Lagerfutter
Es ist bekannt, dass zum Schmieren von Lagern flüssige Schmiermittel, wie Öle oder Fette, verwendet werden. Derartige Lager müssen sorgfältig konstruiert werden, so dass das Öl eine Zeitlang im Lager bleibt.
Selbst bei den besten Lagerkonstruktionen muss man jedoch in bestimmten periodischen Zeitabständen Öl nachfüllen. Wenn kein Öl nachgefüllt wird, weil die Lager entweder unzugänglich sind oder nicht richtig gewartet werden, laufen sie sich trocken und nutzen sich schnell ab.
Es wurden bereits grosse Anstrengungen unternommen, Lager unter Verwendung von trockenen Schmiermitteln herzustellen. Dazu benutzte man beispielsweise verschiedenartige Kunststoffe, Graphit oder besondere Chemikalien. Diese Trockenschmiermittel sind aber im allgemeine sehr weich und werden daher unter Einwirkung von schweren Belastungen sehr leicht deformiert.
Sehr oft wurde das Schmiermittel aus den Lagern herausgequetscht. Es kam aber auch häufig vor, dass diese Lager lose wurden und sich schnell ausliefen. Ferner war es sehr schwierig, das Trockenschmiermittel mit einem Lagerteil zu verkleben.
Es besteht heute eine grosse Nachfrage nach einem Lager, dessen Lagerfutter zur Erzeugung einer gut gleitenden Oberfläche einen trockenen Selbstschmierstoff enthält. Der Schmierstoff soll auch bei grossen und lang andauernden Belastungen verschleissfest sein.
Ferner besteht das Bedürfnis nach einem Verfahren zum Herstellen derartiger Lager.
Das erfindungsgemässe Lagerfutter ist gekennzeichnet durch eine Harzmatrix und ein darin eingeschlossenes Gewebe aus zusammengedrückten Fasersträngen, welche wenigstens teilweise aus Polytetrafluoräthylen bestehen, wobei sowohl die Fasern wie auch die Faserstränge miteinander verbunden sind.
Das erfindungsgemässe Lagerfutter kann dadurch hergestellt werden, dass ein Kleber in die Zwischenräume eines selbstschmierenden Gewebes aus Polytetrafluoräthylen-Fasersträngen eingebracht wird, und zwar unter hohem Druck bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung, um den Kleber auszuhärten. Der Druck soll hinreichend gross sein, um die Fäden des Gewebes zusammenzupressen und das Gewebe zu glätten. Der beim Pressen ausgehärtete Kleber hält das Gewebe in dem plattgepressten Zustand fest. Das auf diese Weise bearbeitete Gewebe ist immer noch hinreichend biegsam, so dass es als Lagerbuchse ausgebildet werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Lager vor dem Zusammenbau.
Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Lager nach dem Zusammenbau.
Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein bekanntes mit Klebemittel durchtränktes Gewebe.
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein mit Klebemittel durchsetztes Gewebe gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.
Das erfindungsgemässe Lagerfutter wird vorzugsweise aus einem aus Polytetrafluoräthylen-Fäden gebildeten Gewebe hergestellt. Ein derartiges Gewebe kann eine einzige Gewebelage oder ein zusammengesetztes Doppelgewebe mit Polytetrafluoräthylen-Fäden enthalten, die mit anderen, besser verklebbaren Fäden, beispielsweise aus Baumwolle oder Polyester, verwebt sind. Ein derartiges Gewebe wird beispielsweise von der Russel Manufacturing Company hergestellt.
Ein nicht ausgehärtetes hitzehärtbares Harz, beispielsweise ein Epoxyharz (Resiveld R - 7119), wird auf die eine Oberfläche des Gewebes aufgetragen. Das Harz kann durch Aufstreichen, Sprühen oder Aufwalzen aufgebracht werden Die dem Harz gegenüberliegende Oberfläche wird mit einem geeigneten festen Schmiermittel bestäubt, beispielsweise mit Molybdändisulfid.
Das auf der einen Seite mit einem Harzüberzug versehene Gewebe wird zwischen die Druckplatten einer Hochdruckpresse gebracht. Während des Pressens werden die Druckplatten erhitzt, wobei die Platten solange Druck ausüben, bis das Harz ausgehärtet ist.
Wenn man als Harzkleber ein Epoxyharz (Resiveld) benutzt, erhitzt man auf eine Temperatur zwischen 175-205 C, vorzugsweise 190 C. Der notwendige Druck liegt etwa bei 105 kg pro cm2, was von dem benutzten Polytetrafluoräthylen-Gewebe (Teflon) abhängt.
Zur schnelleren Herstellung kann ein Schichtverfahren angewendet werden, bei dem abwechselnd Schichten aus nicht gehärteten Lagerfuttern und Gleitbahnen aus Polytetrafluoräthylen zwischen rostfreie Stahlplatten gelegt werden.
Man nimmt dabei als Unterlage eine rostfreie Stahlplatte, eine Gleitbahn aus reinem Polytetrafluor äthylen (Teflon), ein nicht ausgehärtetes Lagerfutter, eine weitere Schicht aus reinem Polytetrafluoräthylen, ein weiteres nicht ausgehärtetes Futter usw. Der auf diese Weise aufgebaute Schichtkörper wird auf seiner Oberseite ebenfalls mit einer rostfreien Stahlplatte abgedeckt. Die Gleitbahnen aus reinem Polytetrafluoräthylen sollen ein Verkleben des Harzes mit den starren Stahlplatten verhindern. Die Dicke eines derartig aufgeschichteten Stapels ist jedoch begrenzt, und zwar dadurch, dass bei einem zu dicken Stapel die mit Klebemittel versehenen Futter die erforderliche Aushärtetemperatur nicht erreichen.
Aus diesem Grund und auch zur Erzielung einer besseren mechanischen Festigkeit kann man weitere rostfreie Stahlplatten einschieben, die auf beiden Seiten mit Gleitplatten aus Polytetrafluoräthylen umgeben sind.
Nach dem Aushärtevorgang wird das durchtränkte Gewebe aus der Presse herausgenommen. Das auf diese Weise behandelte Gewebe ist biegsam, so dass es sehr leicht röhrenförmig ausgebildet werden kann.
Allerdings ist es nicht so biegsam, wie das ursprüngliche Gewebe. Beim Biegen des Gewebes treten keine Risse auf und das ausgehärtete Klebemittel trennt sich nicht von den Gewebefasern
Auf dem zusammengepressten Gewebe wird dann eine weitere nicht ausgehärtete Harzschicht aufgetragen. Bei einem Doppelgewebe wird die zweite Schicht auf diejenige Seite aufgebracht, auf der sich die besser verklebbaren Fasern befinden. Diese zweite Harzschicht kann ebenfalls auf das Gewebe aufgestrichen werden, obgleich auch andere Verfahren zum Aufbringen des Harzes angewendet werden können.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird das zusammengepresste Gewebe mit der zweiten nicht ausgehärteten Harzschicht 3 als Hohlzylinder ausgebildet und zwischen den dehnbaren oder zusammenstauchbaren metallischen Aussenteil oder äusseren Laufring 1 und den Innenteil oder inneren Laufring 2 eines Kugelgleitlagers gebracht. Die Laufringe 1 und 2 weisen einander angepasste konkave bzw. konvexe Flächen auf. Das Lager wird dann unter Anwendung von Druck zusammengezogen, um das in Fig. 2 gezeigte zusammengebaute Lager zu bilden.
Da die Fasern des zusammengepressten Lagerfutters von dem ausgehärteten Harz fest in ihrer Lage gehalten werden, zeigt dieses erfindungsgemässe Lagerfuttergewebe keine federnden Eigenschaften wie die bekannten Gewebe. Das erfindungsgemässe Lagerfutter wird daher nach dem Zusammenziehen oder Zusammenbau unter Einwirkung von schweren Belastungen nicht deformiert. Auf diese Weise kann man enge und gleichförmige Toleranzen zwischen den inneren und äusseren Lagerteilen aufrechterhalten.
Nach dem Zusammenpressen und Zusammenbau wird das Lager in einen Ofen gebracht. Unter Einwirkung von Hitze wird die zweite Harzschicht ausgehärtet und dabei das Polytetrafluoräthylen-Gewebe 3 mit dem äusseren Laufring verklebt. Wenn es wünschenswert ist, dann kann man das Gewebe mit seiner Klebeoberfläche gegenüber dem inneren Laufring 2 anordnen, so dass das Futter mit dem Innenring des Lagers verklebt.
Fig. 3 zeigt ein Polytetrafluoräthylen-Gewebe, das nach einem herkömmlichen Verfahren mit einem metallischen Träger verklebt wurde. Hierbei sieht man die Dispersion des Harzklebemittels 6 in einem Schmiermittelgewebe, das auf herkömmliche Art hergestellt wurde. Bei den bekannten Verfahren wird nicht der hohe Druck angewendet wie bei der Erfindung.
Das Klebemittel 6 fliesst daher bei den herkömmlichen Verfahren nur in die Zwischenräume zwischen der Kette 4 und dem Schuss 5 des Gewebes. Ausserdem bildet das Klebemittel 6 auch eine Schicht auf der Rückseite des Gewebes.
Die Fig 4 zeigt im Gegensatz dazu ein Gewebe, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde. Unter der Einwirkung des hohen Druckes wird das Klebemittel 6 nicht nur zwischen die Kette und den Schuss des Gewebes gebracht, sondern auch zwischen die einzelnen Fasern 7 gepresst, die einen Gewebefaden bilden. Das Klebemittel 6 verklebt daher bei dem erfindungsgemässen Verfahren sowohl die Fasern als auch die Fäden. Das Klebemittel hält dann die Gewebefäden in ihrer gepressten Form fest. Wie bei dem herkömmlichen Verfahren, so wird auch auf der Rückseite des Gewebes eine Klebeschicht gebildet Bei dem erfindungsgemässen Verfahren verklebt das Klebemittel mit dem in Fig. 1 gezeigten Metallkörper 1 und umschliesst eine beträchtliche Anzahl der Fasern in einem Gewebefaden.
Dadurch wird ein wesentlich besseres mechanisches Verkleben als früher erreicht.
Obwohl die erfindungsgemässe Ausführungsform den Bau von Kugelgleitlagern erläuterte, kann man das beschriebene Verfahren auch zum Herstellen von Lagerbuchsen oder anderen Lagerteilen verwenden. In diesen Fällen hat dann der äussere Laufring 1 und der innere Laufring 2 gerade einander angepasste Flächen
Das Polytetrafluoräthylen-Gewebe kann auch Kohlenstoff als Füllstoff (erhältlich von der Garlock Pakking Company) enthalten. Ferner kann man das Epoxyharz auf beiden Seiten des Gewebes auftragen, so dass das Harz die Gewebezwischenräume besser durchsetzt, wenn sich das Gewebe zwischen den beheizten Druckplatten befindet. Bei einem gewebten Trägermaterial kann dieses Material aus Metalldraht hergestellt sein oder es kann sich um ein Gewebe handein, das zum Teil aus Metalldraht und zum Teil aus einem anderen Material besteht.
Der Metalldraht verleiht dem Futter die Eigenschaft, hohen Temperaturen zu widerstehen.
Bearing chuck
It is known that liquid lubricants such as oils or fats are used to lubricate bearings. Such bearings must be carefully designed so that the oil will remain in the bearing for a period of time.
Even with the best bearing designs, however, oil must be topped up at certain periodic intervals. If oil is not added because the bearings are either inaccessible or not properly maintained, they will run dry and wear out quickly.
Much effort has been made to manufacture bearings using dry lubricants. For this purpose, for example, various types of plastics, graphite or special chemicals were used. However, these dry lubricants are generally very soft and are therefore very easily deformed under the action of heavy loads.
Very often the lubricant was squeezed out of the bearings. But it also often happened that these bearings became loose and ran out quickly. Furthermore, it was very difficult to stick the dry lubricant to a bearing part.
There is now a great demand for a bearing, the bearing lining of which contains a dry self-lubricating substance to produce a smoothly sliding surface. The lubricant should also be wear-resistant under heavy and long-lasting loads.
There is also a need for a method of manufacturing such bearings.
The storage lining according to the invention is characterized by a resin matrix and a fabric enclosed therein made of compressed fiber strands which at least partially consist of polytetrafluoroethylene, both the fibers and the fiber strands being connected to one another.
The bearing lining according to the invention can be produced in that an adhesive is introduced into the interstices of a self-lubricating fabric made of polytetrafluoroethylene fiber strands, under high pressure with simultaneous exposure to heat, in order to cure the adhesive. The pressure should be sufficient to compress the threads of the fabric and to smooth the fabric. The adhesive hardened during pressing holds the fabric in the pressed flat state. The fabric processed in this way is still sufficiently flexible so that it can be designed as a bearing bush.
In the following the invention is explained by way of example with reference to the drawing.
Fig. 1 shows a bearing before assembly.
Fig. 2 shows the bearing shown in Fig. 1 after assembly.
Figure 3 is a cross-section through a known adhesive impregnated fabric.
4 is a cross section through a fabric permeated with adhesive according to an embodiment of the invention.
The bearing lining according to the invention is preferably made from a fabric formed from polytetrafluoroethylene threads. Such a fabric can contain a single fabric layer or a composite double fabric with polytetrafluoroethylene threads which are interwoven with other, better bondable threads, for example made of cotton or polyester. Such a fabric is manufactured, for example, by the Russel Manufacturing Company.
An uncured thermosetting resin, such as an epoxy resin (Resiveld R - 7119), is applied to one surface of the fabric. The resin can be applied by brushing, spraying or rolling. The surface opposite the resin is dusted with a suitable solid lubricant, for example molybdenum disulphide.
The fabric with a resin coating on one side is placed between the printing plates of a high-pressure press. During pressing, the pressure plates are heated, the plates exerting pressure until the resin has cured.
If an epoxy resin (Resiveld) is used as the resin adhesive, it is heated to a temperature between 175-205 C, preferably 190 C. The necessary pressure is around 105 kg per cm2, which depends on the polytetrafluoroethylene fabric (Teflon) used.
For faster production, a layering process can be used in which alternating layers of non-hardened bearing linings and sliding tracks made of polytetrafluoroethylene are placed between stainless steel plates.
A stainless steel plate is used as a base, a slide made of pure polytetrafluoroethylene (Teflon), a non-hardened bearing lining, another layer made of pure polytetrafluoroethylene, another non-hardened lining, etc. covered with a stainless steel plate. The slideways made of pure polytetrafluoroethylene should prevent the resin from sticking to the rigid steel plates. However, the thickness of such a stacked stack is limited, namely that, if the stack is too thick, the linings provided with adhesive do not reach the required curing temperature.
For this reason, and also to achieve better mechanical strength, you can insert additional stainless steel plates, which are surrounded on both sides with sliding plates made of polytetrafluoroethylene.
After the hardening process, the saturated fabric is removed from the press. The fabric treated in this way is flexible so that it can very easily be made tubular.
However, it is not as flexible as the original fabric. When the fabric is bent, no cracks occur and the hardened adhesive does not separate from the fabric fibers
Another uncured resin layer is then applied to the compressed fabric. In the case of a double weave, the second layer is applied to the side on which the fibers that are easier to bond are located. This second resin layer can also be painted onto the fabric, although other methods of applying the resin can be used.
As shown in Fig. 1, the compressed fabric with the second uncured resin layer 3 is formed as a hollow cylinder and placed between the expandable or compressible metallic outer part or outer race 1 and the inner part or inner race 2 of a ball bearing. The races 1 and 2 have mutually adapted concave and convex surfaces. The bearing is then contracted using pressure to form the assembled bearing shown in FIG.
Since the fibers of the compressed bearing lining are held firmly in place by the hardened resin, this bearing lining fabric according to the invention does not show any resilient properties like the known fabrics. The bearing chuck according to the invention is therefore not deformed after being contracted or assembled under the action of heavy loads. In this way one can maintain close and uniform tolerances between the inner and outer bearing parts.
After pressing and assembling the bearing is placed in an oven. The second resin layer is cured under the action of heat and the polytetrafluoroethylene fabric 3 is glued to the outer race. If so desired, the fabric can be arranged with its adhesive surface facing the inner race 2 so that the lining adheres to the inner ring of the bearing.
Fig. 3 shows a polytetrafluoroethylene fabric which has been glued to a metallic carrier according to a conventional method. Here one can see the dispersion of the resin adhesive 6 in a lubricant fabric which has been produced in a conventional manner. In the known methods, the high pressure is not used as in the invention.
In the conventional method, the adhesive 6 therefore only flows into the spaces between the warp 4 and the weft 5 of the fabric. In addition, the adhesive 6 also forms a layer on the back of the fabric.
In contrast to this, FIG. 4 shows a fabric which was produced according to the method according to the invention. Under the action of the high pressure, the adhesive 6 is not only brought between the warp and the weft of the fabric, but is also pressed between the individual fibers 7, which form a fabric thread. In the method according to the invention, the adhesive 6 therefore bonds both the fibers and the threads. The adhesive then holds the fabric threads in their pressed form. As in the conventional method, an adhesive layer is also formed on the back of the fabric. In the method according to the invention, the adhesive sticks to the metal body 1 shown in FIG. 1 and encloses a considerable number of the fibers in a fabric thread.
This means that mechanical bonding is much better than before.
Although the embodiment according to the invention explained the construction of spherical plain bearings, the method described can also be used to manufacture bearing bushings or other bearing parts. In these cases, the outer race 1 and the inner race 2 then have surfaces that are precisely matched to one another
The polytetrafluoroethylene fabric can also contain carbon as a filler (available from Garlock Pakking Company). Furthermore, the epoxy resin can be applied to both sides of the fabric so that the resin penetrates the gaps between the fabric better when the fabric is between the heated printing plates. In the case of a woven carrier material, this material can be made from metal wire or it can be a fabric that consists partly of metal wire and partly of another material.
The metal wire gives the lining the ability to withstand high temperatures.