DD143297A1

DD143297A1 - HYDROSTATIC BEARINGS FOR CYLINDRICAL COMPONENTS

Info

Publication number: DD143297A1
Application number: DD21250079A
Authority: DD
Inventors: Helmut Schrade
Original assignee: Helmut Schrade
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1980-08-13

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.Hydrostatic bearings for cylindrical components, the low friction to achieve a smooth run out of the Rest position and are stored at varying speeds. The aim of the invention is the design of a low-friction bearing with the capacity of high lateral forces, with long maintenance-free operating time and low production costs. The Hydrostatic bearing is designed so that all functional elements are arranged in the bearing gap, no adjustment is required and a self-cleaning takes place. It can be used for storage of Piston rods in hydraulic cylinders and shafts in Machine tool construction can be applied.

Description

i Hydrostatische Lager für zylindrische Bauteile i Hydrostatic bearings for cylindrical components

2· Anwendungsgebiet: 2 · Application area:

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·The invention serves the low-friction mounting of cylindrical components, for example of piston rods in hydraulic cylinders. The application is expedient, especially in testing and vibrator cylinders, where a smooth start-up from the rest position and at varying speeds is required.

3· Charakteristik der bekannten technischen Lösungen 3 · Characteristic of the known technical solutions

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·Hydrostatic bearings are described in the journal "Construction", Vol. 16 (1964), Vol. 7, and Vol. 18 (1966), Vol. 10, and Patent Nos. 108,577 and 55,489 of Class P, 16c, 29/02. These solutions have similar features in that a bearing is realized by at least three pressure pockets distributed evenly around the circumference * The bearing capacity of the bearings is achieved by the build-up of reaction forces due to the pressure change in the pressure pockets, which is influenced by two throttles per pressure pocket.

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·The pressure oil supply throttle is in the flow direction in front of the pressure pocket outside the bearing. Its flow resistance is determined as a function of the system pressure, the bearing size and the bearing clearance and must be set the same for each pressure pocket of a bearing point.

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·The oil drain choke results from the bearing gap, it lies between pressure pocket and oil drain, 'This throttle varies with the eccentricity of the V / elle to the bushing and affects the pressure in the pressure pocket. Due to the opposite change in the oil discharge throttles of the individual pressure pockets, pressure differences arise in the latter, the sum of which forms the reaction force.

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·Differences in the described solutions are in the design of the pressurized oil supply nozzle <> Adjustable throttles or tuned capillary tubes are used. All cited solutions have the disadvantage that both the production and the adjustment of the pressure oil supply throttles, especially at high operating pressures, as are typical in hydraulic cylinders, are very time-consuming, since changes over the operating time must be considered. In addition, very small throttle cross-sections, which are influenced by small deposits of impurities or oil additives, resulting in detuning or failure of the bearing ·

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«The fact that in the known solutions, the oil supply to the pressure pockets via fixed chokes, there is a further principle-related disadvantage. When an eccentricity occurs, only the oil drain throttles change. This has e.g. As a result, on the side where the throttling action of the oil drain choke increases to generate a reaction force, the differential pressure at the pressure oil supply throttle decreases and proportionally the flow rate becomes smaller. On the opposite side, however, it can be seen that the increase in pressure difference at the pressure oil supply throttle leads to an undesirable increase in flow rate per se. This results in a relatively shallow increase in reaction force as a function of eccentricity «

. - 3 - Y. IZD OU, - 3 - Y. IZD OU

4. Ziel der Erfindung 4. Object of the invention

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«Objective.der invention is the design of a low-friction bearing, which has a high capacity of lateral forces, ensures a long maintenance-free operating time and low. Expenses required «

5· Darlegung des Wesens der Erfindung 5 · Presentation of the essence of the invention

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.The inventive design of a hydrostatic bearing is characterized in that both the ölabflußdrossel and the pressure oil supply throttle arranged for the individual pressure pockets in the bearing gap and are variable. Additional components are not required, and the bearing requires no adjustment. By the movement of the stored component, the self-cleaning of oil throttles takes place.

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.In order to counteract the undesired changes in the oil flows through the pressure pockets with imposed eccentricity, the pressure oil supply throttle is arranged opposite the associated pressure pocket. The hydraulic resistances of oil drain and pressure oil supply throttles change inversely proportionally. This arrangement results in a significantly steeper increase in the reaction force as a function of the eccentricity compared to the known solutions. The oil flow of a bearing remains thereby approximately constant over the work area. If necessary, the total oil consumption of one or more bearings can be limited by a common Vordrossel.

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-The uniformly arranged on the circumference of the bearing pressure pockets have the same size applied to the mounted component surfaces. Balance has an unloaded bearing when all pressure pockets are under the same pressure. This is the pail when both the pressure oil supply throttles and the oil drain holes have the same cross-section and therefore equal flow resistance, that is, when the mounted component is centered in the bearing bushes. If a radial load occurs, the flow resistance changes

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·Chokes stand as a result of the incoming eccentricity and in the pressure pockets arise pressure differences that cause corresponding reaction forces. The low fluid friction remains within the entire working range of the bearing and is independent of the speed ·

60 Ausführungsbeispiel 60 embodiment

Als Ausführungsbeispiel soll die Lagerung einer Kolbenstange eines reibungsarmen Hydraulikzylinders dienen, wie er vorzugsweise in elektro-servohydraulischen Anlagen eingesetzt wird·As an embodiment, the storage of a piston rod of a low-friction hydraulic cylinder is to serve as it is preferably used in electro-servohydraulic systems ·

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«The schematic diagram of a cylinder with hydrostatic piston rod bearing shows Pig · 1. To clarify the arrangement of the individual elements, Pig. 2 the diagram of a half bearing and FIG. 3 the section A-A of the 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·The piston rod 1 is mounted in the cylinder covers 2 and 3. · Via the channel 4, pressure oil is supplied to the annular groove 5. The bearing clearance areas 6 and 7 constitute the pressure oil supply throttles. In the oil collecting pockets 8 and 9, the partially expanded pressure oil is collected and fed via the channels or lines 10 and 11 to the pressure pockets 12 and 13. The bearing clearance areas 14 and 15 form the ülabflußdrosseln. The bearing oil is collected in the oil groove 16 and discharged via the channel 17. If the total oil consumption of the bearings is to be restricted, a pre-throttle is arranged in the channel 4.

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.The embodiment shows that all puncturing elements are arranged in the camp itself and that no adjustment is required. The Pertigungsgüte for the pressure oil supply throttle does not exceed that required for the total storage.

Claims

-5-21250

invention claims

1. Hydrostatic bearing for cylindrical components, in particular for piston rods of hydraulic cylinders, characterized in that the pressure oil supply throttles for the pressure pockets in the same bearing gap but the associated pressure pockets and Ölabflußdrosseln are arranged opposite.

2. Hydrostatic bearing according to item 1, characterized in that the Gesaratölverbrauch is limited by arranging a Vorordel for one or more bearings ·

Here are some drawings