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Lagerfutter und Verfahren zur Herstellung desselben
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gebracht und der ungehärtete Kleber gehärtet.
Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens erfolgt demnach die Fertigstellung, d. h. die Härtung eines zusammengesetzten Lagerfutters nach Einbau desselben in ein Lager. Im übrigen kann die
Herstellung von Lagern, insbesondere von selbsteinstellenden Lagern unter Verwendung von erfindungsgemässen Lagerfuttern nach eigenen noch nicht veröffentlichten Vorschlägen vorgenommen werden.
Vorteilhafterweise wird das Lagerfutter unter gleichzeitiger Hitze-und Druckeinwirkung ausgehärtet, sobald sich das Harz verfestigt hat.
Die ausgehärtete und glatt gepresste Masse weist gute Selbstschmiereigenschaften und eine gute
Tragfähigkeit auf. Die Pressmasse ist hinreichend biegsam, so dass sie in Form von zylindrischen
Lagerbuchsen ausgebildet werden kann.
Das erfindungsgemässe Lagerfutter kann dadurch hergestellt werden, dass ein Kleber in die
Zwischenräume eines selbstschmierenden Kunststoffgewebes eingebracht wird, u. zw. unter hohem
Druck bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung, um den Kleber auszuhärten. Der Druck soll hinreichend gross sein, um die Fäden des Gewebes zusammenzupressen und das Gewebe zu glätten. Der beim
Pressen ausgehärtete Kleber hält das Gewebe in dem plattgepressten Zustand fest. Das auf diese Weise bearbeitete Gewebe ist immer noch hinreichend biegsam, so dass es als Lagerbuchse ausgebildet werden kann.
Das erfindungsgemässe Lagerfutter weist gegenüber bisher bekannten Produkten verschiedene
Vorteile auf. Es ist einfach herstellbar und kann leicht zu beliebiger Gestalt geformt werden. Weitere
Vorteile sind aus den folgenden Erläuterungen zu entnehmen, worin auf die Zeichnungen Bezug genommen ist. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 und 2 ein erfindungsgemässes Lagerfutter unmittelbar vor bzw. nach seinem Einbau in ein Lager, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein bekanntes mit
Klebemittel durchtränktes Gewebe, Fig. 4 einen Querschnitt durch ein mit Klebemittel durchsetztes
Gewebe gemäss der Erfindung, Fig. 5 und 6 ein erfindungsgemässes zusammengesetztes Lagerfutter unmittelbar vor bzw. nach seinem Einbau in ein Lager und Fig. 7 und 8 vergrösserte
Querschnittsabschnitte von zwei verschiedenartigen, in Fig. 5 gezeigten Lagerfutterpressmassen.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Lagerfutters enthält eine Mischung aus einem wärmehärtbaren Harz und aus einem selbstschmierenden, hitzebeständigen Kunststoff, vorzugsweise
Polytetrafluoräthylen. Vorzugsweise enthält die Masse oder Mischung zu etwa gleichen Volumenteilen ein Epoxydharz und ein Polytetrafluoräthylen-Pulver. Das Polytetrafluoräthylen-Pulver kann man kaufen oder aus handelsüblichen Polytetrafluoräthylen-Platten herstellen, indem man das Material in eine Drehbank einspannt und bei einer einer hohen Rotationsgeschwindigkeit mit einer Feile bearbeitet.
An Stelle des Polytetrafluoräthylen-Pulvers können auch Polytetrafluoräthylen-Flocken mit Polytetrafluoräthylen-Fasern verwendet werden. Diese Fasern können beispielsweise 0, 4 mm lang sein.
Die Polytetrafluoräthylen-Teilchen können chemisch geätzt werden, so dass sie besser verklebt werden können.
Die Masse oder das Gemisch aus Epoxydharz und Polytetrafluoräthylen-Pulver kann durch Anstreichen, Aufsprühen oder irgenein ähnliches Verfahren auf den Träger aufgebracht werden. Der Träger kann beispielsweise ein Gewebe aus einer Polyester-Stapelfaser, Glasfaser, Aluminiumfolie oder aus einem ähnlichen Stoff sein. Zur besseren Schmierfähigkeit kann man eine weitere Schicht aus Polytetrafluoräthylen-Pulver oder Flocken auf derjenigen Lagerfutteroberfläche auftragen, die bei dieser Art der Lagerfutterherstellung von der Trägerschicht am weitesten entfernt liegt.
Weiterhin kann man die Futteroberfläche für diesen Zweck mit einem geeigneten festen Schmiermittel, beispielsweise Molybdändisulfid, bestauben. Neben den guten Schmiereigenschaften vermindert dieser Aufbau die Lagerreibung. Dies wird durch den Harzüberzug und durch das Ausglätten der Unebenheiten an der Grenzfläche zwischen dem Lagerfutter und dem Lagerinnenteil erreicht. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, Molybdändisulfid oder ein anderes Trockenschmiermittel zu verwenden, da Polytetrafluoräthylen selbst ausgezeichnete Schmiereigenschaften hat. Die Harzmasse wird auf der Trägerschicht ausgehärtet, was normalerweise etwa einen Tag dauert.
Das auf diese Weise aufgebaute Lagerfutter wird zwischen zwei ebene Platten einer Hochdruckpresse gebracht. Die Druckplatten, die für ein bevorzugtes Klebemittel auf eine Temperatur
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beibehalten. Der Pressdruck wird lediglich kurzzeitig verringert, so dass Gase entweichen können.
Zur schnelleren Herstellung kann man einen Schichtkörper aufbauen. Man nimmt dabei als Unterlage eine rostfreie Stahlplatte, eine Gleitbahn aus reinem Polytetrafluoräthylen, ein nicht
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ausgehärtetes Lagerfutter, eine weitere Schicht aus reinem Polytetrafluoräthylen, ein weiteres nicht ausgehärtetes Futter usw. Der auf diese Weise aufgebaute Schichtkörper wird auf seiner Oberseite ebenfalls mit einer rostfreien Stahlplatte abgedeckt. Die Gleitbahnen aus reinem Polytetrafluoräthylen sollen ein Verkleben des Harzes mit den starren Stahlplatten verhindern. Die Dicke eines derartig aufgeschichteten Stapels ist jedoch begrenzt, u. zw. dadurch, dass bei einem zu dicken Stapel die mit
Klebemittel versehenen Futter die erforderliche Aushärttemperatur nicht erreichen.
Aus diesem Grund und auch zur Erzielung einer besseren mechanischen Festigkeit kann man weitere rostfreie Stahlplatten einschieben, die auf beiden Seiten mit Gleitplatten aus Polytetrafluoräthylen umgeben sind.
Gemäss dem bereits beschriebenen Vorgang wird das Harz ausgehärtet. Dabei wird das Harz polymerisiert. Dies ist ein nicht umkehrbarer Vorgang. Die Polytetrafluoräthylen-Teilchen verkleben dabei mit dem Träger und werden unverrückbar festgehalten. Nach der Aushärtezeit wird das glattgepresste Futter der Presse entnommen. Das Futter ist biegsam und kann sehr leicht in eine zylindrische oder röhrenartige Form gebracht werden.
Dann wird eine weitere nicht ausgehärtete Harzschicht auf das Futter aufgebracht, u. zw. insbesondere auf den Futterträger. Man lässt diese zweite Harzschicht härten, beispielsweise einen Tag lang. Bei dieser Harzschicht handelt es sich vorzugsweise um dasselbe Epoxydharz, das vorher verwendet wurde, obwohl man auch andere Klebemittel verwenden könnte. Derartige Klebemittel können als Film oder Folie gekauft werden.
Wie man aus dem in Fig. 5 gezeigten Querschnitt sieht, wird das Futter --30-- mit der nichtgehärteten zweiten Harzschicht-40--und mit der Trägerschicht--50--röhrenförmig ausgebildet und zwischen einen zusammenpressbaren oder zusammenstauchbaren metallischen Aussenkörper und einen Innenkörper eines Kuegelgleitlagers gebracht. Die Körper--10 und 20-sind mit miteinander angepassten konkaven bzw. konvexen Flächen versehen. Das Lager wird dann unter Druck zusammengepresst oder zusammengestaucht. Dies kann dadurch geschehen, dass man eine schräg zulaufende Form über den Aussenteil presst, um das in Fig. 6 gezeigte zusammengebaute Lager zu bilden.
Da die Polytetrafluoräthylen-Teilchen in dem ausgehärteten Harz, das mit der Trägerschicht verklebt ist, fest in ihrer Lage gehalten werden, weist das erfindungsgemässe Lagerfutter keine nachteiligen federnden Eigenschaften auf, wie es bei den bekannten Futtern aus Geweben der Fall war.
Das erfindungsgemässe Lagerfutter wird daher nach dem Stauch-oder Kontraktionsvorgang durch schwere Belastungen nicht mehr deformiert. Aus diesem Grunde können enge und gleichförmige Toleranzen zwischen den inneren und äusseren Lagerteilen gewährleistet werden.
Nach dem Zusammenbau und Zusammenpressen wird das Lager in einen Ofen gebracht und auf eine Temperatur erhitzt, die etwas geringer ist als die bei dem ersten Aushärtvorgang angewendete Temperatur, d. h. etwa 1770C für ein bevorzugtes Klebemittel. Eine etwas niedrigere Temperatur reicht aus, um die zweite Harzschicht auszuhärten und das zusammengesetzte Futter--30--mit dem Aussen teil ---10-- zu verkleben. Da diese Temperatur etwas geringer ist als die Temperatur beim ersten Aushärtvorgang, wird die an den Innenteil oder den Innenring --20-- angrenzende Schmierfläehe des Lagerfutters während dieses zweiten Wärmevorgangs nicht erweicht. Auf diese Weise entsteht keine unerwünschte Verklebung zwischen dem Lagerfutter--30--und dem Innenring --20--.
Wenn es wünschenswert ist, dann kann man das Lagerfutter--30--mit seiner
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Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Querschnitt durch zwei Lagerfutter, von denen das eine zusätzliche Tetrafluoräthylen-Teilchen an seiner selbstschmierenden oberen Fläche enthält.
Das erfindungsgemässe Lagerfutter wird vorzugsweise aus einem mit Polytetrafluoräthylen-Fäden ausgebildeten Gewebe hergestellt. Ein derartiges Gewebe kann eine einzige Gewebelage oder ein zusammengesetztes Doppelgewebe mit Polytetrafluoräthylen-Fäden enthalten, die mit andern besser verklebbaren Fäden, beispielsweise aus Baumwolle oder Polyester, verwebt sind. Ein derartiges Gewebe wird beispielsweise von der Russell Manufacturing Company hergestellt.
Ein nicht ausgehärtetes hitzehärtbares Harz, beispielsweise das bereits erwähnte Epoxydharz, wird auf die eine Oberfläche des Gewebes aufgetragen. Das Harz kann durch Aufstreichen, Sprühen oder Aufwalzen aufgebracht werden. Die der mit Harz überzogenen Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche wird ebenfalls mit einem geeigneten festen Schmiermittel bestaubt, beispielsweise mit Molybdändisulfid.
Das auf der einen Seite mit einem Harzüberzug versehene Gewebe wird zwischen die Druckplatten einer Hochdruckpresse gebracht. Während des Pressens werden die Druckplatten erhitzt, wobei die Platten so lange den Druck ausüben, bis das Harz ausgehärtet ist. Wenn der gleiche Harzkleber wie bei dem zuerst beschriebenen Verfahren benutzt wird, dann wird etwa die gleiche Temperatur angewendet, die bereits in bezug auf die Polytetrafluoräthylen-Teilchen weiter vorne angegeben wurde. Der
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Gewebe abhängt.
Zur schnelleren Herstellung kann wieder das bereits erwähnte Schichtverfahren angewendet werden, bei dem abwechselnd Schichten aus nicht gehärteten Lagerfuttern und Gleitbahnen aus
Polytetrafluoräthylen zwischen rostfreie Stahlplatten gelegt werden.
Nach dem Aushärtevorgang wird das durchsetzte oder durchtränkte Gewebe aus der Presse herausgenommen. Das auf diese Weise behandelte Gewebe ist biegsam, so dass es sehr leicht röhrenförmig ausgebildet werden kann. Allerdings ist es nicht so biegsam, wie das ursprüngliche
Gewebe. Beim Biegen des Gewebes treten keine Risse auf und das ausgehärtete Klebemittel trennt sich nicht von den Gewebefasern.
Auf dem zusammengepressten Gewebe wird dann eine weitere nicht ausgehärtete Harzschicht aufgetragen. Bei einem Doppelgewebe wird die zweite Schicht auf diejenige Seite aufgebracht, auf der sich die besser verklebbaren Fasern befinden. Diese zweite Harzschicht kann ebenfalls auf das Gewebe aufgestrichen werden, obgleich auch andere Verfahren zum Aufbringen des Harzes angewendet werden können.
Wie in Fig. l gezeigt ist, wird das zusammengepresste Gewebe mit der zweiten nicht ausgehärteten Harzschicht ---3-- als Hohlzylinder ausgebildet und zwischen den dehnbaren oder zusammenstauchbaren metallischen Aussenteil oder äusseren Laufring--l--und den Innenteil oder inneren Laufring --2-- eines Kugelgleitlagers gebracht. Die Laufring --1 und 2-weisen einander angepasste konkave bzw. konvexe Flächen auf. Das Lager wird dann unter Anwendung von Druck zusammengezogen, um das in Fig. 2 gezeigte zusammengebaute Lager zu bilden.
Da die Fasern des zusammengepressten Lagerfutters von dem ausgehärteten Harz fest in ihrer Lage gehalten werden, zeigt dieses erfindungsgemässe Lagerfuttergewebe keine federnden Eigenschaften wie die bekannten Gewebe. Das erfindungsgemässe Lagerfutter wird daher nach dem Zusammenziehen oder Zusammenbau unter Einwirkung von schweren Belastungen nicht deformiert. Auf diese Weise kann man enge und gleichförmige Toleranzen zwischen den inneren und äusseren Lagerteilen aufrechterhalten.
Nach dem Zusammenpressen und Zusammenbau wird das Lager in einen Ofen gebracht. Unter Einwirkung von Hitze wird die zweite Harzschicht ausgehärtet und dabei das Polytetrafluoräthylen- Gewebe--3--mit dem äusseren Laufring verklebt. Wenn es wünschenswert ist, dann kann man das Gewebe mit seiner Klebeoberfläche gegenüber dem inneren Laufring--2--anordnen, so dass das Futter mit dem Innenring des Lagers verklebt.
Fig. 3 zeigt ein Polytetrafluoräthylen-Gewebe, das nach einem herkömmlichen Verfahren mit einem metallischen Träger verklebt wurde. Hiebei sieht man die Dispersion des Harzklebemittels --6-- in einem selbstschmierenden Gewebe. Bei den bekannten Verfahren wird nicht der hohe Druck angewendet wie bei der Erfindung. Das Klebemittel --6-- fliesst daher bei den herkömmlichen Verfahren nur in die Zwischenräume zwischen der Kette--4--und dem Schuss--5--des Gewebes. Ausserdem bildet das Klebemittel --6-- auch eine Schicht auf der Rückseite des Gewebes.
Die Fig. 4 zeigt im Gegensatz dazu ein Gewebe, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde. Unter der Einwirkung des hohen Druckes wird das Klebemittel--6--nicht nur zwischen die Kette und den Schuss des Gewebes gebracht, sondern auch zwischen die einzelnen Fasern --7-- gepresst, die einen Gewebefaden bilden. Das Klebemittel--6--verklebt daher bei dem erfindungsgemässen Verfahren sowohl die Fasern als auch die Fäden. Das Klebemittel hält dann die Gewebefäden in ihrer gepressten Form fest. Wie bei dem herkömmlichen Verfahren, so wird auch auf der Rückseite des Gewebes eine Klebeschicht gebildet.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren verklebt das Klebemittel mit dem in Fig. l gezeigten Metallkörper--l--und umschliesst eine beträchtliche Anzahl der Fasern in einem Gewebefaden. Dadurch wird ein wesentlich besseres mechanisches Verkleben als früher erreicht.
Obwohl die Erfindung hierin mit Bezug auf ein Lagerfutter für Kugelgleitlager erläutert wurde, können die erfindungsgemässen Lagerfutter auch zum Herstellen von Lagerbuchsen oder andern Lagerteilen verwendet werden. In diesen Fällen haben dann die Aussenteile oder äusseren Laufring--1 bzw. 10--und die Innenteile oder inneren Laufring--2 oder 20--gerade einander angepasste Flächen.
Ein Lagerfutter kann beispielsweise auch dadurch hergestellt werden, indem man ein reines Klebemittel auf einem Trägerstoff aufträgt und dann Polytetrafluoräthylen-Teilchen auf der selbstschmierenden Lagerfutteroberfläche aufbringt. Die Polytetrafluoräthylen-Teilchen und das Polytetrafluoräthylen-Gewebe können auch aus Polytetrafluoräthylen, das Kohlenstoff als Füllstoff enthält, hergestellt werden. Ferner kann man im Falle eines gewebten Lagerfutters das Epoxydharz auf
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beiden Seiten des Gewebes auftragen, so dass das Harz die Gewebezwischenräume besser durchsetzt, wenn sich das Gewebe zwischen den beheizten Druckplatten befindet.
Bei einem gewebten Trägermaterial kann dieses Material aus Metalldraht hergestellt sein oder es kann sich um ein Gewebe handeln, das zum Teil aus Metalldraht und zum Teil aus einem andern Material besteht. Der Metalldraht verleiht dem Futter die Eigenschaft, hohen Temperaturen zu widerstehen.
PATENTANSPRÜCHE :
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gehärtet und Bestandteil eines Gemisches ist, welches geätzte Polytetrafluoräthylen-Teilchen oder -fäden enthält.
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