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Gleitlager
Die Erfindung betrifft ein Gleitlager mit hydrodynamischer Schmierung für kombinierte radiale und axiale Belastung.
Die sowohl radiale als auch axiale Belastungen der Welle aufnehmenden Gleitlager pflegen ge- wönlich derart beschaffen zu sein, dass die betref- fendenGleitflächenvoneinanderunabhängigangeordnet sind, wobei die axiale Gleitfläche an einem grösseren Durchmesser als die radiale Gleitfläche vorgesehen ist. Derart ausgeführte Gleitlager mit hydrodynamischer Schmierung weisen in Wirklichkeit stets eine geringere Tragfähigkeit auf, als then retisch einem Lager von endloser Länge entspricht.
Dieser bedeutende Nachteil der üblichen Ausführungen wird durch das Entweichen von Schmier- öl von den Rändern der radialen Gleitfläche verursacht, wobei sich der Einfluss der Ölentweichung desto mehr bemerkbar macht, je kürzer das Lager ist. Eine Erhöhung der Tragfähigkeit des Lagers durch Wahl einer grösseren Lagerlänge ist nicht angebracht, da dies zu einer unverhältnismässigen Vergrösserung der Reibungsverluste führt.
Weiters sind Gleitlager mit hydrodynamischer Schmierung für kombinierte radiale und axiale Belastung bekannt, bei denen die axialen und radialen Gleitflächen der Lagerschale um das Profil des Wellenbundes herum derart angeordnet sind, dass sich die radiale Gleitfläche am grössten Halbmesser des betreffenden Umrisses befindet.
Bei diesen bekannten Gleitlagern wird jedoch nicht die Funktionsbedingung erfüllt, dass die Verbindung der Gleitflächen sowohl für die radiale als auch für die axiale Belastung eine solche funktionelle Einheit erzielt, bei der das Entweichen von Schmieröl von den Rändern der radialen Gleitflä- chen wesentlich beschränkt ist.
Diese höchst notwendige Funktionsbedingung, die den Kern des ganzen Problems bildet, wird erfindungsgemäss dadurch erfüllt, dass sowohl die radiale Gleitfläche als auch die unmittelbar in diese fliessend übergehenden axialen Gleitflächen der Lagerschale in den belasteten Teilen des Lagers, zwecks Erhöhung des hydrodynamischen Druckes des Sohmiermittelfilms, als glatte, rillen-und nutlose Gleitflächen ausgebildet sind, wodurch an den Stellen des Überganges der radialen Gleitfläche in dieaxialenGleitflächendiehydrodynamischen Drücke in der Schmierschicht zwischen diesen Gleitfächen gegeneinander wirken, so dass ein Entweichen des Schmieröls, insbesondere von den Rän-
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Gleitfläche, effektiv veihindert,
Radial- und Axialbelastung wird durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung solcher Lager beseitigt, wobei eine wesentlich höhere Tragfähigkeit des Lagers, als bei einem gleich langen Lager von üblicher Konstruktion, erzielt werden kann.
Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise zwei Alternativen der Gleitlager gemäss der Erfindung, und zwar in einer horizontalen und einer vertikalen Ausführung. Es zeigt Fig. 1 eine Ansieht, teilweise im Schnitt der horizontalen Ausführung des Lagers, Fig. 2 ist ein Querschnitt des Lagers gemäss Fig. 1, Fig. 3 stellt im axialen Schnitt die vertikale Ausführung des Lagers dar und Fig. 4 ist ein teilweiser Grundriss und teilweiser Schnitt gemäss der Linie A-A aus Fig. 3.
. Die zur Aufnahme der vertikalen Belastung PR geeignete horizontale Ausführung des Lagers ist in ) Fig. l. und 2 veranschaulicht.
Auf der Welle 1 befindet sich ein Bund 9, dessen Umfangsfläche 2 crie radiale Gleitfläche bildet, wogegen diebeiden Seitenfläohen 3, 3'die axialen Gleitflächen der Welle bilden. Die entsprechende Lagerschale 4 weist die Gestalt eines Halbzylinders mit einer der Gestalt der Welle 1 mit dem Bund 9 'entsprechenden Aussparung auf. Die Aussparung für den Bund bilden die Gleitflächen der Schale 4, und zwar die Umfangsglicitfläche 5 für die radiale Belastung und Seitengleitflächen 6, 6'für die axiale Belastung. Alle diese Gleitflächen sind an beiden Enden mit Anlaufkanten von geeignetem Abschrä- gungswinkel versehen (siehe Fig. 2).
Bei den radialen Gleitflächen 5 sind es die Anlaufkanten 7,7' und bei den axialen Gleitflächen 6, 6'die Anlaufkanten 8,8'.
Der Bund 9 läuft mit seinem freien Unterteil in einem ölbad 10 ähnlich wie ein fester Schmi erring eines Lagers mit Ringschmierung. Das Öl wird von
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dem Bund 9 zu allen Gleitflächen 5,6, 6'der Lagersehale 4 getragen, wobei sich in den Anlaufkanten 7,7', 8, 8'keilförmige Ölfime bilden, die einen hydrodynamischen Druck des öls zwischen allen Gleitflächen der Lagerschale 4 und des Wel- lenbundes 9 hervorrufen. Infolge der beiderseitigen Anordnung der Anlaufkante 7, 7', 8, 8'wird diese
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erzielt.
Die Gleitflächen der Lagerschale 4 sind um das Profil des Bundes 9 (Fig. I) herum derart angeordnet, dass sich die radiale Gleitfläche 5 an dem grössten Umfangshalbmesser befindet, wogegen die axialen GleitHächen 6, 6'die Seitenwände des be-
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Profils bilden.Siessenden öl geleistete Widerstand erhöht, denn dieses öl muss durch eine schmale Lücke, d. h.
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das Lagerspiel zwischenLücke gegen seinen Ausfluss einerseits der hydrodynamische Druck zwischen den axialen Gleiflä- chen wirkt, anderseits wirkt auf das entweichende Öl Zentrifugalkraft ein.
Durch diese Beschränkung der Randverluste des Schmieröls aus der radialen
Gleitfläche 5 kann man eine wesentliche Erhöhung der radialen Tragfähigkeit erreichen, wobei der
Widerstand (hydrodynamischer Druck) zwischen den axialen Gleitflächen vorzugsweise zur Auf- nahme der axialen Belastungskraft P bzw. P. oder zur Erzielung der axialen Steifheit der gela- gerten Welle 1 ausgenützt wird.
Es ist ersichtlich, dass das Gleitlager in der be- schriebenen Anordnung z. B. zur Lagerung von
Wellen mit vertikaler Belastung, wie dies z. B. bei Fahrzeugen, Achsen von Eisenbahnwagen u. dgl. vorkommt, besonders vorteilhaft ist.
Die vertikale Ausführung des Lagers ist in Fig. 3 im Längsschnitt und in Fig. 4 in teilweisem Grund- riss und Schnitt veranschaulicht. Zwecks besseren
Vergleiches sind in diesen Figuren die einan- der entsprechenden Teile mit denselben Bezugs- zeichen wis bei der ersten Alternative versehen.
An der vertikalen Welle 1 ist hier wiederum ein
Bund 9 angeordnet, der am Umfang eine radiale
Gleitfläche 2 und seitliche axiale Gleitflächen 3, 3' der Welle bildet. Die aus zwei oder mehreren zu- sammensetzbaren Teilen bestehende Lagerschale 4 weist in ihrer Gesamtform die Gestalt eines hohlen zylindrischen Körpers auf, dessen innere Oberfläche die entsprechenden Gleitflächen für den Bund 9 der Welle 1 bildet. Die an beiden Seiten des Bun- des 9 angeordneten axialen Gleitflächen 6, 6'der
Lagerschale 4 werden von festen Segmenten 21 gebildet, gemäss Fig. 4 z. B. von drei Segmenten an jeder Seite.
Die axialen Gleitflächen 6, 6'an diesen Segmen- ten weisen an beiden Enden entsprechend abge- schrägte Anlaufkanten 13, 13'auf. Die radiale
Gleitfläche 5 wird unmittelbar durch die innere Umfangswand der Lagerschale 4 gebildet und ist in dieselbe Anzahl von Teilen, wie viele Segmente 11 sich an einer Seite befinden, unterteilt. Praktisch überdecken die Segmente 11 die einzelnen Teile der radialen Gleit@@äche 5, die durch Aus- Sprüngen 14 in der Wand der Lagerschale 4 von- emander gEtrennt sind. Die einzelnen Teile der radialen Gleitfläche 5 sind gleichfalls an beiden Seiten mit geeignet abgeschrägten Anlaufkanten
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'Der Bund 9 taucht entweder zur Gänze oder nur teilweise im ölbad 10 unter. Die Wirkung ist hier ähnlich wie bei der zuerst beschriebenen Alternative, und zwar auch in beiden Drehrichtungen der Welle 1.
Es ist ersichtlich, dass diese Ausführung z. B. für die Lagerung von vertikalen Wellen von Wasserturbinen u. dgl. geeignet ist. Die beschriebene vertikale Anordnung des Gleitlagers I : ann allerdings wesentlich vereinfacht werden, wenn die betreffende Belastung auf die Welle nur in einem bestimmten Sinn oder annähernd in einer Ebene einwirkt, so dass man z. B. nur mit zwei Segmenten an beiden Seiten oder sogar auch nur an der Unterseite des Wellenbundes auskommen kann.
Das nach dem beschriebenen. erfindungsgemässen Prinzip ausgestaltete Gleitlager mit hydrodynamischer Schmierung kann natürlich seiner Konstruk- tion nach den verschiedensten Betriebsbedingungen angepasst werden, was seine weitgehende Benüt- zung ermöglicht. Vom wirtschaftlichen Standpunt) sei auf die Vorteile seiner einfachen und in de1
Herstellung billigen Konstruktion hingewiesen, dit praktisch eine maximale Ausnützung der Gleitflä- chen und der Lagermaterialien in den anspruchs vollsten Betrieben (wie z. B. im Eisenbahntransport) ermöglicht und dies bei völliger Betriebsverlässlich- 'keit und langer Lebensdauer des Lagers.
. PATENTANSPRÜCHE :
1. Gleitlager mit hydrodynamischer Schmierung für kombinierte radiale und axiale Belastung, bei denen die axialen und radialen Gleitflächen der Lagerschale um das Profil des Wellenrbundes herum derart angeordnet sind, dass sich die radiale Gleitfläche am grössten Halbmesser des betreffenden Umrisses befindet, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die radiale Gleitfläche (5) als auch die unmittelba@ in diese fliessend übergehenden axialen Gleitflächen (6, 6') der Lagerschale (4) in den belasteten Teilen des Lagers, zwecks Erhöhung des hydrodynamischen Druckes des Schmiermittelfilms, als glatte, rillen-und nutlose Gleitflächen ausgebildet sind.
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