DE1053879B - Axialdrucklager fuer mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Wellen - Google Patents

Axialdrucklager fuer mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Wellen

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DE1053879B
DE1053879B DEP10963A DEP0010963A DE1053879B DE 1053879 B DE1053879 B DE 1053879B DE P10963 A DEP10963 A DE P10963A DE P0010963 A DEP0010963 A DE P0010963A DE 1053879 B DE1053879 B DE 1053879B
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DE
Germany
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shaft
ring
thrust bearing
spring
bearing according
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Pending
Application number
DEP10963A
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English (en)
Inventor
John Constantine Grey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Power Jets Research and Development Ltd
Original Assignee
Power Jets Research and Development Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/166Sliding contact bearing
    • F01D25/168Sliding contact bearing for axial load mainly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Description

  • Axialdrucklager für mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Wellen Die Erfindung bezieht sich auf Axialdrucklager [thrust bearingsj zwischen eine Relativdrehung zueinander ausführenden Wellen und dafür vorgesehenen Gehäuseteilen, und sie betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Wellen mit relativ kleinem Durchmesser und solche für eine Drehung mit sehr höhen Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen, z. B. in der Größenordnung von 100 000 U/min.
  • Ein Axialdrucklager, bei welchem ein unmittelbares Zusammenwirken zwischen zwei ebenen Lagerflächen awftritt, ist nicht für hohe Drehgeschwindigkeiten brauchbar, und zwar wegen der außerordentlich großen Reibungskräfte, welche bei diesen hohen Geschwindigkeiten auftreten. Überdies läßt ein solches Lager nicht einen ausreichenden Freiheitsgräd für Relativschwenkbewegungen oder -verkantbewegungen von Welle und Gehäuseteil zu. Lager, welche Teilkugelflächen in Form von unmittelbar zusammenwirkenden Lageroberflächen haben., um dadurch ein axiales Schwenken zuzulassen, sind bekannt; die Reibungskräfte, welche bei 'hohen Geschwindigkeiten oder bei einer hohen axialen Schubkraft auftreten, werden dabei aber unzulässig groß und rufen eine Überhitzung bzw. Überwärmung und ein Fressen des Lagers hervor. Zu Schmierzwecken werden gewöhnlich Nuten oder Stufen zwischen den unmittelbar sich beeinflussenden Lagerflächen vorgesehen; wenn aber der Wellendlurchmesser ein sehr kleiner ist, dann ist es sehr schwierig, ein genaues Fluch, ten der beiden Schubkraft-Stirnflächen beizubehalten:, und als Folge davon sind ihre Lagerkräfte nur sehr klein, und ihre Zuverlässigkeit ist häufig nicht ausreichend. Ein Lager der sogenannten Michell-Bauart, bei welchem einzelne Schwenkblocks in Umfangsrichtund rund um das Lager verteilt vorgesehen sind, beseitigt in einem gewissen Ausmaß diese Schwierigkeiten; jedoch ist es unpraktisch, ein Michell-Lager für kleine Wellendurchmesser heraustellen. Daher bezweckt die Erfindung die Schaffung von Axialdrucklagern, insbesondere solchen für Wellen mit kleinem Durchmesser und hohen Drehzahlen, welche größere Belastungen als ähnliche Lager aushalten können, welche unmittelbar zusammenwirkende Lagerflächen aufweisen und bei welchen ein Freiheitsgrad für eine relative Schwenkbewegung von Welle und Gehäuse vorhanden ist.
  • Die Erfindung besteht daher in erster Linie darin, daß ein Axialdrucklager der bezeichneten Art sich zusammensetzt aus einem die Gleitfläche bildenden Ring bzw. Bundteilstück, welcher bzw. welches die Welle frei umgibt und einen Schlitz aufweist, in den ein mit der Welle lose verbundener, auswechselbarer Feder-bzw. Keilbauteil derart eingreift, daß der Ring bzw. das Teilstück gezwungen ist, sich mit der Welle zu drehen, wobei der Feder- oder Keilbauteil einen mit Abstand von den Lagerflächen in der Axialrichtung der Welle vorgesehenen Vorsprung aufweist, um den als. Drehpunkt ein begrenztes Verschwenken oder Schrägstellen der Welle relativ zum Gehäuse miöglich ist.
  • Zweckmäßig ist der Feder- oder Keilbauteil durch eine Querbohrung oder ein -loch in der Welleneinrichtung hindurchgeführt, wobei jedes Ende des Feder-oder Keilbauteiles aus der Bohrung herausragt und sich in einen Schlitz im Ring einlegt und der Vorsprung an einer Wand der Bohrung in der Welleneinrichtung anliegt.
  • Der Feder- oder-- Keilbauteil. ist als ein im wesentlichen zylindrisch ausgebildeter Stift ausgebildet, welcher den Vorsprung an einer Zwischenstelle in bezug auf seine Längenabmessung aufweist.
  • Der Feder- oder Keilbauteil kann auch blattförmig ausgebildet sein, wobei der Vorsprung an einer Zwischenstelle in bezug auf die Längenabmessung seiner einen Längskante vorgesehen ist.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist ein auswechselbares Endstück an einem. Ende der Welle befestigt, das von dem Ring umgeben ist. Dabei ist das Endstück in der Form eines Stutzens ausgebildet, welcher an, die Welle angeschraubt ist, und eine Sicherungsvorrichtung ist in Wirkverbindung zwischen dem Stutzen und der Welle vorgesehen.
  • Die Sicherungsvorrichtung kann aus Drehstiften bestehen, welche in axialen Nuten sitzen, die rund um den Umfang des Stutzens verteilt angeordnet sind und sich in entsprechende Löcher oder Bohrungen in der End- oder Stirnfläche der Welle hinein erstrecken, wobei die freien Enden der Drehstifte unter rechtem Winkel abgebogen sind, wenn das Lager zusammengefügt ist, und sich in diametral angeordnete Schlitze in derjenigen Endfläche des Stutzens, welche der Welle abgewandt ist, hineinlegen.
  • Schließlich kann das Endstück einen in radialer Richtung davon vorstehenden Ring aufweisen, welcher in einer Zwischenlage in bezug auf die Länge des Teilstückes angeordnet ist und .durch den Ring bzw. das Bundstück hindurchführt, wobei der vorerwähnte Ring die in radialer Richtung innere Wand des Ringes bzw. Bundteilstückes berührt bzw. an dieser anliegt.
  • Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Axialschnittdarstellung eines Lagers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht das Lagers nach Fig. 1, in Richtung des Pfeiles 2 gesehen, Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein Lager gemäß einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie 4 in Fig. 3, während Fig. 5 eine Seitenansicht, in Richtung des Pfeiles 5 in Fig. 3 gesehen, wiedergibt.
  • Die erste Ausführungsform der Erfindung, welche in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist eine Welle 12 auf, welche in einer Buchse 13 gehalten ist, die dicht bzw. genau eingepaßt im Gehäuse 14 sitzt. Die Welle sitzt innerhalb der Buchse mit einem gewissen Freiheitsgrad, um dadurch eine Verkant- oder Schwenkbewegung der Welle relativ zur Buchse zuzulassen. Um die Welle herum ist eine Lagerplatte in der Form eines mit Lose bzw. Spiel passenden Ringes 15 vorgesehen, welcher eine Lagerfläche aufweist, die mit einer weiteren Lagerfläche auf der Buchse zusammenwirkt. Die beiden Lagerflächen können genutet oder abgestuft ausgebildet sein, um dadurch die Schmierung zu erleichtern oder zu verbessern. Schmiereinrichtungen sind vorgesehen, jedoch nicht dargestellt. Der Ring 15 sitzt auf der Welle, derart, daß er sich zusammen mit dieser dreht, und wird über einen Stift 16 gehalten, welcher mit Lose bzw. Spiel in einem Durchlaß 17 in der Welle sitzt, wobei die Enden des Stiftes in einen. Schlitz 18 im Ring 15 vorragen. In der Mitte des Stiftes ist ein verbreitertes Teilstück oder eine Ausweitung 19 vorgesehen, welche eine gerundete Fläche für das Zusammenwirken mit der Wandung des Durchlasses 17 aufweist. Jedes Schwenken der Welle relativ zum Gehäuse wirkt sich an der Kontaktstelle des Ansatzes 19 und der Welle aus. Um das Lager zusammenzubauen oder auseinanderzunehmen, wird die Welle in Achsrichtung von dem. Gehäuse abgezogen, um danach den Stift 16 aus dem Schlitz 18 herausnehmen zu können. Der Stift 16 wird dann aus dem Durchlaß 17 herausgezogen. Wenn die axiale Belastung, die auf das Lager einwirkt, für einen Stift zu groß ist, dann kann auch eine blattförmige Feder (Nutenkeil) [blade-shaped key] an Stelle eines Stiftes zur Anwendung kommen.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, weist eine Welle 20 auf, welche in einer Buchse 21 läuft, welche ihrerseits fest in einem Gehäuse 22 sitzt. An. das Ende der Welle ist ein Endstück in Form eines Stutzens 24 mit einem Durchlaß 25 angeschraubt. Das Endstück kann alternativ auch in Form einer Mutter ausgebildet sein. Gegen die End- oder Stirnfläche der Buchse legt sich eine Lagerplatte in der Form eines Ringes 26, der ebenfalls einen Durchlaß 27 aufweist, sowie in seiner Außenfläche einen Schlitz 28. Der Ring 26 sitzt lose auf dem Stutzen 24, mit Ausnahme einer Verbreiterung 23 in der Form eines in einem Stück ausgebildeten Ringstückes, das in einer Zwischenstellung in bezug auf die Länge des Kopfes des Stutzens ausgebildet bzw. angeformt ist. Der Ring 26 ist zur Ausführung einer Drehung zusammen mit dem Stutzen über eine blattförmige Feder 29 gekuppelt, welche durch den Durchlaß im Stutzen hindurchfährt und an seinen Enden im Schlitz 28 sitzt. Die Feder weist einen gerundeten Vorsprung 30, auf, welcher sich gegen die Wandung des Durchlasses 27 abstützt. Jede Schwenkbewegung der Welle relativ zum Gehäuse tritt an der Kontaktstelle des Vorsprunges 30 und des Stutzens auf und erfolgt außerdem um die Ebene der Kontaktberührung der Verbreiterung 23 (s. Fig. 4) mit dem Ring 26. Diese letzte Kontaktebene ist ungefähr auf halbem Wege zwischen der Lagerfläche zwischen Ring und Buchse und der Kontaktstelle zwischen dem Vorsprung 30 und dem Stutzen gelegen. Die Verbreiterung 23 verhindert Exzentrizität und Taumelbewegung im Lager. Um die Beanspruchungskonzentration zwischen der Feder 29 und dem Boden des Schlitzes 28 im Ring herabzusetzen, ist der Schlitz gerundet ausgeführt. Das kann dadurch. erreicht werden, daß der Ring geschlitzt wird und daraufhin der Durchlaß 27 angebohrt wird. Um das Lager zusammenzubauen., wird der Ring an seiner Stelle auf der Buchse angeordnet, und dann wird der Stutzen, und zwar mit der Feder bereits in der richtigen Lage im Durchlaß 25, auf die Welle aufgeschraubt, und die Enden der Feder werden in den Schlitz 28 eingesetzt. Der Stutzen muß dann mit der Welle verriegelt bzw. gesichert werden. Dies wird dadurch erreichst, daß Drahtstifte 31 in Umfangsrichtung verteilt in vorgesehene Schlitze oder Löcher eingebracht werden, welche sich in Achsrichtung es Stutzenkopfes erstrecken, und daß die Vorderenden der Drahtstifte in Löcher 33 in der End- oder Stirnfläche der Welle eingesteckt werden. Die freien Enden der Drahtstifte werden dann unter rechten Winkeln, in diametral verlaufende Schlitze 34 hinein, umgebogen. Diese Lagerausführungsform weist einen Vorteil .gegenüber der ersteren Ausführungsform auf, indem nämlich die Wellen nicht axial zum Gehäuse bewegt zu werden brauchen, wenn das Lager zusammengebaut oder auseinandergenommen werden soll.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1_ Axialdrucklager für mit 'hoher Geschwindigkeit umlaufende Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager sich zusammensetzt aus einem die Gleitfläche bildenden Ring bzw. Bundteilstück (15; 26), welcher bzw. welches die Welle (12, 24) frei umgibt und einen Schlitz (18, 28) aufweist, in den ein mit der Welle (12, 24) lose verbundener, auswechselbarer Feder- bzw. Keilbauteil (16, 29) derart eingreift, daß der Ring bzw. das Teilstück (15, 26) gezwungen ist, sich mit der Welle zu drehen, wobei der Feder- oder Keilbauteil einen: mit Abstand von den Lagerflächen in der Axialrichtung der Welle vorgesehenen Vorsprung (19, 30) aufweist, um den als Drehpunkt ein begrenztes Verschwenken oder Schrägstellen der Welle relativ zum Gehäuse möglich ist.
  2. 2: Drucklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder- oder Keilbauteil (16r 29) durch eine Querbohrung oder -loch: in der Welle (12, 24) hindurchgeführt ist, wobei jedes Ende der Feder- oder Keilbauteile aus der Bohrung herausragt und sich in einen Schlitz (18, 28) im Ring (15, 26) einlegt, und daß der Vorsprung (19, 30) an einer Wand (17, 25) der Bohrung in der Welleneinrichtung anliegt.
  3. 3. Drucklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß der Feder- oder Keilbauteil ein im wesentlichen zylindrisch ausgebildeter Stift (16) ist, welcher den Vorsprung (19) an einer Zwischenstelle in bezug auf seine Längenabmessung aufweist.
  4. 4. Drucklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder- oder Keilbauteil (29) blattförmig ausgebildet ist und daß der Vorsprung (30) an einer Zwischenstelle in bezug auf die Längenabmessung seiner einen Längskante vorgesehen ist.
  5. 5. Drucklager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein auswechselbares Endstück (24) an einem Ende der Welle (20) befestigt ist und daß der Ring (26) das Endstück umgibt.
  6. 6. Drucklager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück in der Form eines Stutzens (24) ausgebildet ist, welcher an die Welle (20) angeschraubt ist, und daß eine Sicherungsvorrichtung (31, 33) in Wirkverbindung zwischen dem Stutzen und der Welle vorgesehen ist.
  7. 7. Drucklager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsvorrichtung aus Drehstiften (31) besteht, welche in axialen Nuten (33) sitzen., die rund um den Umfang des Stutzens (24) verteilt angeordnet sind und sich in entsprechende Löcher oder Bohrungen in der End-oder Stirnfläche der Welle hinein erstrecken, wobei die freien Enden der Drehstifte (31) unter rechtem Winkel abgebogen sind, wenn das Lager zusammengefügt ist, und sich in diametral angeordnete Schlitze (34) in derjenigen Endfläche des Stutzens, welche der Welle abgewandt ist, hineinlegen. B. Drucklager nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (2'4) einen in radialer Richtung davon vorstehenden Ring (23) aufweist, welcher in einer Zwischenlage in bezug auf die Länge des Teilstückes angeordnet ist und durch den Ring bzw. das Bundteilstück hindurchführt, wobei der vorerwähnte Ring (23) die in radialer Richtung innere Wand des Ringes (26) bzw. Bundteilstückesberührt bzw. an dieser anliegt.
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GB740762A (en) 1955-11-16
US2796305A (en) 1957-06-18

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