DE1525194A1

DE1525194A1 - Lager fuer radiale und axiale Belastungen

Info

Publication number: DE1525194A1
Application number: DE19661525194
Authority: DE
Inventors: Hirs Gilles Gerardus
Original assignee: NL ORGANISATIE VOOR TROEGEPAST; Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: NL ORGANISATIE VOOR TROEGEPAST; Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1965-05-21
Filing date: 1966-05-20
Publication date: 1969-07-24
Also published as: NL6506475A; NL145932B; US3420583A; DE1525194C2; GB1149182A

Description

PATENT AN WALT FHANKFURT AH MAIN

Anm„: Nederlandse Organisatie voor βfhankpubta.m. 13.Mai 1966

τ»»»» (Mil) 66 20 23

Toegepast-Natuurwetenschappelijk «π™.*«. » 9009 III/Ru

Onderzoek ten behoeve van Nijverheid ««««»-»*««

Handel en Verkeer

148 Juliana van Stolberglaan

H a a g/Niederlande

Lager für radiale und axiale Belastungen

Die Erfindung betrifft ein lager zur Aufnahme radialer und axialer Belastungen zwischen zwei zueinander drehbaren Lager— elementen, deren jedes eine Fläche mit einem in der Hauptsache* zylindrischen Teil und einem angrenzenden, im wesentlichen ebenen, sich radialen erstreckenden Teil umfaßt, und die bei normalen Verhältnissen durch eine mit einem die Belastung übertragenden Medium angefüllten Spalt getrennt sind. Das Medium kann, abhängig von der Art der Anwendung des Lagers, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein.

Bei diesen bekannten Lagern bestehen eine Anzahl Probleme, Es ist nämlich schwierig, für den ebenen, die axiale Belastung aufnehmenden Teil eines gutjs hydro- oder aerodynamische Schmierung ohne kostspielige Maßnahmen zu erreichen. Zugleich ist die Stabilität der bekannten Lager für viele Anwendungen, insbesondere bei höheren Dreirangszahlen, ungenügend, wobei unter äer Stabilität des Lagers die Stabilität des Gleichgewichtes zwischen dem Druckaufbau im Medium und den von außen auf. das Lager wir«

909830/0609

• ./2

kenden Kräften zu verstehen ist. Hierbei können ggf. Unterschiede in den Anforderungen an die Stabilität des zylindrischen 'Teiles und die des ebenen Lagerteiles bestehen.

Mit der Erfindung soll iie Aufgabe gelöst werden, ein Lager zu schaffen, daß durch einfache Maßnahmen eine in allen Lagerbereichen gute Schmierung auch bei höheren Drehzahlen gewährleistet, bei gewissermaßen sich selbsttätig einstellender Anpassung des Schmiermittels an die Betriebsverhältnisse·

Diese Aufgabe ist mit einem Lager gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schmiermittelspalt mindestens zwei Zonen umfaßt, wobei in der ersten Zone eine der beiden benachbarten Laufflächen mit einer Anzahl Rillen versehen ist, die derart schräg zur Bewegungsrichtung verlaufen, daß sie bei der vorgesehenen Drehrichtung eine Stauung des Schmiermittels in Richtung der angrenzenden zweiten Zone bewirken und daß ferner im Übergangsbereich der beiden Zonen der Schmiermittel-P spalt etwa mit derselben Weite ausgebildet ist wie die beiden Zonen selbst.

In der zweiten Zone können die dort benachbarten Flächen,oder es kann eine dieser Flächen mit schrägen Rillen ausgebildet sein, die dann rillenlos bei normaler Drehrichtung eine Stauung des Schmiermittels in Richtung der ersten Zone herbeiführen.

Mit Rücksicht auf die Fertigung erscheint es erstrebenswert, ■ das'Übergangsgebiet zwischen den beiden Zonen in den Übergang vom zylindrischen Lagerteil zum ebenen Lagerteil zu verlegen,

909830/0S09 ../3

Dies ist aber mit dem Problem verbunden, den Übergang zwischen diesen beiden Lagerteilen derart auszuführen, daß sich an dieser Stelle infolge Abrundung der Ecke oder Eindrehung des.dieser gegenüber gelegenen Teiles kein ringförmiger Kanal bildet. Ein derartiger Kanal hätte zwar keinen nachteiligen Einfluß auf die axiale Tragfähigkeit, weil die Stauung des Schmiermittels und dessen stabilisierende Wirkung auf parallele axialeVersetzungen aufrechterhalten bleibt, aber e» bildet gewissermaßen eine Kurzschlußleitung am Ende der Rillen, wodurch die radiale Stabilität des Lagers durch den ringförmigen Kanal ganz verloren gehen würde·

Auch wenn ein ringförmiger Kanal in einer der beiden Zoi.«:... vorhanden wäre, würde die Stabilität, wenn auch nicht im gleichen Maße, ungünstig beeinfluß werden· Im allgemeinen wird in einem solchen Falle die Stabilität des Lagers von demjenigen Lagerteil bestimmt, dee die Zone ohne den ringförmigen Kanal und die andere Zone bis an den Kanal umfaßt.

Es ist möglihh,das Lager mit mehr als zwei Zonen auszuführen, z.B. mit drei Zonen, wobei in der mittleren die Tragflächen glatt sind und in jeder der beiden anderen eine Tragfläche derart gerillt ist, daß eine Stauung des Mediums nach der mittleren Zone hin herbeigeführt wird. Wenn bei einem solchen Lager ein ringförmiger Kanal zwischen zwei Zonen vorhanden ist, so wird die Stabilität des Lagers von den beiden nicht durch diesen Kanal getrennten Zonen bestimmt·

Die Gestalt des Rillenquerschnittes ist nicht sehr kritisch. Die Tiefe der Rillen wird vorzugsweise nicht größer als einige

909830/0609

mittlere Schlitzweiten gewählt, während, die Länge der Rillen

jib stand es mindestens einem Mehrfacher des· Rillen -P entsprechen muß.

Die Erfindiang wird im folgenden anhand einer Zeichnung, in der eine Anzahl Ausführungsbeispielse von erfindungsgemäßen Lagern im Querschnitt dargestellt sind, näher erläutert.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind im Lagergehäuse 1 eine Bohrung 2 und eine größere Bohrung 3 vorgesehen· Die Welle 4 sitzt mit einem Bund 5 koaxial in den Bohrungen 2 und 3, wobei zwischen der Welle 4 und der Bohrung 2 ein größerer Spalt vorhanden ist als zwischen dem Bund 5 und der Bohrung 3.

Die der Bohrung 2 benachbarte Flanke des Bundes 5 und die dieser Flanke gegenüberliegende Fläche des Lagergehäuses 1 sind als lotrecht zur Achse der Welle 4 stehende, ebene Flächen ausgeführt und bilden das Lagerteil zur Aufnahme axialer Belastungen» Die Umfangsfläche des Bundes 5 ist mit Rillen 6 versehen und bildet mit der Bohrung 3 das Lagerteil zur Aufnahme radialer Belastungen. Der Bund 5 und die Bohrung 3 im Gehäuse 1 sind so bemessen, daß der zwischen diesen befindliche Spaltan der Stelle 7 nicht größer ist als an einer anderen Stelle.

Wenn sich im Spalt zwischen der Welle 4 und dem Lagergehäuse 1 und auch außerhalb dieser beiden ein Schmiermittel befindet, so wird es durch die Rillen 6 am Bund 5 nach rechts gestaut, und es baut sich ein Druck auf, der sich in die axialen Teile des Lagers fortpflanzt und eine axiale Belastung der Welle 4 aufzunehmen vermag. Abhängig von der Größe der Belastung· wird der Spalt zwischen den ebenen Flächen größer oder kleiner sein,

909830/0609 ··/*

bzw. wird der Schmiermitteldruck einen entsprechend kleineren bzw, größeren Wert annehmen·

Eine beispielsweise exzentrische Lage der Welle 4 in der Bohrung 3 wird den St)alt zwischen dem Bund 5 und der Bohrung 3 örtlich verengen, so daß dort eine Druckerhöhung entsteht, die der Exzentrizität entgegenwirkt und diese aufzuheben versucht. Eine schräge Lage der Welle 4 in der Bohrung 3 wird örtlich den Spalt zwischen den ebenen Flächen des Bundes 5 und der Bohrung 3 verengen und infolgedessen einen höheren Druck herbeiführen, der gegen die schräge Lage der Welle 4 wirkt· Sollte sich an der Stelle 7 infolge von Bearbeitungs— ungenauigkeiten ein ringförmiger Kanal befinden, so würde _# dieser Kanal den Druck des Schmiermittels gleichmäßig über den ganzen Umfang des Lagerspaltes verteilen, wodurch bei gegenüber ihrer Normallage abweichenden Lagen der Welle 4 keine stabilisierenden Kräfte auftreten könnten, ausgenommen für parallele Versetzungen in axialer Richtung.

Fig. 2 zeigt ein Lager, bei dem in der Bohrung 9 des Lagergehäuses 8 die Welle 10 mit einem Flansch 11 vorgesehen ist· Die Welle 10 ist mit schraubenlinienförmig verlaufenden Rillen 12 versehen. Zwischen der Bohrune· 9 und der Welle 10,

to wie auch zwischen der Flanke des Flansches» 11 und der be-ο

<o nachbarten Fläche des Lagergehäuses 8 ergibt sich ein enger oo

Q Spalt, der mit einem auch außerhalb des Spaltes vorhandenen ο Schmiermittel angefüllt ist.

ο Die Funktion dieses Lagers entspricht völlig derjenigen des .· Lagers gemäß Fig. 1

Die Stauwirkung der Rillen 12 bewirkt die axiale Tragfähig-·

keit des Lagers, während bei genauer Entsprechung der Welle 10 und des Lagergehäuses 8 an der Stelle 13, wo die beiden Lagerteile ineinander übergehen, ein in radialem und axialem Sinne stabilisierender Druckaufbau im Schmiermittel vorhanden ist.

Das Lager gemäß Fig. 3 entspricht grundsätzlich dem Lager gemäß Mg,2, jedoch mit dem Unterschied, daß sich die gerillte Zone der Welle 10 nur über einen Teil des radial tragenden fc Lagerteiles erstreckt und der restliche Teil der Welle 10 ungerillt ist.

Wenn bei der Herstellung dieses Lagers dafür gesorgt wird,daß an der Stelle 13 keine Erweiterung des Spaltes auftritt, so entspricht die Funktion dieses Lagers völlig der des Lagers gemäß Fig. 2. Ist jedoch eine Erweiterung des Spaltes bei 13 vorhanden, so kann zwischen den in axialer Richtung tragenden ebenen Flächen des Flansches 11 und dem Lagergehäuse 8 kein stabilisierender Druckaufbau hinsichtlich der Schrägstellung der beiden Flächen'entstehen. Ein ringförmiger Kanal bei 13 hat jedoch keinen wesentlich nachteiligen Einfluß auf die Stabilität des radial tragenden Lagerteiles, weil der hohe Widerstand des engen Spaltes in der ungerillten Zone dieses Lagerteiles einen direkten Kurzschluß längs des Umfangs verhindert.

Bei diesem Lagertyp werden an die Bearbeitung der Welle 10 und des Lagergehäuses 11 an der Stelle 13 keine besonders hohen Anforderungen gestellt, wenn man auf die Stabilität des axialen Lagerteiles gegen Schrägstellung verzichtet. Dies macht das Lager für diejenigen Fälle besonders geeignet, in denen die Stabilität gegen Schrägstellung der Welle schon auf andere Weise

^v g. 909830/0609 _/7

gesichert ist; beispielsweise, wenn eine Welle auf zwei, in genügendem Abstand voneinader befindlichen Stellen gelagert ist»

Fig. 4 schließlich zeigt ein Lager, das praktisch einer spiegelbildlichen Verdoppelung des Lagers gemäß Fig· 2 entspricht und das sich insbesondere zum Aufnehmen von axialen Belastungen in. zwei Richtungen eignet. Um die für den Druckaufbau benötigte Schmiermittelzufuhr sicherzustellen, ist ein ringförmiger Kanal 15 vorgesehen, der in nicht dargestellter Weise mit einem Schmiermittelvorrat in Verbindung steht.

"Bei den beschriebenen Lagerbeispielen sind die Flächen in denjenigen Lagerteilen, die die axialen Belastungen aufnehmen, eben ausgeführt. Es ist aber auch möglich, diese Flächen ganz oder auf einem ringförmigen Teil, mit Eillen zu versehen, die dann spiralig in einer solchen Richtung verlaufend eingeschnitten sind, daß sie bei normaler Drehrichtung der Welle eine Stauwirkung in der Richtung des zylindrischen Lagerteiles verursachen, wobei diese» zylindrische Lagerteil glatte Laufflächen oder auch eine gerillte oder eine teilweise glatte und teilweise gerillte Lauffläche haben kann.

909830/0609

Claims

Patentansprüche Ί OZO I 94

1. Lager zur Aufnahme radialer und axialer Belastungen zwischen zwei zueinander irehbaren Lagerelementen, deren _tiedes eine Fläche mit einem in der Hauptsache zylindrischen Teil und einem angrenzenden, im wesentlichen ebenen, sich radial erstreckenden Te"¹"! umfaßt, und die hei normalen Verhältnissen durch einen, mit einem die Belastung übertragenden Medium angefüllten Spalt getrennt sind, dadurch gek.enn- W zeichnet, da? der Schmiermittelspalt mindestens zwei Zonen umfaßt, wobei in der ersten Zone eine der beiden benachbarten Laufflächen mit einer Anzahl Rillen (6,12) ver- *

sehen ist, die zur Bewegungsrichtung verlaufen, daß sie bei der vorgesehenen Drehrdchtung eine Stauung des Schmiermittels in Richtung der angrenzenden zweiten Zone bewirken und daß ferner im Übergangsbereich (7,13) der beiden Zonen der Schmiermittelspalt etwa mit derselben Weite ausgebildet ist wie die beiden Zonen selbst. * derart schräg

™ 2« Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Zone die beiden Lagerflächen glatt ausgeführt sind.

% Lager nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Zone eine der beiden Lagerflächen mit Rillen versehen ist, die derart schräg zur Lagerachse verlaufend angeordnet sind, daß sie bei der vorgesehenen Drehrichtung eine Stauung des Schmiermittels in Richtung der ersten Zone bewirken·

909830/0609 ^{SAD Of}««NAL