DE1924505B2

DE1924505B2 - Verfahren zum Herstellen von Gleitlagern

Info

Publication number: DE1924505B2
Application number: DE1924505A
Authority: DE
Inventors: Neil William Butzow; Bernard Harris
Original assignee: Rexnord Inc
Current assignee: Rexnord Inc
Priority date: 1968-05-20
Filing date: 1969-05-13
Publication date: 1978-03-30
Also published as: JPS4929955B1; DE1924505A1; DE1924505C3; GB1234898A; US3616000A

Description

50

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von in eine Gehäusebohrung einzusetzenden Gleitlagern, bei dem ein Garn aus einem Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und ein weiteres Garn aus einem schrumpfbaren Kunststoff um einen Dorn gehüllt, die Garne mit Kunstharz durchtränkt und das Kunstharz durch Erwärmen ausgehärtet wird.

Es ist bereits ein derartiges Verfahren zum Herstellen von Gleitlagern bekannt (US-PS 29 53 418), bei dem ein aus einer Vielzahl von Einzelfasern bestehender Faden aus Tetrafluoräthylen um einen Dorn in dicht nebeneinanderliegenden Windungen ein- oder mehrlagig aufgewickelt wird. Um diesen Faden aus dem hoch gleitfähigen Tetrafluoräthylen ist spiralförmig ein Garn <>5 aus einem wärmeschrumpfbaren Kunststoff gewickelt. Um diese die Gleitfläche bildenden Lagen werden in einer weiteren Verfahrensstufe mehrere Lagen aus einem unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden Garn aus einem Polyester aufgewickelt. Alle Fäden und Garne sind mit einem Kunstharz durchtränkt, das in einer sich an die Wickelvorgänge anschließenden Heizstufe aushärtet. Gleichzeitig mit dieser Aushärtung des Kunstharzes vollzieht sich eine Wärmeschrumpfung der entsprechenden Garne, durch die auf die radial inneren Gleitlagen ein die Verfestigung des Kunstharzes in diesen Bereichen begünstigender Druck ausgeübt wird. Die hoch gleitfähigen inneren Lagen aus Tetrafluoräthylen-Fäden werden durch ihre spiralförmige Umwicklung in dem aushärtenden Kunstharz festgelegt. Diese Lager haben jedoch den Nachteil, daß die die Gleitfläche bildenden Fäden in zwei Lagen mit sich kreuzenden Windungen aufgewickelt werden müssen, was relativ langwierig ist, und daß der nach Aushärten des Kunstharzes sich ergebende rohrförmige Lagerkörper eine relativ geringe Biegesteifigkeit aufweist, weil die äußeren Lagen aus einem relativ weichen Material bestehen. Diese Lager sind daher nur für kleine Abmessungen geeignet.

Es ist bereits auch ein Gewebe aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten zur Verwendung als Gleitflächenauflage bei Lagern bekannt (DE-AS 11 74 122), bei dem die Fäden mit geringem Reibungskoeffizienten durch eine entsprechende Webtechnik im wesentlichen auf der Gleitflächenseite und die mit dem Trägermaterial durch Kleben oder Vulkanisieren verbindbaren Fäden auf der Verbindungsseite des Gewebes liegen. Ein sicheres Festlegen der einzelnen Fäden durch Aufschrumpfen auf den Wickeldorn ist bei diesem bekannten Gewebe jedoch nicht möglich. Derartige Gewebe werden vorzugsweise in Kugelgelenklagern in erheblichem Umfange eingesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eins Gleitlagers von hoher Festigkeit zu schaffen, nach dem auch Gleitlager mit größeren Abmessungen wirtschaftlich hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein nahtloser Gewebeschlauch, dessen parallel zur Längsachse des Domes verlaufenden Kettfaden aus dem Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und dessen Schußfäden aus dem schrumpfbaren Kunststoff bestehen, auf den Dorn aufgebracht und danach aufgeschrumpft wird, daß auf den Gewebeschlauch in sich kreuzenden Bahnen kunstharzgetränkte bandförmige Glasfaserstränge unter solcher Spannung wendelförmig aufgewickelt werden, daß der Gewebeschlauch durchtränkt wird, und daß von dem nach Aushärten des Kunstharzes entstandenen Rohr die einzelnen Gleitlager abgeschnitten werden.

Der Gewebeschlauch kann zum leichteren Aufziehen auf den Dorn eine größere Weite als der Dorn haben. Das Aufschrumpfen des Gewebeschlauches auf den Dorn kann entweder bei Verwendung von wärmeschrumpfenden Schußfäden im Gewebe durch Erwärmung oder durch einen Längszug erfolgen. In beiden Fällen schrumpft der Schlauch vorwiegend in Umfangsrichtung und erhält dabei einen festen Sitz auf dem Dorn. Die aus dem hoch gleitfähigen Kunststoff bestehenden Kettfäden bleiben dabei noch relativ locker, so daß infolge einer Kapillarwirkung die Gewebeporen von dem Harz vor oder beim Aufwickeln des Verstärkungsbandes und Andrücken des Schlauches an den Dorn vollständig ausgefüllt werden. Die Zugspannung des Verstärkungsbandes wird zweckmäßig innerhalb gewisser Grenzen jeweils so eingestellt,

daß ein gewünschtes Kettfäden-Kunstharzverhältnis an der Gleitfläche erhalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Teil des Schiauchgewebes,

Fig.2 das Aufziehen des Gewebeschlauches auf einen Dorn,

Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt eines Teiles des auf den Dorn aufgezogenen Gewebeschlauches, ι ο

Fig.4 eine schematische Seitenansicht des in eine Wickelmaschine eingesetzten Domes beim Aufwickeln eines kunstharzgetränkten Glasfaserbandes auf den Gewebeschlauch,

Fig.5 eine Seitenansicht des Domes beim Aufwikkein der zweiten Bandwindung,

Fig.6 eine Draufsicht auf den in einem Ofen umlaufenden Dorn mit dem fertig umwickelten Gewebeschlauch,

F i g. 7 das Abstreifen des fertigen Rohrkörpers vom Dorn,

F i g. 8 das Abtrennen der verdickten Rohrenden und das Zerlegen des Rohrkörpers in einzelne Gleitlager,

F i g. 9 das spitzenlose Rundschleifen eines Lagers bis auf den gewünschten Außendurchmesser,

Fig. 10 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine Hälfte des fertigen Gleitlagers.

Ein polierter Dorn 12 aus rostfreiem Stahl mit einer dem Innendurchmesser der herzustellenden Gleitlager in etwa entsprechenden Stärke weist an seinen beiden Enden Halterungen 13 auf, mit denen er zwischen einen Antriebskopf 14 und eine Tragspindel 15 einer Wickelmaschine eingespannt wird.

Ein Gewebe 20 mit Kettfaden 21 aus einem Tetrafluoräthylen und Schußfäden 22 aus Polyester ist in Form eines Schlauches 23 gewebt, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Dorndurchmesser. Der Gewebeschlauch 23 ist auf einer Vorratstrommei 24 aufgewickelt. Es werden jeweils zwei vorher nicht eingelaufene Schußfäden 22 im Gewebe vorgesehen. Der Freiheitsgrad (in Denier) der Kettfaden 21 beträgt etwa das Doppelte des Feinheitsgrades der Schußfäden 22. Die Feinheitsgrade der Fäden 21 und 22 sind derart aufeinander abgestimmt, daß die optimalen Gleiteigenschaften und gleichzeitig ausreichende Gewebefestigkeiten erreicht werden.

Auf den Dorn 12 wird zunächst ein Antiklebemittel, z. B. ein Silikon, mittels einer Sprühdose 27 aufgetragen (Fig. 2). Eine abgetrennte Länge des Gewebeschlauchs 23 wird von der Trommel 24 abgezogen und auf den Dorn 12 aufgebracht. Der mit dem lockeren Gewebe überzogene Dorn wird in einen Ofen eingesetzt, in dem der Gewebeschlauch 23 zum Schrumpfen seiner Schußfäden 22 kurz bei einer Ofentemperatur von etwa 200⁰C erwärmt wird, ohne daß ein nennenswerter Temperaturanstieg im Dorn eintritt. Der Gewebeschlauch kann auch durch Infrarotstrahlung, ein hochfrequentes, kapazitives Wechselfeld direkt oder in einem Magnetinduktionsfeld bzw. durch Widerstandsbeheizung des Domes erwärmt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die Dorntemperatur das auf den Schlauch aufzubringende Harz beeinflußt, so daß der Dorn vor dem nächsten Verfahrensschritt gegebenenfalls abgekühlt werden muß. Die Umfangsschrumpfung, durch die der Schlauch am Dorn festgelegt wird, kann dabei bis zu 12% betragen, während gleichzeitig eine geringe axiale Schrumpfung des Gewebeschlauches von 3 bis 4% eintritt.

Nach dem Aufschrumpfen des Gewebeschlauches 23 wird der Dorn 12 zwischen dem Antriebskopf 14 und der Tragspindel 15 der Wickelmaschine eingespannt. Je nach den jeweils vorliegenden Umständen, z. B. der Raumtemperatur, der Aushärtezeit des Kunstharzes od. dgl., kann in diesem Betriebszustand auf den Gewebeschlauch 23 ein Harzüberzug aufgebracht werden. An einem Ende des Dorns 12 wird das freie Ende eines Verstärkungsbandes 30 durch ein Klebeband 31 festgeklebt. Das Verstärkungsband 30 besteht aus mehreren parallelen, mit Kunstharz getränkten Glasfasergespinsten 32, die von mehreren Aufsteckgattern 33 abgezogen und über einen Rechen 34 zu dem bandförmigen Glasfaserstrang 30 zusammengeführt werden. Bevor die Gespinste 32 durch einen über dem Dorn 12 angeordneten Führungsring 35 zum Band 30 vereinigt werden, durchlaufen sie einen mit flüssigem Harz gefüllten Trichter 37, dessen Boden durch einen — nicht dargestellten — Stopfen abgeschlossen ist. Der Rechen 34 und der T ichier 37 zusammen mit dem Ring 35 sind in einem hin- und herbeweglichen Support 38 angeordnet, der eine Vorrichtung zum Nachfüllen des Trichters aufweisen kann.

Durch Drehen des Domes 12 und gleichzeitiges Hin- und Herbewegen des Supports 38 wird der Gewebeschlauch 23 mit dem bandförmigen Glasfaserstrang 30 umwickelt. Hierzu braucht sich der Schlauch 23 nicht bis unter die verdickten Enden 40 zu erstrecken, die später als Ausschuß abgeschnitten werden. Wichtig ist dagegen die Zugspannung des Glasfaserbandes 30 beim Wickelvorgang. Eine Zugkraft von 0,9 bis 1,8 kg je Glasfasergespinst 32 hat sich als zweckmäßig erwiesen, um das Band straff zu halten und zu gewährleisten, daß das Harz das Schlauchgewebe bis zum Dorn durchdringt. Mit einer derartigen Zugkraft wird ein Druck von 0,15 bis 0,30 kg/cm² auf den Schlauch ausgeübt. Durch Änderungen der Bandspannungen innerhalb der genannten Grenzen kann der Druck auf den Schlauch geregelt und damit das Verhältnis zwischen dem Tetrafluoräthylen und dem Kunstharz an der Gleitfläche eingestellt werden. Nach dem Wickeln wird das Band 30 abgeschnitten und sein Ende durch ein weiteres Haftband 31 festgelegt.

Zum folgenden Aushärten des Kunstharzes wird der Dorn nur an seinen beiden Enden aufgenommen und in einen Ofen 45 zwischen einem Antriebskopf und einer Spindel eingesetzt, indem er während des Härtungsvorganges mit etwa 30 U/min rotiert. Die Aushärtung des Kunstharzes kann auch durch Infrarot- oder Hochfrequenzstrahlung sowie durch direkte Induktions- oder elektrische Widerstandsheizung erfolgen.

Durch Aushärten des Kunstharzes ist ein fester Rohrkörper 50 entstanden, der nach Abkühlung vom Dorn 12 abgenommen wird. Die Abkühlung erleichtert nicht nur die Handhabung als solche, sondern bewirkt auch eine entsprechende Verkleinerung des Domes, die das Abziehen des Rohres 50 begünstigt. Zum Abziehen wird das Rohr 50 mit einem Ende an einen Anschlag 51 angelegt und der Dorn 12 an seinem herausragenden Ende mittels einer Zange 52 herausgezogen (F i g. 7).

Das Rohr 50 kann beliebig lange gelagert und je nach Bedarf in einzelne Lager 53 von gewünschter Länge zerschnitten werden. Jedes einzelne Lager wird dann auf einen gewünschten Außendurchmesser abgeschliffen. Bei kleineren Abmessungen genügt ein spitzenloses Abschleifen, bei dem das Lager zwischen eine Scheibe 54 und Walzen 55, 56 eingesetzt wird. Lager mit größeren Abmessungen werden eineesDannt und bei

besonders großen Abmessungen, z. B. bei Durchmessern und Längen von 300 mm, ist eine Nachbearbeitung auf einer Drehbank zweckmäßig. Die Lagerkanten werden nachgeschliffen.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, besteht das fertige Lager 53 aus in Längsrichtung verlaufenden Tetrafluoräthylen-Kettfäden 21 an der inneren Gleitfläche, aus in Umfangsrichtung geschrumpfen Schußfäden 22, aus Glasfaserbändern 30, die lagenweise in gegenläufigen Windungen das radial innere Gewebe umgeben und schließlich aus gehärtetem Kunstharz, das den ganzen Lagerkörper durchsetzt und bindet.

Die bei der Herstellung unmittelbar am Dorn 12 anliegenden Kettfaden 21 aus Tetrafluoräthylen sind nach dem Aufziehen des Domes 12 frei und bilden den Hauptteil der Gleitfläche. Das in der beschriebenen Weise hergestellte Gleitlager ist allen üblicherweise auftretenden Bruch- und Verschleißbeanspruchungen gewachsen. Zum Erhalt eines minimalen Lagerspiels kann die Gleitfläche des Lagers vor seinem Einbau einer besonderen Abnutzungsbehandlung unterworfen werden.

Für bestimmte Anwendungen ist irgendein Kunstharz geeignet. Im allgemeinen wird ein verhältnismäßig lagerungsbeständiges Epoxyharz bevorzugt. Durch Zusatz von vorbestimmten Mengen eines geeigneten Katalysators kann sowohl die Viskosität als auch die Aushärtezeit und -temperatur des gewählten Kunstharzes bestimmt und eingestellt werden. Das Kunstharz soll beim Aufbringen auf den Gewebeschlauch eine möglichst geringe Viskosität aufweisen, damit durch die Kapillarwirkung die Gewebeporen ohne Lufteinschlüsse vollständig ausgefüllt werden. Das Kunstharz soll durch Erwärmung physikalisch zu einem Feststoff von gleichmäßiger ausreichender Härte und durchgehend gleichmäßiger chemischer Beständigkeit aushärten.

Beim Aufwickeln des Bandes 30 sollen die Temperaturen des Dorns 12 und des Kunstharzes stets übereinstimmen, wobei sich konstante Raumtemperaturen als besonders zweckmäßig erwiesen haben.

Das Material der schrumpffähigen Schußfäden 22 hängt von dem jeweils verwendeten Kunstharz, insbesondere von dessen Härtungstemperatur, ab, wobei die Tetrafluoräthylen-Kettfäden 21 von der Aushärtungstemperatur des Kunstharzes allgemein nicht beeinflußt werden.

Beim Dorndurchmesser, der den Innendurchmesser des Lagers bestimmt, sind Korrekturfaktoren zu berücksichtigen. Der Innendurchmesser des Lagers entspricht dem durch die Erwärmung beim Aushärten des Kunstharzes vergrößerten Dorndurchmesser, so daß durch die Erwärmung und Ausdehnung des Dorns ein mit seiner Einsatzzeit im Ofen zunehmender Unsicherheitsfaktor besteht. Um diesen Unsicherheitsfaktor möglichst gering zu halten, sollte daher das Kunstharz bei einer relativ niedrigen Temperatur aushärten, damit der Dorndurchmesser praktisch dem bei Raumtemperatur entspricht. Da die unterschiedliche Wärmedehnung des Domes gegenüber der Umfangsdehnung der Schußfäden im Gewebe und der Glasbänder das Gleitmaterial/Kunstharzverhältnis an der Gleitfläche beeinflußt, ist zur Verminderung dieses Unsicherheitsfaktors ebenfalls ein bei geringen Temperaturen aushärtendes Kunstharz zweckmäßig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von in eine Gehäiisebohrung einzusetzenden Gleitlagern, bei ·■> dem ein Garn aus einem Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und ein weiteres Garn aus einem schrumpfbaren Kunststoff um einen Dorn gehüllt, die Garne mit Kunstharz durchtränkt und das Kunstharz durch Erwärmen ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein nahtloser Gewebeschlauch, dessen parallel zur Längsachse des Domes verlaufende Kettfaden aus dem Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und dessen Schußfäden aus dem schrumpfbaren Kunst- '5 stoff bestehen, auf den Dorn aufgebracht und danach aufgeschrumpft wird, daß auf dei. Gewebeschlauch in sich kreuzenden Bahnen kunstharzgetränkte bandförmige Glasfaserstränge unter solcher Spannung wendelförmig aufgewickelt werden, daß der Gewebeschlauch durchtränkt wird, und daß von dem nach dem Aushärten des Kunstharzes entstandenen Rohr die einzelnen Gleitlager abgeschnitten werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch mit Schußfäden aus wärmeschrumpfbarem Kunststoff durch Erwärmen über die Schrumpftemperatur auf den Dorn aufgeschrumpft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch durch einen Längszug auf den Dorn aufgeschrumpft wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Glasfaserstränge beim Aufwickeln auf den Gewebeschlauch zum Erhalt eines gleichmäßigen Andruckes der Kettfäden an den Aufspanndorn bis zur Aushärtung des Kunstharzes in vorgegebenen Grenzen geregelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch vor dem Aufbringen auf den Dorn in flüssiges Kunstharz eingetaucht wird.

6. Gewebeschlauch zur Verwendung beim Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Längsachse des Schlauches verlaufenden Kettfäden aus Polytetrafluorethylen und die dazu senkrechten Schußfäden aus einem Polyester bestehen.