<Desc/Clms Page number 1>
Selbst schmierende Lagerschale
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstschmierende Lagerschale, d. h. auf eine, die durch Pres- sung eines Pulvers unter nachfolgender Sinterung hergestellt ist. Solche Lagerschalen weisen ein Poren- volumen von etwa 300/0 des Gesamtvolumens auf, und die Poren stehen untereinander in Verbindung und schliessen ein Schmiermittel ein.
Eine in einem nicht selbstschmierenden Lager laufende Welle ist mit einer Pumpe vergleichbar. Die Welle zieht das Schmiermittel mit, das sich unter Druck in einem Bereich befindet, der bezogen auf die Lagerachse benachbart der Aufnahmezone der Lagerlast ist. In den ändern Bereichen steht das Schmiermittel nicht unter Druck. Der Schmiermittelumlauf um die Welle vollzieht sich einerseits in Drehrichtung im Bereiche des unter Druck befindlichen Schmiermittels, anderseits entgegen der Drehrichtung in Rinnen (Schmiernuten), die in den Lagerwänden vorgesehen sind.
Bei metallischen selbstschmierenden Lagern wird das Schmiermittel zunächst durch Kapillarität festgehalten. Um einen Austritt des Schmiermittels aus der Lagerschale zu erhalten, ist es notwendig, dass die Kapillarkräfte geringer sind, als der durch die Wellendrehung hervorgerufene Unterdruck. Im gegenteiligen Fall kommt es zu keiner Bildung eines Schmiermittelfilms. Aus. diesem Grunde erscheint es notwendig, relativ grosse Poren vorzusehen. Um jedoch eine ausreichende Tragkraft des Lagers zu erhalten, dürfen die Poren nicht zu gross gewählt werden, denn das Schmiermittel trachtet bei Lagerbelastung aus der Druckzone in die Poren einzutreten.
Bei zu grossen Poren vollzieht sich der Schmiermittelumlauf dann zum Teil im Inneren der Lagerschale, und Versuche haben gezeigt, dass bei grösseren Umlaufzahlen und Steigerung der Lagerbelastung der Schmiermittelfilm abreisst, weil das Schmiermittel in die Poren eindringt.
Die wunschenswerte Lagertragfähigkeit fordert daher möglichst kleine Poren, und Versuche haben gezeigt, dass die höchste Belastbarkeit einer Lagerschale bei so feinen Poren erreicht wird, dass der Unterdruck 1 kg, d. h. nahe dem absoluten Vakuum ist und dann keine Schmiermittelaufnahme durch die Lagerschale erfolgt. Mit einem Schmieröl mit einer Oberflächenspannung von 32 dyn/cm entspricht dieser Zustand einer Porengrösse von etwa 1,4 li, jedoch war festzustellen, dass schon mit Poren von 3 bis 4 u dieser Unterdruck erreichbar ist, was wohl davon kommt, dass die Poren nicht genau zylindrisch sind.
Die ihr die Heranbringung des Schmiermittels notwendige Bedingung, d. h. eine nicht vernachlässigbare Porosität, scheint nun der Bedingung zu widersprechen, die wegen der Lagerlast zu stellen ist, nämlich das Vorhandensein möglichst kleiner Poren.
Es konnte nun festgestellt werden, dass die das Schmiermittel im Lager zurückhaltende Kapillarität diejenige ist, die an der Aussenseite oder an den Seitenflanken der Lagerschale auftritt und nicht diefje" nige, die in der Zone zwischen Welle und Schale auftritt, die leicht mit Öl zu fallen ist. Es ergibt sich daraus, dass solange Öl zwischen Lagerschale und Welle eintreten kann, als Luft von aussen oder den Seiten in die Lagerschale eindringt.
Es wurde daher schon vorgeschlagen, bei einer selbstschmierenden Lagerschale der eingangs erw hn - ten Art im Bereiche, der mit der Welle in Berührung steht, eine Zone feiner Poren und im der Aussenluft zugewendeten Bereich eine Zone grösserer Poren vorzusehen.
<Desc/Clms Page number 2>
Ausgehend von letztgenanntem Vorschlag kann nun erfindungsgemäss eine weitere Erhöhung der Trag- kraft solcher Lagerschalen dadurch erzielt werden, dass die feinen Poren derart bemessen sind, dass bei
Herstellung eines Vakuums im Inneren der mit einem Schmiermittel getränkten Lagerschale und Belas- sung des Atmosphärendruckes ausserhalb, das Vakuum auch bei Abschaltung der Vakuumquelle bestehen bleibt.
Vorzugsweise weist die feinporige Zone Poren mit einem Durchmesser unter 3,u bzw. die grosspo- rige Zone solche mit einem Durchmesser von mehr als 5 u auf.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung besteht schliesslich darin, dass sich die feinporige Zone über die ganze Lagerlänge erstreckt und einen Zylinder mit einer Wandstärke unter 1 mm bildet, während die grossporige Zone die erstgenannte Zone mit einer Stärke von mehreren Millimetern überdeckt.
Der Vollständigkeit halber sei auch noch erwähnt, dass auch Vorschläge bekannt sind, gemäss derer die Zonen unterschiedlicher Porosität auf verschiedene Segmente der Lagerschale aufgeteilt sind.
An Hand der Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Lagerschale, Fig. 2 einen Schnitt nach der Li- nie li-lI der Fig. 1, Fig. 3 eine Variante in gleicher Darstellung wie die Fig. l, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 eine zweite Variante im Querschnitt und Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Porengrösse innen und aussen verschieden ist. Im Inneren beträgt die Porengrösse für die Schicht 1 weniger als 1, 5 je, wogegen in der Aussenschicht 2 der Porendurchmesser Grössenordnung von 20 li hat, jedenfalls aber mehr als 5 li beträgt.
Es ist festzuhalten, dass, um einen kleineren Durchmesser als 1, 5 lui zu erzielen, ein Durchmesser der Pulverkörner von 4 u ausreicht.
Unter diesen Bedingungen kann die Luft sehr leicht von aussen in das Lager eindringen und ein Ölvolumen freisetzen, das dann die feinporige Zone durchdringt, die dadurch völlig mit Öl getränkt ist.
In der Zone, in der das Öl unter Druck steht, ist die feinporige Zone schwerer zu durchdringen und demnach ist die Tragkraft gross.
Diese Lager wurden eingehend untersucht. Im Zuge dieser Untersuchung wurde der Wert PV gemessen, der beim Dauerlauf und bei einer bestimmten Temperaturerhöhung auftrat. In diesem Produkt bedeutet P die gesamte auf die Welle gegebene Last in Kilogramm geteilt durch das Produkt aus dem Innendurchmesser und der Länge des Lagers und V die Umfangsgeschwindigkeit der Welle in Meter pro Sekunde. Die Versuche wurden durch Vergleich selbstschmierender Lager, deren Porengrösse durchwegs gleich war, mit doppelschichtigen Lagern nach der Erfindung ausgeführt.
Bei einem Wellendurchmesser von 25 mm und einer Drehzahl von 1500 U/min und einem Öl von einer Viskosität von drei Englergraden bei 500C und einer Temperaturerhöhung gegenüber der Umgebung von 60 C, wurden folgende Maximalwerte für PV gemessen :
Homogenes Lager mit einer Porengrösse von 20 Jl..... 18 homogenes Lager mit einer Porengrösse von 10 il..... 25 homogenes Lager mit einer Porengrösse von In..... 0 doppelschichtiges Lager mit Poren von 1 bis 20 je..... 110.
DieDickederSchichtmit l j -Poren war 0, 25 mm und die Gesamtdicke der Lagerschicht war 5 mm.
Ein Mittel um die feinporige Schicht einer erfindungsgemässen Lagerschale, das mit Öl imprägniert ist, zu prüfen, besteht darin, dass das Innere der Lagerschale evakuiert und sein Äusseres unter Atmosphärendruck gehalten wird. Das in der Lagerschale enthaltene Öl beginnt sodann gegen das Lagerinnere zu strömen, so lange, bis die Aussenluft die Zone feiner Poren erreicht hat, worauf sich dort eine Hemmung für ein weiteres Vordringen zeigt, die so heftig ist, dass auch bei abgeschalteter Vakuumpumpe das La- gerinnere evakuiert bleibt. Bei konventionellen Lagern, die keine feinporige Zone besitzen, tritt die Aussenluft bis ins Lagerinnere ein.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Variante besteht darin, dass eine Zone 3 mit Poren von 1 u zwischen Zonen 4 mit Poren von 20 li eingefügt ist. Das Eindringen von Luft und demnach der Bereich grösster Ölströmung erfolgt von Seiten der grossporigen Zonen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Variante, bei der eine feinporige Zone 5 völlig von einer Zone grosser Poren 6 umschlossen ist.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt und es sind zahlreiche weitere Varianten möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Porengrösse mit der Art des Schmiermittels sich ändern ; z. B. bei Verwendung eine3 Silikonöls können die feinen Poren etwa dreimal so klein sein als die in den angegebenen Beispielen.