Einrichtung zur hydrostatischen radialen Lagerung einer Welle Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur hydro statischen radialen Lagerung einer Welle.
Ist eine Welle durch Kräfte belastet, sei es durch ihr Eigengewicht, durch aufgesetzte Gewichte oder durch äussere Kräfte, so durchbiege sie sich im allgemeinen in der Weise, dass sie sich in den Lagern schief einstellt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Mit 1 ist die Welle, beispielsweise die Spindel einer Werk zeugmaschine, bezeichnet. Die am einen Ende auf gebrachte Last P verursacht eine Durchbiegung der Welle. Diese stellt sich dabei in den Lagern<I>A</I> und<I>B</I> unter einem Winkel a bzw. /3 schief gegen die Achs richtung der Lager. Es besteht damit die Gefahr einer metallischen Berührung der Wellenoberfläche mit den Lagerflächen jeweils an diametral gegenüberlie genden Punkten der beiden Lagerenden, z.
B. beim Lager A an den mit Pfeilen bezeichneten Stellen links unten und rechts oben.
Es sind hydrostatische Radiallagerungen von Wellen bekannt, bei denen in der Lagerfläche längs des Umfanges verteilt einzelne Vertiefungen vorgesehen sind, welche durch getrennte Schmiermittelquellen mit Schmiermittel unter Druck versorgt werden und Druckpolster für die Welle bilden. Da der Druck in den einzelnen Vertiefungen um so grösser wird, je enger der Spalt, durch den das Schmiermittel ab fliessen kann, üben diese Druckpolster eine zentrie rende Wirkung auf die Welle aus.
Da aber Druck unterschiede nur zwischen verschiedenen Stellen des Umfangs auftreten, nicht aber in axialer Richtung, vermögen diese Lagerungen wohl die Welle in der Lagermitte einigermassen zu zentrieren, können aber eine Schiefstellung der Welle im Lager und damit metallische Berührung der Gleitflächen an den Lager enden nicht verhindern.
Bei einer Einrichtung zur hydrostatischen Radial lagerung einer Welle wird nun gemäss der Erfindung dieser Nachteil dadurch behoben, dass im Lager min destens zwei in axialer Richtung gegeneinander ver setzte Gruppen von mindestens drei hydrostatischen Druckpolstern ringförmig angeordnet sind.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes unter Anwendung auf das Lager A der Fig. 1 vereinfacht dargestellt. Fig. 2 ist ein axialer Längsschnitt und Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie III-111 der Fig. 2.
Die Lagerschale 2 ist an der Gleitfläche für die Welle 1 mit zwei in axialer Richtung gegeneinander versetzten Gruppen von je sechs ringförmig an geordneten hydrostatischen Druckpolstern 3 bzw.4 versehen. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird jedes der Druck polster 3 durch eine besondere Pumpe 5 der Ver- drängerbauart mit Schmiermittel beliefert. Jede dieser Pumpen 5 liefert eine bestimmte, vom Druck im zu geordneten Druckpolster 3 praktisch unabhängige Schmiermittelmenge pro Zeiteinheit. Im zugeordneten Druckpolster stellt sich dann ein um so höherer Druck ein, je geringer die Weite des Lagerspiels an jener Stelle ist.
Die Schrägstellung der Welle 1 im Lager A be wirkt, dass sich im untersten der Druckpolster 3 ein höherer Druck aufbaut als im obersten der Druck holster 3. Es wirkt somit bei der Gruppe der Druck polster 3 auf die Welle eine nach oben gerichtete resultierende Kraft Q3. Bei der Gruppe der Druck polster 4 ist es dagegen umgekehrt. Oben ist das Lagerspiel kleiner als unten und es wirkt eine nach unten gerichtete resultierende Kraft Q4 auf die Welle. Die axial gegeneinander versetzten Kräfte Q3 und Q4 ergeben zusammen ein Drehmoment, das der Schief stellung der Welle entgegenwirkt.
Da der Druck in den Flüssigkeitspolstern um so stärker ansteigt, je kleiner das Lagerspiel ist, wird eine metallische Berührung der Gleitflächen stets verhindert.
Statt für jedes der Druckpolster 3 bzw. 4 eine besondere Pumpe vorzusehen, können in an sich bekannter Weise auch alle Druckpolster von einer einzigen Pumpe aus beliefert werden, wobei aber in den Zuleitungen Drosselstellen anzubringen wären. Die Schmiermittelzufuhr zu den einzelnen Druck polstern kann auch, wie es an sich bekannt ist, in Abhängigkeit von irgendeiner Grösse, beispielsweise von der Lage der Welle im Lager, gesteuert werden, oder es kann auch das Lagerspiel durch Beeinflussung der den einzelnen Druckpolstern zugeführten Schmier mittelmengen geregelt werden.
Statt, wie dargestellt, nur zwei Gruppen von hydrostatischen Druckpolstern vorzusehen, können im Lager auch deren mehrere in axialer Versetzung gegeneinander angeordnet werden.
Device for the hydrostatic radial bearing of a shaft The invention relates to a device for the hydrostatic radial bearing of a shaft.
If a shaft is loaded by forces, be it by its own weight, by attached weights or by external forces, it generally bends in such a way that it is inclined in the bearings, as shown in FIG. 1 with the shaft, for example the spindle of a machine tool, is referred to. The load P applied to one end causes the shaft to deflect. This is in the bearings <I> A </I> and <I> B </I> at an angle a or / 3 obliquely against the axial direction of the bearings. There is thus the risk of metallic contact between the shaft surface and the bearing surfaces at diametrically opposite points of the two bearing ends, e.g.
B. at camp A at the locations indicated by arrows on the bottom left and top right.
There are known hydrostatic radial bearings of shafts in which individual depressions are provided in the bearing surface distributed along the circumference, which are supplied with lubricant under pressure by separate lubricant sources and form pressure cushions for the shaft. Since the pressure in the individual depressions increases, the narrower the gap through which the lubricant can flow, these pressure pads exert a centering effect on the shaft.
However, since pressure differences only occur between different points on the circumference, but not in the axial direction, these bearings are able to center the shaft to some extent in the middle of the bearing, but cannot end up tilting the shaft in the bearing and thus metallic contact of the sliding surfaces on the bearing prevent.
In a device for the hydrostatic radial bearing of a shaft, this disadvantage is now eliminated according to the invention in that in the bearing at least two groups of at least three hydrostatic pressure pads are arranged in a ring in the bearing.
In FIGS. 2 and 3, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in a simplified manner, applied to the bearing A of FIG. FIG. 2 is an axial longitudinal section and FIG. 3 is a cross section along the line III-111 of FIG. 2.
The bearing shell 2 is provided on the sliding surface for the shaft 1 with two axially offset groups of six annularly arranged hydrostatic pressure pads 3 and 4, respectively. As shown in Fig. 3, each of the pressure pads 3 is supplied with lubricant by a special pump 5 of the positive displacement type. Each of these pumps 5 supplies a specific amount of lubricant per unit of time, which is practically independent of the pressure in the pressure cushion 3 to be assigned. In the associated pressure pad, the higher the pressure, the smaller the width of the bearing play at that point.
The inclination of shaft 1 in bearing A causes a higher pressure to build up in the lowest pressure pad 3 than in the topmost pressure holster 3. Thus, in the group of pressure pads 3, an upward resulting force Q3 acts on the shaft . In the case of the group of pressure pads 4, however, the opposite is true. The bearing play is smaller at the top than at the bottom and a resulting force Q4 directed downwards acts on the shaft. The axially offset forces Q3 and Q4 together result in a torque that counteracts the misalignment of the shaft.
Since the pressure in the liquid cushions increases the smaller the bearing play, metallic contact with the sliding surfaces is always prevented.
Instead of providing a special pump for each of the pressure cushions 3 or 4, all pressure cushions can also be supplied in a manner known per se from a single pump, but throttling points would have to be installed in the supply lines. The supply of lubricant to the individual pressure pads can also, as is known per se, be controlled as a function of any size, for example on the position of the shaft in the bearing, or the bearing play can also be controlled by influencing the quantities of lubricant supplied to the individual pressure pads be managed.
Instead of providing only two groups of hydrostatic pressure cushions, as shown, several of them can also be arranged axially offset from one another in the bearing.