DE1235680B

DE1235680B - Thrust plain bearings

Info

Publication number: DE1235680B
Application number: DE1961N0020355
Authority: DE
Inventors: Johannes Adrianus Haringx; Herre Rinia; Everhardus Albertus Muijderman
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1960-07-23
Filing date: 1961-07-20
Publication date: 1967-03-02
Also published as: FR1295272A; CH394725A; GB927736A; NL254147A; NL128637C

Description

Axialgleitlager Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager mit selbsttätiger Schmierfilmbildung für eine mit gleichbleibender Drehrichtung umlaufende Welle, dessen Gleitfläche am feststehenden Lagerteil als pfannenförmige, z. B. kugelpfannenförmige, Drehfläche mit gekrümmter Erzeugenden ausgebildet ist, in die ein im Schmiermittel mit der Welle umlaufender Lagerteil mit einer gleich gekrümmten Gleitfläche eingreift, wobei eine der Gleitflächen mit in regelmäßigen Ab- ständen voneinander angeordneten, durchgehenden und einander gleichen spiralförmigen Schmiernuten rechteckigen Querschnitts versehen ist.Axial plain bearing The invention relates to an axial plain bearing with automatic lubricating film formation for a rotating shaft with a constant direction of rotation. B. ball socket-shaped surface of revolution is formed with a curved generatrix, in which a circulating in the lubricant with the shaft bearing part engages with an equally curved sliding surface, wherein one of the sliding surfaces of articles having at regular intervals spaced, continuous and mutually same spiral-shaped oil grooves of rectangular cross section provided is.

Bei einem bekannten Axialgleitlager dieser Ausbildung sind nur einige, und zwar tiefe Nuten in einer der Gleitflächen angebracht; diese Nuten dienen zur ölförderung und tragen nicht zum Druckaufbau im Lagerspalt bei. Das Öl wird von außen her der Mitte des Lagers zugeführt, und die Nuten führen das Öl in einer von der Mitte des Lagers abgekehrten Richtung.In a known axial plain bearing of this design, only a few, deep grooves are made in one of the sliding surfaces; These grooves are used to pump oil and do not contribute to the build-up of pressure in the bearing gap. The oil is supplied from the outside to the center of the bearing, and the grooves guide the oil in a direction away from the center of the bearing.

Ziel der Erfindung ist ein hydrodynamisches Axialgleitlager zu schaffen, das in bezug auf seine Abmessungen eine besonders hohe Tragkraft hat und sich durch einen geringen Reibungsverlust auszeichnet. Dieser Aufgabe wird bei dem eingangs umschriebenen Lager gemäß der Erfindung dadurch entsprochen, daß die mit Nuten versehene Gleitfläche im Bereich ihrer Mitte eine zur Wellenachse konzentrische Aussparung aufweist, von der aus die Nuten, deren Tiefe gering ist, so nach außen verlaufen, daß sie das Schmiermittel unter Aufbau eines Druckes von außen her zwischen die Gleitflächen und zur Aussparung fördern, die, von der Verbindung mit der Lageraußenseite über die Nuten und den sich beim Wellenumlauf einstellenden Lagerspalt abgesehen, eine dichte Kammer bildet. über die wenig tiefen Nuten baut sich dann ein Druck auf. Aus der Kammer kann das Schmiermittel nicht nach der Außenseite des Lagers entweichen, außer durch den Spalt zwischen den Gleitflächen, aber dann gegen die Wirkung der Nuten. Der Druck in der Kammer des Lagers und auch die Tragkraft des Lagers können also sehr hoch werden. Obwohl das Lager auch bei niedriger Drehzahl hydrodynamisch wirkt, eignet es sich besonders für eine lotrecht angeordnete Welle, die im Betrieb eine größere Umdrehungszahl ausführt, wie z. B. Wellen von Zentrifugen, Garnspulmaschinen, Drahtabwickelmaschinen und ähnlichen Werkzeugen.The aim of the invention is to create a hydrodynamic axial plain bearing, which has a particularly high load-bearing capacity in terms of its dimensions and stands out is characterized by a low friction loss. This task is at the beginning circumscribed bearings corresponded according to the invention in that the grooved Sliding surface in the area of its center a recess concentric to the shaft axis from which the grooves, the depth of which is small, run outwards, that they the lubricant by building up a pressure from the outside between the Promote sliding surfaces and to the recess that, from the connection with the bearing outside apart from the grooves and the bearing gap that occurs when the shaft rotates, forms a tight chamber. Pressure then builds up over the not very deep grooves on. The lubricant cannot escape from the chamber to the outside of the bearing escape, except through the gap between the sliding surfaces, but then against the Effect of the grooves. The pressure in the chamber of the bearing and also the load capacity of the So camps can get very high. Although the bearing even at low speed acts hydrodynamically, it is particularly suitable for a vertically arranged shaft, which performs a larger number of revolutions during operation, such as. B. shafts of centrifuges, Yarn winding machines, wire unwinding machines and similar tools.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Danunbreite zwischen zwei Nuten immer gleich der Nutbreite in demselben Punkt. Folglich ergibt sich bei einem bestimmten Lager eine maximale Tragkraft.According to one embodiment of the invention, the width of the groove between two grooves is always the same as the width of the groove in the same point. As a result, a particular bearing has a maximum load capacity.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die nicht mit Nuten versehene Gleitfläche gleichfalls mit einer im Betrieb einseitig offenen Aussparung versehen. Dadurch wird die Herstellung des Lagers einfacher.According to a further embodiment of the invention, the is not with Grooved sliding surface also with a recess that is open on one side during operation Mistake. This makes it easier to manufacture the bearing.

Da das Lager sich durch große Tragkraft auszeichnet, eignet es sich besonders für ein Schmiermittel geringer Viskosität. Das Schmiermittel kann z. B. Luft sein, doch ist es vorteilhaft, Öl zu wählen.Since the bearing is characterized by its high load-bearing capacity, it is particularly suitable for a low-viscosity lubricant. The lubricant can e.g. B. be air, but it is advantageous to choose oil.

Die Erfindung wird an Hand der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated by the some embodiments of the invention Illustrative drawing explained in more detail.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt entlang der Achse eines Axialgleitlagers für eine senkrecht stehende Welle, wobei der mit der Welle umlaufende Lagerteil in Ansicht dargestellt ist; F i g. 2 ist eine Unteransicht des mit der Welle umlaufenden Lagerteils nach F i g. 1; F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des feststehenden Lagerteils; F i g. 4 zeigt ein Axialgleitlager nach F i g. 1 mit einem zusätzlichen Wälzlager zur Aufnahme radialer Kräfte und F i g. 5 einen Schnitt durch ein Axialgleitlager nach den F i g. 1, 2, 3, jetzt aber mit einer durchgehenden Welle.F i g. 1 shows a section along the axis of an axial sliding bearing for a vertical shaft, the bearing part rotating with the shaft being shown in a view; F i g. 2 is a bottom view of the bearing part of FIG. 1 rotating with the shaft . 1; F i g. 3 shows a further embodiment of the fixed bearing part; F i g. 4 shows an axial sliding bearing according to FIG . 1 with an additional roller bearing to absorb radial forces and F i g. 5 shows a section through an axial sliding bearing according to FIGS . 1, 2, 3, but now with a continuous wave.

In F i g. 1 bezeichnet 1 eine senkrecht angeordnete Welle, welche in der Pfeilrichtung umläuft und mit einem Lagerteil 2 versehen ist, der eine Gleitfläche in Form einer Halbkuael hat. Der Lagerteil 2 greift in eine kugelpfannenförinige Gleitfläche 3 des feststehenden Lagerteils 4 ein. Der Lagerteil 2 ist mit Nuten 5 rechteckigen Querschnitts versehen, die regelmäßig über die Oberfläche der Halbkugel verteilt sind und einen spiralförmigen Verlauf haben, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. Die Nuten sind derart gerichtet, daß sie bei umlaufender Welle das Schmiermittel von radial außen her einwärts fördern. Die Dammbreite zwischen zwei Nuten in jedem Punkt ist gleich der Nutbreite in demselben Punkt. Die Nuten führen zu einer Aussparung 6, die nur einseitig offen ist, also nur über die Nuten und den sich beim Wellenumlauf zwischen den Gleitflächen einstellenden Lagerspalt mit der Außenseite des Lagers in Verbindung steht. Der Laggerspalt entsteht dadurch, daß sich m Schmiermittel, und zwar in den Nuten und in der Aussparung 6, ein überdruck aufbaut, der ein Anheben der Welle mit dem Lagerteil 2 bewirkt.In Fig. 1 denotes 1 a vertically arranged shaft which rotates in the direction of the arrow and is provided with a bearing part 2 which has a sliding surface in the form of a half-cylinder. The bearing part 2 engages in a spherical socket-shaped sliding surface 3 of the stationary bearing part 4. The bearing part 2 is provided with grooves 5 of rectangular cross-section, which are regularly distributed over the surface of the hemisphere and have a spiral course, as shown in FIG. 2 can be seen. The grooves are directed in such a way that when the shaft rotates, they convey the lubricant inward from the radial outside. The dam width between two grooves in each point is equal to the groove width in the same point. The grooves lead to a recess 6 which is only open on one side, that is to say is only connected to the outside of the bearing via the grooves and the bearing gap that is established between the sliding surfaces when the shaft rotates. The bearing gap arises from the fact that m lubricant, namely in the grooves and in the recess 6, builds up an overpressure which causes the shaft with the bearing part 2 to be lifted.

Eine Aussparung kann, wie in F i g. 3 dargestellt ist, zusätzlich im feststehenden Lagerteil 4 vorgesehen sein; sie ist in der F i g. 3 mit 7 bezeichnet. In diesem Fall kann die Tiefe der Aussparung 6 kleiner sein. Ein Lager nach den F i g. 1, 2 und 3 hat eine größere Trag-kraft und einen kleineren Reibungskoeffizient als entsprechende bekannte Lager, deren Nuten nur zur Erzeugung eines Schmiermittelumlaufs dienen.A recess can, as shown in FIG. 3 is shown, can also be provided in the fixed bearing part 4; it is in the fig. 3 denoted by 7. In this case, the depth of the recess 6 can be smaller. A camp according to the F i g. 1, 2 and 3 has a greater load-bearing capacity and a smaller coefficient of friction than corresponding known bearings, the grooves of which are only used to generate a lubricant circulation.

Die Nuten sind nach der Zeichnung in dem mit der Welle umlaufenden Teil des Lagers vorgesehen. Sie können aber, was die Wirkung des Lagers anbelang ,t, ebensogut im feststehenden Lagerteil vorgesehen werden, und zwar wieder so, daß das Schmiermittel von radial außen nach innen gefördert wird. Vorzugsweise werden die Nuten dort vorgesehen, wo das Material des Lagers der geringsten Abnutzung unterworfen ist.According to the drawing, the grooves are in the one rotating with the shaft Part of the camp provided. But you can, as far as the effect of the camp is concerned , t, are just as well provided in the fixed bearing part, again as follows, that the lubricant is conveyed from the radial outside to the inside. Preferably be the grooves are provided where the material of the bearing is subject to the least wear is.

Bei einer Welle mit einem Durchmesser von 5 mm, die 10 000 Umdrehungen je Minute vollführte und deren Lagerteil 2 einen Durchmesser von 3 mm hatte, waren die Nuten etwa 15 Mikron tief und stellte sich zwischen den Gleitflächen ein Lagerspalt von etwa 5 Mikron ein. Die Tiefe der Nuten ist im allgemeinen ein Vielfaches des im Betrieb zulässigen Lagerspalts.In a shaft with a diameter of 5 mm, which performed 10,000 revolutions per minute and whose bearing part 2 had a diameter of 3 mm, the grooves were about 15 microns deep and a bearing gap of about 5 microns was established between the sliding surfaces. The depth of the grooves is generally a multiple of the bearing gap permissible during operation.

Da das La,-er sich durch große Tragkraft auszeichnet, eignet es sich besonders für ein Schmiermittel geringer Viskosität. Hierfür kann ein Gas, wie z. B. Luft, verwendet werden. Beim La,-er mit den erwähnten Abmessun-en wurde ein leichtes öl mit bei normaler Temperatur geringer Viskosität verwendet.Since the La, -er is characterized by its high load-bearing capacity, it is particularly suitable for a low-viscosity lubricant. For this purpose, a gas, such as. B. air, can be used. In the case of the La, -er with the dimensions mentioned, a light oil with a low viscosity at normal temperature was used.

In F i g. 4 ist die Welle 1, außer mit dem Lagerteil 2, mit einem Zylinderkragen 8 versehen. Der Kragen 8 läuft in einem Kugellager 9, dessenAußenring 10 am feststehenden Lagerteil 4 starr befestigt ist. Der Kra-en ist in einem Innenring 11 des Kugellagers, der etwas schmaler als der Außenring 10 ist, axial verschiebbar; gegebenenfalls auf die Welle wirk-ende radiale Kräfte werden so aufgenommen, ohne das Anheben der Welle 1 mit dem Kragen 8 und dem Lagerteil 2 zu verhindern. In F ig. 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Welle 1 durch das Lager hindurchgeführt ist. Die kugelige Gleitfläche befindet sich jetzt auf einem Lagerteil 12, der durch Schrauben 13 und einen Keil 14 auf der Welle 1 befestigt ist. Die Nuten 2 führen wieder zu einer Aussparung 6, die entlang der Wellendurchführung durch einen O-Ring 15 abgedichtet ist. In gleicher Weise ist eine Aussparung 7 des feststehenden Lagerteils 4 durch einen O-Ring 16 im Bereich der Wellendurchführung abgedichtet. Auch bei dieser Ausführungsform sind die beiden Aussparungen nur einseitig offen.In Fig. 4, the shaft 1 is provided with a cylinder collar 8 , in addition to the bearing part 2. The collar 8 runs in a ball bearing 9, the outer ring 10 of which is rigidly attached to the stationary bearing part 4. The collar is axially displaceable in an inner ring 11 of the ball bearing, which is somewhat narrower than the outer ring 10; Any radial forces acting on the shaft are thus absorbed without preventing the shaft 1 with the collar 8 and the bearing part 2 from being lifted. In Fig. 5 shows an embodiment in which the shaft 1 is passed through the bearing. The spherical sliding surface is now on a bearing part 12 which is fastened to the shaft 1 by screws 13 and a wedge 14. The grooves 2 lead again to a recess 6 which is sealed along the shaft passage by an O-ring 15. In the same way, a recess 7 of the fixed bearing part 4 is sealed by an O-ring 16 in the area of the shaft lead-through. In this embodiment, too, the two recesses are only open on one side.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 können, wenn die axialen Kräfte groß sind, mehrere solcher Lager hintereinander angeordnet werden.In the embodiment according to FIG. 5 , if the axial forces are large, several such bearings can be arranged one behind the other.

Das Anbringen der flachen Nuten in kugelförmigen Gleitflächen mit kleineren Abmessungen kann nicht einfach durch eine spanabhebende Bearbeitung erfolgen. In diesem Fall liefert die Herstellung der Nuten durch Ätzen oder Strahlen mit Sand, Diamant-oder Hartmetallpulver günstige Ergebnisse.Making the shallow grooves in spherical sliding surfaces with Smaller dimensions cannot simply be done by machining. In this case, the production of the grooves by etching or blasting with sand, Diamond or carbide powder favorable results.

Es ist nicht notwendig, daß die Gleitflächen Teile einer Kugeloberfläche sind; auch andere Drehflächen mit gekrümmter Erzeugenden sind verwendbar.It is not necessary that the sliding surfaces are parts of a spherical surface are; Other surfaces of rotation with curved generatrix can also be used.

Claims

Claims: 1. Axial plain bearing with automatic lubricating film formation for a rotating shaft with a constant direction of rotation, the sliding surface of which on the fixed bearing part as a pan-shaped, z. B. kugelpfannenförmi, ge, rotating surface is formed with a curved generatrix, in which a bearing part rotating in the lubricant with the shaft engages with a Rleich Qekkrmmten sliding surface, one of the sliding surfaces being provided with continuous and identical spiral-shaped lubricating grooves of a rectangular cross-section is, characterized in that the sliding surface provided with grooves (5) has in the region of its center a recess (6) concentric to the shaft axis, from which the grooves, the depth of which is small, extend outwards so that they build up the lubricant promote a pressure from the outside between the sliding surfaces and to the recess, which, apart from the connection with the outside of the bearing via the grooves and the bearing gap that occurs when the shaft rotates, forms a tight chamber.

2. Axial plain bearing according to claim 1, characterized in that the dam width between two grooves is always equal to the groove width at the same point. 3. Axial plain bearing according to claim 1 and / or 2, characterized in that the non-grooved sliding surface is also provided with a recess (7) which is open on one side during operation.

Contemplated publications: USA. Patent No. 2,722,463..