DE1942958B2 - Hydrodynamisches axiallager mit kippsegmenten - Google Patents

Description

geseite (74) zwei an den Seitenenden angeordnete 40 Der Erfindung liegt ebenfalls abe zugrunde,

Erhebungen (88) aufweist (Fig. 6). die während des Betriebs auf trau iuc Last möglichst

4. Axialgleitlager nach Anspruch 2 oder 3, da- gleichmäßig auf alle Kippsegmente zu verteilen. Sie durch gekennzeichnet, daß die Auflagestellen (82, besteht darin, daß die Gelenklager zwischen Lagerge-83 bzw. 87, 88) leicht bombiert sind. häuse und Wiegen von radial gestellten Walzen gebil-

5. Axialgleitlager nach Anspruch 4, dadurch 45 det sind, daß ferner jeder Tragbalken gegen eine der gekennzeichnet, daß wenigstens eine der auf den beiden ihm zugeordneten Wiegen nur im mittleren bombierten Auflagestellen aufliegenden Gegen- Bereich seiner einen radial gerichteten Auflageseite, flächen gleich und in gleicher Richtung bombiert gegen die zweite dagegen an beiden Enden seiner anist, so daß Flächenberührung entsteht. deren Auflageseite abgestützt ist, und daß schließlich

5°' die Kippachsen zwischen Walzen und Wiegen und zwischen Tragbalken und Wiegen bei zur Achse des Lagergehäuses senkrecht stehendem Spurkragen in

einer gemeinsamen achsnormalen Ebene liegen.

Mit diesen Maßnahmen, die nur gemeinsam die 55 Erfindung bilden, wird Selbsthemmung verhütet, weil die Bewegungen der einzelnen Elemente des Abstützwerkes gegeneinander so beschränkt sind, daß erstens

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynami- kein labiles Gleichgewicht entsteht und zweitens die ches Axialgleitlager für eine Welle mit ringförmig Bewegungsrichtungen eindeutig festgelegt sind, also m die Welle gruppierten, einem Spurkragen der 60 jede andere ausgeschlossen ist. Ebenso sind auch die Velle zugeordneten Kippsegmenten, die jeweils im Auflagen der einzelnen Teile aufeinander in jeder tereich des Druckmittelpunktes des Schmierkeils ge- ausgelenkten Lage statisch bestimmt, so daß bei Über- ;nkig auf einem Tragbalken abgestützt sind, der bestimmung mögliche Ausweichbewegungen ver, sinerseits kippbar auf einander benachbarten, etwa hindert werden.

adial gerichteten Enden von im Bereich ihrer Mitte 65 Die Dreipunktabstützung der Balken auf den Wieegen das Lagergehäuse gelenkig abgestützten Wiegen gen kann z. B. dadurch erreicht werden, daß entweufliegt, von denen jede zwei einander benachbarten der jeder Balken oder jede Wiege zur Bildung von 'ragbalken zugeordnet ist. Auflagestellen an der einen radial gerichteten Auf-

lageseite im mittleren Bereich eine Erhebung und an der gegenüberliegenden Aul'lageseite zwei an den Seitenondon angeordnete Erhebungen aufweist.

Die Auflagestollen können leicht bombiert sein, Insbesondere ist es möglich, eine auf einer bombier- δ ten Auflagestelle aufliegende Gegenauflagesteile gleich und in gleicher Richtung bombiert auszuführen, so daß eine Flächenberührung entsteht.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren sind teilweise stark schematisch gehalten und zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch Welle und Lager eines Ausfllhrungsbelspieles nach Linienzug I, Fig. 2,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Lager nach Linienzug II, Fig. 1,

F i g. 3 einen abgewickelten Querschnitt durch die Tragbalken und Wiegen nach dem gebogenen Linienzug III, Fig. 1,

Fi g. 4 a und 4 b die Wiegenlagerung aus Fi g. 3 in vergrößertem Maßstab, dabei ist F i g. 4 b ein Schnitt nach der Linie IV b-\ V b der F i g. 4 a.

F i g. 5 die Ansicht eines Balkens mit Stützstellen in Richtung gegen das Kippsegment gesehen,

F i g. 6 die Ansicht einer Wiege mit Stützstellen in Richtung gegen das Lagergehäuse gesehen.

Die Welle 2 ist mittels eines Spurkragens 3 axial im Lagergehäuse 1 abgestützt. Welle und Spurkragen sind genau koaxial zueinander angeordnet. Sie können einstückig oder aus zwei Stücken hergestellt und miteinander vereinigt sein. Zur Übertragung der Axialkräfte der Welle 2 über den Spurkragen 3 auf das Lagergehäuse 1 ist zwischen dem Spurkragen 3 und dem Gehäuse ein Doppelsystem von z.B. je zehn Kippsegmenten 10, weiter je zehn Tragbalken 30 und je zehn Wiegen 50 zu beiden Seiten des Spurkragens angeordnet. Die Kippsegmente 10 sind je über ein Gelenk 4 in beschränktem Maß allseitig neigbar auf je einem zugehörigen Tragbalken 30 abgestützt. Die allseitige Neigbarkeit der Kippsegmente 10 ist notwendig, um zwischen dem Spurkragen 3 und den Gleitflächen der Kippsegmente einen den physikalischen Eigenschaften des Schmiermittels, der Belastung und der Drehgeschwindigkeit entsprechenden Schmierkeil zu bilden.

Die Tragbalken 30 sind an einer ihrer radial gerichteten Auflageseiten 71 mit zwei Erhebungen 83 und an der anderen Seite mit einer Erhebung 82 von Flächen 72 versehen (F i g. 5) und liegen mit diesen auf Stützflächen der ihnen zugeordneten Wiegen 50 auf. Es können aber auch entsprechende Erhebungen 87, 88 statt auf den Tragbalken auf Flächen 73 an den radial gerichteten Auflageseiten 74 der Wiegen angeordnet sein (F i g. 6), auf denen dann die Tragbalken aufliegen. In beiden Fällen wird zwischen Wiegen und Balken eine Dreipunktabstützung, also eine statisch bestimmte Abstützung, erreicht und dadurch die Möglichkeit eines Blockierens von Balken und Wiegen vermieden.

Die Wiegen 50 sind ihrerseits in ihrem mittleren Bereich in tangentialer Richtung mit Hilfe eines Ge lenkes 5 (Fi g. 2 und 3) In geringem Maß neigbar auf der Grundfläche 89 der zylindilschen Ringnut 70 des LagergehBuses 1 abgestützt. Jede Wiege SO besitzt In radialer Richtung eine Nut 93 (Flg. 4a und 4b), in welcher Walzen 94 eingelegt sind. Ein in eine Bohrung des Gehäuses gesteckter und in eine Wiegenbohrung 96 eingreifender Stift 95 verhindert eine tangen-UaIe Verschiebung der Wiegen. Bei deren Neigung können sie sich nur um die Gelenkachse 5 (F i g. 2 und 3) bewegen, die in der Ebene 77 liegt.

Das Gelenk 4 zwischen Kippsegmenten und Tragbalken besitzt eine in einer Bohrung des Kippsegmentes eingesetzte Stützplatte 78 aus hartem Metall, welche auf einem ebenfalls aus hartem Metall hergestellten Zapfen 79 aufliegt. Der Zapfen 79 ist in eine Bohrung des Balkens eingesetzt und ragt aus dieser in die gegenüberliegende Bohrung des über ihm angeordneten Kippsegmentes hinein. Die Kippsegmente 10 liegen aber an zwei gegenüberliegenden Seiten mit dem notwendigen Spiel — an den zylindrischen Innenwänden 91 und 92 der Ringnut 70 an. Damit ist die Stellung der Kippsegmente innerhalb des Lagers so weit festgelegt, daß sie sich nur in beschränktem Maß nach allen Seiten neigen, in radialer und in tangentialer Richtung sich aber nicht verschieben können. Die absolute Größe dieser beschränkten Bewegungsfreiheit richtet sich nach den schon bei der Montage entstehenden und weiter nach den im Betrieb unter den Belastungen eintretenden Neigungen der Achsen von Welle 2 und Lagergehäuse 1 gegeneinander. In den meisten Fällen werden die Winkelabweichungen — auch bei Lagern für große Maschinen — bedeutend oder weit unter 5 mm pro 1 m oder unter der Grenze von einem Bogenrad liegen.

Ebenfalls in die Ringnuten 70 sind die Wiegen 50 eingelegt. Ihr Spiel zwischen den Wänden 91 und 92 der Ringnut ist auch so bemessen, daß für sie wie für die Balken und die Kippsegmente nur eine beschränkte Freiheit für Kippbewegungen besteht.

Sofern die Achse 6 der Welle mit derjenigen des Lagergehäuses identisch ist, liegen die Abstützelemente auf der einen Seite des Spurkragens in bezug auf seine Mittelebene 97 genau symmetrisch zu denjenigen auf der anderen Seite. Dabei liegen die Stützbzw. Gegenstützflächen von Balken und Wiegen in gemeinsamen Ebenen 77. Die Mittelpunkte der Gelenke 4 und 5 von Balken und Wiegen liegen auf dem Mittelzylinder 9 der zylindrischen Ringnuten 70.

Erfährt die Welle eine Änderung ihrer Lage oder Form — z. B. infolge Biegung durch das eigenen Gewicht oder das Rotorgewicht oder äußerer exzentrischer Belastungen oder thermischer Veränderungen usw. — so kann die Wellenachse 6 sich gegenüber der Achse des Gehäuses 1 neigen und gegebenenfalls auch an der Stelle des Lagermittelpunktes 99 quer dazu verschieben. Damit wird der Spurkragen 3 um einen kleinen Winkel gegenüber der Lagerachse 6 geneigt. Die axialen Abstände der Laufflächen des Kragens vom Grund der Gehäusenuten 70 verändern sich ebenso, auf der einen Lagerseite vergrößern sie sich, auf der andern werden sie verkleinert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Lager der genannten Art sollen die Aufgabe lösen, Patentansprüche: ■ die während des Betriebs auftretende Last möglichst gleichmäßig auf die Kippsegmente zu verteilen. Be-

1. Hydrodynamisches Axialgleitlager jBUr. eüie kannt ist es dabei, die Wiegen jeweils mit einerradial Welle mit ringförmig um die Welle gruppierten, S gestellten Schneide oder einer Kugelkuppe im Lagereinem Spurkragen der Welle zugeordneten Kipp- gehäuse abzustützen. Solche Wiegen befinden sich, Segmenten, die jeweils im Bereich des Druckmit- da die durch sie gebildeten Stülzstellen für die Tragtelpunktes des Schmierkeiles gelenkig auf einem balken axial naher zum Spurkragen liegen als die als Tragbalken abgestützt sind, der seinerseits kipp- Kipplager für die Wiegen dienenden Schneiden bzw. bar auf einander benachbarten, etwa radial ge- ίο Kugelkuppen, im labilen Gleichgewicht. Gleichgerichteten Enden von im Bereich ährer Mitte gegen wicht herrscht nur in der einzigen Lage, in welcher das Lagergehäuse gelenkig abgestützten Wiegen die Resultierende der Auflagedrücke der Balken aufliegt, von denen jede zwei einander benachbar- durch die Abstützmitte der Wiege geht. Schon beim ten Tragbalken zugeordnet ist, dadurch ge- geringsten Ausschwenken der Wiege aus dieser kennzeichnet, daß die Gelenklager zwi- 15 Gleichgewichtslage entstehen Auslenkkräfte, die sehen Lagergehäuse (1) und Wiegen (50) von ra- um so größer werden, je größer die Auslenkung wird, dial gestellten Walzen (94) gebildet sind, daß fer- Das Gleichgewicht kann deshalb nur durch äußere ner jeder Tragbalken (30) gegen eine der beiden Beeinflussung wieder hergestellt werden. Erfahrungsihm zugeordneten Wiegen nur im mittleren Be- gemäß verursachen solche Wiegen bei einer Störung reich seiner einen radial gerichteten Auflageseite 20 durch Auslenkung der Wellenachse gegenüber der (71J, gegen die zweite dagegen an beiden Enden Gehäuseachse Selbsthemmung in dieser ausgclcnktcn seiner anderen Auflageseite (71) abgestützt ist, Lage. Erst nach Entlastung des Lagers ist es dann und daß schließlich die Kippachsen (5) zwischen möglich, das Abstützwerk der Wiegen und Balken Walzen und Wiegen und zwischen Tragbalken mitsamt den Kippsegmenten wieder in die normale und Wiegen bei zur Achse (6) des Lagergehäuses 25 Betriebslage zurückzuführen.

senkrecht stehendem Spurkragen in einer ge- Weiter sind auch Lager bekanntgeworden, bei de-

meinsamen achsnormalen Ebene (77) liegen. nen die Abstützstellen des Lagergehäuses für die

2. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch Wiegen und die Stützflächen für die Tragbalken an gekennzeichnet, daß jeder Tragbalken (30) zur den Enden der Wiegen bei achsparalleler Stellung Bildung von Auflagestellen an der einen radial ge- 30 von Lagergehäuse und Welle in einer zu den Achsen richteten Auflageseite (71) im mittleren Bereich senkrechten Ebene liegen. Die Abstützstellen sind daeine Erhebung (82) und an der gegenüberliegen- bei jeweils durch eine kugelige Endfläche von Bolzen den Auflageseite (71) zwei an den Seitenenden gebildet, welche ins Lagergehäuse eingesetzt sind, angeordnete Erhebungen (83) aufweist (F i g. 5). Solche Kugelflächen erlauben den Wiegen und den

3. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch 35 Balken, Kippbewegungen nach allen Seiten auszufühgekennzeichnet, daß jede Wiege (50) zur Bildung ren. Aus diesem Grunde kann auch das Abstützwerk von Auflagestellen an der einen radial gerichteten dieser bekannten Lager noch Bewegungen ausführen, Auflageseite (74) im mittleren Bereich eine Erhe- welche zur Selbsthemmung in seitlich ausgelenkten bung (87) und an der gegenüberliegenden Aufla- Stellungen führen können.