DD143297A1 - Hydrostatische lager fuer zylindrische bauteile - Google Patents

Abstract

Hydrostatische Lager für zylindrische Bauteile, die reibungsarm zur Erreichung eines gleichmäßigen Laufes aus der Ruhestellung und bei wechselnden Geschwindigkeiten gelagert sind. Ziel der Erfindung ist die Gestaltung eines reibungsarmen Lagers mit der Aufnahmefähigkeit von hohen Querkräften, mit langer wartungsfreier Betriebszeit und geringen Fertigungskosten. Das hydrostatische Lager ist so ausgeführt, daß alle Funktionselemente im Lagerspalt angeordnet sind, keine Einstellung erforderlich ist und eine Selbstreinigung erfolgt. Es kann für die Lagerung von Kolbenstangen in Hydraulikzylindern und von Wellen im Werkzeugmaschinenbau angewendet werden.

Description

i Hydrostatische Lager für zylindrische Bauteile

2· Anwendungsgebiet:

Die Erfindung dient der reibungsarmen Lagerung von zylindrischen Bauteilen, zum Beispiel von Kolbenstangen in Hydraulikzylindern. Zweckmäßig ist die Anwendung be-, sonders bei Prüf- und Vibratorzylindern, bei denen ein gleichmäßiger Anlauf aus der Ruhestellung und bei wechselnden Geschwindigkeiten gefordert wird·

3· Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Hydrostatische Lager werden in der Zeitschrift "Konstruktion" Jahrgang 16 (1964) Heft 7 und Jahrgang 18 (1966) Heft 10 und den Patenten Nr. 108 577 und 55 489 der Klasse P 16c 29/02 beschrieben. Diese Lösungen haben ähnliche Merkmale darin, daß eine Lagerstelle durch mindestens drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Drucktaschen verwirklicht wird* Die Tragfähigkeit der Lager wird durch den Aufbau von Reaktionskräften infolge der Druckänderung in den Drucktaschen erreicht, die je Drucktasche von zwei Drosseln beeinflußt wird·

Die Druckölversorgungsdrossel liegt in Stromrichtung vor der Drucktasche außerhalb der Lagerstelle. Ihr Durchflußwiderstand wird in Abhängigkeit vom Systemdruck, der Lagergröße und dem Lagerspiel festgelegt und muß für jede Drucktasche einer Lagerstelle gleich groß eingestellt ,sein·

Die Ölabflußdrossel ergibt sich durch den Lagerspalt, Sie liegt zwischen Drucktasche und Ölabfluß,' Diese Drossel verändert sich mit der Exzentrizität der V/elle zur Lagerbuchse und beeinflußt den Druck in der Drucktasche. Durch die entgegengesetzte Änderung der Ölabflußdrosseln der einzelnen Drucktaschen entstehen in letzteren Druckunterschiede, deren Summe die Reaktionskraft bildet·

Unterschiede der beschriebenen Lösungen bestehen in der Gestaltung der Druckölversorgungsdro3sel< > Es werden einstellbare Drosseln oder abgestimmte Kapillarröhrchen verwendet. Alle zitierten Lösungen haben den Nachteil, daß sowohl die Fertigung als auch die Einstellung der Druckölversorgungsdrosseln besonders bei hohen Betriebsdrücken, wie sie bei Hydraulikzylindern typisch sind, sehr zeitaufwendig sind, da Veränderungen über die Betriebszeit berücksichtigt werden müssen. Außerdem ergeben sich sehr kleine Drosselquerschnitte, die durch geringe Ablagerungen von Verunreinigungen bzw. Ölzusätzen beeinflußt werden, was zur Verstimmung bzw. zum Ausfall des Lagers führt·

Dadurch, daß bei den bekannten Lösungen die Ölversorgung der Drucktaschen über fest eingestellte Drosseln erfolgt, ergibt sich ein weiterer prinzipbedingter Nachteil. Bei Eintreten einer Exzentrizität verändern sich nur die Ölabflußdrosseln. Das hat z.B. zur Folge, daß auf der Seite, wo sich die Drosselwirkung der Ölabflußdrossel zur Erzeugung einer Reaktionskraft erhöht, der Differenzdruck an der Druckölversorgungsdrossel sinkt und dazu auch proportional die Durchflußmenge geringer wird. Auf der entgegengesetzten Seite ist dagegen zu verzeichnen, daß die Druckdifferenzerhöhung an der Druckölversorgungsdrossel zu einer an sich unerwünschten Durchflußmengenerhöhung führt. Dadurch ergibt sich ein relativ flacher Anstieg der Reaktionskraft als Funktion der Exzentrizität«

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4. Ziel der Erfindung

Ziel.der Erfindung ist die Gestaltung eines reibungsarmen Lagers, das eine hohe Aufnahmefähigkeit von Querkräften hat, eine lange wartungsfreie Betriebszeit gewährleistet und geringen. Per tig ungsauf wand erfordert«

5· Darlegung des Wesens der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ausführung eines hydrostatischen Lagers zeichnet sich dadurch aus, daß sowohl die ölabflußdrossel als auch die Druckölversorgungsdrossel für die einzelnen Drucktaschen in dem Lagerspalt angeordnet und variabel sind. Zusätzliche Bauteile sind nicht erforderlich, und das Lager bedarf keiner Einstellung. Durch die Bewegung des gelagerten Bauteiles erfolgt die Selbstreinigung der Öldrosseln.

Damit den unerwünschten Veränderungen der Ölströme durch die Drucktaschen bei aufgezwungener Exzentrizität entgegengewirkt wird, ist die Druckölversorgungsdrossel der zugehörigen Drucktasche gegenüber angeordnet. Die hydraulischen Widerstände von Ölabfluß- und Druckölversorgungsdrosseln verändern sich umgekehrt proportional. Durch diese Anordnung ergibt sich ein gegenüber den bekannten Lösungen bedeutend steilerer Anstieg der Reaktionskraft in Abhängigkeit von der Exzentrizität. Der Öldurchfluß einer Lagerstelle bleibt dadurch über den Arbeitsbereich annähernd konstant. Im Bedarfsfall kann der Gesamtölverbrauch einer oder mehrerer Lagerstellen durch eine gemeinsame Vordrossel eingeschränkt werden.

Die auf dem Umfang des Lagers gleichmäßig angeordneten Drucktaschen haben gleichgroße auf das gelagerte Bauteil anliegende Flächen. Gleichgewicht hat ein unbelastetes Lager, wenn alle Drucktaschen unter gleichem Druck stehen. Dieses ist der Pail, wenn sowohl die Druckölversorgungsdrosseln sowie die Ölabflußdrossein gleichen Querschnitt und damit gleichen Durchflußwiderstand haben, das heißt, wenn das gelagerte Bauteil in den Lagerbuchsen zentriert ist. Erfolgt eine radiale Belastung verändern sich die Durchflußwider-

stände der Drosseln infolge der eintretenden Exzentrizität und in den Drucktaschen entstehen Druckunterschiede, die entsprechende Reaktionskräfte hervorrufen. Die geringe Flüssigkeitsreibung'bleibt im gesamten Arbeitsbereich des Lagers erhalten und ist unabhängig von der Geschwindigkeit·

60 Ausführungsbeispiel

Als Ausführungsbeispiel soll die Lagerung einer Kolbenstange eines reibungsarmen Hydraulikzylinders dienen, wie er vorzugsweise in elektro-servohydraulischen Anlagen eingesetzt wird·

Das prinzipielle Schema eines Zylinders mit hydrostatischer Kolbenstangenlagerung zeigt Pig· 1· Zur Verdeutlichung der · Anordnung der einzelnen Elemente zeigt Pig. 2 das Schema einer Lagerhälfte und Fig. 3 den Schnitt A-A der Pig. 2«

Die Kolbenstange 1 ist in den Zylinderdeckeln 2 und 3 gelagert· Über den Kanal 4 wird Drucköl der Ringnut 5 zugeführt· Die Lagerspielbereiche 6 und 7 bilden die Druckölversorgungsdrosseln. In den Ölfangtaschen 8 und 9 wird das teilweise entspannte Drucköl gesammelt und über die Kanäle oder Leitungen 10 und 11 den Drucktaschen 12 und 13 zugeführt. Die Lagerspielbereiche 14 und 15 bilden die ülabflußdrosseln. Das Lageröl wird in der ölnut 16 aufgefangen und über dem Kanal 17 abgeführt. Soll der Gesamtölverbrauch der Lager eingeschränkt werden, wird im Kanal 4 eine Vordrossel angeordnet·

Das Ausführungsbeispiel zeigt, daß alle Punktionselemente im Lager selbst angeordnet sind und daß keinerlei Einstellung erforderlich ist. Die Pertigungsgüte für die Druckölversorgungsdrossel übersteigt die für die Gesamtlagerung erforderliche nicht.

Claims (2)

1. -5-21250

   Erfindungsansprüche

   1. Hydrostatische lager für zylindrische Bauteile, insbesondere für Kolbenstangen von Hydraulikzylindern, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckölversorgungsdrosseln für die Drucktaschen im gleichen Lagerspalt jedoch den zugeordneten Drucktaschen und Ölabflußdrosseln gegenüber angeordnet sind.
2. 2. Hydrostatische lager nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Gesaratölverbrauch durch Anordnung einer Vordrossel für eine oder mehrere Lagerstellen begrenzt wird·

   Hie?m_JL$eiien Zeichnungen