DE102015225823A1 - Sliding bearing bush and method for producing the plain bearing bush - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Gleitlagerbuchse (1) mit einer Tragschicht (2) aus einem Tragschichtmaterial und mit einer Gleitschicht (8) aus einem Gleitschichtmaterial beschrieben, wobei zwischen der Tragschicht (2) und der Gleitschicht (8) mindestens eine Elastomerschicht (4) angeordnet ist. Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleitlagerbuchse (1) beschrieben.A plain bearing bush (1) with a base layer (2) of a base layer material and with a sliding layer (8) of a sliding layer material is described, wherein at least one elastomer layer (4) is arranged between the base layer (2) and the sliding layer (8). A method for producing such a slide bearing bushing (1) is also described.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gleitlagerbuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleitlagerbuchse gemäß dem Anspruch 16.The invention relates to a plain bearing bushing according to the preamble of
Der Einsatz von Faserverbundwerkstoffen für Gleitlager, insbesondere für gewickelte Kunststoff-Gleitlager auf der Basis von Epoxidharzen, ist z. B. aus der
Die Tragschicht ist typischerweise durch Glasfasern oder Kohlefasern verstärkte Epoxidharzmatrix gekennzeichnet, welche ein sehr hohes Lastaufnahmevermögen aufweist. Die Gleitschicht setzt sich zumeist aus speziellen nicht oder weniger abrasiven Kunststofffasern oder Fäden als Verstärkungselemente, Festschmierstoffen und ebenfalls einer Epoxidharzmatrix zusammen. The support layer is typically characterized by glass fibers or carbon fiber reinforced epoxy resin matrix, which has a very high load capacity. The sliding layer is usually composed of special non-abrasive or less abrasive synthetic fibers or threads as reinforcing elements, solid lubricants and also an epoxy resin matrix.
Die Zusammensetzung wird so eingestellt, dass sich die geforderten tribologischen Eigenschaften einstellen, die je nach Material und Beschaffenheit des Gegenläufers und den Umweltbedingungen, wie z. B. Nass- oder Trockenlauf variieren können. Solche Gleitlagerbuchsen bestehend aus einer Gleit- und einer Tragschicht sind in der Regel statisch bis zu 230 MPa belastbar und dynamisch bis zu 140 MPa belastbar. The composition is adjusted so that the required tribological properties set, depending on the material and nature of the counter-rotor and the environmental conditions, such. B. wet or dry running can vary. Such plain bearing bushes consisting of a sliding and a supporting layer are usually statically loadable up to 230 MPa and dynamic loading up to 140 MPa.
Die Gleitlagerbuchsen nehmen eine Welle auf, die insbesondere bei nichtfluchtenden Bohrungen der Wellenaufnahmen bezüglich der Achse der Gleitlagerbuchse Schiefstellungen von bis zu 5° einnehmen können. Derartige Schiefstellungen führen zu einer Belastung der Kanten der Gleitlagerbuchse, insbesondere der Kanten der Gleitschicht, wo ein zusätzlicher Verschleiß auftritt. Bei Schienenfahrzeugen, im Schwerlastbereich und bei Windturbinen im Off-Shore-Bereich werden deshalb zum Ausgleich von Schiefstellungen Gelenklager eingesetzt. Gelenklager haben jedoch den Nachteil, dass sie einen großen Bauraum benötigen und mindestens aus zwei Bauteilen bestehen. The plain bearing bushes take on a shaft, which can take up to 5 °, especially in non-aligned holes of the shaft receptacles with respect to the axis of the plain bearing bushing misalignments. Such misalignments lead to a load on the edges of the plain bearing bush, in particular the edges of the sliding layer, where additional wear occurs. For rail vehicles, in the heavy load range and wind turbines in the off-shore area, spherical plain bearings are therefore used to compensate for misalignments. However, spherical plain bearings have the disadvantage that they require a large amount of space and consist of at least two components.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Gleitlagerbuchse zur Verfügung zu stellen, mit der auf einfache Weise eine Schiefstellung einer in der Gleitlagerbuchse geführten Welle ausgeglichen werden kann, um somit die Kantenlasten zu reduzieren. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleitlagerbuchse bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a plain bearing bushing, with a simple way a skewing of a run in the plain bearing bush shaft can be compensated, thus reducing the edge loads. It is also an object of the invention to provide a method for producing such a plain bearing bush.
Diese Aufgabe wird mit einer Gleitlagerbuchse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved with a plain bearing bush having the features of
Die Gleitlagerbuchse weist eine Tragschicht aus einem Tragschichtmaterial und eine Gleitschicht auf. Zwischen der Tragschicht und der Gleitschicht ist mindestens eine Elastomerschicht angeordnet.The plain bearing bush has a base layer of a base layer material and a sliding layer. Between the support layer and the sliding layer at least one elastomer layer is arranged.
Vorzugsweise ist die Tragschicht außenliegend und die Gleitschicht innenliegend angeordnet.Preferably, the base layer is outboard and the overlay layer is disposed internally.
Der Vorteil der Gleitlagerbuchse besteht darin, dass die Elastomerschicht die Schiefstellung einer in der Gleitlagerbuchse gelagerten Welle ausgleicht und die Gleitschicht dadurch im Kantenbereich entlastet wird. Die gesamte Gleitschicht kann der Schiefstellung der Welle folgen, so dass an den Kanten der Gleitschicht keine zusätzliche Belastung auftritt, wodurch der Kantenverschleiß insgesamt minimiert wird.The advantage of the plain bearing bush is that the elastomer layer compensates for the misalignment of a shaft mounted in the plain bearing bush and the sliding layer is thereby relieved in the edge region. The entire sliding layer can follow the skewing of the shaft, so that no additional stress occurs at the edges of the sliding layer, whereby the edge wear is minimized overall.
Die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse ist für den Ausgleich von Schiefstellungen einer Welle bis maximal 5°, insbesondere bis maximal 2° geeignet und stellt somit eine Zwischenlösung zwischen einer herkömmlichen Gleitlagerbuchse ohne Elastomerschicht und einem Gelenklager dar, wobei der benötigte Bauraum in der Regel gegenüber einer herkömmlichen Gleitlagerbuchse größer aber gegenüber einer Gelenklagerbuchse kleiner oder gleich ist.The plain bearing bush according to the invention is suitable for the compensation of misalignments of a shaft to a maximum of 5 °, in particular up to 2 ° and thus represents an interim solution between a conventional plain bearing bush without elastomer layer and a spherical bearing, the required space usually greater than a conventional plain bearing bushing but is less than or equal to a spherical bearing bushing.
Im Vergleich zu einem Gelenklager ist die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse nur ein Bauteil.Compared to a spherical plain bearing, the plain bearing bush according to the invention is only one component.
Ein weiterer Vorteil der Gleitlagerbuchse besteht darin, dass die Dämpfungseigenschaften der Gleitlagerbuchse bei dynamischer Belastung verbessert werden konnten.Another advantage of the plain bearing bush is that the damping properties of the plain bearing bush could be improved under dynamic load.
Vorzugsweise weist die Elastomerschicht ein Matrixmaterial aus einem Kautschukmaterial auf.Preferably, the elastomeric layer comprises a matrix material of a rubber material.
Es hat sich gezeigt, dass vorzugsweise Kautschukmaterialien aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften für die Elastomerschicht gut geeignet sind. Vorzugsweise weist die Elastomerschicht ein Matrixmaterial aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) auf. It has been found that preferably rubber materials are well suited for the elastomer layer due to their elastic properties. Preferably, the elastomeric layer comprises an ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) matrix material.
Der Vorteil dieses Materials besteht insbesondere darin, dass es sehr gut an der Gleitschicht und an der Tragschicht haftet, insbesondere dann, wenn die Gleitschicht und die Tragschicht jeweils ein Matrixmaterial aus Epoxidharz aufweisen. Eine gute Haftung ist insbesondere dann notwendig, wenn die Gleitlagerbuchse großen Belastungen ausgesetzt ist und die Elastomerschicht nicht nur Druck sondern auch Scherbelastungen aushalten muss. Um die Haftung noch weiter zu verbessern, können dem Elastomermaterial noch Haftvermittler zugesetzt werden. The advantage of this material is, in particular, that it adheres very well to the sliding layer and to the supporting layer, in particular when the sliding layer and the supporting layer each have a matrix material made of epoxy resin. A good adhesion is particularly necessary when the plain bearing bush is exposed to high loads and the elastomer layer must withstand not only pressure but also shear loads. In order to improve the adhesion even further, it is also possible to add adhesion promoters to the elastomer material.
Weitere Elastomermaterialien für das Matrixmaterial der Elastomerschicht sind Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EAM), Fluorkarbon-Kautschuk (FKM), Acrylat-Kautschuk (ACM), Acrylnitril-Butadien Kautschuk (NBR), hydrierter, Nitril-Kautschuk (HNBR), Carboxylat-Nitril-Kautschuk (XNBR), hydrierter Carboxylat-Nitril-Kautschuk (XHNBR), Naturkautschuk (NR), Ethyl-Vinyl-Acetat (EVA), Chlorsulfonyl-Polyäthylen-Kautschuk (CSM), Chloriertes Polyethylen (CM), Butyl- oder Halobutyl-Kautschuk, Silikon-Kautschuk (VMQ, MVQ), Fluor-Silikon-Kautschuk (FVMQ, MFQ), Chlorhydrin-Kautschuk (CO), Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO), Polychloropren-Kautschuk (CR), einkomponentiges Polyurethan (PU).Further elastomer materials for the matrix material of the elastomer layer are ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-acrylate rubber (EAM), fluorocarbon rubber (FKM), acrylate rubber (ACM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated, Nitrile rubber (HNBR), carboxylate nitrile rubber (XNBR), hydrogenated carboxylate nitrile rubber (XHNBR), natural rubber (NR), ethyl vinyl acetate (EVA), chlorosulfonyl polyethylene rubber (CSM), chlorinated Polyethylene (CM), butyl or halobutyl rubber, silicone rubber (VMQ, MVQ), fluoro-silicone rubber (FVMQ, MFQ), chlorohydrin rubber (CO), epichlorohydrin rubber (ECO), polychloroprene rubber ( CR), one-component polyurethane (PU).
Die genannten Elastomermaterialien sind beispielsweise aus
Die Elastomerschicht kann zusätzlich Vernetzungsmittel aus der Gruppe der Peroxide, der Amine und/oder der Bisphenole enthalten. The elastomer layer may additionally contain crosslinking agents from the group of peroxides, amines and / or bisphenols.
Da die Gleitlagerbuchse hohen Belastungen ausgesetzt wird, kann es von Vorteil sein, auch die Elastomerschicht mit Verstärkungsfasern auszustatten. Als Verstärkungsfasern kommen vorzugsweise Glasfasern, Nylonfasern, Polyesterfasern, Kohlefasern, Viskosefasern, Aramidfasern und/oder Metallfasern in Frage. Diese Fasern können auch als Gewebematerial eingelagert sein.Since the plain bearing bush is exposed to high loads, it may be advantageous to equip the elastomer layer with reinforcing fibers. As reinforcing fibers are preferably glass fibers, nylon fibers, polyester fibers, carbon fibers, viscose fibers, aramid fibers and / or metal fibers in question. These fibers can also be incorporated as a fabric material.
Vorzugsweise weist das Gleitschichtmaterial der Gleitschicht mindestens ein duroplastisches Polymer auf, das vorzugsweise das Matrixmaterial bildet. Matrixmaterial ist dasjenige Material, das den größten Anteil des Gleitschichtmaterials bildet. Als duroplastisches Polymer wird vorzugsweise ein Epoxidharz eingesetzt.Preferably, the sliding layer material of the sliding layer comprises at least one thermosetting polymer, which preferably forms the matrix material. Matrix material is the material that forms the largest portion of the overlay material. The thermosetting polymer used is preferably an epoxy resin.
Vorzugsweise besteht die Gleitschicht aus mindestens einer Wickellage, die mit Kunststofffilamenten verstärktes Epoxidharz aufweisen. Die Kunststofffilamente sind vorzugsweise nicht oder wenig abrasiv. Das Epoxidharz kann Festschmierstoffe enthalten. Preferably, the sliding layer consists of at least one winding layer having reinforced with plastic filaments epoxy resin. The plastic filaments are preferably not or little abrasive. The epoxy resin may contain solid lubricants.
Eine Wickellage bezeichnet eine Schicht, die durch Aufwickeln mindestens eines in Epoxidharz getränkten Fadens, vorzugsweise in Kreuzwickeltechnik hergestellt wird.A winding layer refers to a layer which is produced by winding up at least one thread impregnated in epoxy resin, preferably in a cross winding technique.
Ein Filament ist in der textilen Terminologie die Bezeichnung für Fasern mit praktisch unbegrenzter Länge. Unter einem Faden wird eine Textilie aus mehreren miteinander verbundenen oder verdrehten Fasern bezeichnet.A filament is in textile terminology the term for fibers with virtually unlimited length. Under a thread, a textile of several interconnected or twisted fibers is called.
Vorzugsweise werden Polyesterfilamente als Kunststofffilamente verwendet.Preferably, polyester filaments are used as plastic filaments.
Die Kunststofffäden weisen vorzugsweise Polyesterfilamente und PTFE-Partikel auf. Die ausgehärtete Gleitschicht aus einer Epoxidharzmatrix mit Kunststofffäden aus vorzugsweise Polyesterfilamenten und PTFE-Partikeln lässt sich gut mechanisch bearbeiten. Dieser Gleitschichtaufbau eignet sich daher insbesondere für Präzisionsgleitlager, die beispielsweise durch Bohren, Honen oder dergleichen auf Endmaß nachgearbeitet werden müssen. PTFE wirkt als Festschmierstoff und dient somit zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften des Gleitschichtmaterials.The plastic threads preferably have polyester filaments and PTFE particles. The cured overlay of an epoxy resin matrix with plastic filaments of preferably polyester filaments and PTFE particles can be machined well. This sliding layer structure is therefore particularly suitable for precision sliding bearings, which must be reworked, for example, by drilling, honing or the like to final dimensions. PTFE acts as a solid lubricant and thus serves to improve the tribological properties of the sliding layer material.
Vorzugsweise beträgt der Anteil der PTFE-Partikel im Kunststofffaden 2 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 Gew.-% bis 36 Gew.-%.Preferably, the proportion of PTFE particles in the
Vorzugsweise werden Epoxidharze verwendet, die bei Temperaturen T ≥ 120°C aushärten. Epoxy resins are preferably used which cure at temperatures T ≥ 120 ° C.
Vorzugsweise werden Bisphenol-basierte Epoxidharze verwendet.Preferably, bisphenol-based epoxy resins are used.
Vorzugsweise wird ein Epoxidharz verwendet, das Graphit mit einem Anteil von 1 Gew.-% bis 40 Gew.-% bezogen auf das Epoxidharz enthält. Auch kann das Epoxidharz PTFE-Partikel mit einem Anteil von 1 Gew.-% bis 40 Gew.-% bezogen auf das Epoxidmaterial enthalten.Preferably, an epoxy resin is used which contains graphite in a proportion of 1 wt .-% to 40 wt .-% based on the epoxy resin. Also, the epoxy resin may contain PTFE particles in a proportion of 1 wt .-% to 40 wt .-% based on the epoxy material.
Das Gleitschichtmaterial hat einerseits gute Gleiteigenschaften und eine hohe Verschleißbeständigkeit und besitzt auch gute elastische Eigenschaften, was im Zusammenwirken mit der Elastomerschicht von Vorteil ist.On the one hand, the sliding layer material has good sliding properties and high wear resistance and also has good elastic properties, which is advantageous in conjunction with the elastomer layer.
Vorzugsweise weist das Tragschichtmaterial der Tragschicht mindestens ein duroplastisches Polymer auf, das vorzugsweise das Matrixmaterial bildet. Als duroplastisches Polymer wird vorzugsweise ebenfalls ein Epoxidharz eingesetzt.The base layer material of the base layer preferably comprises at least one thermosetting polymer which preferably forms the matrix material. As a thermosetting polymer preferably also an epoxy resin is used.
Vorzugsweise besteht die Tragschicht aus mindestens einer Wickellage, die mit Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern verstärktes Epoxidharz aufweist.Preferably, the support layer consists of at least one winding layer having reinforced with glass fibers and / or carbon fibers epoxy resin.
Vorzugsweise werden für die Gleitschicht und für das Tragschichtmaterial dieselben Epoxidharze verwendet.Preferably, the same epoxy resins are used for the sliding layer and the base course material.
Kohlenstofffasern, die auch als Carbonfasern bezeichnet werden, sind industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die durch an den Rohstoff angepasste chemische Reaktionen in graphitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Anisotrope Kohlenstofffasern zeigen hohe Festigkeiten und Steifigkeiten bei gleichzeitig geringer Bruchdehnung in axialer Richtung.Carbon fibers, also referred to as carbon fibers, are industrially produced fibers from carbonaceous feedstocks that are converted to graphitic carbon by chemical reactions adapted to the feedstock. Anisotropic carbon fibers show high strength and stiffness with low elongation at break in the axial direction.
Im Vergleich zum Gleitschichtmaterial ist das Tragschichtmaterials weitaus steifer und stabiler.In comparison to the sliding layer material, the base layer material is much stiffer and more stable.
Vorzugsweise ist zwischen der Tragschicht und der Gleitschicht mindestens eine Zwischenschicht aus dem Tragschichtmaterial angeordnet.Preferably, at least one intermediate layer of the base layer material is arranged between the base layer and the sliding layer.
Die Zwischenschicht ist vorzugsweise zwischen der Elastomerschicht und der Gleitschicht angeordnet. Die Gleitlagerbuchse weist vorzugsweise einen 4-Schicht-Aufbau auf: Tragschicht – Elastomerschicht – Zwischenschicht – Gleitschicht. Die Elastomerschicht ist somit zwischen zwei Schichten aus Tragschichtmaterial eingepackt.The intermediate layer is preferably arranged between the elastomer layer and the sliding layer. The plain bearing bush preferably has a 4-layer structure: support layer - elastomer layer - intermediate layer - sliding layer. The elastomer layer is thus packed between two layers of base layer material.
Es hat sich gezeigt, dass durch das Vorsehen der Zwischenschicht, die Stabilität der Gleitlagerbuchse deutlich erhöht werden kann. Da die Zwischenschicht vorzugsweise aus demselben steifen Material wie die Tragschicht besteht, wird die Festigkeit der gesamten Gleitlagerbuchse deutlich verbessert. It has been shown that the provision of the intermediate layer, the stability of the plain bearing bush can be significantly increased. Since the intermediate layer is preferably made of the same rigid material as the support layer, the strength of the entire plain bearing bush is significantly improved.
Vorzugsweise ist zwischen der Tragschicht und der Gleitschicht ein periodisch aufgebautes Mehrlagenschichtsystem angeordnet, bei dem die Periodizität aus mindestens zwei Einzellagen besteht, wobei eine Einzellage aus einer Elastomerschicht und eine Einzellage aus einer Zwischenschicht aus dem Tragschichtmaterial besteht. Preferably, a periodically constructed multilayer system is arranged between the support layer and the sliding layer, wherein the periodicity consists of at least two individual layers, wherein a single layer consists of an elastomer layer and a single layer of an intermediate layer of the support layer material.
Mit mehreren Elastomerschichten in einem solchen Mehrlagenschichtsystem können auch größere Schiefstellungen einer Welle ausgeglichen werden, ohne dass die Stabilität der Gleitlagerbuchse beeinträchtigt wird. Größere Schiefstellungen können zwar auch mit einer einzelnen entsprechend dickeren Elastomerschicht ausgeglichen werden. Allerdings ist die Stabilität aufgrund der in Achsrichtung wirkenden Scherkräfte der Gleitlagerbuchse in axialer Richtung geringer.With multiple elastomer layers in such a multi-layer system even larger misalignments of a wave can be compensated without the stability of the plain bearing bush is impaired. Larger misalignments can indeed be compensated with a single corresponding thicker elastomer layer. However, the stability is lower in the axial direction due to the shearing forces of the plain bearing bush acting in the axial direction.
Die Dicke D2 der Elastomerschicht beträgt vorzugsweise 0,2 mm bis 200 mm, besonders bevorzugt bei 0,2 mm bis 100 mm, insbesondere 0,25 mm bis 15 mm.The thickness D 2 of the elastomer layer is preferably 0.2 mm to 200 mm, particularly preferably 0.2 mm to 100 mm, in particular 0.25 mm to 15 mm.
Die Dicke D4 der Gleitschicht beträgt vorzugsweise 0,5 mm bis 300 mm, besonders bevorzugt 0,5 mm bis 15 mm, insbesondere 0,5 mm bis 5 mm. The thickness D 4 of the sliding layer is preferably 0.5 mm to 300 mm, particularly preferably 0.5 mm to 15 mm, in particular 0.5 mm to 5 mm.
Die Dicke D1 der Tragschicht beträgt vorzugsweise 1 mm bis 300 mm, vorzugsweise 3 mm bis 50 mm, insbesondere 3 mm bis 10 mm.The thickness D 1 of the support layer is preferably 1 mm to 300 mm, preferably 3 mm to 50 mm, in particular 3 mm to 10 mm.
Die Dicke D3 der Zwischenschicht beträgt vorzugsweise 0,5 mm bis 100 mm, bevorzugt 0,5 mm bis 15 mm, insbesondere 1 mm bis 5 mm. The thickness D 3 of the intermediate layer is preferably 0.5 mm to 100 mm, preferably 0.5 mm to 15 mm, in particular 1 mm to 5 mm.
Die Dicke D6 des Mehrlagenschichtsystems beträgt vorzugsweise 1,4 mm bis 500 mm, besonders bevorzugt bei 1,4 mm bis 100 mm. Diese Dicken beziehen sich vorzugsweise auf Gleitlagerbuchsen mit einem Innendurchmesser von 20 bis 300 mm.The thickness D 6 of the multilayer system is preferably 1.4 mm to 500 mm, more preferably 1.4 mm to 100 mm. These thicknesses preferably relate to plain bearing bushes with an inner diameter of 20 to 300 mm.
Die Angaben der Dicken, insbesondere der Dicken D1 bis D4, beziehen sich auf Gleitlagerbuchsen mit einem Innendurchmesser von 10 mm bis 1000 mm, bevorzugt 25 mm bis 300 mm. Die Außendurchmesser der Gleitlagerbuchsen betragen 15 mm bis 1400 mm, vorzugsweise 42 mm bis 430 mm. Die Buchsenbreiten liegen vorzugsweise im Bereich von 10 mm bis 1000 mm, bevorzugt bei 25 mm bis 300 mm, insbesondere bei 20 mm bis 130 mm.The details of the thicknesses, in particular the thicknesses D 1 to D 4 , relate to plain bearing bushes with an inner diameter of 10 mm to 1000 mm, preferably 25 mm to 300 mm. The outer diameter of the plain bearing bushes are 15 mm to 1400 mm, preferably 42 mm to 430 mm. The bush widths are preferably in the range of 10 mm to 1000 mm, preferably 25 mm to 300 mm, in particular 20 mm to 130 mm.
Die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse kann im Temperaturbereich von –40°C bis 140°C, vorzugsweise im Temperaturbereich von –40°C bis 80°C eingesetzt werden.The plain bearing bush according to the invention can be used in the temperature range from -40 ° C to 140 ° C, preferably in the temperature range from -40 ° C to 80 ° C.
Beispielhafte Dickenkombinationen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Die Gleitlagerbuchse wird mit einem Verfahren mit mindestens den folgenden Verfahrensschritten hergestellt, die zeitlich nacheinander ausgeführt werden:
- a) Herstellen einer Gleitschicht aus einem Gleitschichtmaterial,
- b) Herstellen einer Elastomerschicht durch Ummanteln der Gleitschicht mit einem plastischen Elastomermaterial,
- c) Herstellen einer Tragschicht durch Ummanteln der Elastomerschicht mit einem Tragschichtmaterial,
- d) erste Wärmebehandlung des mit den Verfahrensschritten a) bis c) hergestellten Schichtsystems bei einer Temperatur T1,
- e) zweite Wärmebehandlung des Schichtsystems bei einer Temperatur T2 > T1,
- f) Abkühlen und Bearbeiten der Gleitlagerbuchse auf Endmaße.
- a) producing a sliding layer from a sliding layer material,
- b) producing an elastomer layer by sheathing the overlay with a plastic elastomeric material,
- c) producing a base layer by sheathing the elastomer layer with a base course material,
- d) first heat treatment of the layer system produced by method steps a) to c) at a temperature T 1 ,
- e) second heat treatment of the layer system at a temperature T 2 > T 1 ,
- f) cooling and machining of plain bearing bush to final dimensions.
Die erste Wärmebehandlung gemäß des Verfahrensschritts d), die auch als Angelieren bezeichnet wird, dient zum Aushärten des Gleitschicht- und des Tragschichtmaterials, wobei aber das Elastomermaterial noch im plastischen Zustand belassen wird. Das Aushärten wird in der ersten Wärmebehandlung begonnen. Eine vollständige Aushärtung erfolgt in diesem Verfahrensschritt vorzugsweise noch nicht. Da sich die Elastomerschicht zwischen Tragschicht und Gleitschicht befindet, wird die Elastomerschicht durch das Angelieren zwischen diesen Schichten eingespannt, so dass in der Elastomerschicht ein Druck aufgebaut wird.The first heat treatment according to method step d), which is also referred to as fishing, serves to cure the overlay and the base layer material, but the elastomer material is still left in the plastic state. The curing is started in the first heat treatment. Complete curing preferably does not yet take place in this process step. Since the elastomer layer is between the support layer and the sliding layer, the elastomer layer is clamped by the angeling between these layers, so that a pressure is built up in the elastomer layer.
In der nachfolgenden zweiten Wärmebehandlung bei einer Temperatur T2 > T1 erfolgt die Überführung des plastischen Elastomermaterials in den elastischen Zustand sowie die vollständige Aushärtung des Gleitschicht- und des Tragschichtmaterials.In the subsequent second heat treatment at a temperature T 2 > T 1 , the transfer of the plastic elastomer material in the elastic state and the complete curing of the overlay and the base layer material takes place.
Vorzugsweise wird gemäß Verfahrensschritt a) mindestens ein mit Epoxidharz getränkter Kunststofffilamente aufweisender Kunststofffaden auf einen Wickelkern aufgewickelt.Preferably, according to method step a), at least one plastic filament having plastic filaments impregnated with epoxy resin is wound onto a winding core.
Vorzugsweise wird gemäß Verfahrensschritt c) mindestens ein mit Epoxidharz getränkter Glasfaserfaden und/oder ein mit Epoxidharz getränkter Kohlenstofffaden auf das plastische Elastomermaterial der Elastomerschicht gewickelt.Preferably, according to method step c), at least one glass fiber thread impregnated with epoxy resin and / or a carbon thread impregnated with epoxy resin are wound onto the plastic elastomer material of the elastomer layer.
Da das Epoxidharz ab einer Temperatur von 80°C beginnt auszuhärten, wird das Angelieren gemäß Verfahrensschritt d) vorzugsweise bei einer Temperatur T1 von 80°C bis 100°C durchgeführt, insbesondere in einem Temperaturbereich von 85°C bis 95°C durchgeführt. Since the epoxy resin begins to cure from a temperature of 80 ° C., the gelling according to method step d) is preferably carried out at a temperature T 1 of 80 ° C. to 100 ° C., in particular in a temperature range from 85 ° C. to 95 ° C.
Das Angelieren wird gemäß Verfahrensschritt d) über einen Zeitraum von vorzugsweise 10 bis 180 Minuten, besonders bevorzugt in einem Zeitraum von 30 bis 50 Minuten durchgeführt.The gelling is carried out according to process step d) over a period of preferably 10 to 180 minutes, more preferably in a period of 30 to 50 minutes.
Vorzugsweise wird ein Kautschukmaterial, besonders bevorzugt EPDM, für die Elastomerschicht verwendet. Dieses Material befindet sich bei Raumtemperatur im plastischen Zustand und wird vorzugsweise in Streifen oder Bahnen von beispielsweise 10 cm bis 50 cm um die Gleitschicht gewickelt. Wenn die Bahn die gewünschte Dicke besitzt, reicht ein einmaliges Umwickeln der Gleitschicht. Bei dünnen Bahnen mit Dicken von beispielsweise 0,5 mm werden so viele Lagen aufgewickelt, bis die gewünschte Dicke für die Elastomerschicht erreicht worden ist. Auf dieses plastische Elastomermaterial wird anschließend das Tragschichtmaterial aufgebracht.Preferably, a rubber material, more preferably EPDM, is used for the elastomeric layer. This material is in the plastic state at room temperature and is preferably wrapped in strips or webs of, for example, 10 cm to 50 cm around the sliding layer. If the web has the desired thickness, a single wrapping of the sliding layer is sufficient. For thin webs with thicknesses of, for example, 0.5 mm, so many layers are wound up until the desired thickness for the elastomer layer has been achieved. The support layer material is then applied to this plastic elastomer material.
Das Kautschukmaterial wird durch die zweite Wärmebehandlung im Verfahrensschritt e) vorzugsweise bei einer Temperatur T2 im Bereich von 120°C bis 160°C, besonders bevorzugt bei 130°C bis 150°C in den elastischen Zustand überführt. Es handelt sich hierbei um eine Vulkanisation.The rubber material is converted by the second heat treatment in step e), preferably at a temperature T 2 in the range of 120 ° C to 160 ° C, more preferably at 130 ° C to 150 ° C in the elastic state. It is a vulcanization.
Die zweite Wärmebehandlung gemäß Verfahrensschritt e) wird vorzugsweise über einen Zeitraum von 0,5 h bis 20 h durchgeführt, besonders bevorzugt in einem Zeitraum von 0,5 h bis 5 h.The second heat treatment according to process step e) is preferably carried out over a period of 0.5 h to 20 h, more preferably in a period of 0.5 h to 5 h.
Es hat sich gezeigt, dass die Elastomerschichten während des Angelierens durch das beginnende Aushärten der Gleit- und Tragschichten unter einen gewissen Druck gesetzt werden, wodurch der nachfolgende Vulkanisiervorgang unterstützt wird. Der Vernetzungsgrad durch diesen Druck und die Temperatur von 130° bis 150° ist so hoch, so dass das elastische Material vollständig vulkanisiert wurde.It has been found that the elastomer layers are put under a certain pressure during the fishing by the incipient hardening of the sliding and supporting layers, whereby the subsequent vulcanization process is assisted. The degree of crosslinking by this pressure and the temperature of 130 ° to 150 ° is so high that the elastic material has been completely vulcanized.
Vorzugsweise wird im Verfahrensschritt c) der Glasfaserfaden und/oder der Kohlenstofffaden mit einer Fadenspannung von 5 N bis 1000 N, besonders bevorzugt von 10 N bis 100 N, insbesondere von 40 N bis 80 N, aufgewickelt und vorzugsweise in Kreuzwickeltechnik abgelegt. Dadurch wird das plastische Elastomermaterial bereits vor dem Angelieren gemäß Verfahrensschritt c) unter Druck gesetzt, was die Vulkanisation und damit den Vernetzungsgrad zusätzlich verbessert.Preferably, in process step c), the glass fiber thread and / or the carbon thread is wound with a thread tension of 5 N to 1000 N, particularly preferably from 10 N to 100 N, in particular from 40 N to 80 N, and preferably deposited in a cross-winding technique. As a result, the plastic elastomer material is already pressurized prior to setting in accordance with method step c), which additionally improves the vulcanization and thus the degree of crosslinking.
Vorzugsweise wird das plastische Elastomermaterial im Verfahrensschritt c) luftdicht umwickelt. Dies bedeutet, dass vorzugsweise die Wickellage über die Randbereiche der Elastomerschicht hinaus ausgedehnt wird, damit auch an den Stirnseiten ein allseitiger Luftabschluss der Elastomerschicht erzielt werden kann. Auch diese Maßnahme verbessert das Vulkanisationsergebnis. Das luftdichte Umwickeln der Tragschicht auf das Elastomermaterial ist wichtig, damit keine Lufteinschlüsse bei der Vulkanisation auftreten und die Vulkanisation vollständig und homogen über das ganze Elastomer stattfinden kann. Preferably, the plastic elastomer material in process step c) is wrapped airtight. This means that preferably the winding layer is extended beyond the edge regions of the elastomer layer, so that an air seal on all sides of the elastomer layer can also be achieved on the end faces. This measure also improves the vulcanization result. Airtight wrapping of the base layer on the elastomeric material is important to prevent air entrapment during vulcanization and complete vulcanization throughout the elastomer.
Vorzugsweise werden zwischen den Verfahrensschritten a) und c) anstelle des Verfahrensschritts b) weitere und/oder modifizierte Verfahrensschritte a1) und b1) durchgeführt. Der Verfahrensschritt a1) umfasst vorzugsweise das Herstellen einer Zwischenschicht aus Tragschichtmaterial, vorzugsweise durch Ummanteln der Gleitschicht mit dem Tragschichtmaterial. Der Verfahrensschritt b1) umfasst das Herstellen einer Elastomerschicht vorzugsweise durch Ummanteln der Zwischenschicht mit einem plastischen Elastomermaterial. Die Verfahrensschritte a1) und b1) werden vorzugsweise einmalig zur Herstellung eines 4-Schichtsystems ausgeführt.Preferably, between process steps a) and c), instead of process step b), further and / or modified process steps a1) and b1) are carried out. The method step a1) preferably comprises the production of an intermediate layer of base layer material, preferably by sheathing the sliding layer with the base layer material. Process step b1) comprises producing an elastomer layer, preferably by sheathing the intermediate layer with a plastic elastomer material. The process steps a1) and b1) are preferably carried out once for the production of a 4-layer system.
Das Verfahren zur Herstellung einer Gleitlagerbuchse mit vier Schichten erfolgt daher mit den folgenden Verfahrensschritten, die zeitlich nacheinander ausgeführt werden:
- a) Herstellen einer Gleitschicht,
- a1) Herstellen einer Zwischenschicht aus einem Tragschichtmaterial,
- b1) Herstellen einer Elastomerschicht durch Ummanteln der Zwischenschicht mit einem plastischen Elastomermaterial,
- c) Herstellen einer Tragschicht durch Ummanteln der Elastomerschicht mit dem Tragschichtmaterial,
- d) erste Wärmebehandlung des mit den Verfahrensschritten a), a1), b1), c) hergestellten Schichtsystems bei einer Temperatur T1,
- e) zweite Wärmebehandlung des Schichtsystems bei einer Temperatur T2 > T1,
- f) Abkühlen und Bearbeiten der Gleitlagerbuchse auf Endmaße.
- a) producing a sliding layer,
- a1) producing an intermediate layer from a base course material,
- b1) producing an elastomer layer by sheathing the intermediate layer with a plastic elastomer material,
- c) producing a base layer by sheathing the elastomer layer with the base course material,
- d) first heat treatment of the layer system produced by method steps a), a1), b1), c) at a temperature T 1 ,
- e) second heat treatment of the layer system at a temperature T 2 > T 1 ,
- f) cooling and machining of plain bearing bush to final dimensions.
Die Verfahrensschritte a1) und b1) können zur Herstellung eines Mehrlagenschichtsystems auch zwei- oder mehrmalig ausgeführt werden, bevor sich der Verfahrensschritt c) anschließt. The process steps a1) and b1) can also be carried out two or more times to produce a multi-layer system before the process step c) is followed.
Durch diese zusätzlichen bzw. modifizierten Verfahrensschritte ist es möglich, ein Mehrlagen-Schichtsystem herzustellen, das periodisch aufgebaut ist. Die Periode besteht vorzugsweise aus zwei Einzellagen, nämlich aus einer Zwischenschicht aus Tragschichtmaterial und einer Elastomerschicht.By means of these additional or modified process steps, it is possible to produce a multilayer coating system which is constructed periodically. The period preferably consists of two individual layers, namely an intermediate layer of base layer material and an elastomer layer.
Beispielhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments will be explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
In der
In der
In der
Die Dicken der einzelnen Schichten sind entsprechend dem jeweiligen Anwendungszweck zu wählen. Eine Gleitlagerbuchse kann beispielsweise folgende Abmessungen aufweisen:
Innendurchmesser 70 mm
Außendurchmesser 100 mm
Dicke D4 der Gleitlagerschicht 2 mm
Dicke D3 der Zwischenschicht 2 mm
Dicke D2 der Elastomerschicht 8 mm
Dicke D1 der Tragschicht 3 mm.The thicknesses of the individual layers should be selected according to the respective application. A plain bearing bush may, for example, have the following dimensions:
Inner diameter 70 mm
Outer diameter 100 mm
Thickness D 4 of the
Thickness D 3 of the
Thickness D 2 of the
Thickness D 1 of the base layer 3 mm.
Die Gesamtdicke D7 beträgt in diesem Beispiel somit 15 mm. Der Außendurchmesser eines vergleichbaren Gelenklagers beträgt 105 mm. Die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse hat somit den Vorteil, dass sie einen kleineren Einbauraum benötigt und nur aus einem Bauteil besteht. The total thickness D 7 is thus 15 mm in this example. The outer diameter of a comparable spherical plain bearing is 105 mm. The plain bearing bush according to the invention thus has the advantage that it requires a smaller installation space and consists of only one component.
Herstellungsbeispiel:Preparation:
Bei der Herstellung einer Gleitlagerbuchse mit einem vierschichten Schichtaufbau wird zuerst die Gleitschicht
Nach dem Ummanteln mit der entsprechenden Elastomerlage auf die gewünschte Dicke D2 werden Glasfaserfäden, die vorher durch ein Harzhärterbad laufen, mit einer entsprechenden Fadenspannung über die Elastomerlage gewickelt, und das Elastomermaterial vollständig überwickelt, damit es für die Vulkanisation während des Aushärtevorgangs luftdicht abgeschlossen wird. Hierbei kann die Fadenspannung gemessen mit einer Kofferwaage bis zu 100 N je nach Fadenführung und Anzahl der Umlenkung betragen. Bevorzugt wird jedoch mit einer Fadenspannung von maximal 10 N gearbeitet.After being jacketed with the appropriate elastomeric layer to the desired thickness D 2 , glass fiber yarns previously passed through a resin curing bath are wound over the elastomeric layer at a suitable tension and the elastomeric material is completely overwound to airtightly seal for vulcanization during the curing process. Here, the thread tension can be measured with a luggage scale up to 100 N, depending on the thread guide and the number of deflection. Preferably, however, a thread tension of not more than 10 N is used.
Es folgt dann das Angelieren bei 90°C über 30 Minuten und die zweite Wärmebehandlung bei 130°C über 3 Stunden. Nach dem Abkühlen erfolgt die Bearbeitung auf Endmaße.It then follows the fishing at 90 ° C for 30 minutes and the second heat treatment at 130 ° C for 3 hours. After cooling, processing is carried out to final dimensions.
In der
Die Schiefstellung der Welle
In der
Die einzelnen Elastomerschichten
In der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gleitlagerbuchse plain bearing bush
- 22
- Tragschicht base course
- 44
- Elastomerschicht elastomer layer
- 66
- Zwischenschicht interlayer
- 88th
- Gleitschicht Overlay
- 1010
- Mehrlagenschichtsystem Multilayer coating system
- 1212
- Periodizität periodicity
- 2020
- Welle wave
- D1 D 1
- Dicke der Trägerschicht Thickness of the carrier layer
- D2 D 2
- Dicke der Elastomerschicht Thickness of the elastomer layer
- D3 D 3
- Dicke der Zwischenschicht Thickness of the intermediate layer
- D4 D 4
- Dicke der Gleitschicht Thickness of the sliding layer
- D5 D 5
- Dicke der Periodizität Thickness of the periodicity
- D6 D 6
- Dicke des Mehrlagenschichtsystems Thickness of the multilayer system
- D7 D 7
- Gesamtdicke total thickness
- BB
- Belastung burden
- LL
- Längsachse der Gleitlagerbuchse Longitudinal axis of the plain bearing bush
- αα
- Winkel Schiefstellung Angle misalignment
- γγ
- Schwenkwinkel der Welle Swivel angle of the shaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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