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"PERFECTIONNEMENTS AUX PALIERS".
La présente invention se rapporte aux paliers dans les. quels des pellicules de lubrifiant sont formées entre les orga- nes du palier par le mouvement de bascule ou d'inflexion des segments .Dans la forme la plus courante que présentent ces pa. liers, les segments pivotant mécaniquement sur l'un ou l'autre des organes du palier animés d'un mouvement relatif;
lorsque ces segments tournent, ils le font à la même vitesse que l'organe tour- nant du palier auquel ils sont reliés. En revanche,dans le cas du palier de la forme à laquelle se réfère la présente invention, les segments sont interposésen série entre les organes du palier animés d'un mouvement relatif(par exemple entre un collier d'ar-
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bre et un plateau de palier de butée ou entre le tourillon et un organe extérieur du palier d'appui)la. série de segments tournait autour de l'axe du palier à une vitesse différente de celle des dits organes.
Dans les deux formes de paliers,il existe nécessairement, au moment ou la rotation commence à ce produire, un contact entre les segments et les autres organes. Un mouvement relatif entre les surfaces qui sont mutuellement en contact doit évidemment seproduire avant la formation des pellicules de lubrifiant existant dans le palier lorsque celui-ci fonctionne.
Des paliers de butée comportant des segments disposés de l'une des manières susmentionnées ont déjà été décrits dans le brevet anglais N 875/05; des modes de construction du second genre ont également été proposés pour des paliers d'appui, une série de segments étant interposée entre un tourillon ou collet intérieur tournant et un organe extérieur fixe du palier mais, dans ce cas, les surfaces intérieure et extérieure des segments, ainsi que les surfaces avec lesquelles celles-ci étaient en con- tact avaient une forme cylindrique.
Mais de tels paliers,tels qu'on les a construits ou projetés jusqu'ici et comportant des segments tournant autour de l'axe du palier à une vitesse différente de celle de 1+organe tournant du palier étaient défectueux en pratique en ce sens que la série de segments n'agissait pas ou agissait, dans les cas les plus fa- vorables, d'une manière fortuite sur laquelle on ne pouvait pas faire fond. Les déposants ont découvert que ce défaut est impu- table au fait que la série de segments ne se met pas en mouvement relativement à l'organe fixe en raison de ce que le moment de torsion des résistances de frottement s'opposant à leur déplace- ment a une valeur égale et, en général supérieure, à celle du moment des forces qui tendent à provoquer la rotation.
Même si la rotation des segments disposés dans de tels paliers pouvait commencer à se produire dans des cas particuliers parce que les
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dits segments ne seraient pas soumia à une charge ou par suite d'autres circonstances spéciales, elle risquerait de s'intemrom- pre par suite,par exemple d'un contact direct entre les segments et les surfaces opposées ou par suite de la présence de par. ticules solides ou d'autres causes perturbatrices dans l'aotion produite par les pellicules lubrifiantes.
En raison de ce dé- faut, aucun palier de ce type n'a été utilisé en pratique, du moins à la connaissance des demandeurs;
La présente invention consiste essentiellement dans des moyens destinés à vaincre ces caractéristiques défectueuses de la catégorie des paliersen question et à rendre ceux-ci pratique- ment utilisables, l'invention étant caractérisée par le fait que, en vue d'assurer la rotation des segments interposés,on donne au moment de frottement statique à leur contact avec l'organe fixe une valeur inférieure à celle du moment de frottement statique à leur contact aveo l'organe rotatif et/ou avec les autres éléments tournant avec ce dernier organe.
L'invention est décrite ci-après,à, titre d'exemple seulement, en référence aux dessins joints dans lesquels;
La fig.Î est une coupe axiale d'un palier de butée conforme à l'invention;
La fig.2 est une coupe transversale du même palier suivant la ligne 11-11 de la fig.1;
La fig. 3 et la fig.4 représentent des variantes des segments destinés au palier représenté aux fig.I et 2;
Les fige 5 à 10 montrent comment l'invention est appliquée à des paliers d'appui, la figure 5 étant une coupe axiale, la figure 6 une vue latérale d'une forme de construction du palier d'appui, tandis que,
La fig.7 est une vue agrandie et en partie schématique de l'un des segments;
La fig.8 est une coupe axiale d'une partie d'un palier d'ap- pui indiquant une variante de construction;
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la fig.9 indique une variante du segment,applicable aux modes de construction, représentés aux figures 5,6 et 8;
La fig.IO représente, en coupe transversale,une variante d'application de l'invention à des paliers d'appui.
Les figures I et 2 représentent un palier de butée appli- qué à un arbre 1 sur lequel est monté rigidement un collier de butée 2 dont la surface plane active 3 est opposée à la surface plane correspondante 4 de l'organe fixe ou plateau supporté par le bâti 6 de la machine.
Les segments 7 de palier de butée ,qui présentent la forme indiquée à la fig.2,aont disposés en série,suivant une circonfé- rence, entre le collier 2 et le plateau 5 et comportent des fa.- ces 8. et 9 qui viennent respectivement en contact, avec inter- position de lubrifiant, avec les surfaces 3 et 4. Chaque segment 7 peut être d'une seule pièce,comme l'indique la coupe transver- sale de la fig. 3 ou peut être constitué par deux pièces 7a ,7b comme l'indique la figure 4, ces deux pièces étant soit rigide- ment fixées l'une à l'autre comme indiqué, ou montées à pivot l'une sur l'autre.
Les divers segments sont,de préférence,disposés dans une cage qui peut être constituée par une bague circulaire extérieure 10 munie de goujons Il qui y sont rigidement fixés ra- dialernent,la cage formant ainsi, avec les segments,un ensemble sus- ceptible de tourner autour de l'axe de l'arbre, indépendamment du collier 2.
Une surface 12 de guidage,de forme circulaire,peut être formée sur le bâti 6 en vue d'éviter tout déplacement radial de la cage,
Les surfaces de portée 8 et 9 de chaque segment sont,de préférence,décalées l'une par rapport à l'autre comme indiqué aux figures 3 et 4,le sens du déplacement du collier 2 par rapport aux segments et des segments par rapport au plateau 5 étant celui qu'indique la flèche placée à gauche de la figure 3; la charge du palier est indiquée parles lettres P,P' et le corps lubrifiant est indiqué par la référence 0.
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Pour que la rotation de la série de segments puisse com menées à se produire en même temps que celle de l'arbre,même lorsque le palier est chargé on choisit les deux matières cons- titutives des surfaces 4 et 9 ,mutuellement en contact, des segments et du plateau fixe de telle mani ère que le coefficient de frottement statique au contact des dites surfaces soit inférieur à celui des deux matières constituant les surfapes 3 et 8,mutuellement en contact,du collier de butée 2 et des seg- menta..(il convient de noter que dans toute la présente descrip- tion, un organe est qualifié de"fixe" lorsqu'il n'est pas animé d'un mouvement de rotation par rapport au bâti de la machine, autour de l'axe du palier ou lorsque,comme dans le cas d'une bielle de machine,
il n'a qu'un mouvement faible et secondaire d'oscillation autour de cet axe) Comme les charges appliquées aux deux paires de surfaces en contact qui viennent d'être mentionnées sont égales ou très sensiblement égales, le moment de frottement appliqué par le col- lier! à la série de segments sera.lorsque l'on a recours à des matières aussi dissemblables plus grand lors du démarrage, que le moment résistant appliqué aux dits segments par le plateau fixe 5;
les segments commenceront dons à tourner,
Il doit être entendu que le "ooeffioient de frottement sta tique",(que l'on désignera abréviativement ci-après par "coeffi- cient") doit être mesuré ou calculé dans des conditions corres- pondant à celles qui existent lors du démarrage dans des paliers
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è, pellicules lubrifiantes,clest-à4dire avec des inten's.;t de char- ge similaires à celles que l'on rencontre normalement dans les dits paliers, avec du lubrifiant sur les surfaces de portée.
Les Demandeurs ont oonstaté qu'il existe des différences re- lativement grandes,amplement suffisantes pour atteindre le résul- tat présentement indiqué,entre les divers métaux ordinairement utilisés pour les surfaces de portée. Ainsi, si les surfaces 8
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des segments sont revêtues, d'une manière bien connue, de métal anti-friction ou de métal blanc de composition sourante,compor- tant par exemple, en poids 90 parties d'étain,7 parties d'anti- moine et 3 parties de cuivre,les surfaces 9 des segments peuvent être revêtues d'un autre métal blanc composé approximativement de 90 parties de cadmium ,5 parties d'antimoine et 5 parties de cuivre,le collier 2 et le plateau ± étant tous deux en acier; les coefficients de ces groupes respectifsde deux métaux sont dans la proportion approximative de 3 à 2.
Suivant une variante,les surfaces 8 et 9 des segments peu- vent être toutes deux formées de l'un ou l'autre des métaux blancs susmentionnés, le collier 2 étant en bronze phosphoreux et le plateau 5 étant en aoier; les demandeurs ont constaté que le coefficient du bronze phosphoreux avec l'un ou l'autre de ces métaux blancs avait une galeur plus que double de celle du coef- fioient de l'acier avec le même métal.
On se référera plus loin à d'autres groupes de deux métaux à propos de l'application de l'invention à des paliers d'appui.
A titre de disposition complémentaire ayant également pour objet d'obtenir que la rotation des segments commenoe , se pro- duire en même temps que celle du collier, on peut donner à la bague 10 de la cage, la forme d'une'bague élastique qui, lorsqu' elle est immobile, oomprime les segments 7(soit directement, soit par l'intermédiaire de collets 13 formés sur les goujons 11) radialement vers l'intérieur en les amenant eh contaot aveo l'arbre 1, comme indiqué aux figures 1 et 2. La résistance de frottement à ce contact ajoute alors son effet à celui de la résistance existant entre les surfaces 3 et 8 pour provoquer le début de la rotation des segments en même temps que celui de la rotation du collier.
Au cours de la rotation, la bague élastique cède suffisamment pour que la pression des segments sur l'arbre soit supprimée.
Au lieu d'une bague élastique 10 telle qu'elle a été dé- crite ci-dessus,on peut employer une bague rigide aveo inter- position de ressorts de forme spirale ou autre entre les segments
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et la surface intérieure de la bague,les bords intérieurs des segments venant en contact avec l'arbre pour les faibles vitesses et lorsque la machine est immobile, ainsi qu'il a été décrit; on peut donner aux segments une forme telle qu'une portion de ceux-ci vienne en contact avec la surface 12 du logement 6 lors- que les ressorts sont soumis à la force centrifuge, pour les grandes vitesses, afin d'éviter tout déplacement excessif des segments vers l'extérieur.
Dans le mode d'application de l'invention à un palier d'ap- pui,représenté aux figures 5 à 9,la surface de portée du tour- rillon est formée sur un collier 22 formé ou monté sur l'arbre 21 et tournant avec celui-c et ayant une surface de portée 23 qui peut être sphérique, ainsi que le représente le dessin, ou cylindrique ou présenter la forme de toute autre surface de révolution ayant même axe que l'arbre.
La surface fixe de portée 24 se trouve sur la périphérie intérieure de la couronne 25 et peut être également cylindrique comme l'indique le dessin, ou sphérique ou avoir la forme de toute autre surface de révolu.. tion appropriée; cette oouronné est montée dans un logement usi- né dans le bâti fixe 26 de la machine, La segments 27 sont disposés en série suivant une oiroon férenoe entre le collier 22 et la couronne fixe 25, chacun des segments (voir figure 7) présentant une surface interne 28 en contact avec la surface 23 du tourillon et une surface externe de portée 39 en contact avec la surface 24 de la couronne 25;
un jeu suffisant est ménagé pour permettre aux segments de se déplacer suivant une circonférence avec interposition de pellioules de lubrifiant 0 entre les surf aces .Le contour de ahan que segment, vu en projection sur un plan tangeant, peut être rectangulaire ou avoir toute autre forme appropriée.
Les segments peuvent,par exemple, aller en s'amincissant suivant leur longueur, ou être soutiformes,ainsi qu'il est décrit dans le brevet an- glais N 185.756 ou bien, pour que chaque segment soit maintenu en position convenable par rapport aux segments adjacents de la série,ils peuvent présenter des saillies ou des encoches grâce ./
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auxquelles ils s'engagent les uns dans les autres.Suivant une variante, on peut maintenir les segments de la série en po- aition convenable en les reliant tous à une bague ou cage de retenue qui correspond à celles que l'on utilise couramment dans les paliers à billes ou à rouleaux,ou à l'anneau 10(figures 1 et 2) précédemment décrit à propos du palier de butée.
Lors- qu'on utilise de telles bagues ou cages,on peut y attacher élastiquement les segments'au moyen de goujons ou analogues; il est alors commode d'adopter la forme circulaire pour le contour des surfaces de portée des segments en vue de simplifier la fabrication de ceux-ci.
Comme dans le cas du palier de butée décrit antérieurement, les segments 27 peuvent être,soit d'une seule pièce (figures 5 à 7), soit en deux pièces (27a,27b,fig.3); dans ce dernier cas les deux pièces peuvent être soit rigidement fixées l'une à l'autre, soit montées à pivot l'une sur l'autre au milieu ou au voisinage du milieu de la longueur du segment,oomme indiqué figure 9. Les surfaces actives 28,29 (Se chaque segment s'étendent seulement de préférence,sur une partie de la longueur du segment suivant la circonférence.
Egalement comme dans le cas du palier de butée,la surface des segments qui est en contact avec la couronne fixe, est revêtue ou constituée d'une matière dont le coefficient de frottement sta- tique avec la matière de la couronne est inférieur au coeffi- cient de frottement statique entre le segment et l'organe tour- nant, afin que la rotation des segments puisse commencer à se produire dès qu'on abandonne l'état de repos.
Par exemple,si le collier 22 ainsi que la couronne 25 sont en acier,les segments 27 peuvent être en fonte,celle-oi étant de préférence dure et d'une densité élevée,les segments étant polis sur leur surface externe 29 ,alors que leur surface in- terne 28 peut être revêtue d'un métal blanc à base d'étain,comme il a été indiqué antérieurement à propos des paliers de butée, ce groupe de deux métaux ayant un ooefficient supérieur à celui
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de l'autre groupe(acier et fonte):
La forme sphérique du collier 22 et de la surface interne des segments 27, comme indiqué aux figures 5 et 6, avec la forme cylindrique de la surface 24 de la couronne et de la sur. face extérieure des segments favorise l'action de démarrage anté- rieurement décrite,car,en raison de l'inclinaison des zones ex- térieures actives de la surface sphérique, zones qui sont sou- mises à la charge,la somme des pressions élémentaires de contact entre le collier 22 et les segments 27, correspondant à uneohar ge donnée sur l'arbre est plus grande que la somme des pressions entre les segments 27 et l'organe extérieur 25.
La forme sphé- rique des surfaces en contact du collier 22 et des segments 27 permet aussi l'alignement automatique du palier avec un autre palier placé sur le même arbre,d'une manière bien connue.
Un autre moyen de produire lteffet de démarrage désiré oonsiste à donner à la surface active ou chargée 2!')du collier 22 la forme d'une surface de révolution dont la génératrice soit sinueuse,comme indiqué sur la figure 8 ou soit, d'une autre manière et au moins en partie,plus inclinée sur l'axe que le cercle constituant la génératrice de la sphère indiquée à la figure 5,la somme des.pressions s'exerçant sur la surface in- terne des segments étant ainsi augmentée et portée à toute valeur désirée supérieure à la somme des pressions s'exerçant sur les surfaces externes des dits segments.
A titre d'autres variantes,on peut revêtir les surfaces externes 29 des segments 27 d'une substance réduisant le frot- tement au lieu de revêtir leur surface interne 28 d'une substan ce accroissant le frottement; on peut aussi revêtir les deux surfaces en question de substances dont les coefficients de frottement soient,l'un par rapport à l'autre, dans la relation requise:
Par exemple,les segments peuvent être faits avec le métal blano à base d'étain déjà mentionné ou avec un alliage bien connu comportant approximativement en poids 46 parties d'étain,
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42 parties de plomb et 12 parties d'antimoine, les surfaces internes 28 pouvant être formées directement sur ce métal,alors que les surfaces externes 29 sont revêtues de l'alliage du cad- mium déjà mentionné et que le collier 22 et la couronne 25 sont tous deux en acier, avec les surfaces 23 et 24 polies.
Suivant une variante,les segments peuvent être en acier ou autre métal revêtu sur la surface interne, avec le dit alliage à base d'étain ou avec le dit alliage à base d'étain et de plomb,et, sur la surface externe, avec l'alliage au cadmium -,
Les demandeurs ont constaté que les coefficients des dits alliages à base d'étain et à base d'étain et de plomb sur acier sont approximativement égaux, tous deux étant supérieurs de 50 pour cent environau coefficient de l'alliage au cadmium sur acier.
Les mêmes effets peuvent évidemment être obtenus moyennant l'emploi de matières différentes pour le collier 22 et la cou- ronne 25 DU moyennant l'application de matières de revêtement tifférentes pour former les surfaces 23 et 24, les dites matiè- res ayant leurs coefficients dans le rapport requis au con- tact avec les segments qui, dans ce cas,sont entièrement cons- titués de la même matière ou revêtus,sur lea deux faces 28 et 29 de la même substance.
Par exempt,ainsi qu'il a été indiqué antérieurement pour les parties correspondantes des paliers de butée,le collier 22 peut être en bronze phosphoreux et la couronne 25 en acier,les segments étant,soit entièrement compo- sés, soit revêtus,tant sur leur surface interne,que sur leur sur- face externe,de l'un des alliages de métal blanc précédemment définis .
Suivant une autre variante,l'effet requis peut être obtenu moyennant un choix approprié de matières diffétentes pour le collier 22 et la couronne 25, les dites matières présentant la différence requise quant à leurs coefficients de frottement au contact avec la matière constituent les segments 27, Il est
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connu par exemple que le coefficient de frottement statique entre l'acier poli et les métaux blancs ou le métal anti-friction est beaucoup plus grand que celui de deux surfaces d'aoier poli.
Ainsi,si le collier 22, les segments 27 et la couronne 25 sont tous en acier et si, soit la surface extérieure du collier,soit la surface intérieure des segments est revêtue de métal anti friction,toutes les autres surfaces de portée étant simplement polies,le mouvement relatif initial se produira entre les seg- ment% 27 et la couronne 25 dans les conditions désirées.
La figure 10 représente une variante du mode de construc- tion de la série de segments d'un palier d'appui dans lequel un anneau 11 d'une seule pièce est constitué par des organes 32,32a ,et par des bandes de jonotion 33 de telle manière que les bords d'attaque 34,34a des organes 32,32a étant relativement minces soient capables de s'infléchir élastiquement de manière à permettre la formation de pellicules lubrifiantes en forme de coins entre eux et les surfaces du collier 22 et de la couronne 25 qui coopèrent avec eux: A cette action s'ajoute celle que pro- duit l'élasticité des bandes 33 qui relient les éléments adja- cents du segment,les dits éléments étant ainsi susceptibles de basculer individuellement.
Dans la forme particulière de construction représentée à la figure 10, les bords 35 et 35a des organes 32,32à ont leur épaisseur réduite dans des conditions semblables à celle des bords 34,34a,en sorte que le palier est apte à fonotionner également dans les deux sens de rotation. Dans la figure 10 également les orga- nes 32 et les organes 32a forment deux séries distinctes, la pre- mière coopérant avec le collier 22, la seconde coopérant avec la couronne 25.
De telles constructions d'une seule pièce peuvent être employées dans lesquelles il n'existe qu'une seule série de segments reliés l'un à l'autre par des bandes élastiques , chaque segment ayant, dans ce cas,deux faces en contact par glis- sèment, l'une avec un collier tel que 22, l'autre avec une oouron'- ne telle que 25.
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Suivant une autre variante,ltune des séries de segments flexibles 32,32a peut être remplacée par des segmenta bascu- lants. Dans tous les cas,les matières constituant les surfa- ces particulieres de contact et les formes desdites surfaces sont différenciées dans des conditions déjà indiquées de façon à assurer la rotation initiale de la série annulaire de segments.
Pour se garantir oontre un défaut de l'action de démarrage, par exemple dans le cas d'un accroissement de la viscosité du lu- brifiant à une température exceptionnellement basse ou comme suite à une longue inactivité du palier, on peut avoir recours dans certains cas, à des moyens tels que ceux décrits dans le brevet français N 485.645,pour introduire une pellicule fraiche de lubrifiant sous les segments chargés du paliei lors du démar- rage; il peut également être prévu des dispositifs pour le ré- chauffage de l'huile ainsi introduite ou bien en vue d'atteindre le même résultat,on peut incorporer à la machine un dispositif destiné à réchauffer une partie,ou la totalité du palier lui-même.
REVENDICATIONS
L'invention vise:
I) Un palier dans lequel la charge est transmise de l'or- gane rotatif à l'organe fixe par des éléments interposésen forme de segments susceptibles de tourner par rapport aux deux organes précités,caractérisé par le fait que, en vue d'assurer la rotation des segments,on donne au moment de leur frottement statique aucontact avec l'organe fixe une valeur inférieure à celle du moment de leur frottement statique au contact avec l'organe rotatif et/ou avec d'autres éléments tournant aveo ce dernier.
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"LEVEL UPGRADES".
The present invention relates to bearings in the. which films of lubricant are formed between the members of the bearing by the rocking or inflection movement of the segments. In the most common form presented by these pa. bind, the segments pivoting mechanically on one or the other of the bearing members animated by a relative movement;
when these segments rotate, they do so at the same speed as the rotating member of the bearing to which they are connected. On the other hand, in the case of the bearing of the form to which the present invention refers, the segments are interposed in series between the members of the bearing animated by a relative movement (for example between an arm collar.
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bre and a thrust bearing plate or between the journal and an outer member of the support bearing) la. series of segments rotated around the axis of the bearing at a speed different from that of said organs.
In both forms of bearings, there is necessarily, when the rotation begins to produce, a contact between the segments and the other components. Relative movement between the surfaces which are in contact with each other must obviously occur before the formation of the lubricant films existing in the bearing when the latter is in operation.
Thrust bearings comprising segments arranged in one of the aforementioned ways have already been described in British Patent No. 875/05; methods of construction of the second type have also been proposed for support bearings, a series of segments being interposed between a rotating journal or inner collar and a fixed outer member of the bearing but, in this case, the inner and outer surfaces of the bearings. segments, as well as the surfaces with which these were in contact, had a cylindrical shape.
But such bearings, as hitherto constructed or planned and having segments rotating about the axis of the bearing at a speed different from that of the rotating member of the bearing, were defective in practice in that the series of segments either did not or did, in the most favorable cases, act in a fortuitous way that could not be relied upon. Applicants have discovered that this defect is attributable to the fact that the series of segments does not move in relation to the fixed member due to the torsional moment of the frictional resistors opposing their movement. ment has a value equal to and, in general greater than, that of the moment of the forces which tend to cause the rotation.
Even if the rotation of the segments arranged in such bearings could start to occur in special cases because the
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said segments would not be subjected to a load or as a result of other special circumstances, it would risk becoming entangled as a result, for example of direct contact between the segments and the opposing surfaces or as a result of the presence of through. Solid ticles or other disturbing causes in the aotion produced by lubricating films.
Owing to this defect, no bearing of this type has been used in practice, at least to the knowledge of the applicants;
The present invention consists essentially in means intended to overcome these defective characteristics of the category of bearings in question and to make them practically usable, the invention being characterized in that, in order to ensure the rotation of the segments interposed, the moment of static friction on their contact with the fixed member is given a value lower than that of the moment of static friction on their contact with the rotating member and / or with the other elements rotating with the latter member.
The invention is described below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings in which;
Fig.Î is an axial section of a thrust bearing according to the invention;
Fig.2 is a cross section of the same bearing along line 11-11 of Fig.1;
Fig. 3 and fig.4 show variants of the segments for the bearing shown in fig.I and 2;
Figures 5 to 10 show how the invention is applied to support bearings, FIG. 5 being an axial section, FIG. 6 a side view of one form of construction of the support bearing, while,
Fig.7 is an enlarged and partly schematic view of one of the segments;
Fig. 8 is an axial section of part of a support bearing indicating an alternative construction;
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FIG. 9 indicates a variant of the segment, applicable to the construction modes, represented in FIGS. 5, 6 and 8;
The fig.IO shows, in cross section, a variant of application of the invention to support bearings.
Figures I and 2 show a thrust bearing applied to a shaft 1 on which is rigidly mounted a thrust collar 2 whose active flat surface 3 is opposite to the corresponding flat surface 4 of the fixed member or plate supported by the frame 6 of the machine.
The thrust bearing segments 7, which have the shape shown in fig. 2, have been arranged in series, along a circumference, between the collar 2 and the plate 5 and have facets 8. and 9 which come into contact, respectively, with the interposition of lubricant, with the surfaces 3 and 4. Each segment 7 may be in one piece, as indicated by the cross section of FIG. 3 or may consist of two parts 7a, 7b as shown in FIG. 4, these two parts being either rigidly fixed to one another as indicated, or mounted to pivot on one another.
The various segments are preferably arranged in a cage which may be constituted by an outer circular ring 10 provided with studs II which are rigidly fixed thereto radially, the cage thus forming, with the segments, a susceptible assembly. turn around the axis of the shaft, independently of the collar 2.
A guide surface 12, of circular shape, can be formed on the frame 6 in order to avoid any radial displacement of the cage,
The bearing surfaces 8 and 9 of each segment are preferably offset with respect to each other as indicated in Figures 3 and 4, the direction of movement of the collar 2 relative to the segments and of the segments relative to the plate 5 being that indicated by the arrow placed to the left of FIG. 3; the bearing load is indicated by the letters P, P 'and the lubricant body is indicated by the reference 0.
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So that the rotation of the series of segments can com led to occur at the same time as that of the shaft, even when the bearing is loaded, the two constituent materials of the surfaces 4 and 9, mutually in contact, are chosen. segments and the fixed plate in such a way that the coefficient of static friction in contact with said surfaces is lower than that of the two materials constituting the surfapes 3 and 8, mutually in contact, of the stop collar 2 and of the segments .. (It should be noted that throughout the present description, an organ is qualified as "fixed" when it is not animated by a rotational movement relative to the frame of the machine, around the axis of the machine. bearing or when, as in the case of a machine connecting rod,
it has only a weak and secondary oscillation movement around this axis) As the loads applied to the two pairs of contacting surfaces which have just been mentioned are equal or very substantially equal, the moment of friction applied by the collar! to the series of segments will be. when one has recourse to such dissimilar materials greater during starting, than the moment of resistance applied to said segments by the fixed plate 5;
the segments will therefore begin to rotate,
It should be understood that the "static friction ooeffioient" (which will be referred to abbreviatively as "coefficient") must be measured or calculated under conditions corresponding to those which exist during start-up in bearings
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è, lubricating films, that is to say with load intensities similar to those normally found in said bearings, with lubricant on the bearing surfaces.
Applicants have found that there are relatively large differences, amply sufficient to achieve the result shown herein, between the various metals commonly used for bearing surfaces. Thus, if the surfaces 8
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segments are coated, in a well-known manner, with anti-friction metal or white metal of favorable composition, comprising, for example, by weight 90 parts of tin, 7 parts of antimony and 3 parts of copper, the surfaces 9 of the segments may be coated with another white metal composed of approximately 90 parts of cadmium, 5 parts of antimony and 5 parts of copper, the collar 2 and the plate ± both being of steel; the coefficients of these respective groups of two metals are in the approximate proportion of 3 to 2.
According to a variant, the surfaces 8 and 9 of the segments can both be formed from one or the other of the aforementioned white metals, the collar 2 being of phosphor bronze and the plate 5 being of steel; Applicants have found that the coefficient of phosphor bronze with either of these white metals was more than double that of the coefficient of steel with the same metal.
Reference will be made below to other groups of two metals with regard to the application of the invention to support bearings.
As a complementary arrangement also having for object to obtain that the rotation of the segments begins to occur at the same time as that of the collar, the ring 10 of the cage can be given the form of an elastic ring. which, when it is stationary, compress the segments 7 (either directly or by means of collars 13 formed on the studs 11) radially inwards by bringing them contaot with the shaft 1, as shown in the figures 1 and 2. The frictional resistance at this contact then adds its effect to that of the resistance existing between the surfaces 3 and 8 to cause the start of the rotation of the segments at the same time as that of the rotation of the collar.
During rotation, the elastic ring yields enough so that the pressure of the segments on the shaft is relieved.
Instead of an elastic ring 10 as described above, a rigid ring with the interposition of spiral or other shaped springs between the segments may be employed.
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and the inner surface of the ring, the inner edges of the segments coming into contact with the shaft at low speeds and when the machine is stationary, as has been described; the segments can be shaped such that a portion thereof comes into contact with the surface 12 of the housing 6 when the springs are subjected to centrifugal force, for high speeds, in order to avoid excessive displacement segments outward.
In the embodiment of the invention to a support bearing, shown in FIGS. 5 to 9, the bearing surface of the journal is formed on a collar 22 formed or mounted on the shaft 21 and rotating. with the latter and having a bearing surface 23 which may be spherical, as shown in the drawing, or cylindrical or have the shape of any other surface of revolution having the same axis as the shaft.
The fixed bearing surface 24 is on the inner periphery of the crown 25 and may also be cylindrical as shown in the drawing, or spherical or have the shape of any other suitable surface of revolution; this crown is mounted in a housing machined in the fixed frame 26 of the machine. The segments 27 are arranged in series in a ferenoe ring between the collar 22 and the fixed crown 25, each of the segments (see FIG. 7) having a internal surface 28 in contact with surface 23 of the journal and an external bearing surface 39 in contact with surface 24 of crown 25;
sufficient clearance is provided to allow the segments to move along a circumference with the interposition of pellets of lubricant 0 between the surf aces. The contour of ahan that segment, seen in projection on a tangent plane, may be rectangular or have any other shape appropriate.
The segments can, for example, go thinning along their length, or be braided, as is described in the English patent N 185,756 or, so that each segment is maintained in a suitable position with respect to the segments. adjacent to the series, they may have protrusions or notches thanks ./
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They engage with each other. According to a variant, the segments of the series can be kept in a suitable position by connecting them all to a retaining ring or cage which corresponds to those commonly used in the ball or roller bearings, or the ring 10 (Figures 1 and 2) previously described with regard to the thrust bearing.
When such rings or cages are used, the segments may be resiliently attached thereto by means of studs or the like; it is then convenient to adopt the circular shape for the contour of the bearing surfaces of the segments in order to simplify the manufacture of the latter.
As in the case of the thrust bearing described above, the segments 27 can be either in one piece (Figures 5 to 7) or in two pieces (27a, 27b, Fig.3); in the latter case the two parts can be either rigidly fixed to one another, or mounted to pivot one on the other in the middle or in the vicinity of the middle of the length of the segment, as shown in figure 9. The active surfaces 28,29 (Se each segment preferably extend only a part of the length of the segment following the circumference.
Also as in the case of the thrust bearing, the surface of the segments which is in contact with the fixed ring gear, is coated or made of a material whose coefficient of static friction with the material of the ring gear is less than the coefficient. cient of static friction between the segment and the rotating member, so that the rotation of the segments can begin to occur as soon as the state of rest is abandoned.
For example, if the collar 22 as well as the crown 25 are made of steel, the segments 27 can be made of cast iron, the latter preferably being hard and of high density, the segments being polished on their outer surface 29, while their internal surface 28 may be coated with a white tin-based metal, as has been previously indicated with regard to thrust bearings, this group of two metals having a higher coefficient than that
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of the other group (steel and cast iron):
The spherical shape of the collar 22 and the inner surface of the segments 27, as shown in Figures 5 and 6, together with the cylindrical shape of the surface 24 of the crown and the sur. outer face of the segments favors the starting action previously described, because, due to the inclination of the active outer zones of the spherical surface, zones which are subjected to the load, the sum of the elementary pressures of contact between the collar 22 and the segments 27, corresponding to unohar ge given on the shaft is greater than the sum of the pressures between the segments 27 and the external member 25.
The spherical shape of the contacting surfaces of collar 22 and segments 27 also allows automatic alignment of the bearing with another bearing placed on the same shaft, in a well known manner.
Another means of producing the desired starting effect is to give the active or charged surface 2! ') Of the collar 22 the form of a surface of revolution, the generatrix of which is sinuous, as shown in FIG. 8, or either, of another way and at least in part more inclined on the axis than the circle constituting the generatrix of the sphere indicated in FIG. 5, the sum of the pressures exerted on the internal surface of the segments thus being increased and range to any desired value greater than the sum of the pressures exerted on the external surfaces of said segments.
As a further alternative, the outer surfaces 29 of the segments 27 may be coated with a friction reducing substance instead of coating their inner surface 28 with a friction increasing substance; the two surfaces in question can also be coated with substances whose friction coefficients are, with respect to each other, in the required relation:
For example, the segments can be made with the already mentioned tin-based blano metal or with a well-known alloy comprising approximately 46 parts of tin by weight,
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42 parts of lead and 12 parts of antimony, the internal surfaces 28 being able to be formed directly on this metal, while the external surfaces 29 are coated with the cadmium alloy already mentioned and the collar 22 and the crown 25 are both made of steel, with surfaces 23 and 24 polished.
Alternatively, the segments may be of steel or other metal coated on the inner surface, with said tin-based alloy or with said tin-lead-based alloy, and, on the outer surface, with the cadmium alloy -,
Applicants have found that the coefficients of said tin-based and tin-lead-on-steel alloys are approximately equal, both of which are approximately 50 percent greater than the coefficient of the cadmium-on-steel alloy.
The same effects can obviously be obtained by using different materials for collar 22 and crown 25 DU by applying different coating materials to form surfaces 23 and 24, said materials having their coefficients. in the required ratio in contact with the segments which, in this case, are entirely made of the same material or coated, on both sides 28 and 29 with the same substance.
For example, as indicated previously for the corresponding parts of the thrust bearings, the collar 22 may be of phosphor bronze and the crown 25 of steel, the segments being either entirely composed or coated, both on their internal surface than on their external surface, one of the white metal alloys defined above.
According to another variant, the required effect can be obtained by means of an appropriate choice of different materials for the collar 22 and the crown 25, said materials having the required difference in their coefficients of friction in contact with the material constitute the segments 27 , It is
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known for example that the coefficient of static friction between polished steel and white metals or anti-friction metal is much greater than that of two polished steel surfaces.
Thus, if the collar 22, the segments 27 and the crown 25 are all made of steel and if either the outer surface of the collar or the inner surface of the segments are coated with anti-friction metal, all other bearing surfaces being simply polished. , the initial relative movement will occur between segments% 27 and crown 25 under the desired conditions.
FIG. 10 represents a variant of the mode of construction of the series of segments of a support bearing in which a ring 11 in one piece is formed by members 32, 32a, and by joining strips 33 such that the leading edges 34,34a of the members 32,32a being relatively thin are able to flex elastically so as to allow the formation of wedge-shaped lubricating films between them and the surfaces of the collar 22 and of the crown 25 which cooperate with them: To this action is added that produced by the elasticity of the bands 33 which connect the adjacent elements of the segment, said elements thus being able to tilt individually.
In the particular form of construction shown in FIG. 10, the edges 35 and 35a of the members 32,32à have their thickness reduced under conditions similar to that of the edges 34,34a, so that the bearing is able to function also in the two directions of rotation. Also in FIG. 10, the members 32 and the members 32a form two distinct series, the first cooperating with the collar 22, the second cooperating with the crown 25.
Such one-piece constructions can be employed in which there is only one series of segments connected to each other by elastic bands, each segment having, in this case, two faces in contact by each other. slide, one with a collar such as 22, the other with an oouron'- not such as 25.
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According to another variant, one of the series of flexible segments 32, 32a can be replaced by rocking segmenta. In all cases, the materials constituting the particular contact surfaces and the shapes of said surfaces are differentiated under conditions already indicated so as to ensure the initial rotation of the annular series of segments.
To ensure against a fault in the starting action, for example in the case of an increase in the viscosity of the lubricant at an exceptionally low temperature or as a result of long inactivity of the bearing, recourse may be had in some case, to means such as those described in French patent No. 485,645, for introducing a fresh film of lubricant under the loaded segments of the bearing during starting; devices can also be provided for heating the oil thus introduced or, with a view to achieving the same result, it is possible to incorporate into the machine a device intended to heat part or all of the bearing itself. even.
CLAIMS
The invention aims:
I) A bearing in which the load is transmitted from the rotary member to the fixed member by elements interposed in the form of segments capable of rotating with respect to the two aforementioned members, characterized in that, in order to ensure the rotation of the segments, at the moment of their static friction in contact with the fixed member is given a value lower than that of the moment of their static friction in contact with the rotary member and / or with other elements rotating aveo the latter.
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