DE1068516B

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Info

Publication number: DE1068516B
Application number: DENDAT1068516D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-05

Description

Gleitlager Präzionsmaschinenteile, insbesondere Spindeln von Werkzeugmaschinen, erfordern eine Lagerung, die mit sehr kleinem Spiel arbeitet. Bekanntermaßen wird aber das Lagerspiel bei der Erwärmung des Lagers während des Betriebes, insbesondere bei hohen Gleitgeschwindigkeiten, durch die Verschiedenheit der Wärmedehnungen der einzelnen zusammenwirkenden Lagerteile verändert.
Wenn die Lagerschale, wie in den meisten Fällen, in einem Gehäuse eingeschlossen ist, das nur einer geringen Wärmedehnung unterliegt, weil es nicht so stärk wie die Lagerschale erwärmt wird und außerdem aus einem Werkstoff wie Stahl, Gußeisen od. dgl. besteht, der einen kleineren Wärmedehnungskoeffizienten als der Werkstoff der Lagerschale hat, kann sich die Zunahme des Volumens der Lagerschale nur so auswirken, daß die Wandstärke der Lagerschale nach innen hin zunimmt und infolgedessen das Lagerspiel abnimmt.
Da eine Verkleinerung eines richtig dimensionierten Lagerspiels die Laufeigenschaften verschlechtern und insbesondere ein Heißlaufen der Welle bewirken kann, wurden Bauarten von Gleitlagern gesucht, welche im kalten Zustand ein geringes Lagerspiel aufweisen und auch bei hohen Wärmebelastungen kein geringeres, sondern gleiches oder sogar größeres Lagerspiel aufweisen. Ein mit steigender Drehzahl und der damit verbundenen Erwärmung sich vergrößerndes Lagerspiel ist besonders erwünscht, weil dadurch der weitere Temperaturanstieg eingeschränkt wird.
Es ist bereits ein Gleitlager bekannt, bei dem zwischen dem eigentlichen Gleitflächenträger und der Gehäusebohrung eine Hülse angeordnet ist, welche infolge von an den zylindrischen Umfangsflächen vorgesehenen Aussparungen in radialer Richtung verformbar ist. Die Führung des Gleitflächenträgers in dieser Hülse erfolgt dabei durch die nicht ausgesparten Teile an der inneren Hülsenfläche. Wenn Wärmedehnungen des Gleitflächenträgers auftreten, können die nicht ausgesparten Teile der Hülse unter Ausübung eines radialen Gegendruckes auf den Gleitflächenträger nach außen zurückweichen, so daß eine Vergrößerung des Lagerinnendurchmessers möglich ist. Infolge des am Umfang örtlich auftretenden Gegendruckes ergibt sich jedoch dabei ein ungleichförmige radiale Ausdehnung des Gleitflächenträgers, so daß die Gleitfläche keine zylindrische Form mehr aufweist.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Gleitlager zu schaffen, bei dem durch Vermeidung von die Gleichmäßigkeit der Ausdehnung behindernden Widerständen bei allen auftretenden Erwärmungszuständen die zylindrische Form der Gleitfläche erhalten bleibt. Ein erfindungsgemäßes Gleitlager, bei dem ein die durch Wärmedehnungen zulassende Übergangszonen Gleitfläche aufweisender oder ihren Träger umfassender Lagerring beidseits seiner radialen Mittelebene mit in das Lagergehäuse eingesetzten Stützkörpern in Verbindung steht, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper je einen innenliegenden und der die Gleitflächen aufweisende oder ihren Träger umfassende Lagerring beidseits einen koaxialen außenliegenden Ringsteg aufweisen, wobei zwischen den koaxialen Ringstegen je ein Zwischenring angeordnet ist, dessen Wärmedehnungskoeffizient größer als der des Gleitflächenträgers und der Stützkörper ist. Auf diese Weise kann sich der Lagerring unter gleichzeitiger kraftschlüssiger Verbindung mit den Stützringen vollkommen formhaltig ausdehnen.
Soll die Ausdehnung des Gleitflächenträgers wohl gleichmäßig, aber in geringerem Ausmaß als der natürlichen Wärmedehnung entsprechend erfolgen, so kann der die Gleitfläche aufweisende Lagerring mit mindestens einem seinen Wärmedehnungen einen Widerstand entgegensetzenden Ringkörper, vorzugsweise einen auf dem Lagerring aufgezogenen Ring, verbunden sein, der einen geringeren Wärmedehnungskoeffizienten aufweist als der Lagerring, wobei die Enden des Ringkörpers die außenliegenden Ringstege bilden, welche die Zwischenringe abstützen. So ist es möglich, durch geeignete Wahl der Werkstoffe für den Stützkörper, den Gleitflächenträger, den Zwischenring und den Ringkörper das für die jeweils auftretende Betriebstemperatur geeignete Lagerspiel unter Beibehaltung einer zylindrischen Gleitfläche zu gewährleisten. In der Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt: Die Abb. 1 und 2 zeigen die obere Hälfte je eines erfindungsgemäßen Gleitlagers im Längsschnitt.
Bei der Ausführung nach Abb.1 ist eine vollkommen ungehinderte, verzerrungsfreie Ausdehnungsmöglichkeit des an seiner Innenseite die Gleitfläche aufweisenden Lagerringes 1 gegeben. Dies wird dadurch erreicht, daß der Lagerring 1 an beiden Stirnseiten Ringstege 1 a trägt, welche koaxiale Ringstege 2a kleineren Durchmessers übergreifen, die an den zugeordneten Stirnseiten von Stützringen 2 angeordnet: sind: Die Stützringe 2 können in ein Lagergehäuse eingesetzt werden und tragen mit den innenliegenden Ringstegen 2a über je einen Zwischenring 3 die außenliegenden Ringstege 1 a des Lagerringes 1. Die Ringstege l a, 2 a und der Zwischenring 3 bilden somit eine Übergangszone a zwischen jedem Stützring 2 und dem Lagerring 1. Die Zwischenringe 3 sind aus einem Werkstoff mit sehr hohem Wärmedehnungskoeffizienten hergestellt, so daß sie als Treibringe wirken, indem sie die Wärmedehnung des Lagerringes 1 unterstützen. Hierdurch wird einerseits eine vollkommene Abstützung, andererseits eine vollkommen gleichmäßige Dehnung des Gleitflächenträgers nach außen hin sichergestellt, so daß die Gleitfläche auch im warmen Zustand ihre zylindrische Form beibehält. Der Zwischenring 3 kann beispielsweise aus Aluminium oder in besonderen Fällen aus einer Zinklegierung hergestellt sein.
In jenen Fällen, wo nur eine beschränkte Vergrößerung des Lagerspiels durch Erwärmung erwünscht ist, z. B. bei besonders genauen Lagerungen für Werkzeugmaschinen, kann die Wärmedehnung des Lagerringes eines Gleitlagers nach der Erfindung unter Beibehaltung der zylindrischen Form der Gleitfläche eingeschränkt oder sogar verhindert werden. Zu diesem Zweck ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 über dem Gleitflächenträger 1 ein geschlossener Widerstandsring 4 aufgezogen, dessen Werkstoff, z. B. Stahl, einen geringeren Wärmedehnungskoeffizienten als der Werkstoff des Gleitflächenträgers aufweist, so daß die freie Wärmedehnung des Gleitflächenträgers über dessen gesamte Auflagefläche gleichmäßig behindert wird.
Dabei ist der Widerstandsring 4 über den Lagerring l hinaus verlängert, so daß er stirnseitig Ringstege 4a bildet und auf diese Weise die Zwischenringe 3 abstützen kann, welche die innenliegenden Ringstege 2 a der Stützringe 2 umschließen. Die Verbindung zwischen den Zwischenringen 3 und dem Widerstandsring 4 bzw. den Stützringen 2 kann noch durch Anwendung von Gewinden 5 verbessert werden.
Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Ausführung eines Gleitlagers sind die Wandstärken des Innenringes 1 und des Widerstandsringes 4 sowie die Dimensionen der Ringkörper 2 und Zwischenringe 3 nach Maßgabe der Elastizitätszahlen und der Wärmedehnungskoeffizienten so aufeinander abstimmbar, daß sich das gewünschte Dehnungsverhalten bei Wärmeeinwirkung unter Beibehaltung einer zylindrischen Gleitfläche ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gleitlager, bei dem ein die Gleitfläche aufweisender oder ihren Träger umfassender Lagerring beidseits seiner radialen Mittelebene, vorzugsweise an seinen beiden Stirnenden, durch Wärmedehnungen zulassende Übergangszonen mit im Lagergehäuse eingesetzten Stützkörpern in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper (2) je einen innenliegenden (2a) und der die Gleitfläche aufweisende oder ihren Träger umfassende Lagerring (1;4) beidseits einen koaxialen außenliegenden Ringsteg (1a; 4a) aufweisen, wobei zwischen den koaxialen Ringstegen je ein Zwischenring (3) angeordnet ist, dessen Wärmedehnungskoeffizient größer als jener des Gleitflächenträgers (1) und der Stützkörper (2) ist.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gleitfläche aufweisende Lagerring (1) mit mindestens einem seinen Wärmedehnungen einen Widerstand entgegensetzenden Ringkörper (4), vorzugsweise einem auf dem Lagerring aufgezogenen Ring, verbunden ist, der einen geringeren Wärmedehnungskoeffizienten aufweist als der Lagerring (1), und daß die Enden des Ringkörpers (4) die außenliegenden Ringstege (4a) bilden, welche die Zwischenringe (3) abstützen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr.903762, 838237, 751618, 57521; österreichische Patentschrift Nr.178769; britische Patentschrift Nr. 2204 aus dem Jahre 1890; schweizerische Patentschrift Nr. 225 839.