DE19705197C1 - Gaslagerung eines schnelldrehenden Werkzeugs - Google Patents
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Description
Aus der Druckschrift EP 02 27 991 A2 ist eine Gaslagerung einer schnelldrehenden Welle
bekannt, bestehend aus einer rotierenden Welle, die in einem Gehäuse in radialer Richtung
gasgelagert ist, wobei die Lagerbohrung von einer kreisförmigen Grundform abweicht. Die
Druckschrift DE-PS 7 11 527 beschreibt ein Gleitlager, bei dem der Lagerkörper von einer
Buchse umschlossen ist, deren Wandstärke ungleichmäßig an ihrem Umfang verteilt ist. Die
Werkstoffkombination Keramik/Metall ist aus der Druckschrift DE-PS 9 65 772 bekannt.
Weitere Erkenntnisse zum Stand der Technik sind aus folgenden Druckschriften bekannt:
US 54 98 083, DE 35 20 560 A1, DE 31 13 004 A1, DE 26 16 132 A1, JP 56-42 717 A.
Um das Auftreten einer Instabilität in Form von sogenannten Halbfrequenzwirbeln bei Gas
lagern zu verhindern, muß die Steifigkeit des Lagers erhöht werden.
Aufgabe war es, eine
definierte Unrundheit der Lagerbohrung zur Erzielung von Schmierkeilen unter Betriebsbe
dingungen zu erreichen, und dadurch das Auftreten von Lagerinstabilitäten zu höheren
Drehzahlen hin zu verschieben.
Es wurde nun gefunden, daß die thermische Erwärmung des Lagers im Betrieb genutzt
werden kann, um die notwendige Unrundheit der Lagerbohrung entstehen zu lassen. Hierzu
ist es notwendig, daß der zylindrische Lagerkörper in eine Buchse mit einem niedrigeren
oder höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten eingepreßt ist. Außerdem muß die Wand
stärke der umschließenden Buchse am Lagerumfang ungleichmäßig dick ausgeführt sein.
Durch Erwärmung des Lagers entstehen dann unterschiedliche Wärmespannungen am La
gerumfang, die ähnlich einem Bimetall zur beabsichtigten Biegeverformung der Lagerboh
rung führen. Kommt es nun zum Auftreten des gefürchteten Halbfrequenzwirbels, was eine
Erwärmung des Lagers zur Folge hat, dann verformt sich die Lagerbohrung aufgrund dieser
Erwärmung immer stärker, bis ein stabiler Gleichgewichtszustand erreicht ist, und der
Halbfrequenzwirbel nachläßt. Jedoch ist beabsichtigt den Halbfrequenzwirbel im gesamten
Betriebsbereich der Lagerung erst gar nicht auftreten zu lassen. Deshalb wird die Erwär
mung des Gaslagers bei steigender Drehzahl der Welle durch Gasreibung im Lagerspalt ge
nutzt, damit die Unrundheit der Lagerbohrung entsteht und sich somit die Lagersteifigkeit
erhöht, was das Auftreten des Halbfrequenzwirbels bei höheren Drehzahlen vollständig
verhindert.
Die Verformung des Lagerkörpers und der Buchse durch unterschiedliche Wärme
dehnungen findet nur im elastischen Verformungsbereich statt, ohne einen Bruch zu verur
sachen. Außerdem wird der Lagerkörper aus Keramik bzw. Graphit durch das Einpressen in
die Buchse hauptsächlich unter Druck belastet. Bei Druckspannungen besitzen diese Werk
stoffe eine gute Festigkeit.
Um die Ausdehnung des Lagers am Lagerdurchmesser in seiner Größe optimal an die Wel
lenausdehnung anpassen zu können, ist es sinnvoll die dem Lagerkörper übergepreßte
Buchse wiederum in eine Buchse einzupressen oder einzukleben. Damit die Wärmeausdeh
nung am Lagerdurchmesser variiert werden kann, muß die zweite Buchse einen anderen
Wärmeausdehnungskoeffizienten als die erste Buchse haben. Um eine Unrundheit der La
gerbohrung zu gewährleisten, kann in diesem Fall sowohl die erste Buchse als auch die
zweite Buchse in ihrer Wandstärke unterschiedlich dick am Umfang des Lagers ausgeführt
sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Gaslagerung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand eines teilweise schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Fig. 1.1 zeigt den Lagerkörper 1, der in eine unrunde Buchse 2 eingepreßt ist, die am Um
fang eine dünne Stelle 3 aufweist.
Fig. 1.2 zeigt den Lagerkörper 1, der in eine unrunde Buchse 2 eingepreßt ist, die am Um
fang zwei gegenüberliegende dünne Stellen 3, 4 aufweist.
Fig. 1.3 zeigt den Lagerkörper 1, der in eine unrunde Buchse 2 eingepreßt ist, die am Um
fang zwei dünne Stellen 3, 4 aufweist, welche um 90 Grad versetzt zueinander angeordnet
sind.
Fig. 1.4 zeigt den Lagerkörper 1, der in eine unrunde Buchse 2 eingepreßt ist, die am Um
fang drei dünne Stellen 3, 4, 5 aufweist, welche um 120 Grad versetzt zueinander angeord
net sind.
Fig. 1.5 zeigt den Lagerkörper 1, der in eine unrunde Buchse 2 eingepreßt ist, die am Um
fang zwei dünne Stellen 3, 4 aufweist, welche um 90 Grad versetzt zueinander angeordnet
sind. Die Buchse 2 ist in eine weitere Buchse 6 eingepreßt oder eingeklebt.
Fig. 1.6 zeigt den Lagerkörper 1, der in eine Buchse 2 eingepreßt ist, die wiederum in eine
Buchse 6 eingepreßt oder eingeklebt ist. Die Buchse 6 hat eine dünne Stelle 3 am Lagerum
fang.
Fig. 2 zeigt eine konkrete Ausführung der Lagerung eines Offenend-Spinnrotors 1. Hierbei
ist eine Welle 3, an der ein Spinnrotor 1 angebracht ist, durch zwei Lager 5, 6 in radialer
und axialer Richtung aerodynamisch gelagert. Am hinteren Ende der Welle 3 befindet sich
eine Scheibe 10, die zusammen mit dem Lager 6 den axialen Lagerspalt bildet, der vom
Radialspalt des Lagers 6 mit Druckluft versorgt wird.
Die Lager 5, 6 sind an elastischen O-Ringen 8, 9 im Spindelgehäuse 2 weich aufgehängt.
Jedes der beiden aerodynamischen Lager 5, 6 besteht aus einer Lagerschale 4, 7 aus Graphit
und einer übergepreßten Buchse aus Aluminium. Der Wellenwerkstoff ist Stahl.
Die Lager 5, 6 sind wie bei Fig. 1.1 gestaltet.
Claims (9)
1. Gaslagerung eines schnelldrehenden Werkzeugs, bestehend aus einer rotierenden Welle, die
in einem Gehäuse in radialer Richtung gasgelagert ist, wobei die Lagerbohrung im Betrieb von
einer kreisförmigen Grundform abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper von
einer Buchse umschlossen ist, deren Wandstärke ungleichmäßig an ihrem Umfang verteilt ist,
und daß die umschließende Buchse einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der
Lagerkörper hat, so daß eine Temperaturerhöhung der Lagerung im Betrieb eine Abweichung
der Lagerbohrung von der kreisförmigen Grundform zur Folge hat.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der umschließen
den Buchse am gesamten Umfang des Lagers höchstens dreimal abnimmt.
3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lagerkörper umschlie
ßende Buchse von einer weiteren Buchse umschlossen ist.
4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lagerkörper und der
umschließenden Buchse eine zusätzliche Buchse angebracht ist.
5. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper mit der um
schließenden Buchse in das Gehäuse eingeklebt ist.
6. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper mit der Buchse
durch elastische Elemente im Gehäuse befestigt ist.
7. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper aus keramischem
Werkstoff besteht, und die umschließende Buchse aus einem metallischen Werkstoff besteht.
8. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper aus Graphit be
steht, und die umschließende Buchse aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff besteht.
9. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schnelldrehende Werkzeug ein
Offenend-Spinnrotor ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19705197A DE19705197C1 (de) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Gaslagerung eines schnelldrehenden Werkzeugs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19705197A DE19705197C1 (de) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Gaslagerung eines schnelldrehenden Werkzeugs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19705197C1 true DE19705197C1 (de) | 1998-12-10 |
Family
ID=7819927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19705197A Expired - Fee Related DE19705197C1 (de) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Gaslagerung eines schnelldrehenden Werkzeugs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19705197C1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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