Schleuderblatt in Aehslagern von Schienenfahrzeugen. Zur Ölförderung in Achslagern von Schienenfahrzeugen sind Schleuderblätter vor geschlagen worden, die an den Achszapfen angeschraubt, das Öl aus einem unten im Gehäuse angeordneten Ölbade an die gegen überliegende obere Gebäusewand befördern, von wo es der Lagerstelle zulaufen soll.
Diese Schleuderblätter sind schon in ver schiedener Weise ausgebildet worden. Neben Blättern mit einer glatten, ebenen Fläche finden sich Blätter mit Aufsätzen von rohr- oder schaufelartigen Gebilden oder rinnen artig nach der äussern Mitte der Blätter zu sammenlaufenden Vertiefungen, die mit einer schöpfenden zugleich eine windfangende Wir kung ausüben sollen, um den kritischen Dreh zahlbereich besser zu überwinden. Diese Aus führung trägt aber nicht zur Verbesserung der Schleuderwirkung bei und hat den Nach teil, mit ihren Aufsätzen und Vertiefungen das Ölbad aufzuwühlen und schaumig zu schlagen.
Die Blätter mit glatter, ebener Fläche haben zwar diesen Nachteil nicht, versagen aber bei dünnflüssigem Öl, wie es bei Achslagern besonders im Sommer bei Öltemperaturen von 40-60 die Regel ist, weil sie das im Ölbad aufgenommene 0I vor zeitig verlieren. Daneben finden sich Schleu derblätter in Fächerform, die also in der Umfangsrichtung mit geraden Wellen ver sehen sind und dem Ölbad lediglich eine grössere Ölmenge aufnehmen und fördern wollen.
Endlich sind nach innen gewölbte Schleuderblätter bekannt geworden, deren Krümmung bei an sich glatter Oberfläebe das abzuschleudernde Öl in einer bestimmten Richtung ablenken und an einen innern ge rillten Teil des Lagergebäuses werfen sollen.
Demgegenüber ist gemäss der Erfindung die Oberfläche des Schleuderblattes so ge wellt, dass der von dem Öltropfen längs dieser Oberfläche zurückgelegte Weg länger ist, als die Zunahme seines Abstandes von der Drehase. Zweck der Erfindung ist nicht die Ölmitnahme im Bade zti verbessern oder eine wirksamere Abgabe im untern oder im kritischen Drehzahlbereich zu erreichen,. son dern die Abschleuderüng so -beeinflussen, d-äss sie nicht nur vorzeitig an die Seitenwände des Schleudergehäuses sondern auch an seinen Scheitel erfolgt.
Die Zeichnung, die Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, zeigt in Fig. 1 eine Ansicht eines ersten Schleu derblattes mit zur Achsmitte konzentrischen Wellen, Fig. 2 einen zugehörigen Querschnitt; Fig. 3 ist eine Ansicht eines zweiten Schleuderblattes mit radialen Wellen, Fig. 4 eine Draufsicht hierzu, Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch das Schleudergehänse einer Fahrzeug achsbuchse in der Schleuderblattebene mit einer Ansicht der Lagerbüchse.
Das Schleuderblatt nach Fig. 1 und 2 wird mit einem Arm e am nicht gezeichneten Achszapfen im mittleren Abstand djz von dessen Achse angeschraubt und besitzt auf beiden Seiten konzentrisch zur Drehaxe angeordnete Wellenzüge, die den Weg des Öltropfens vergrössern. Gemäss Fig. 3-5 sind die Wellenzüge in radialer Richtung ange ordnet und gekrümmt, so dass sie die Öl tropfen aus der geraden radialen Bahn in der Umfangsrichtung ablenken.
Der Rutschweg zu, den die Öltropfen unter -dem Einfiuss der Zentrifugalkraft zurückzulegen haben, wird bei den gezeichneten Schleuderblättern durch die Wellenzüge gegenüber der radialen Breite a der Schleuderblätter vergrössert, so dass die Ölabschleuderung an die Gehäusewandung erfolgt, bis der vom Schleuderblatt nach dem Austritt aus dem Ölbad zurückgelegte Dreh winkel a so gross geworden ist, dass das Blatt die- Scheitelzone erreicht hat.
Die Aufgabe,. die das Schleuderblatt im Achslager zu erfüllen hat, würde sich mit einem glatten, ebenen und kurzen Schleuder blatt, das in grossem Abstand von der Dreh age angeordnet wäre, überhaupt nicht er füllen lassen, weil das vom Blatt beim Ein tauchen in das -Bad- aufgenommene Öl unter .,der Einwirkung der Zentrifugalkraft voll ständig gegen die Seite des Schleudergehäuses gespritzt würde, dem Lager also gar nicht zulaufen könnte. Damit letzteres erfolgt, muss noch nach Zurücklegung eines Drehwinkels a, der zwischen 90 und 150 ab der Aus trittsstelle des Blattes aus dem Ölbade liegt, Ö1 abgeschleudert werden.
Berechnet man diesen Winkel a unter Beachtung der Bedingung 1.) Drehzeit (t$) des Schleuderblattes Rutschzeit des Tropfens auf der Blattöber- fläche (i-) und unter Berücksichtigung der Zentrifugalkraft (Z), die dem Tropfen wäh rend seiner Bewegung über die Blattober fläche bis zur Abschleuderkante eine be stimmte lebendige Kraft erteilt ohne Rück sicht auf die seitlich ablenkende Tangential- kraft, die verzögernd wirkende Kohäsions- kraft und die zunächst beschleunigend,
später ebenfalls verzögernd wirkende Schwerkraft, so ergibt dafür
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Diese Gleichung leitet sich aus folgenden Beziehungen ab.
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wobei z;. = 0 ist.
In diesen Gleichungen bedeuten rz die Drehzahl der Achse in der Minute, vo, VZ, die anfängliche und endliche Geschwindig keit des Öltropfens auf der Blattoberfläche in radialer Richtung,<I>an</I> die Masse eines Öl- tropfens und
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die Winkelgeschwin digkeit.
Aus der vorstehend angegebenen Gleichung 2) ergibt sich zunächst die bedeutsame Tat- lache, dass .bei einem Aclisläger die letzten Öltropfen bei allen Drehzahlen- der Achse stets nach Zurücklegung deg gleichen Dreh winkels a abgeschleudert wird, also unab hängig von der Geschwindigkeit ist, mit welcher das Fahrzeug fährt.
Aus der G leichung 2) geht aber weiter hervor, dass aas Verhältnis iU also die Länge des Rutschweges des a Tropfens auf der Blattoberfläche oder ihr "Unebenlieit";gr-ad" von bestimmendem Ein fluss auf den Winkel a ist, nach der die Ab- schleuderung des Öles erfolgt.
Bei den Achslagern von Schienenfahr zeugen sind der Schleuderdurchmesser dm= 300-3ä0 mm und die radiale Breite des Schleuderblattes a = 60-70 mm nur in engen Grenzen veränderlich, mithin ist das Verhältnis jm = 5 , so dass der tatsächliche Rutschweg des Tropfens 7v das 1,1/4-21/2fache der radialen Tropfenbahn a sein muss, wenn ein Drehwinkel von 90-150 von der Aus trittsstelle des Blattes aus dem Ölbade an gerechnet erreicht werden soll, bevor die Ab- schleuderung vor) Öl die Gehäusewandung aufhört.
Bei einer glatten ebenen Oberfläche (a=zv) würde der Drehwinkel a für die bei Güter wagen üblichen Abmessungen der Schleuder- gehäuse 54 sein. Das Öl verliesse also das Blatt viel zrr früh und könnte nicht in die Auffangsmulde der Lagerschale gelangen.
Der grosse Spielraum, der oben für den Drehwinkel a mit 90-150 angegeben war, ergibt sich aus der Breite der Auffangszone, die im Schleudergehäuse vorzusehen ist, um die Ölverteilungskanäle derLagerschalegleicb- mässig mit<B>Öl</B> zu versorgen. Die Blattober fläche kann in Sektoren unterteilt sein, die verschieden lange Rutschwege rv im Ver hältnis zur radialen Breite a haben, um eine Bevorzugung gewisser Abschnitte der Auf fangszone zu erreichen.
Bei den oben entwickelten Beziehungen sind die Schwerkraft, die Tangentialkraft und die Kohäsionskraft des Öles auf dem Blatte nicht berücksichtigt,-=die je nach der Stellung. der Schleuder bezw: denn Viskösi- tätsgrade des Öles in verzögerndem bezw. seitlich ablenkendem Sinne auf die Ab- schleuderung einwirken.
Die Schwerkraft beeinflusst den Dreh winkel a nur unbedeutend, weil sie im untern Gehäusesektor beschleunigend und im obern verzögernd auf die Abschleuderung wirkt. Sie kann im Schleuderbereich angesichts der überwiegenden Grösse der Zentrifugalkraft unberücksichtigt bleiben, Die verzögernde Wirkung der Cohäsions- kraft, das heisst der Schubkraft zweier sich aneinander vorbeischiebender Ölschichten, ver schwindet praktisch bei Fahrgeschwindig keiten von über 30 km und Öltemperaturen vorn über 30 ganz.
Bei 15-30 km tritt eine gewisse Verzögerung der Abschleuderung, das heisst eine Verzögerung des Drehwinkels um 10-20 , gegenüber der durch den Wellig keitsgrad der Blattoberfläche (w l gegebenen /a Stelle ein, jedoch nur dann, wenn die Öl temperatur unterhalb 30 bleibt. Dieser Ein fluss der Kohäsionskraft kann daher ebenfalls unberücksichtigt bleiben, zumal Geschwindig keiten von 15-30 km als Anfahrperioden nur vorübergehend auftreten.
Der Einfluss der Tangentialkraft, die als Trägheitskraft seitlich ablenkend bald in ver zögerndem (Anfahren) bald in beschleunigen dem Sinne (Bremsen) auf den Öltropfer) bei seiner Bewegung über die Blattoberfläche wirkt, kann schon deshalb praktisch vernach- lässigt werden, weil er bei den hier in Frage kommenden Schleuderstabverhältnissen (d---- 300-350 mm) nur den 13. bis 15.
Teil der Zentrifugalkraft ausmacht, also den Ab schleuderdrehwinkel, bei einem in Fahrt be findlichen Fahrzeug nur unwesentlich be- einflusst.
Daraus ergibt sich also, dass die Öltropfen bei der Bewegung auf der Blattoberfläche vor) der Zentrifugalkraft massgebend bestimmt werden und alle vorzeitig vom Blatte ab fliegen, also für die Lagerschmierung verloren gehen würden, wenn sein Rutschweg nicht durch Unebenheiten auf der Blattoberfläche erfindungsgemäss künstlich verlängert würde.