DE1525052A1

DE1525052A1 - Segment plain bearings for opposite directions of movement

Info

Publication number: DE1525052A1
Application number: DE19661525052
Authority: DE
Inventors: Fischer Dipl-Ing Stepan
Original assignee: CKD Praha DIZ AS
Current assignee: CKD Praha DIZ AS
Priority date: 1966-01-14
Filing date: 1966-01-14
Publication date: 1969-05-14

Description

Segmentgleitlager für entgegengesetzte Bewegungsrichtungen Die Erfindung bezieht sich auf ein aus einzelnen Segmenten gebildetes Gleitlager, welches bei RevAier-Maschinen anwendbar ist, d.h. bei Maschinen, die mit entgegengesetzten Drehrichtungen arbeit-en.Segment plain bearings for opposite directions of movement The invention refers to a plain bearing made up of individual segments, which is used in RevAier machines can be used, i.e. machines that rotate in opposite directions work.

Gleitlager mit einzelnen Segmenter# die derart auf starren Stützelementen kipp- bzw. schwenkbar gelagert sind, daß zwischen den Gleitflächender Segmente und des Läufers bzw. Zapfens eine optimale Schmierschicht entsteht, sind bereits bekannt. Bei der Bewegung bzw. Rotation des Läufers nimmt die Schmiermittelschicht bzw. der Ölfilm eine keilartige Form an, und der Flüssigkeitsdruck in der keilartigen Schicht nimmt in Bewegungsrichtung zu. Die ResuItierende der Druckkräfte im Schmierfilm verschiebt sich nach Einsetzen-des Gleitvorganges in Bewegungsrichtung gegenüber 'der Symmetrieachse des Segmentes um einen gewissen Betrag, genannt Exzentrizität. Die Lage der Resultierenden der Druckkräfte bestimmt den Ort für die starre.. Abstützung des Segmentes. Die bisher bekannte Anordnung der starren Abstützung von kippbar (auf)gelagerten Segmenten ist nur für eine Rotation bzw. Bewegung in einer Richtung günstig, sie kann also bei Reversier-Maobhinen, d.h. bei in entgegengesetzten Dreh- oder Bewegungsrichtungen arbeitenden Anlagen, nicht angewandt werden, da sich bei Umkehr der Rotationsrichtung kein optimaler Schmiermittelkeil ausbilden kann. Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Abstützung der Segmente beseitigt, bei welcher jedes einzelne Segment an zumindest einem seiner "Schwenkarmell mit einer Bohrung,und einem in dieser verschiebbar eingesetzten Kolben versehen ist, der sich an der festen Grundfläche abstützt, wobei die Bohrungen oberhalb der Kolben mit der keilförmigen Schmiermittelschicht über Kanäle in Verbindung stehen. In der angefügten Zeichnung sind zur Erläuterung sowohl die bekannte Ausführungg wie auch zwei-Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schemat isch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 das bekannte Prinzip der Abstützung eines einzelnen Segmentes bei nur einem festgelegten Drehungssinn; Fig. 2 ein Diagramm für den Druckverlauf in der Schmiermittelschicht längs eines Segmentes gemäß Fig.l; Fig. 3 die Anordnung der Segmente in einem Drucklager; Fig.,4 und 5 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, d.h. eine Smagmentausführung für ein wendefähiges Gleitlager; Fig. 6-und 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel. Der.Läufer oder Zapfen 1 liegt in Ruhestellung mit seiner Gleitfläche 2-auf dem aus einzelnen Segmenten gebildeten Lager auf, von dem.be-i-den Fig. 1 und 4 - 7 nur je ein Segment 3 betrachtet wird. Das.L!#agersegment 3 ist auf einer festen Stütze 4, beispielsweise prismatischer Form kippbar gelagert, so daß es nac h beiden Seiten schwenken kann. Das Gleitlager ist in einem Schmiermittelreservoir bzw. -bad, z.B. in einem Ölbad, angeordnet und auf ein einzelnes Segment 3 entfällt nur ein gewisser, durch die Segmentzahl bestimmter, Anteil der gesamten last (Fig-3)-Bei Bewegung des Läufers oder Zapfens 1 in Richtung des Pfeiles 6 entsteht in bekannter Weise, infolge der Wirkung der Abrundung der Eintrittskante 7 des Segmentes und der Zähigkeit des Schmiermittels zwischen der Gleitfläche 2 des Läufers 1 und den.Gleitflächen 5 der Segmente 3 eine keilförmige Schmiermittelschicht 8. Dabei hebt sich der Läufer 1 einigermaßen von den Segmenten ab und das Segment 3 kippt um die feste Stütze 4. Die keilförmige.Schmiermittelschicht 8 hat am Eingang des Segmentes-die Höhe H und am Ausgang die Höhe hoo Der Druck in der keilförmigen Schniermittelschicht 8 wächst von der Eintrittskante 7 in Richtung der-Austritt-skante 9 des Segmentes, d.h.Plain bearings with individual segmenters # which are mounted on rigid support elements so that they can be tilted or pivoted in such a way that an optimal lubricating layer is created between the sliding surfaces of the segments and the rotor or journal, are already known. During the movement or rotation of the rotor, the lubricant layer or the oil film assumes a wedge-like shape, and the liquid pressure in the wedge-like layer increases in the direction of movement. The resultant of the pressure forces in the lubricating film shifts after the onset of the sliding process in the direction of movement relative to the symmetry axis of the segment by a certain amount, called eccentricity. The position of the resultant of the compressive forces determines the location for the rigid .. support of the segment. The previously known arrangement of the rigid support of tiltable (on) mounted segments is only favorable for a rotation or movement in one direction, so it cannot be used in reversing Maobhines, i.e. in systems working in opposite directions of rotation or movement. because when the direction of rotation is reversed, no optimal lubricant wedge can form. This disadvantage is eliminated by the arrangement according to the invention of the support of the segments, in which each individual segment is provided on at least one of its "swivel arms with a bore and a piston slidably inserted in this, which is supported on the solid base, with the bores above the piston with the wedge-shaped lubricant layer over channels in communication in the accompanying drawing both the known Ausführungg as well as two embodiments of the invention are illustrated in accordance with schemat ical for explaining the drawings. FIG. 1 shows the known principle of supporting a single segment at. Fig. 2 shows a diagram for the pressure profile in the lubricant layer along a segment according to Fig. 1. Fig. 3 shows the arrangement of the segments in a thrust bearing; Figs. 4 and 5 show an embodiment according to the invention, ie a smagment design for a reversible sliding bearing; Figs. 6 and 7 show a wide first embodiment. In the rest position, the rotor or pin 1 rests with its sliding surface 2 on the bearing formed from individual segments, of which only one segment 3 is viewed in each of FIGS. 1 and 4-7. Das.L! #Agersegment 3 is tiltably mounted on a fixed support 4, for example of a prismatic shape, so that it can pivot on both sides. The plain bearing is arranged in a lubricant reservoir or bath, e.g. in an oil bath, and a single segment 3 only accounts for a certain proportion of the total load, determined by the number of segments (Fig-3) - when the rotor or journal 1 moves In the direction of arrow 6 , a wedge-shaped lubricant layer 8 arises in a known manner, due to the effect of the rounding of the leading edge 7 of the segment and the viscosity of the lubricant between the sliding surface 2 of the rotor 1 and the sliding surfaces 5 of the segments 3 1 to some extent by the segments, and the segment 3 tilts about the fixed support 4. the keilförmige.Schmiermittelschicht 8 has at the entrance of the segment-the height H and at the output of the height hoo the pressure in the wedge-shaped Schniermittelschicht 8 increases from the leading edge 7 in Direction of the exit edge 9 of the segment, ie

in Bewegungsrichtung des Zapfens oder Läufers 1 an.in the direction of movement of the pin or rotor 1 .

Der Lungefähre Druckverlauf in der keilförmigen Schniermittelschicht 8 ist in Yig. 2 veranschaulicht.- Wie man sieht, verläuft der Druck in der keilförnigen Schmiermittelschicht nicht gleichförmig zur Symmetrieebene 0 des Segmentes 3, die durch,dessen Mittelpunkt 12 geht, sondern es wirken zur Austrit-tskante 9 hin erheblich höhere Drücke auf das Segment 3. Die Resultierende P der auf das Segment einwirkenden Druckkräfte ist um die Eyzentrizität e gegenüber der Mitte 12 des Segmentes 3 versohoben. Die Resultierende 2 der Druckkräfte bestimmt die richtige Lage der festen Stütze 4 relativ zur Symmetrieebene 0 des Segmentes 3* Die beschriebene Anordnung des Segmentes 3 ist nur für ein Lager mit einer einzigen Dreh-bzw. Bewegungsrichtung verwendbar, die in Fig. 1 angegeben ist. Gemäß derfür Lager wendefähiger Maschinen bestimmten Ausführung des Segmentes nach Fig- 4 und 5 ist die feste Stütze 4 gegenüber der Symmetrieebene des Segmentes 3 um die Länge a verschoben, die allgemein größer ist als die Exzentri-2ität e für nur eine Bewegungsrichtung gemäß Fig. 1. Auf der anderen Seite von der Symmetrieebene 0, d.h.. am längeren Schwenkarm des Segmentes 3, ist im Segment 3 eine nichtdurchgehende bzw. blinde Bohrung 14 vorgesehen, deren Öffnung von der Gleitfläche 5 des Segmentes 3 abgewandt ist und deren Längsachse zur Gleitfläche 5 des Segmentes-3 im wesentlichen senkrecht verläuft. In dieser Bohrung 14 ist ein Kolben 15 verschiebbar untergebracht, der sich mit-seinem herausragenden abgerundeten Ende auf der festen Orundfläche 16 abstützt. Die nichtdurchgehende Bohrung g14 ist oberhalb des Kolbens. 15 über den-Kanal 17 mit dem Raum des Schmiermittelkeils 8 verbunden und zwar vorwiegend in dem Bereich niedriger Drücke. Für ein Segment 3 können ein oder auch mehrere Kolben 15 gemäß där beschriebenen Anordnung vorgesehen werden, von denen in Fig-3 jedoch nur ein einziger dargestellt ist. - Bei der Bewegung des Zapfens oder Läufers 1 in Richtung des Pfeiles 6 entsteht in gleicher Weise, wie an Hand von Fig. 1 beschrieben wurde, zwischen dem Segment 3 und dem Läufer 1 eine keilfÖrmige Schmiermittelschicht 8. Zur Erzielung des optimalen Verhältnisses H/h. des Schmierschichtkeiles, muß ein Drehmoment der Größe-P . e auf das Segment ausgeübt werden, wobei 2 die Resultierende der auf die Fläche des einzelnen Segmentes 3 wirkenden Druckkräfte ist und ä die Exzentrizität,-d.h. der Abstand der Resultierenden 2 der Druckkräfte von der Symmetrieachse des Segmentes. Für den Gleichgewichtszustand des Segmentes 3 gelten nachfolgende Gleichungen: in denen F die Fläche des oder der Kolben 15 und P2 der Druck des Schmiermittels in der Bohrung 14 ist. Die Kraft 2 2 erzeugt das notwendige Drehmoment, das durch die Kraft.des Kolbens 15 und die Länge des Armes b bestimmt ist. Aus den angegebenen Gleichungen kann die Kraft 2 2 am Kolben 1 5 ermittelt-und danach seine Fläche F bestimmt werden, falle der Ort der Anzapfung der Solutiermittelschicht über den Verbindungskanal 17 richtig, d.h. so gewählt ist, daß hier bei der einen Rotationsrichtung der Druck P2 , bei entgegengesetzter Richtung aber der Druck P2 1 herrscht. Zur richtigen Einstellung der Drücke P2 bzwe P2' über den Kolben 15, wie auch zur Erleichterung des Anfahrens sind die Räume ddr Bohrungen 14 oberhalb der Kolben 15 mit einem Regulier- oder Absperrorgan 18 verbundeng wodurch eine Verbindung mit anderen Räumen oder der Umgebung hergeste;llt-werden kann.The lung approximate pressure curve in the wedge-shaped lubricant layer 8 is in Yig. As can be seen, the pressure in the wedge-shaped lubricant layer does not run uniformly to the plane of symmetry 0 of segment 3, which passes through the center of which 12, but considerably higher pressures act on segment 3 towards the trailing edge 9 Resulting P of the pressure forces acting on the segment is offset by the eccentricity e with respect to the center 12 of the segment 3 . The resultant 2, the pressure forces determines the correct position of the solid support 4 relative to the plane of symmetry of the segment 0 3 * The arrangement of the segment 3 is described or turning on a bearing with a single. The direction of movement indicated in FIG. 1 can be used. Determined according derfür bearing turn capable engine embodiment of the segment according to Fig- 4 and 5 is moved the fixed support 4 relative to the plane of symmetry of the segment 3 to the length a, which is generally greater than the Exzentri-2ität e for only a moving direction of FIG. 1 . on the other side of the plane of symmetry 0, ie. on the longer swivel arm of segment 3, a non-through or blind bore 14 is provided in segment 3 , the opening of which faces away from sliding surface 5 of segment 3 and whose longitudinal axis is essentially perpendicular to sliding surface 5 of segment 3. In this bore 14, a piston 15 is slidably housed, which is supported with its protruding rounded end on the fixed orundural surface 16 . The non-through hole g14 is above the piston. 15 is connected via the channel 17 to the space of the lubricant wedge 8 , mainly in the area of low pressures. For a segment 3 , one or more pistons 15 can be provided in accordance with the arrangement described therein, but only one of them is shown in FIG. 3. - When the pin or runner 1 is moved in the direction of arrow 6 , a wedge-shaped lubricant layer 8 is created between segment 3 and runner 1 in the same way as was described with reference to FIG. 1. To achieve the optimal H / h ratio . of the lubricating layer wedge, a torque of the size-P . e are exerted on the segment, where 2 is the resultant of the compressive forces acting on the surface of the individual segment 3 and ä is the eccentricity, i.e. the distance of the resultant 2 of the compressive forces from the axis of symmetry of the segment. The following equations apply to the equilibrium state of segment 3: in which F is the area of the piston or pistons 15 and P2 is the pressure of the lubricant in the bore 14. The force 2 2 generates the necessary torque, which is determined by the Kraft.des piston 15 and the length of the arm b . From the given equations, the force 2 2 can be determined and then its surface F can be determined on the piston 1 5, the location of the tap of the Solutiermittelschicht via the connecting channel 17 fall correctly, that is chosen so that here in the one rotational direction of the pressure P2 , but in the opposite direction the pressure P2 1 prevails. For the correct setting of the pressures P2 or P2 'via the piston 15, as well as to facilitate the start-up, the spaces ddr bores 14 above the piston 15 are connected to a regulating or shut-off element 18 , which establishes a connection with other spaces or the environment -can be.

Bei Änderung des Drehsinns der.Maschine, d.h. bei Rotation des Läufers oder Zapfens 1 in entgegengesetzter Richtung (Pfeil 61 in Fig. 5) kippt das Segment 3 infolge der Änderung der Druckverteilung längs seiner Gleitfläche 5 im Uhrzeigersinn,' so daß das Verhältnis H/h 0 für optimale Gleiteigenschaften auch bei umgekehrter Laufrichtung erhalten bleibt.When the direction of rotation of the machine is changed, ie when the rotor or journal 1 rotates in the opposite direction (arrow 61 in FIG. 5) , the segment 3 tilts clockwise as a result of the change in the pressure distribution along its sliding surface 5 , so that the ratio H / h 0 is retained for optimal sliding properties even when running in the opposite direction.

Die Ausführung gemäß Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von dem beschriebenen Aufbau dadurch, daß die feste Stütze 4 sym- metrisch, d.h. in der durch die Mittelachse 12.des Segmentes 3 verlaufenden Ebene angeordnet ist. Die Kolben 15 und 151 sind gleichfalls symmetrisch zur Ebene 0 an den beiden Seiten des Segmentes 3 angeordnet.'Sind an jeder Seite mehrere Kolben .vorgesehen, so befinden sich diese längs der Eintrittskante 7 und der Austrittskante 9 des Segmentes 3. Infolge des Druckunterschiedes in der keilförmigen Schmiermittelschicht 8 und damit auch in den-Bohrungen 14, 14' wirken über den Kolben 15, 151 auch verschieden große Kräfte, deren resultierendes Drehmoment das Segment 3 in Drehungs- bzw. Bewegungsrichtung des Zapfens oder Läufers 1 in der dem vorstehenden Ausführungsbeispiel entsprechenden Weise schwenkt.The embodiment according to FIGS. 6 and 7 differs from the structure described in that the fixed support 4 is arranged symmetrically , ie in the plane running through the central axis 12 of the segment 3. The pistons 15 and 151 are also arranged symmetrically to the plane 0 on the two sides of the segment 3. If there are several pistons on each side, they are located along the leading edge 7 and the trailing edge 9 of the segment 3. Due to the pressure difference in The wedge-shaped lubricant layer 8 and thus also in the bores 14, 14 'also act via the piston 15, 151 forces of different magnitude, the resulting torque of which affects the segment 3 in the direction of rotation or movement of the pin or rotor 1 in the embodiment corresponding to the preceding embodiment Way swings.

Die Anordnung eines Segmentgleitlagörs gemäß der Erfindung. gestattet die Anwendung höherer spezifischer Flächendrücke bei in beiden Bewegungsrichtungen arbeitenden Maschinen; sie verringert die Abmessungen, wie auch die Verlustleistungen des-Lagers und erhöht seine Betriebssicherheit.The arrangement of a segment sliding bearing according to the invention. allowed the use of higher specific surface pressures in both directions of movement working machines; it reduces the dimensions as well as the power losses des warehouse and increases its operational reliability.

Claims

2atentansprüche l._ segment slide bearings for opposing movement @ directions of from individual tilted on fixed supports aufgelagerteng with a lubricant surrounding segments forming a wedge-shaped lubricant film between the rotor (or pins) and Segmentgleitflächen, d a d uroh g e k hen -zeiohnet ' that the individual segment (3 *) is provided on at least one swivel arm with a bore (149141) 'and a piston (15, 151) inserted displaceably in this, which is supported on the fixed base surface (16) , the bores ( 149148) above the pistons (15,151) in connection with the wedge-shaped lubricant layer (8) via channels (17,179 )

2. Segment plain bearing according to claim 1, characterized in that the individual tiltable segment (3) is mounted on a substantially symmetrically arranged rest (4) and each arm of the segments (3) has at least one bore (14,141) with a pressure piston (159151) as well as connection channels '(17v17') auAfeist-3. Segmented plain bearing according to Claims 1 and 2, characterized in that the bores (14,141) above the pistons (159151) are connected to another pressure chamber via blocking or regulating elements (18) in addition to the lubricant shaft.