DE1675036C

DE1675036C - Spherical longitudinal bearing

Info

Publication number: DE1675036C
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 8012 Ottobrunn Rossmanith
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Publication date: 1972-11-16

Description

Such bearings do not then set the required lubricating pressure for about a vertical axis

laufende Rotoren, z. B. von Ultra-Zentrifugen, müs- 45 kann.running rotors, e.g. B. from ultra-centrifuges, must 45 can.

sen die gesamte Lagerlast aufnehmen und sind be- Bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Lager er-sen absorb the entire bearing load and are

züglich ihrer Tragfähigkeit hohen Belastungen ausge- folgt die Schmiermittelzuführung durch RadialspalteIn addition to their load-bearing capacity, the lubricant is supplied through radial gaps

setzt. Lagerstörungen infolge Aufreißens des in der Kalottenwand. Infolge der Federeigenschaftenputs. Bearing malfunctions as a result of tearing open the in the spherical wall. As a result of the spring properties

Lubricating film between the opposing sides of the split calotte wall and the rotation of the Surfaces are undesirable and have a shortening 50 spherical dome, the lubricating oil pushes between them

zung der Lebensdauer des Lagers zur Folge. die Gleitflächen und bildet auf jedem Sektor einenreduction of the service life of the bearing. the sliding surfaces and forms one on each sector

Erfahrungsgemäß genügt es nicht, daß diese Lager kräftigen keilförmigen Schmierfilm. Da die innere in einem ölbad laufen, um eine stetige und ausrei- Reibung im Schmiermittel gering ist und der chende Versorgung mit Schmiermitteln zu gewährlei- Schmierkeile sich durch die auflaufenden Gleitflästen. Man ist daher bestrebt, den Schmiermittelum- 55 chen in stetem Aufbau befinden, kann sich auch kein lauf zwischen den Gleitflächen, z. B. in einem Sockel, schädlicher Temperaturanstieg an den Lagerflächen der die sphärische Ausnehmung für die kugelförmige einstellen, und die Energieverluste bleiben daher geKuppe enthält, unter Kontrolle zu bringen und zu be- ring.Experience has shown that it is not sufficient for these bearings to have a strong, wedge-shaped lubricating film. Since the inner run in an oil bath to ensure constant and sufficient friction in the lubricant is low and the To ensure adequate supply of lubricants - lubricating wedges are created by the sliding surfaces. The aim is therefore to keep the lubricant areas in a steady build-up, and neither can there be any run between the sliding surfaces, z. B. in a base, harmful temperature rise on the bearing surfaces which set the spherical recess for the spherical one, and the energy losses therefore remain capped includes bringing under control and reducing.

einflussen. Da dieser Schmiermittelumlauf bei ge- Man hat zwar schon vorgesehen, bei einem Längsnauem Ineinanderpassen von Kugelkuppe und Kalot- 60 lager mit kippbaren Lagersektoren zur Aufnahme der te unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte von unten Lagerlast die einzelnen Sektoren in einer solchen nach oben verläuft und hierbei der Schmiermittelfilm Querschnittsbemessung auszugestalten, daß sie sich erfahrungsgemäß sehr dünn ist, so daß er leicht auf- unter der Betriebslast nur im Sinne eines in jeder reißt, hat man schon vorgesehen, diesen Sockel mit Zone radialer Erstreckung gleichbleibenden Schmier-Schmiernuten zu versehen, welche von der Meridian- 65 Spaltes verformen. Hierbei sind die Sektoren aus richtung abweichen, aber doch im Pol der sphäri- einem Ring herausgearbeitet, und eine Schmierkeilschen Ausnehmung zusammenlaufen. Man hat ver- bildung wird durch unter Öldruckbelastung erfolgensucht, auf diese Weise einen Schmiermittelumlauf des federndes Abkippen der einzelnen Sektoren be-influence. Since this circulation of lubricant in the case of a longitudinal axis Fit ball point and spherical cap 60 bearing with tiltable bearing sectors to accommodate the te under the effect of centrifugal forces from below bearing load the individual sectors in such a runs upwards and hereby design the lubricant film cross-sectional dimensioning that it is Experience has shown that it is very thin, so that it can easily be lifted under the operating load only in the sense of one in each tears, it has already been provided that this base with a zone of radial extent constant lubrication-lubrication grooves which deform from the meridian 65 gap. Here the sectors are off direction, but in the pole of the spherical ring worked out, and a small wedge Converge recess. Education is sought through under oil pressure load, in this way, a lubricant circulation of the resilient tilting of the individual sectors

ό 1 4 ό 1 4

wirkt. Diese Lagerausgestaltung ist sehr aufwendig Der verstärkte Rand 5 der federnden Platte 4 ist an und im übrigen für Pendellängslager der eingangs ge- der Wandung 6 eines ölgefülJten Gefäßes befestigt, nannten Art völlig ungeeignet. Von einer in Achsrichtung α angelegten Zentrums-works. This bearing design is very complex. The reinforced edge 5 of the resilient plate 4 is completely unsuitable on and, moreover, for pendulum longitudinal bearings of the type mentioned at the beginning of the wall 6 of an oil-filled vessel. From a center point applied in the axial direction α

Es ist nämlich zu berücksichtigen, daß die hohe bohrung 8 in der Kalotte 3 ausgehend, sind in radi-Umfangsgeschwindigkeit der Rotorteile und die da- 5 aler Richtung Schlitze 9,10,11 in einem Winkelabmit verbundenen, unerwünscht großen Zentrifugal- stand von 120° angelegt (Fig. 2). Diese durchtrenkräfte zu äußerst kleiner Ausgestaltung des Lagers nen den Kalottenrand 12 und erstrecken sich bis in gemäß der Frfindung, z. B. zu einem Kalottendurch- die Platte 4. Hier münden sie tangential in kreisförmesser von etwa 3 Millimeter, zwingen. Verstand- mige Aussparungen 13,14,15 in der Ebene der Platlicherweise ist die exakte Trennung und sonstige Be- io te 4 ein. Durch diese Aussparungen, ihre Ausmaße arbeitung von Werkstücken dieser Größenordnung und Umrißformen in der ringförmigen Platte 4 wird schwierig und erfordert besondere Arbeitsmethoden. die Federkraft der Sektoren 16, 17 und 18 bestimmt.It has to be taken into account that the high bore 8 starting in the spherical cap 3 is in the radial circumferential speed of the rotor parts and the 5 aler direction slots 9,10,11 at an angle associated, undesirably large centrifugal position of 120 ° applied (Fig. 2). These piercing powers to extremely small design of the bearing NEN the dome rim 12 and extend into according to the invention, e.g. B. to a dome through the plate 4. Here they open tangentially into circular knives of about 3 millimeters, force. Understandable recesses 13,14,15 in the plane of the plateau is the exact separation and other factors 4 a. Through these recesses, their dimensions Processing of workpieces of this size and contour shapes in the annular plate 4 is difficult and requires special working methods. the spring force of sectors 16, 17 and 18 is determined.

Das Maß der federnden Verformung der Unterlage Die im Beispiel gezeigte Form und Anzahl der Aus- und die Lage der Kippachsen der Sektoren sind sparungen und der Schlitze kann den jeweiligen Gedurch Größe, Form und Anzahl der Aussparungen in 15 gebenheiten angepaßt, und entsprechend variiert werder Unterlage bestimmbar. Gemäß dei Erfindung den.The extent of the resilient deformation of the base The shape and number of excerpts shown in the example and the position of the tilting axes of the sectors are savings and the slots can cut through The size, shape and number of recesses are adapted in 15 different ways and varied accordingly Document determinable. According to the invention.

können diese Aussparungen als runde öffnungen in Bei Belastung des Lagers in Pfeilrichtung b kön-These recesses can be used as round openings in When the bearing is loaded in the direction of arrow b

der Unterlage ausgebildet sein, in welche die Schlitze nen sich dank dieser Aussparungen die Sektoren 16, tangential einmünden. 17, 18 durchbiegen, wobei sich zwischen der in derthe base, in which the slots nen, thanks to these recesses, the sectors 16, merge tangentially. 17, 18 bend, whereby between the in the

Es ist daher in vorteilhafter Weise möglich, die ao Kalotte rotierenden Fläche 19 der kugeligen Kuppe 1 Tragfähigkeit eines Lagers nach der Erfindung ent- und der Oberfläche 20 der Kalotte Schmierkeile aussprechend dem Gewicht des zu lagernden Teiles zu bilden.It is therefore possible in an advantageous manner, the ao spherical cap rotating surface 19 of the spherical dome 1 Load capacity of a bearing according to the invention and the surface 20 of the calotte lubricating wedges accordingly the weight of the part to be stored.

bemessen, indem die Aussparungen in angemessener An Hand der F i g. 3 und 4 ist dies zeichnerischmeasured by making the recesses in an appropriate manner. 3 and 4 this is graphically

Size and shape can be created. As shown by this.

auch die Biegeachse der Sektoren bestimmbar ist, »5 F i g. 3 zeigt in schräger Draufsicht einen bei Bewird es in manchen Fällen zweckmäßig sein, statt der triebsbelastung um die Achse d gekippten Sektor, bevorzugten Kreisform für die Aussparungen eine Dieser ist gegenüber der unbelasteten Fläche um den andere geometrische Form zu wählen oder die Lage Winkel α gekippt Der hierdurch entstehende Spalt S der schlitzförmigen Trennlinien zu variieren. ist an der der in Pfeilrichtung auflaufenden, zeichne-the bending axis of the sectors can also be determined, »5 F i g. 3 shows a diagonal plan view of a sector that is preferred in some cases, instead of the driving load tilted around the axis d , a preferred circular shape for the recesses To vary the resulting gap S of the slot-shaped dividing lines. is at the point of the drawing that runs up in the direction of the arrow

Die Schlitze haben einen gemeinsamen Ausgangs- 30 risch nicht dargestellten Kugelkuppe zugekehrten punkt, welcher mit dem Mittelpunkt der Kalottenflä- Seite 23 am stärksten. Er vermindert sich keilförmig, ehe zusammenfällt. Dieser ist der Pol der Kalotte bis er am Punkt 24 —das ist derjenige Punkt des und bildet den tiefsten Punkt der Lagerung der verti- zugehörigen Kreisbogens, der von der Kippachse d kalen Rotorachse. die kürzeste Entfernung e hat — sein Minimum erMittels einer die Durchfederung der einzelnen Ka- 35 reicht. Von hier an wird er in Richtung zur Sektorlottensektoren begrenzenden nachstellbaren Stützvor- sehe 25 wieder etwas stärker.The slots have a common starting point facing the spherical tip, not shown, which is strongest with the center of the Kalottenflä- side 23. It diminishes in a wedge shape before collapsing. This is the pole of the spherical cap until it reaches point 24 - that is the point of and forms the lowest point of the support of the vertically associated circular arc, the rotor axis from the tilt axis d. the shortest distance e has - its minimum is determined by means of the deflection of the individual channels. From here on, it becomes somewhat stronger again in the direction of the adjustable support provision 25 which delimits the sector plumbing sectors.

richtung, z. B. einer Mikrometerschraube, kann die In F i g. 4 ist die keilförmige Gestaltung desdirection, e.g. B. a micrometer screw, the In F i g. 4 is the wedge-shaped design of the

Starke der keilförmigen Schmierspalte erfindungsge- Schmierspaltes S an dem abgewickelt dargestellten maß beeinflußt werden. Eine Nachstellung der Stütz- Kalotten umfang gezeigt. Ein auf der Kalottenfläche vorrichtung ist auch geeignet, den bei längerer Lauf- 40 gelagerter Körper gleitet in Pfeilrichtung mit de/ Gezeit unvermeidlichen Abrieb an den gegeneinander schwindigkeit Vu. An den drei Sektoren 16, 17 und bewegten Lagerflachen auszugleichen. 18 verlaufen die Schmierkeile in der gleichen Art,Thickness of the wedge-shaped lubrication gap according to the invention, lubrication gap S can be influenced on the dimension shown in the developed form. An adjustment of the supporting calottes is shown scope. A device on the surface of the spherical cap is also suitable, as the body, which is supported for a longer period of time, slides in the direction of the arrow with the inevitable abrasion at the speed Vu against each other. Compensate on the three sectors 16, 17 and moving storage areas. 18 the lubricating wedges run in the same way,

In der nachfolgend beschriebenen Zeichnung ist wie bereits oben erläutert, d. h., an den Punkten 23', die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles 23" und 23'" haben sie die stärkste Abmessung, neherlautert Es zeigt _{45 men} bis zu den Punkten 24', 24" und 24'" ab undIn the drawing described below, as already explained above, that is, at points 23 ', the invention using an exemplary embodiment 23 "and 23'" has the largest dimension, more specifically it shows _{45 men} up to points 24 ', 24 "and 24 '" from and

Fig. 1 m schematicher Darstellung ein Pendel- werden anschließend bis zur Erreichung der Sektorlangslager im Schnitt, enden 25', 25" und 25'" wieder etwas stärker. DieFig. 1 m a schematic representation of a pendulum will then be until reaching the sector long bearings on average, 25 ', 25 "and 25'" end a little stronger. the

F1 g. 2 eine Draufsicht auf das Lager narh F i g. 1 Begrenzung der Schmierspalte folgt einer Kurve / bei abgehobener Kugelkuppe, einer im System angeregten harmonischen Schwin-F1 g. 2 is a plan view of the bearing narh F i g. 1 Limitation of the lubrication gap follows a curve / when the spherical tip is raised, a harmonic oscillation excited in the system

F1 g. 3 in schräger Draufsicht eine schematische 50 gung. Die eingetragene Kurve / ist dem Sektor 16 zuDarstellung des Abkippens eines Sektors und des da- gehörig,
bei auftretenden Kippwinkels, Die durch die hydrodynamische Tragfähigkeit be-F1 g. 3 shows a diagrammatic view in an oblique plan view. The curve / is for sector 16 to represent the tilting of a sector and the associated
when tilting angles occur, which are affected by the hydrodynamic load-bearing capacity

Fig. 4 die Schmierkeilgestaltung am abgewickel- grenzte Flächenpressung kann durch Veringerung ten Kalottenumfang. der Kantenpressung erhöht werden. So läßt sich z. B.4 the design of the lubricating wedge at the developed surface pressure can be reduced by reducing it th calotte circumference. the edge pressure can be increased. So z. B.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt ein Lager 55 bei der Herstellung des Lagers durch Vorspannung fur einen sich um eine vertikale Achse α schnell dre- desselben in Richtung des Pfeiles c mittels einer nicht henden Rotor dar. Es sind nur diejenigen Teile ge- gezeichneten Mikrometerschraube und Nachläppens zeigt, die zum Verständnis der Erfindung notwendig der Oberfläche 20 in der Kalotte 3 eine Anfasung der ^sind- Öleinlaufkanten bei 9, 10 und Il und ein zusätzli-The embodiment shown represents a bearing 55 in the production of the bearing by preloading for a fast rotating about a vertical axis α of the same in the direction of arrow c by means of a non-moving rotor. Only those parts of the drawn micrometer screw and lapping are shown that necessary for understanding the invention, the surface 20 in the dome 3 of a chamfer ^are - oil inlet edges 9, 10 and Il and an additional

Das Lager besteht im wesentlichen aus einer kuge- 60 eher Schmierkeil 21 (Fig. 1) konzentrisch zur zenhgen Kuppel mit einem stielartigen Fortsatz2, an Iralen Bohrung8 anlegen, der auch bei ruhendem welchem ein nicht dargestellter Rotor befestigt ist. Lager bestehenbleibt. Beim Anlauf des Rotors stellt Die Kuppe sitzt in einer Kalottenführung 3, welche dies den Ausgangszustand für die Ausbildung eines durch eine Hartlötverbindung 7 im Zentrum einer tragenden Schmierkeiles dar.The bearing consists essentially of a spherical 60 rather lubricating wedge 21 (Fig. 1) concentric to the zenhgen Dome with a stem-like extension2, place on the Iralen hole8, which also works when the which a rotor, not shown, is attached. Storage remains. When the rotor starts up The dome sits in a spherical guide 3, which this is the initial state for the formation of a by a brazed joint 7 in the center of a load-bearing lubricating wedge.

federnden Platte 4 festgelegt ist. Diese Lagerung ge- 65 Alle Teile der Beschreibung und der Zeichnung, stattet dem mit dem stielartigen Fortsatz 2 der Kup- die über die Erläuterung des Inhaltes der Patentanpe 1 fest verbundenen Rotor außer der Rotation, die sprüche hinausgehen, sind nicht Gegenstand der Erin Pfeilnchtung erfolgt, auch Taumelbewegungen. Hndung.resilient plate 4 is set. This storage is 65 All parts of the description and the drawing, equips that with the stem-like extension 2 of the cup on the explanation of the content of the patent application 1 firmly connected rotor except for the rotation, which go beyond, are not the subject of erin Arrow pointing takes place, also tumbling movements. Handing.

1 sheet of drawings

Claims

from top to bottom and to produce a thicker lubricating film of practically constant thickness between the surfaces that run against one another. in the

1. Self-aligning longitudinal bearings for the highest speeds, these measures are still planned at which a sustaining lubrication pressure has been hydrodynamically 5, the spherical recess is relatively spacious mixed in wedge-shaped gaps between sliding surfaces so that this also creates a smear is generated, which can form a gap of sufficient thickness from the surfaces. This The calotte and a spherical measure fitted into it lead to large bearing play, which is the case Dome are formed, a high-speed rotor in the dome is not portable because it central bore and radial slots for insertion, in turn, causing other undesirable disturbances of the lubricant are provided and the chen can. It is also known that em Load-bearing bearing surface through these slots in Fe-lubricating film of practically constant thickness is divided into spherical cap sectors, thus only has a moderate load-bearing capacity and is therefore only characterized that the spherical cap (3) strives towards the center.

Tral on a resilient plate-shaped base 15 The object of the invention is a self-aligning longitudinal bearing

ge (plate 4) of a larger outer diameter of the type mentioned to train that

is fixed and that the slots (9, 10, 11) have a reliably bearing, non-tearing lubricant

beyond the outer circumference of the dome in film between the opposing sides with large sliding

Extend the base and form and maintain surfaces that are moving in greater clearance speeds

rungs (13,14,15). ao remains, so that the bearing capacity of the bearing is opposite

2. Self-aligning longitudinal bearing according to claim 1, characterized in that that of the previously known bearings is improved characterized in that the recesses (13, 14, and its service life is increased. With consideration 15) as round openings in the base (flat on the long start-up times of high-speed rotors te 4) are formed and that the slots (9, 10, - in ultra-centrifuges, for example, go by about 11) open tangentially into these openings. half an hour until the operating speed is reached -

3. spherical longitudinal bearing according to claim 1 or 2, it is also an object of the invention to reduce the duration of the characterized by shortening the deflection of the mixed friction and thus the abrasion To keep spherical sectors (16, 17, 18) delimiting after small. An optimal swimming friction should adjustable support device, e.g. B. a micrometer long before reaching the operating screw. 30 set the speed.

The solution to this problem is to be seen according to the invention in that the dome is centrally located a resilient plate-shaped base of large

The invention relates to a Pendellängsla- ßeren external diameter is set and that

ger for the highest speeds, in which a Trageader 35 the slots over the outer circumference of the dome

Lubricating pressure extend hydrodynamically in a wedge-shaped gap into the substrate and into larger ones

th is generated between sliding surfaces that open out from the recesses.

Surfaces of a spherical cap and one incorporated into it. The invention makes use of the fact fit spherical dome are formed, in that a reliably bearing lubricating pressure is always in the dome has a central bore and radial Schiit- 40 a narrowing wedge-shaped gap between ze for the introduction of the lubricant provided the sliding surfaces is formed. A gap are the same and the load-bearing bearing surface, on the other hand, is of permanent strength thanks to this layer is divided into resilient cap sectors. endangered areas of the camp undesirable because