DE2014892A1

DE2014892A1 - Hydrodynamisches Gleitlager

Info

Publication number: DE2014892A1
Application number: DE19702014892
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung M Antrag
Original assignee: Regie Nationale des Usmes Renault Billancourt, (Frankreich)
Priority date: 1969-03-26
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1971-02-04
Also published as: YU69570A; CS191861B2; SU364179A3; US3604770A; DE2014892C3; DE2014892B2; GB1294031A; ES377966A1; YU32693B; HU167513B; FR2036619A5

Description

Dipl.-Ing. W. PAAP 8 MDNCHEN 22,. 201 A 892

Dipl.-lng. H. MITSCHERUCH ΪΪΓΪίΤ,««β, DipL-lng. K. GUNSCHMANN

PATENTANWÄLTE oc

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT BILLANCOURT (SEINE) FRANKREICH

8/10, Avenue Emile Zola

Patentanmeldung

Hydrodynamisches Gleitlager

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisches Gleitlager, in welchem eine zylindrische Welle auf einem Ölfilm umläuft, der Zonen hohen Öldruckes aufweist, wobei die Welle durch die Keilwirkung dieser Zonen zwischen denselben geführt und zentriert wird.

Es sind bereits Gleitlager bekannt, deren Bohrung Schraubennuten oder Schmiernuten anderer Form aufweist. Diese Schmiernuten dienen dazu, das öl auf die ganze Lagerfläche zu verteilen, wobei sie gleichzeitig als ÖlSammelräume dienen.

Andere bekannte Gleitlager haben eine Bohrung mit zylindrischer, gewellter Oberfläche, deren Erzeugende, parallel zur Achse der Welle verlaufen. Bei diesen Lagern wird zwar durch die örtlichen Veränderungen des Spiels zwischen Lager und Welle in den Bereichen verringerten Spiels ein Überdruck des Schmieröls erzeugt, wodurch die Zentrierung der Welle und ihre Querführung begünstigt werden; unterhalb eines gewissen Wertes des Spiels und unterhalb einer bestimmten Amplitude der Wellenform treten aber bei ihnen Unterbrechungen

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des Schmierölfilmes auf. Spiel und Amplitude müssen beträchtlich sein, um die ununterbrochene Versorgung und Aufrechterhaltung des Ölfilms sicherzustellen, selbst wenn poröse, selbstschmierende Werkstoffe verwendet werden.

Es sind ferner Gleitlager bekannt, bei denen die Welle zwischen schräg angeordneten Backen läuft, die um eine parallel zur Lagerachse verlaufende Achse schwenkbar sind. Bei dieser Anordnung wird an den Angriffspunkten der Backen durch die Schmierkeilwirkung des Öles gleichfalls ein ört-P licher Überdruck erzeugt. Abgesehen von ihren hohen Herstellungskosten bietet diese Ausführungsform aber bei weitem nicht die erforderliche Seitenführung der Welle; ausserdem besteht bei ihr, ebenso wie bei der vorgenannten Konstruktion, die Gefahr eines Abreissensdes Ölfilms.

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisches Gleitlager, dessen Welle durch Keilwirkung seitensteif zwischen Stützzonen eines Hochdruck-Ölfilmes geführt wird und das mittels einfacher Bearbeitungsoperationen hergestellt werden kann, wobei diese Stützzonen des Hochdruck-Ölfilmes sich allein aus den Eigenschaften des Profils des Lagers ergek ben, das im übrigen keinerlei bewegliche Teile aufweist.

Das hydrodynamische Gleitlager gemäß der Erfindung, bei dem zwischen der Innenfläche des Lagers und der im Lager drehbar aufzunehmenden Welle ein Spiel für einen Ölfilm besteht, wobei die Innenfläche wellenförmig ausgebildet ist, um mindestens drei Zonen mit ölüberdr.uck zu erzeugen, welche die Welle während ihrer Drehung zentrieren, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmige Fläche für jede Oberdruckzone ein Profil mit im wesentlichen sinusförmigem Verlauf aufweist, das, in Drehrichtung der Welle betrachtet, mehr als einer halben Sinuslinie mit konkavem Anfangsteil und daran anschliessendem, längerem, konvexem

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Teil entspricht, wobei der konvexe Teil die hydrodynamische Stützzone für die Welle erzeugt und sich an diesen konvexen Teil ein weiteres konkaves Profil anschließt, das eine stärkere Wölbung als der vorangegangene konkave Teil aufweist und einen ölsammelraum bildet, und wobei die Erzeugenden dieser Profile gekrümmt sind und ihre mittlere Krümmung sich in Drehrichtung der WeIIe erstreckt.

Ein Lager gemäß der Erfindung läßt sich nicht nur mit etwa den gleichen Bearbeitungskosten herstellen, wie ein glattes Lager üblicher Bauart; es ermöglicht aufgrund der gleichmassigen Dauerschmierung auch einen wesentlich längeren Dauerbetrieb bei kleinerem Betriebsspiel, sowie eine sehr stabile Führung der Welle und eine grössere Tragfähigkeit durch die auf Keilwirkung beruhende Zentrierung der Welle zwischen den hydrodynamischen Stützzonen.

Ein weiterer Vorteil eines solchen Lagers besteht darin, daß es aus einer preiswerten, leicht zu bearbeitenden Le-.gierung hergestellt werden kann, wobei die Wahl- des Werkstoffes hinsichtlich der Leistung des Lagers keine webentliche Rolle spielt. So können die 'Lager gemäß der Erfindung beispielsweise aus Bronzelegierung UE5Z Pb 9, nach der Norm AFNOR 01-05-16, hergestellt werden.

Die durch die Lager gemäß der Erfindung ermöglichten kleinen Spiele und die einwandfreie Führung und sich daraus ergebende Steifigkeit der Welle machen diese Lager in idealer Weise geeignet für die Verwendung in der Werkzeugmaschinen-Indu-.· strie. Sie begünstigen das genaue und wirksame Arbeiten der Werkzeuge durch die- Beseitigung störender Schwingungen der Wellen in den kinematischen Ketten. Selbstverständlich ist die Anwendung der Lager gemäß der Erfindung aber nicht auf das Gebiet der Werkzeugmaschinen beschränkt.

ORIGINAL

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Eine beispielsweise Ausführungsform des Lagers gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lagers gemäß der

Erfindung, wobei die Amplitude der Profilveranderungen der Innenfläche vergrössert dargestellt ist;

Fig. 2 eine Profilabwicklung eines etwa 120° umfassenden

Sektors des Lagers gemäß der Erfindung, wobei die Amplitude der Oberflächenveränderungen gleichfalls ver-" grössert dargestellt ist und

Fig. 3 ein Diagramm, welches gegenüber einem Profil der in

Fig. 2 dargestellten Art den Verlauf des entsprechenden Druckes P des ölfilmes zwischen Welle und Lager während des Betriebes zeigt.

Die in Fig. 1 dargestellte Lagerbüchse weist eine Innenfläche auf, welche drei Winkelbereiche A mit jeweils gleichem Profil umfaßt, deren jeder sich über 120° erstreckt. Eine vergrösserte Darstellung eines solchen Winkelbereiches zeigt Fig. 2, in welcher die Gerade D dem Umfang der Welle entspricht, während die Drehrichtung der Welle durch den Pfeil R bezeichnet ist.

Jede Zone weist hier einen Teil B mit einem sinusförmigen Profil mit Mittellinie M auf, der sich über mehr als eine halbe Sinuslinie erstreckt. Dieser Teil beginnt, in Drehrichtung R der Welle betrachtet, mit einem sich zwischen den Punkten 1 und 2 erstreckenden konkaven Teil, an den sich ein zwischen den Punkten 2, 3 und 4 liegender, längerer konvexer Teil anschließt, wobei der Scheitelpunkt 3 dieses konvexen Teils ein Betriebsspiel J für die Welle beläßt. An

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diesen konvexen Profilteil schließt sich ein weiterer konkaver Teil C an, dessen Wölbung stärker ist, als diejenige des vorangegangenen konkaven Teiles, wobei der Teil C bei H einen Ölsammelraum bildet und am Anfang des folgenden Profilteils B endet. .

Während des Betriebes wird das in jedem der Sammelräume H befindliche öl durch Walzwirkung in Drehrichtung R der Welle entlang dem anschimessenden Profil B, d.h. entlang dem kon-^v kaven Profil 1, 2 und sodann entlang dem längeren konvexen Profil 2, 3 mitgenommen, wobei der Punkt 2 den Umkehrpunkt zwischen den beiden Profilen darstellt. Der Öldruck steigt dabei, wie in Fig. 3 dargestellt, bis zu einem Punkt des konvexen Profils an, der ein wenig vor dem der engsten Drosselstelle entsprechenden Punkt 3 liegt, während die Abnahme des Druckgefälles, an- dieser Stelle, an der die Progressivität der Drosselung annähernd Null wird, den plötzlichen Druckabfall einleitet, der in der Entspannungszone zwischen den Punkten 3 und 4 stattfindet, so daß der Druck am Punkt 4 und in dem an diesen anschliessenden Sammelraum H praktisch Null wird. Zwischen den Punkten 2 und 3 bildet auf diese Weise das Öl eine Art hydrodynamischen Stützbacken für die Welle. Ausserdem sind die Erzeugenden der Profile B und C gekrümmt, wobei ihre mittlere Krümmung sich in Drehrichtung R der Welle erstreckt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Diese Krümmung der Erzeugenden hat zur Folge, daß das öl tangential zur Oberfläche der Welle zur Mitte des Lagers hin abgelenkt wird, um dadurch dem Abfliessen des Öls unter dem auf es einwirkenden Druck zu den Aussenkanten des Lagers hin entgegenzuwirken und so die dauernde Aufrechterhaltung des ölfilmes zu gewährleisten* In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß das öl einem jeden der Sammelräume H durch eine Bohrung 5 oder durch mehrere Bohrungen oder durch Schmiernuten zugeführt werden kann.

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Um Kavitationserscheinungen des Öls zu vermeiden, muß das Verhältnis zwischen der Amplitude des Profilteils B und den Betriebsspiel J stets niedriger sein als drei.

Um die Herstellung der Lager gemäß der Erfindung mittels einer einzigen Drehoperation auf einer Spezialmaschine für die Erzeugung sinusförmiger Profile zu ermöglichen, ist, wie in Fig. 2 dargestellt, der Profilteil C gleichfalls sinusförmig gestaltet, wobei die entsprechende Sinuslinie mit der Mittelachse F die gleiche Frequenz wie die das Profil B bildende Sinuslinie, jedoch eine wesentliche grössere Amplitude als diese, aufweist.

Ansprüche:

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Claims

Ansprüche

Hydrodynamisches Gleitlager, zwischen dessen Innenfläche und der im Lager drehbar aufzunehmenden Welle ein Spiel für einen Ölfilm besteht, wobei die Innenfläche des Lagers wellenförmig ausgebildet ist, um mindestens drei Zonen mit ölüberdruck zu bilden, welche die Welle während ihrer Drehung zentrieren, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmige Fläche für jede Überdruckzone ein Profil mit im wesentlichen sinusförmigem Verlauf aufweist, das, in Drehrichtung (2) der Welle betrachtet, mehr als einer halben Sinuslinie mit konkavem Anfangsteil C 1 - 2) und daran änschliessendem, längerem, konvexem Teil (2 - 3 - H/ entspricht, wobei der konvexe Teil die hydrodynamische Stützzone für die Welle erzeugt und sich an diesen konvexen Teil ein weiteres konkaves Profil (4-1) anschließt, das eine stärkere Wölbung als der vorangegangene konkave Teil (1 - 2) aufweist und einen Ölsammelraum (H) bildet, und wobei die Erzeugenden dieser Profile gekrümmt sind und ihre mittlere Krümmung sich in Drehrichtung der Welle erstreckt.
2. Hydrodynamisches Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den ölsammelraum (H) bildende Profil (4 - 1) ein im wesentlichen konkaves Sinusprofil ist. .
3. Hydrodynamisches Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Anpli· tude des die hydrodynamische Stützzone erzeugenden Sinusprofils und dem Betriebsspiel (J) zwischen der I¹JeIIe und dem Scheitelpunkt (3) des konvexen Teiles (2 - 3) dieses Profils niedriger ist als drei.

Der Patentanwalt

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