DE1911500B2

DE1911500B2 - Einrichtung bei einem hydroststischen lager

Info

Publication number: DE1911500B2
Application number: DE19691911500
Authority: DE
Inventors: Isaac Thomas Edinburgh Schottland Graham (Großbritannien)
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1968-03-09
Filing date: 1969-03-06
Publication date: 1972-05-10
Also published as: DE1911500A1; FR2003580A1; US3597020A; GB1201124A

Description

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des Öldruckes in der Kammer drückt die Membran aufwärts, wodurch der Abstand hl zwischen Druckkammer und Last zunimmt. Durch die kombinierte Steifheit der Membran und der Federn wird sichergestellt, daß diese Zunahme von hl die Abnahme von Λ1 ausgleicht, mit dem gewünschten Gesamtergebnis, daß der Abstand H nicht merklich beeinflußt wird. Wenn die Last reduziert wird, läuft der Vorgang umgekehrt ab.

Somit werden Veränderungen der Dicke des ölfilmes durch entgegengesetzte Veränderungen des Abstandes zwischen der Kammer und der Last kompensiert.

Zur näheren Erläuterung wird nachfolgend ein ZahJenbeispiel gegeben.

Druck im Ölbehälter 17 35 kg/cm²

Wirksame Fläche A1 der Lagerfläche 11 12,8 cm²

Wirksame Fläche A1 der Membran 15 19,2 cm²

Arbeitsbereich der Last 140 bis 360 kg

Eine Belastungszunahme von 140 kg auf etwa 360 kg führt zu einer Abnahme der Dicke Λ1 des ölfilmes um etwa 0,025 mm.

Über den obigen Arbeitsbereich der Last steigt der Druck in der Druckkammer 13 von eiwa 10,5 bis etwa 28 kg/cm² und damit der nach oben gerichtete Druck auf die Membran von etwa 202 bis etwa 538 kg.

Eine Lastzunahme von etwa 220 kg erhöht somit den Druck nach oben auf den Träger 16 um etwa 336 kg, d. h., es ergibt sich ein Kraftüberschuß von etwa 116 kg. Durch diesen Überschuß wird die Membran 15 bezüglich der Druckkammer nach oben gedrückt, wodurch der Abstand Λ2 zunimmt, bis die kombinie.te Steifheit der Membran und der Federn 22 eine gleiche und entgegengesetzt gerichtete Kraft von etwa 116 kg entwickelt. Dies muß erfolgen, während hl um 0,025 mm zugenommen hat, wenn die Abnahme von /?1 genau kompensiert werden und der Abstand// konstant bleiben soll.

Die Gesamtsteifigkeit von Membran plus Federn sollte daher

116
_—-■ = etwa 4640 kg/mm

betragen.

Die Anordnung zur Einstellung der Steifigkeit der Federn 22 wird in der Praxis so getroffen, daß der Endwert durch ein einfaches Annäherungsverfahren erreicht werden kann.

Zwei beispielsweise Anordnungen werden nachfolgend an Hand di;r F i g. 2 beschrieben.

Da die Kennlinie zwischen Belastungsdruck und Filmdicke etwas gekrümmt ist, ist die Kompensation nur dann ganz genau, wenn die Federn eine entsprechende nichtlineare Charakteristik haben. Eine angenäherte Kompensation ist jedoch genügend genau, außer wenn es sich um übermäßig weite Lastbereiche handelt. Die praktische Ausbildung des Lagers mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung geht aus F i g. 2 500

hervor in der die bereits an Hand der F i g. I beschriebenen Teile dieselben Bezugszeichen haben. Die Membran 15 ist in ihrer Lage durch einen Spannring 31 gehalten, der den Träger 16 koaxial umgibt

und an die obere Fläche der Druckkammer 13 angeschraubt ist. .

Die inneren Enden der Blattfedern 22 sind ebenfalls an die Druckkammer angeschraubt, von wo aus die Federn radial nach außen verlaufen, wobei ihre

ίο äußeren Enden über einen Distanzring 32, der an die Stelle des Bügels 21 nach F i g. 1 tritt, mit der Last verbunden sind. Zwei der Federn, die mit 22' und 22" bezeichnet sind, sind dargestellt, um zwei Wege zur Einstellung ihrer Federung bzw. Federcharakte-

ristik zu zeigen. Die Feder 22' wird zunächst zu hart ausgebildet, und ihre Federcharakteristik wird eingestellt indem ein Loch 33 mit geeignetem Durchmesser durch die Feder gebohrt wird. Die Feder 22" wird dagegen zu weich auslüdet, und ihre Feder-

charakteristik wird eingestellt, ii.dem eine oder mehr zusätzliche und dünnere Federn 34 hinzugefügt werden. Jede dieser Einstellungen ist etwas grob, feinere Einstellungen lassen sich jedoch durch Änderung des Widerstandes der Drosselstelle 18' (F i g. 1) in der

as Zufuhrleitung 18 erreichen.

Die Membran 15 nach F i g. 1 kann durch ein bewegliches Teil in Form eines Kolbens 41 (F i g. 3) ersetzt werden, der durch einen Teil der Druckkammer hindurchbewegt wird, die als zugehöriger Zylinder wirkt. Bei einer derartigen Anordnung muß die gesamte Steifigkeit durch die Federn 22 aufgebracht werden.

Andererseits kann, wenn das bewegliche Glied eine elastische Membran 15 ist, wie oben beschrieben, die gesamte Steifigkeit durch die Membran aufgebracht werden, wobei die Federn 22 entfallen können. Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 sind die Blattfedern 22 durch eine außerhalb der Druckkammer angeordnete Schraubenfeder 42 ersetzt wor-

den, die den Träger 16 koaxial umgibt und deren

oberes Ende an der Last angreift und deren unteres Ende auf dem Rand der Druckkammer 13 aufliegt.

Wie in F i g. 4 in vereinfachter Form gezeigt ist,

kann die Druckkammer 13 aus zwei Teilen gebildet sein, nämlich einer Kammer 13Λ, die die Membran 15 oder den Kolben 41 enthält, und einer eigentlichen Druckkammer 135, die die Öffnung 14 enthält, wobei die Innen räume der beiden Kammern durch eine Leitung 42 miteinander verbunden sind. Die beiden

Kammern 13 A und 135 müssen natürlich mechanisch fest miteinander verbunden sein, um die Kraft auf die Lagerfiäche 12 zu übertragen. Eine derartige Kupplung ist mit 44 bezeichnet.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von

j5 Öl oder ein-.r anderen Flüssigkeit begrenzt, sondern es kann auch ein Gas, wie z. B. Luft, verwendet werden, wobei in diesem Fall die Abmessungen der Vorrichtung entsprechend modifiziert werden.

Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn das

Lager andere Kräfte als die Schwerkraft aufnehmen muß und wenn diese Kräfte in anderer Richtung als in Vertikalrichtung wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 bekannten Lösungen, ohne Regel- oder Steuerele- Patentansprüche: mente in der Druckmittelzufuhr, dadurch erreicht, daß im beweglichen Lagerteil eine entgegen der Last-

1. Einrichtung bei einem hydrostatischen Lager richtung vom Druck in der Druckkammer beaufzum Erreichen eines möglichst konstanten Ab- 5 schlagte Membran oder ein Kolben angeordnet ist, Standes einer in ihrer Größe wechselnden Last gegen die bzw. gegen den die Last abgestützt ist.
von einer ortsfesten Stützfläche, gegen die die Last Bei einem Lager mit einer solchen Einrichtung ist über einen mit einer Druckkammer versehenen, eine Veränderung der Schmierfilmdicke, d. h. eine zur Stützfläche hin und von ihr weg beweglichen Verringerung bei Lastzunahme und eine Vergrößerung Lagerteil abgestützt ist, wobei die Druckkammer io bei Lastabnahme, zulässig. Diese Veränderungen zu der Stützfläche offen und von einer Vorrats- werden durch entsprechende Bewegungen der Last quelle über eine Drossel mit einem Druckmittel selbst in entgegengesetzter Richtung kompen.iert. gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, Es wird also nicht die Schmierfilmdicke konstant daß im beweglichen Lagerteil eine entgegen der gehalten, sondern der Abstand der Last von einer Lastrichtung vom Druck in der Druckkammer (13) 15 Bezugsebene.

beaufschlagte Membran (15) oder ein Kolben (41) Weitere Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen,

angeordnet ist, gegen die bzw. gegen den die Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung

Last (10) abgestützt ist. werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen er-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- läutert.

kennzeichnet, daß die von der Membran (15) 20 F i g. 1 zeigt schematisch ein Lager mit einer

oder dem Kolben (41) getragene Last (10) gegen solchen Einrichtung im Teilschnitt, bei der die Wand

den beweglichen Lagerteil zusätzlich durch Fe- des beweglichen Lagerteiles eine Wand der Druck-

dern (22 bzw. 42) abgestützt ist. kammer selbst bildet;

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch F i g. 2 zeigt Einzelheiten der Einrichtung nach gekennzeichnet, daß die Membran (15) bzw. der »5 F i g. 1;

Kolben (41) eine bewegliche Wand der Druck- F i g. 3 bis 5 zeigen weitere Ausführungsformen,

kammer (13) bildet. Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 wird die Last 10

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch durch Lagerfläohen 11, 12 aufgenommen, die mitgekennzeichnet, daß die Membran (15) bzw. der einander zusammenwirken. Die Last kann der Arbeits-Kolben (41) eine bewegliche Wand einer von der 30 tisch eines Maschinenwerkzeuges sein, dessen GeDruckkammer (135) räumlich getrennten Kam- wicht, durch das die Lager belastet werden, sich in mer (13A), der das Druckmii ;1 zugeführt wird, Abhängigkeit vom jeweils zu bearbeitenden Werkbildet, die über eine Leitung (43) mit der Druck- stück ändert.

kammer (135) in Verbindung steht. Die Lagerfläche 11 ist am unteren Ende einer Druck-

35 kammer 13 ausgebildet, die zwischen der Last und der

Lagerfläche 12 liegt, die eine Bezugsfläche bildet.

Die Druckkammer 13 hat eine Öffnung 14, die sich in die Lagerfläche 11 öffnet. Entfernt von dieser

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung bei Öffnung ist die Kammer oben durch ein bewegliches einem hydrostatischen Lager zum Erreichen eines 40 Glied in Form einer flexiblen Membran 15 aus Metall möglichst konstanten Abstandes einer in ihrer Größe verschlossen. Die Last 10 ist mit der Membran über wechselnden Last von einer ortsfesten Stützfläche, einen Träger 16 fest verbunden. Aus einem Vorrat 17 gegen die die Last über einen mit einer Druckkammer mit konstantem Druck wird Öl in die Druckkammer versehenen, zur Stützfläche hin und von ihr weg 13 über eine Leitung 18 eingeführt, die eine Drosselbeweglichen Lagerteil abgestützt ist, wobei die Druck- 45 stelle 18' aufweist, die z. B. in Form eines verengten kammer zur Stützfläche offen und von einer Vorrats- Kanals ausgebildet ist, wie in der Zeichnung darquelle über eine Drossel mit einem Druckmittel ge- gestellt ist.
speist ist. Die Druckkammer ist elastisch mit einem Bügel21

Es sind hydrostatische Lager bekannt, bei denen verbunden, der fest an der Last 10 angebracht ist, die Dicke des Schmierfilmes und damit der Abstand 50 z. B. mit Hilfe von außerhalb der Druckkammer der Last von einer Bezugsfläche konstant gehalten angeordneten Blattfedern 22.

werden soll. Hierzu wird ein Membran-Regelventil Die Fläche A 2 der Membran 15 ist größer als die

verwendet, bei welchem die Membran eine Öffnung effektive Fläche A1, die kleiner ist als die Gesamtfür das Druckmittel hat, die über einen Ventilkörper fläche der Lagerfläche 11, da der Druck des austretenabhängig vom Druck im Lagerspalt mehr oder weniger 53 den Öles zwischen der Öffnung 14 und der Außengeöffnet werden kann. atmosphäre abfällt.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung #ird bei Im Betrieb wird aus dem Vorrat 17 kontinuierlich

zunehmender Last mittels einer Membran der Druck Öl durch die Drosselstelle 18' zu der Druckkammer 13 in einer Druckkammer erhöht und mehr öl durch geführt, das aus deren Öffnung 14 und dann zwischen den Schmierspalt, gefördert. Auch hier soll die Dicke 60 den Flächen 11 und 12 in Form eines Filmes 23 des Schmierfilmes bei Laständerung konstant bleiben. austritt, der die Dicke//1 besitzt. Im stationären

Gemeinsam ist diesen bekannten Vorrichtungen, Zustand bestimmt somit die kombinierte Steifheit daß sie in der Druckmittelzufuhr besondere Steuer- der Membran 15 und der Federn 22 den Abstand hl elemente zur Erhöhung und Verringerung des Öl- zwischen der Last und der Kammer so, daß der Abdurchsatzes benötigen, wodurch sie störanfällig werden. 6j 9tand// zwischen der Last und der Lagerfläche 12

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe, den Ab- den gewünschten Wert aufweist,
stand zwischen einer Last und einer Lagerfläche Jede merkliche Zunahme der Last verringert die

tnöelichst konstant zu halten, abweichend von den Dicke//1 des Ölfilmes. Die entsprechende Steigerung