiel, bedingt bei Belastung der Welle oder des Zapfens durch exzentrische Verlagerung die Bildung eines keilförmigen Schmierspaltes, der zufolge der Zähigkeit und Haftfestigkeit des Schmiermittels bei entsprechender
Drehzahl die der Belastung entgegenwirkende
Tragkraft ermoglicht und ein Schwimmen des
Zapfens auf der Schmierschicht herbeiführt.
Die Grösse und Richtung dieser Tragkraft ist, im geometrischen Sinne, zunächst von dem Mass der Annäherung des Zapfens an die Lagergleit- fläche, also von der kleinsten Spalthöhe bzw.
Schmierschichtstärke abhängig u. zw. derart, dass sehr kleinen Schmierschichtstärken hohe Werte dieser Tragkraft entsprechen, während anderseits diese bei zunehmender Zentrierung des Zapfens in der Lagerbohrung gegen Null absinkt. Entsprechend der Grösse der beteiligten Faktoren ist der Zapfen dieser Kraftwirkung, die überdies unter dem Einfluss der Zähigkeit des Schmiermittels, der Gleitgeschwindigkeit und der Zapfenbelastung steht, unterworfen und vollführt neben der Drehung um seine Achse zusätzliche Bewegungen im Bereich des Lagerspiel die unter gewissen Bedingungen um so mehr in Erscheinung treten, je grösser die Gleitgeschwindigkeit und die Zähigkeit des Schmiermittels ist und je kleinere Werte Lagerspiel und Belastung aufv, eisen.
Letztere Betriebsverhältnisse führen erfahrungsgemäss zu Schwingungen des Zapfens im Lager und zu einer gewissen Labilität der Lagerung, wodurch neben dem unruhigen Lauf eine dynamische Zusatzbeanspruchung der Lager nail allen schädlichen Auswirkungen eintreten kann.
Von besonders nachteiliger Wirkung ist dieser Zustand bei Maschinen mit hohen Drehzahlen, bei denen es auf genaue und stabile Lagerung der umlaufenden Teile ankommt, wie z. B. bei Präzisionszahnradgetrieben, bei Dampfturbinen, bei Werkzeugmaschinen für feinste Oberflächenbearbeitung als auch bei der Lagerung der Ankerwellen von Elektromaschinen, sofern hinsichtlich Einhaltung des Luftspaltes zwischen Rotor und Stator besondere Anforderungen gestellt werden. Ebenso betrifft dies die Querlagerung vertikaler Spindeln oder Wellen, ob sie nun durch Einzelkräfte oder durch reine Drehmomente beansprucht sind.
Die bisher bekannt gewordenen Vorschläge, den aufgezeigten Schwierigkeiten bei solchen Gleitlagern zu begegnen, zeigten sowohl fertigungsmässig als auch hinsichtlich voller Ausschöpfung der Möglichkeiten der Flüssigkeitsschmierung Unzulänglichkeiten, die einer nennenswerten erfolgreichen Anwendung mehr oder weniger entgegenstanden. Einen wesentlichen Beitrag zu einer fort- schrittlichen Losung des Problems brachte die
Anwendung exzentrisch im Lagergehäuse ein- gebauter Lagerbüchsen, mit einer Unterteilung senkrecht zur Längsachse des Lagers.
Demgegenuber besteht das Neue im Sinne der vorliegenden Erfindung in der Trennung der exzentrisch gelagerten Büchsen in eine eigentliche Lagerbüchse zur unmittelbaren Aufnahme der Lagerbelastung und in zwei Stabilisierungsbüchsen kleinerer Länge durch zwei Ebenen quer zur Längsachse des Lagers, wcbfi durch entsprechende Bemessung von Länge und Bohrung
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Zusatzbüchsen ermöglicht und ein zusätzliches Kippmoment, wie es die Anordnung des oben genannten Patentes bedingt, vermieden wird.
In der Zeichnung wird die erfindungsgemässe Konstruktion in einer beispielsweisen Aus- führungsform näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch das Lager mit dem Gehäuse 1, der mittleren Lagerbüchse 2 ais Tiaglager zur Aufnahme der Zapfenlast und den beiden Zusatzbüchsen 3 und 4, deren Aufgabe in der Erzeugung der Stabilisierungskräfte besteht. Alle drei Büchsen sind exzentrisch im Lagergehäuse 1 eingesetzt, wobei die Grösse der Exzentrizität 5 (Fig. 2) vor allem durch die erstrebte
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kleinste Höhe des Schmierspaltes bestimmt ist.
Beim Einbau in das Lagergehäuse werden die Exzentrizitäten 5 der Lagerbüchse und der Stabilisierungsbüchsen gegeneinander um den erforderlichen Winkel versetzt. Fig. 2 zeigt im Querschnitt die Traglagerbüchse 2 zur Aufnahme der Zapfenlast mit der Exzentrizität nach oben, während Fig. 3 und 4 die Querschnitte der Stabilisierungsbüchsen 3 und 4 zeigen, deren Exzentrizität 5 um den Winkel 6 nach rechts unten bzw. nach links unten gerichtet ist.
Beim Lauf des Zapfens im Lager wird in der Büchse 2 die der Zapfenlast entgegenwirkende Tragkraft erzeugt, während gleichzeitig in den Büchsen 3 und 4 die, je nach der Winkelstellung der Exzentrizität 5, voll oder zum Teil entgegengesetzt gerichteten Stabilisierungskräfte wirken, wodurch ein annähernd zentrischer, ruhiger Lauf des Zapfens ermöglicht wird. Sowohl durch die gegenseitige Stellung der Exzentrizität 5 als auch durch die Länge der Stabilisierungsbüchsen und durch deren Bohrungsgrösse kann das Mass der wirksamen Stabilisierungskräfte beeinflusst und dem Bedarf angepasst werden.
Die Zuführung des Schmiermittels kann in beliebiger Art geschehen, sie erfolgt jedoch zweckmässig so, dass in jeder der Lager-und Stabiü- sierungsbüchsen für sich die optimalen hydrodynamischen Schmierungsverhältnisse erzielt werden.