AT392522B - SLIDE BEARING ELEMENT WITH INHOMOGENIC ANTIFRICTION LAYER - Google Patents
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- AT392522B AT392522B AT1573/86A AT157386A AT392522B AT 392522 B AT392522 B AT 392522B AT 1573/86 A AT1573/86 A AT 1573/86A AT 157386 A AT157386 A AT 157386A AT 392522 B AT392522 B AT 392522B
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Description
AT 392 522 BAT 392 522 B
Die Erfindung betrifft ein Gleitlagerelement mit inhomogener Antifriktionsschicht, bestehend aus einer Stützschicht und einer auf der Stützschicht aufgebrachten Tragschicht aus Lagerwerkstoff, die mit im wesentlichen axialem Abstand voneinander im wesentlichen parallel angeordnete, zumindest über einen Teil der Gleitfläche verteilte, mit einem Gleitlagerwerkstoff ausgefüllte nutartige Vertiefungen aufweist, wobei der Lagerwerkstoff der Tragschicht eine geringere oder größere Härte aufweist als der die nutartigen Vertiefungen ausfüllende Gleitlagerwerkstoff, beispielsweise Radialgleitlager mit sich in axialem Abstand voneinander in Umfangsrichtung erstreckenden, mit Gleitlagerweikstoff ausgefüllten Vertiefungen in der TragschichLThe invention relates to a slide bearing element with an inhomogeneous antifriction layer, consisting of a support layer and a support layer made of bearing material applied to the support layer and having essentially axial spacing from one another, essentially parallel, at least over a part of the sliding surface, filled with a slide bearing material and filled with a groove-like recesses , wherein the bearing material of the base layer has a lower or greater hardness than the plain bearing material filling the groove-like depressions, for example radial plain bearings with axially spaced circumferential recesses in the base layer filled with plain bearing plastic
Aus der AU-PS 143 992, insbesondere deren Fig. 5 und den zugehörigen Teilen der Beschreibung, ist ein Gleitlager mit inhomogener Antifriktionsschicht bekannt, und zwar mit sich in Umfangsrichtung des Gleitlagers erstreckender, wendelförmiger Rillenanordnung. Diese Rillen sind mit einem weichen Gleitlagerweikstoff gefüllt, der nur geringe Tragfähigkeit, dafür aber gute Reibeigenschaften aufweist. Die Dimensionierung der Rillen soll gemäß AU-PS 143 992 den unterschiedlichen Betriebsbedingungen angepaßt sein. Jedoch ist keine Angabe über die tatsächliche Anpassungsweise an die Betriebsbedingungöl gemachtFrom AU-PS 143 992, in particular Fig. 5 and the associated parts of the description, a plain bearing with an inhomogeneous anti-friction layer is known, specifically with a helical groove arrangement extending in the circumferential direction of the plain bearing. These grooves are filled with a soft plain bearing plastic, which has only a low load-bearing capacity, but has good friction properties. The dimensions of the grooves should be adapted to the different operating conditions in accordance with AU-PS 143 992. However, no information is given about the actual adaptation to the operating condition oil
Aus der AT-PS 323 476 ist ein Antifriktionselement, insbesondere ein Gleitlager bekannt, das als monolithischer Preßteil ausgebildet ist, in dem abwechselnd die aus einem mit Starrsclunieren vom Typ wie Graphit, Bomitrid, Molybdänsulfid einzeln oder einem Gemisch dieser Stoffe gefüllten Konstruktionspolymer vom Typ Phenolharze, Polyester, Polyheteroarylene, Polyolefine, Polyphenyle od. dgl. Materialien bestehenden selbstschmierenden Kunststoffabschnitte angeordnet sind. Auch die AT-PS 323 476 gibt keinen Aufschluß über die Dimensionierung der mit Festschmiermittel gefüllten Vertiefungen in der TragschichLFrom AT-PS 323 476 an antifriction element, in particular a plain bearing is known, which is designed as a monolithic pressed part, in which the construction polymer of the phenolic type, filled with rigid clunches of the type such as graphite, bomitride, molybdenum sulfide, or a mixture of these substances, alternately , Polyester, polyheteroarylene, polyolefins, polyphenyls or the like. Materials consisting of self-lubricating plastic sections are arranged. AT-PS 323 476 also does not provide any information about the dimensions of the depressions in the base layer filled with solid lubricant
Ferner ist es aus der EP-PS 57 808 und der US-PS 4 400 099 bekannt, einen weicheren Lagerwerkstoff in sich im wesentlichen in Laufrichtung erstreckende nutartige Vertiefung einer härteren Lagerwerkstoffschicht einzubetten, um die Vorteile eines härteren Lagerwerkstoffes mit den Vorteilen weicherer Gleitlagerwerkstoffe in einem Gleitlager zu verbinden. Da durch eine Festlegung des Abstandes benachbarter Ausnehmungen für eine feine Verteilung des härteren und weicheren Lagerwerkstoffes über die Laufflächenbreite gesorgt ist, kommen die einzelnen Lagerwerkstoffe auch in ein einem örtlichen Belastungsbereich nicht nur für sich, sondern in ihrer Kombination zur Wirkung, sodaß die Nachteile der einzelnen separaten Lagerwerkstoffe im wesentlichen ausgeschaltet sind. Die Lagerwerkstoffschicht aus einem härteren Werkstoff übernimmt dabei eine Tragfunktion, die eine relative Entlastung des weicheren Werkstoffes bedingt, was eine Erhöhung der Dauerfestigkeit und der Verschleißfestigkeit zur Folge hat. Derartige Gleitlager verhalten sich deshalb bezüglich ihrer Notlaufeigenschaften weitgehend wie Lager mit einer durchgehenden Laufschicht aus einem weicheren Lagerwerkstoff, besitzen aber diesen letzteren Lagern gegenüber den Vorteil eines bedeutend geringeren Verschleißes. Das aus der EP-PS 57 808 und der US-PS 4 400 099 bekannte Gleitlager soll deshalb günstige Betriebsergebnisse hinsichtlich Verschleiß und Ermüdung liefern, weil die Rillenabmessungen, wie Breite, Tiefe und Abstand in einer bestimmten Abhängigkeit vom Lagerdurchmesser festgelegt werden.Furthermore, it is known from EP-PS 57 808 and US-PS 4,400,099 to embed a softer bearing material in a groove-like depression of a harder bearing material layer which extends essentially in the running direction in order to combine the advantages of a harder bearing material with the advantages of softer sliding bearing materials To connect plain bearings. Since the spacing of adjacent recesses ensures a fine distribution of the harder and softer bearing material over the tread width, the individual bearing materials come into effect not only in a local load area, but also in their combination, so that the disadvantages of the individual separate bearing materials are essentially turned off. The bearing material layer made of a harder material takes on a supporting function which relieves the softer material relatively, which results in an increase in the fatigue strength and wear resistance. With regard to their emergency running properties, plain bearings of this type therefore behave largely like bearings with a continuous running layer made of a softer bearing material, but have the advantage of a significantly lower wear compared to these latter bearings. The plain bearing known from EP-PS 57 808 and US Pat. No. 4,400,099 is said to provide favorable operating results with regard to wear and fatigue, because the groove dimensions, such as width, depth and distance, are determined in a certain dependence on the bearing diameter.
Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß einmal durch die angegebenen extrem weit auseinanderliegenden Maximal-und Minimalbereiche der Rillenabmessungen eine optimale Verteilung der weichen und harten Traganteile selbst in mittleren Bereichen nicht gegeben ist. Lager dieser Ausführungsform sind deshalb nicht dazu geeignet, die an sie gestellten und erwarteten hohen Anforderangen zu erfüllen, da weitere wichtige Kriterien vernachlässigt wurden. So blieb beispielsweise unberücksichtigt, daß Lager mit einem bestimmten Durchmesser völlig unterschiedlich belastet sein können und der Lagerdurchmesser als Bezugsgröße deshalb allein in keiner Weise dazu geeignet ist, Verschleiß und Ermüdung vermindernde Maßnahmen in einer für die Praxis ausreichenden Weise zu definieren.Practice has shown, however, that due to the extremely wide-spaced maximum and minimum ranges of the groove dimensions, there is no optimal distribution of the soft and hard load-bearing components, even in middle areas. Bearings of this embodiment are therefore not suitable to meet the high demands placed on and expected of them, since other important criteria have been neglected. For example, it was disregarded that bearings with a certain diameter can be subjected to completely different loads and that the bearing diameter as a reference variable alone is therefore in no way suitable for defining measures to reduce wear and fatigue in a manner that is sufficient for practical use.
In der FR-PS 2 157 072 wird zwar die Lastabhängigkeit der Konstruktion angesprochen, eine Lehre, wie die Lastabhängigkeit berücksichtigt werden soll, wird jedoch nicht gegeben.FR-PS 2 157 072 addresses the load dependency of the construction, but does not teach how the load dependency should be taken into account.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein hochbelastbares Gleitlager mit inhomogener Antifiriktionsschicht zu schaffen, welches die an ein hochbelastbares Gleitlager zu stellenden Forderungen voll erfüllt und dabei die Möglichkeit schafft, die für die Verminderung von Verschleiß und Ermüdung einzusetzenden Maßnahmen aufgrund der im jeweiligen Fall vorgesehenen spezifischen Lagerbelastung vorher eindeutig und reproduzierbar festzulegen.The object of the invention is therefore to provide a heavy-duty slide bearing with an inhomogeneous anti-friction layer, which fully meets the requirements to be placed on a heavy-duty slide bearing and thereby creates the possibility of taking the measures to be used to reduce wear and tear due to the specific measures provided in the respective case Determine the bearing load clearly and reproducibly beforehand.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 3 enthaltenen Merkmale gelöstThis object is achieved according to the invention by the features contained in the characterizing part of claims 1 to 3
Die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Maßnahmen sind nicht mehr auf den Lagerdurchmesser bezogen, sondern auf die spezifische Lagerbelastung, die sich wie folgt ergibt: p = spezifische Lagerbelastung [N/mm^]The measures listed in the characterizing part of claim 1 are no longer related to the bearing diameter, but to the specific bearing load, which results as follows: p = specific bearing load [N / mm ^]
F P =-F P = -
D.B F=Lagerkraft (Last) in [N] D=Lagernenndurchmesser in [mm] (Innendurchmesser) B = tragendeLageibreite in [mm]. -2-D.B F = bearing force (load) in [N] D = nominal bearing diameter in [mm] (inner diameter) B = load-bearing layer width in [mm]. -2-
AT 392 522 BAT 392 522 B
Mit der gemäß der Erfindung zur Bestimmung der Dimensionierung der Vertiefungen herangezogenen spezifischen Lagerbelastung p wird auch der Schmierfilmdruck im Gleitlager für die Dimensionierung der nutenartigen mit anderem Gleitlagerwerkstoff gefüllten Vertiefungen maßgebend. Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß die Höhe der spezifischen Belastungen erheblichen Einfluß auf die Festlegungen für die nutenartigen Vertiefungen hat. Dies gilt einerseits für die vorgesehene spezifische Belastung des Gleitlagers und andererseits auch hinsichtlich der spezifischen Belastbarkeit des naturgemäß entsprechend dem vorgesehenen Einsatz gewählten Lagerwerkstoffs für die Tragschicht und des ebenfalls nach solchen Gesichtspunkten gewählten Gleitlagerwerkstoffs zum Ausfällen der nutartigen Vertiefungen. In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung lassen sich somit mathematische Beziehungen für die Bestimmungen der Breite (b) der nutartigen Vertiefungen, die zwischen den nutartigen Vertiefungen verbleibende Stegbreite (s), das Verhältnis von Nutbreite (b) zu Stegbreite (s) aufgrund der Belastbarkeit des gewählten Lagerwerkstoffs für die Tragschicht und die tatsächlich vorgesehene spezifische Lagerbelastung aufstellen. Desgleichen lassen sich mathematische Beziehungen für die Nuttiefe (t) der Vertiefungen und für das Verhältnis der Nutbreite (b) und der zur Nuttiefe (t) der nutartigen Vertiefungen in Abhängigkeit von der Belastbarkeit des zum Ausfüllen der nutartigen Vertiefungen gewählten GleitlagerwerkstofTes und der tatsächlich vorgesehenen spezifischen Lagerbelastung aufstellen.With the specific bearing load p used according to the invention to determine the dimensioning of the depressions, the lubricating film pressure in the plain bearing also becomes decisive for the dimensioning of the groove-like depressions filled with other plain bearing material. It has been shown in the context of the invention that the level of the specific loads has a considerable influence on the specifications for the groove-like depressions. This applies on the one hand to the intended specific load of the slide bearing and on the other hand also with regard to the specific load capacity of the bearing material for the base layer, which is naturally selected in accordance with the intended use, and the slide bearing material, which is also selected from such points of view, for the failure of the groove-like depressions. In a particularly advantageous development of the invention, mathematical relationships for the determination of the width (b) of the groove-like depressions, the web width (s) remaining between the groove-like depressions, the ratio of the groove width (b) to the web width (s) due to the resilience of the Set up the selected bearing material for the base layer and the specific bearing load actually envisaged. Similarly, mathematical relationships can be found for the groove depth (t) of the recesses and for the ratio of the groove width (b) and the groove depth (t) of the groove-like recesses depending on the load-bearing capacity of the plain bearing material selected for filling the groove-like recesses and the specific intended actually Set up bearing load.
Die Erfindung läßt sich sowohl bei einfacher nutartiger, sich in Laufrichtung erstreckender Ausbildung der Vertiefungen als auch bei der Ausbildung der Vertiefungen in mehreren Gruppen, beispielsweise zwei sich kreuzenden Gruppen von nutartigen Vertiefungen anwenden, und zwar auch dann, wenn die gegenseitigen Abstände der nutartigen Vertiefungen in den verschiedenen Gruppen voneinander unterschiedlich sein sollen.The invention can be used both in the case of simple groove-like, extending in the running direction of the recesses and in the formation of the recesses in a plurality of groups, for example two intersecting groups of groove-like recesses, even if the mutual spacings of the groove-like recesses in the different groups should be different from each other.
Versuche haben ergeben, daß bei erfindungsgemäßer Berücksichtigung der vorgesehenen spezifischen Lagerbelastung bei der Dimensionierung der nutenförmigen Vertiefungen optimale Ergebnisse hinsichtlich Dauerfestigkeit, Verschleiß und Notlauf erzielt werden.Experiments have shown that when the intended specific bearing load is taken into account when dimensioning the groove-shaped depressions according to the invention, optimum results are achieved with regard to fatigue strength, wear and emergency operation.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, in which:
Fig. 1 ein aus zwei Gleitlagerschalen gebildetes erfindungsgemäßes Gleitlager in perspektivischer Darstellung;1 is a perspective view of a slide bearing according to the invention formed from two slide bearing shells;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Gleitlager in Form einer Lagerbüchse;2 shows a plain bearing according to the invention in the form of a bearing bush;
Fig. 3 ein Schema mit den für die Berechnung des mit Vertiefungen versehenen Bereiches der Lagerlauffläche wesentlichen Kenngrößen;3 shows a diagram with the parameters essential for calculating the area of the bearing running surface provided with depressions;
Fig. 4 den Bereich (5) der Fig. 1, stark vergrößert;Fig. 4, the area (5) of Figure 1, greatly enlarged.
Fig. 5 den Bereich (5) der Fig. 1 in abgewandelter Ausführung, stark vergrößert;Fig. 5 shows the area (5) of Figure 1 in a modified version, greatly enlarged.
Fig. 6 eine stark vergrößerte Draufsicht im Bereich (5) der Fig. 1;Fig. 6 is a greatly enlarged plan view in area (5) of Fig. 1;
Fig. 7 eine Draufsicht entsprechend Fig. 6 in abgewandelter Ausführung der Erfindung;7 shows a plan view corresponding to FIG. 6 in a modified embodiment of the invention;
Fig. 8 eine Draufsicht entsprechend Fig. 6 in einer weiteren Abwandlung der Erfindung;FIG. 8 shows a plan view corresponding to FIG. 6 in a further modification of the invention;
Fig. 9 eine gemäß der Erfindung ausgebildete einstückige Bundlagerschale; und9 shows a one-piece flange bearing shell designed according to the invention; and
Fig. 10 eine Lagerschale und zwei halbringförmige Anlaufscheiben für eine erfindungsgemäße Lageranordnung in perspektivischer Darstellung;10 is a perspective view of a bearing shell and two semi-annular thrust washers for a bearing arrangement according to the invention;
Im Beispiel der Figuren 1 bis 8 ist ein Gleitlager (20), beispielsweise in Form zweier Lagerschalen (21) und (22) oder in Form einer Gleitlagerbuchse (23), die nahtlos oder auch gebogen und mit einem axialen Schlitz (24) gebildet sein kann, an der Lagerlauffläche (25) mit nutartigen Vertiefungen (26) in der Tragschicht (27) versehen.In the example in FIGS. 1 to 8 there is a slide bearing (20), for example in the form of two bearing shells (21) and (22) or in the form of a slide bearing bush (23), which is seamless or also curved and is formed with an axial slot (24) can, on the bearing running surface (25) with groove-like depressions (26) in the support layer (27).
Im Beispiel der Figur 1 ist das Gleitlager (20) aus zwei Gleitlagerschalen (21) und (22) gebildet, die nutartige Vertiefungen (26) in ihrer Tragschicht (27) aufweisen. Für die nutartigen Vertiefungen (26) kommen verschiedene Ausführungsformen in Betracht, beispielsweise kreisförmig ringsum laufende Nuten, wie sie in Fig. 6 in Draufsicht dargestellt sind. Die nutartigen Vertiefungen (26) könnten auch schraubenförmig mit kleinem Steigungswinkel bis zu 15° ausgebildet sein. Zwischen den nutartigen Vertiefungen (26) und den dazwischen stehengebliebenen Stegen (29) sind - wie besonders aus Fig. 3 ersichtlich - folgende Kenngrößen wesentlich: (a) : Der Abstand von Stegmitte zu Stegmitte; (b) : die Ausnehmungsbreite im Bereich der Gleitfläche; (s) : die verbleibende Stegbreite im Bereich der Gleitfläche; (t) : die Ausnehmungstiefe.In the example in FIG. 1, the slide bearing (20) is formed from two slide bearing shells (21) and (22) which have groove-like depressions (26) in their base layer (27). Various embodiments are possible for the groove-like depressions (26), for example grooves running in a circular manner, as shown in a top view in FIG. 6. The groove-like depressions (26) could also be helical with a small pitch angle of up to 15 °. Between the groove-like depressions (26) and the webs (29) which have remained between them, the following parameters are essential, as can be seen particularly from FIG. 3: (a): the distance from the web center to the web center; (b): the recess width in the area of the sliding surface; (s): the remaining web width in the area of the sliding surface; (t): the recess depth.
Von den von diesen Kenngrößen abgeleiteten Verhältnissen ist besonders die Relation der Ausnehmungsbreite (b) zur verbliebenen Stegbreite (s) von Bedeutung. Für die Berechnung dieser Kenngrößen und der Relation von Ausnehmungsbreite (b) zur verbleibenden Stegbreite sind Minimumwerte, Maximumwerte und mittlere Werte aufgrund der spezifischen Lagerbelastung (p) zu ermitteln, wobei _ Λ p [N/mnr6] zu errechnen ist aus F = Lagerkraft (Last) in [N], D = Lagemenndurchmesser in [mm] (Innendurchmesser) B = tragende Lagerbreite in [mm] nach der Formel: -3-Of the ratios derived from these parameters, the relation of the recess width (b) to the remaining web width (s) is particularly important. For the calculation of these parameters and the relation of recess width (b) to the remaining web width, minimum values, maximum values and mean values based on the specific bearing load (p) have to be determined, where _ Λ p [N / mnr6] is to be calculated from F = bearing force ( Load) in [N], D = bearing diameter in [mm] (inside diameter) B = load bearing width in [mm] according to the formula: -3-
AT 392 522 BAT 392 522 B
F P =-F P = -
D.BD.B
Auf dieser Grandlage sind zu berechnen: a) Breite (b) in fyun] der nutartigen Vertiefungen bzw. Ausnehmungen (26); für hochbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit oberhalb etwa 50 N/mm2 bezogen auf p + 20 die projizierte Lagerfläche, gleich oder kleiner, bevorzugt gleich bmaT = 200- P +12,5 für geringbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb etwa 35 N/mm2, bezogen p + 20 auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder grüß», bevorzugt gleich bmin = 56,25- p +12,5 für mittelbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa p + 20 Λ 55 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, klein« oder größer, bevorzugt gleich bmit= 75- p + 12,5 b) die verbleibende Stegbreite (s) in [pm]: für geringbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb etwa 35 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder kleiner, bevorzugt gleich 2050 (p + 20) smax= “ 118.06 + 9,652. p + 6,528.10*2. p2 + 3,889.10'3 . p3 für hochbelastbare Tragschichten, d, h. Tragschichten mit Belastbarkeit oberhalb etwa 50 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder größer, bevorzugt gleich 525 (p + 20) smin = 118.06 + 9,652. p + 6,528.10'2. p2 + 3,889 .10‘3 . p3 für mittelbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, kleiner oder größer, bevorzugt gleich 750 (p + 20) smit~ “ 118,06 + 9,652. p + 6,528 . IO'2. p2 + 3,889.10'2. p3 c) Die Ausnehmungstiefe (t) in [pm]: für hochbelastbare Füllstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit oberhalb von etwa 40 N/mm2, 1350 bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder kleiner, bevorzugt gleich tj^-- p+12,5 für geringbelastbare Füllstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 20 N/mm2, 900 bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder größer, bevorzugt gleich t^=- p + 12,5 für mittelbelastbare Füllstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit zwischen etwa 20 und etwa -4- 1125The following are to be calculated on this grand location: a) width (b) in fyun] of the groove-like depressions or recesses (26); for heavy-duty base courses, d. H. Base layers with a load capacity above about 50 N / mm2 based on p + 20 the projected storage area, equal or smaller, preferably equal to bmaT = 200-P +12.5 for lightly resilient base layers, i.e. H. Base layers with a load capacity below about 35 N / mm2, based on p + 20 on the projected storage area, the same or greetings, »preferably equal to bmin = 56.25- p +12.5 for medium-duty base layers, i.e. H. Base layers with resilience between about 30 and about p + 20 Λ 55 N / mm, based on the projected storage area, small or larger, preferably equal to bmit = 75- p + 12.5 b) the remaining web width (s) in [pm ]: for lightly bearing base layers, d. H. Base layers with a load capacity below about 35 N / mm2, based on the projected storage area, equal or smaller, preferably equal to 2050 (p + 20) smax = “118.06 + 9.652. p + 6.528.10 * 2. p2 + 3,889.10,3. p3 for heavy-duty base layers, i.e. Base layers with a load capacity above about 50 N / mm2, based on the projected storage area, equal or greater, preferably equal to 525 (p + 20) smin = 118.06 + 9.652. p + 6.528.10'2. p2 + 3,889 .10,3. p3 for medium load bearing layers, d. H. Base layers with a load capacity between about 30 and about 55 N / mm, based on the projected storage area, smaller or larger, preferably equal to 750 (p + 20) smit ~ “118.06 + 9.652. p + 6.528. IO'2. p2 + 3,889.10'2. p3 c) The recess depth (t) in [pm]: for heavy-duty fillers, d. H. Plain bearing materials with a load capacity above about 40 N / mm2, 1350 in relation to the projected bearing surface, equal or smaller, preferably equal to tj ^ - p + 12.5 for low-load fillers, d. H. Plain bearing materials with a load capacity below about 20 N / mm2, 900 in relation to the projected bearing surface, equal or greater, preferably equal to t ^ = - p + 12.5 for medium-duty fillers, d. H. Plain bearing materials with a load capacity between approximately 20 and approximately -4-1125
AT 392 522 B 45 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, klein» oder größer, bevorzugt gleich ^=- p+12,5 d) die Relation von Ausnehmungsbreite (b) zu verbleibender Stegbreite (s): für hochbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit oberhalb etwa 50 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, (b/s)max = (1,95 bis 2,0). (1,757 + 3,1.10*3. p + 7,233 . IO*4. p2) für geringbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb etwa 35 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, (b/s)min = (0,5 bis 0,55). (0,5100 + 0,9.10'3 . p + 2,1. IO"4. p2) für mittelbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, (b/s)mit = 0,9444 + 1,6667.10‘3 . p + 3,8889.10*4. p2 und die Abhängigkeit der gewählten Ausnehmungsbreite (b) in Relation zu der Ausnehmungstiefe (t) für hochbelastbare Füllstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit oberhalb von etwa 40 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, (b/t)min - 4’167 ·10'2 · P + 0,8333 für geringbelastbare Füllstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 20 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, (b/Omax = (1>95 bis 2.0) · (10,834. IO-2. p + 2,1666) für mittelbelastbare Füllstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit zwischen etwa 20 und etwa 45 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche, (b/Omit = 6,667.10*2. p + 1333AT 392 522 B 45 N / mm2, based on the projected storage area, small or larger, preferably equal to ^ = - p + 12.5 d) the relation of recess width (b) to remaining web width (s): for heavy-duty base layers, d. H. Base layers with a load capacity above about 50 N / mm2, based on the projected storage area, (b / s) max = (1.95 to 2.0). (1,757 + 3,1.10 * 3. P + 7,233. IO * 4. P2) for lightly bearing base layers, i.e. H. Base layers with a load capacity below approx. 35 N / mm2, based on the projected storage area, (b / s) min = (0.5 to 0.55). (0.5100 + 0.9.10'3. P + 2.1. IO " 4. P2) for medium-duty base layers, i.e. H. Base layers with a load capacity of between about 30 and about 55 N / mm2, based on the projected storage area, (b / s) with = 0.9444 + 1.6667.10'3. p + 3.8889.10 * 4. p2 and the dependence of the selected recess width (b) in relation to the recess depth (t) for heavy-duty fillers, d. H. Plain bearing materials with a load capacity above about 40 N / mm2, based on the projected bearing surface, (b / t) min - 4'167 · 10'2 · P + 0.8333 for low-stress fillers, i.e. H. Plain bearing materials with a load capacity below about 20 N / mm2, based on the projected bearing area, (b / Omax = (1> 95 to 2.0) · (10.834. IO-2. P + 2.1666) for medium-duty fillers, ie plain bearing materials with Resilience between about 20 and about 45 N / mm2, based on the projected storage area, (b / Omit = 6,667.10 * 2. P + 1333
Hierbei ist berücksichtigt, daß grundsätzlich für die Dimensionierung der nutenförmigen Vertiefungen eines derartigen Gleitlagers nicht allein der Lagerdurchmesser, sondern vor allem der Schmierfilmdruck maßgebend ist Vereinfacht kann anstelle des Schmierfilmdruckes die spezifische Lagerbelastung eingesetzt werden. Dabei hat sich gezeigt, daß bei hohen spezifischen Belastungen andere Festlegungen der maßgeblichen Größen für die nutförmigen Ausnehmungen (Breite, Tiefe, Abstand) vorteilhafter sind, als bei niedrigen spezifischen Belastungen. Insbesondere wirkt sie sich überraschenderweise in Verbindung mit der Auswahl des Lagerwerkstoffes für die Trägerschicht sowie des Füllstoffes in den nutartigen Vertiefungen auf die konstruktive Auslegung der Vertiefungen in Breite und Tiefe aus. Hierdurch lassen sich Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit des Gleitlagers optimal günstig beeinflussen. Die Anwendung verschiedener Werkstoffe für die Trägerschicht und verschiedener Füllstoffe erfordert dementsprechend unterschiedliche Dimensionierung der Vertiefungen. In den obigen Erläuterungen sind Angaben enthalten, wie diese Werkstoffeigenschaften zu berücksichtigen sind.Here it is taken into account that, in principle, not only the bearing diameter, but above all the lubricating film pressure is decisive for the dimensioning of the groove-shaped depressions of such a plain bearing. Simplified, the specific bearing load can be used instead of the lubricating film pressure. It has been shown that at high specific loads other determinations of the relevant sizes for the groove-shaped recesses (width, depth, distance) are more advantageous than at low specific loads. In particular, it has a surprising effect in connection with the selection of the bearing material for the carrier layer and the filler in the groove-like depressions on the structural design of the depressions in width and depth. In this way, the fatigue strength and wear resistance of the plain bearing can be optimally influenced. The use of different materials for the carrier layer and different fillers accordingly requires different dimensions of the depressions. The explanations above contain information on how these material properties are to be taken into account.
Versuche haben ergeben, daß bei Berücksichtigung der oben erläuterten Dimensionierung der nutartigen Vertiefungen optimale Ergebnisse hinsichtlich Dauerfestigkeit, Verschleiß und Notlauf erzielt werden.Tests have shown that, taking into account the dimensioning of the groove-like depressions explained above, optimum results are achieved with regard to fatigue strength, wear and emergency running.
Die nutartigen Vertiefungen können in sich geschlossene ringförmige Nuten bilden, bevorzugt wird man jedoch ringförmige Vertiefungen in schraubenförmiger Anordnung vorsehen.The groove-like depressions can form closed annular grooves, but it is preferred to provide annular depressions in a helical arrangement.
Wie aus dem in Figur 5 stark vergrößert dargestellten Bereich (5) der Figur 1 ersichtlich, kann das die nutartigen Vertiefungen (26) füllende Gleitlagermaterial üb» die stehengebliebenen Rippen bzw. Feld» (29) hinaus zu einer geschlossenen Schicht (30) ausgebildet sein. Je nach den benutzten Gleitlagerwerkstoffen der -5-As can be seen from the region (5) of FIG. 1, shown greatly enlarged in FIG. 5, the slide bearing material filling the groove-like depressions (26) can be formed beyond the remaining ribs or field (29) into a closed layer (30) . Depending on the plain bearing materials used, the -5-
AT 392 522 BAT 392 522 B
Tragschicht (27) und des die nutartigen Vertiefungen (26) füllenden und ggf. die Gleitschicht (30) bildenden Materials kann zwischen der Tragschicht (27) und dem die nutartigen Vertiefungen (26) füllenden und ggf. die Gleitschicht (30) bildenden Material eine Diffusionssperrschicht oder eine Bindungsschicht (31) vorgesehen werden, die eine Dicke zwischen etwa 0,5 und 2 μιη haben kann. Im Unterschied hierzu zeigt der vergrößerte 5 Bereich der Figur 4 alternativ einen bündigen Abschluß der Rippen (29) mit der Gleitschicht (30) bzw. der Füllung der nutartigen Vertiefungen (26).Base layer (27) and the material filling the groove-like recesses (26) and possibly forming the sliding layer (30) can be a material between the base layer (27) and the material filling the groove-like recesses (26) and possibly forming the sliding layer (30) Diffusion barrier layer or a binding layer (31) can be provided, which can have a thickness between about 0.5 and 2 μm. In contrast to this, the enlarged 5 area of FIG. 4 alternatively shows a flush termination of the ribs (29) with the sliding layer (30) or the filling of the groove-like depressions (26).
Wie die Figuren 4 und S ferner zeigen, ist die Tragschicht (27) auf einem geeigneten Substrat (32) angebracht, beispielsweise einer Schale oder Buchse aus Stahl.As FIGS. 4 and S also show, the supporting layer (27) is attached to a suitable substrate (32), for example a steel shell or bush.
Die Form der nutartigen Vertiefungen kann verschieden sein, beispielsweise können die nutartigen 10 Vertiefungen (26) in Art eines Kreuzgewindes ausgebildet sein, so daß sich zwischen den nutartigen Vertiefungen (26) rautenförmige oder in anderer Weise viereckige Feld» (29) ergeben, wie dies Figur 7 zeigt. Zusätzlich zu einem Kreuzgewinde können die nutartigen Vertiefungen (26) auch noch sich quer erstreckende Nuten (26a) aufweisen, so daß sich dreieckförmige, stehengebliebene Felder (29) ergeben, wie dies Figur 8 zeigt. Die gegenseitige Abstände der sich kreuzenden nutartigen Vertiefungen (26) sind in den Figuren 7 und 8 15 als gleich groß dargestellt. Es kann aber auch in der einen Gruppe von Vertiefungen (26) ein anderer gegenseitiger Nutabstand als in der sie kreuzenden Gruppe von Vertiefungen (26) vorgesehen sein.The shape of the groove-like depressions can be different, for example the groove-like depressions (26) can be designed in the manner of a cross thread, so that between the groove-like depressions (26) there are diamond-shaped or otherwise square fields (29), as is the case here Figure 7 shows. In addition to a cross thread, the groove-like depressions (26) can also have transversely extending grooves (26a), so that triangular, remaining fields (29) result, as shown in FIG. The mutual distances between the intersecting groove-like depressions (26) are shown in Figures 7 and 8 15 as the same size. However, it is also possible to provide a different groove spacing in one group of depressions (26) than in the group of depressions (26) crossing them.
Figur 9 zeigt eine Bundlagerschale (22a), die in ihrem Radiallagerteil eine Lagergleitfläche (25) mit nutartigen Vertiefungen (26) in der Tragschicht (27) enthält. Der eine Bund (35) ist an seiner Tragschicht (27) mit nutartigen Vertiefungen (26) ausgebildet, die in diesem Beispiel spiralförmig, d. h. sich in Umfangsrichtung 20 aufweitend ausgebildet sind. Die nutartigen Vertiefungen (26) könnten in diesem Beispiel auch konzentrisch zur Lagermittelachse ausgebildet sein. Wie beim Radiallagerteil sind auch im Bund (35) die nutartigen Vertiefungen (26) mit Gleiüagerwerkstoff gefüllt, wobei dieser Lagerwerkstoff auch die zwischen den nutartigen Vertiefungen angeordneten Rippen oder Felder noch überdecken kann. Der zweite Bund (36) der Bundlagerschale (22) gemäß Figur 9 kann wie der erste Bund oder auch in herkömmlicher Weise mit glatter Oberfläche seiner Tragschicht 25 ausgebildet sein. Zur Bildung eines vollständigen Gleitlagers wird eine Bundlagerschale gemäß Figur 9 mit einer zweiten Bundlagerschale zusammengesetzt, die in gleicher Weise wie diejenige nach Figur 9 oder auch in herkömmlicher Weise ausgebildet sein kann.FIG. 9 shows a flange bearing shell (22a), which in its radial bearing part contains a bearing sliding surface (25) with groove-like depressions (26) in the base layer (27). One collar (35) is formed on its base layer (27) with groove-like depressions (26) which, in this example, are spiral-shaped, ie. H. are designed to widen in the circumferential direction 20. In this example, the groove-like depressions (26) could also be formed concentrically to the center axis of the bearing. As with the radial bearing part, the groove-like depressions (26) in the collar (35) are also filled with sliding bearing material, this bearing material also being able to cover the ribs or fields arranged between the groove-like depressions. The second collar (36) of the collar bearing shell (22) according to FIG. 9 can be designed like the first collar or in a conventional manner with a smooth surface of its base layer 25. To form a complete plain bearing, a flange bearing shell according to FIG. 9 is put together with a second flange bearing shell, which can be designed in the same way as that according to FIG. 9 or in a conventional manner.
Gleiche oder ähnliche Ausbildung wie bei einem einstückigen Bundlager (22a) kann auch bei solchen Gleitlagern vorgesehen werden, bei denen die Bunde als getrennte Anlaufscheiben (38) und (39) ausgebildet und 30 mittels Verbindungslaschen an den Radiallagerteil direkt angesetzt sind.The same or similar design as in a one-piece flange bearing (22a) can also be provided in such plain bearings in which the collars are designed as separate thrust washers (38) and (39) and 30 are attached directly to the radial bearing part by means of connecting straps.
Im Beispiel der Figur 10 handelt es sich um eine Lageranordnung, bei der der Radiallagerteil durch zwei Gleitlagerschalen (21) und (22) (Figur 1) gebildet ist. Die Gleitlagerschale (22) hat eine Lagergleitfläche (25), in welcher die Tragschicht mit nutartigen Vertiefungen (26) versehen ist. Berührungsfrei zu diesem Radiallagerteil sind Axiallagerteile eingesetzt, und zwar Anlaufscheiben (38) und (39), die mit seitlichem 35 Abstand von den Seitenkanten des Radiallagerteiles in die Lageraufnahme eingesetzt sind. Die eine Anlaufscheibe (38) oder auch beide Anlaufscheiben (38) und (39) weisen nutartige Vertiefungen in ihrer Tragschicht auf, die konzentrisch zur Lagermittelachse verlaufen. Es könnten stattdessen aber auch spiralförmig verlaufende nutartige Vertiefungen vorgesehen sein.The example in FIG. 10 is a bearing arrangement in which the radial bearing part is formed by two slide bearing shells (21) and (22) (FIG. 1). The slide bearing shell (22) has a bearing sliding surface (25) in which the base layer is provided with groove-like depressions (26). Axial bearing parts are used without contact with this radial bearing part, namely thrust washers (38) and (39), which are inserted into the bearing receptacle at a lateral distance from the side edges of the radial bearing part. One thrust washer (38) or both thrust washers (38) and (39) have groove-like depressions in their base layer, which run concentrically to the center axis of the bearing. Instead, spiral-shaped groove-like depressions could also be provided.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die verschiedensten Kombinationen von 40 Gleitlagerwerkstoffen möglich, beispielsweise kann die Tragschicht (27) aus Bleibronze bestehen. Der die nutartigen Vertiefungen (26) füllende Gleitlagerwerkstoff kann Weißmetall-Lagerlegierung sein, bevorzugt kann hierzu eine Zinn-Antimon-Legierung vom Typ SnSb7 benutzt werden. Anstelle der in Figur 5 gezeigten Gleitschicht (30) kann auch eine Überdeckung der stehengebliebenen Rippen bzw. Felder (29) mit einer Schicht aus Blei-Zinn-Legierung oder Zinn-Antimon-Legierung mit einer Dicke von 0,5 bis 2 pm vorgenommen werden. 45 Eine andere vorteilhafte Materialpaarung in einer Gleitlagerschale (22) bzw. einer Gleitlagerbuchse (23) kann beispielsweise darin bestehen, daß die Tragschicht (27) aus einer Aluminium-Legierung, vorzugsweise AlZn4,5SiCuPbMg besteht und die nutartigen Vertiefungen mit einer Weißmetall-Gleitlagerlegierung ausgefüllt sind, vorzugsweise auf der Basis von PbSnCu. In solchem Fall wird eine Schicht (31) aus Nickel oder CuSn vorzusehen sein. 50A wide variety of combinations of 40 plain bearing materials are possible in all of the exemplary embodiments described above, for example the base layer (27) can be made of lead bronze. The slide bearing material filling the groove-like depressions (26) can be white metal bearing alloy, preferably a tin-antimony alloy of the SnSb7 type can be used for this. Instead of the sliding layer (30) shown in FIG. 5, the remaining ribs or fields (29) can also be covered with a layer of lead-tin alloy or tin-antimony alloy with a thickness of 0.5 to 2 μm . 45 Another advantageous material pairing in a slide bearing shell (22) or a slide bearing bush (23) can consist, for example, in that the base layer (27) consists of an aluminum alloy, preferably AlZn4.5SiCuPbMg, and the groove-like depressions are filled with a white metal slide bearing alloy are, preferably based on PbSnCu. In such a case, a layer (31) made of nickel or CuSn will have to be provided. 50
Bezugszeichenliste (20) Gleitlager 55 (21) Gleitlagerschale (22) Gleitlagerschale (22a) Bundlagerschale (23) Gleitlagerbuchse (24) axial» Schlitz 60 (25) Lagerlauf (26) nutartige Vertiefungen (26a) qu» erstreckende Nuten -6-LIST OF REFERENCE SIGNS (20) plain bearing 55 (21) plain bearing shell (22) plain bearing shell (22a) flange bearing shell (23) plain bearing bush (24) axial »slot 60 (25) bearing race (26) groove-like recesses (26a) qu» extending grooves -6-
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