DE2027770C3

DE2027770C3 - Verfahren zum Herstellen einer halbkugelförmigen Lagerschale für gasgelagerte Kreisel

Info

Publication number: DE2027770C3
Application number: DE2027770A
Authority: DE
Inventors: John L. Oakland Evans; Anthony G. Nuthley Rubino
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1969-06-24
Filing date: 1970-06-05
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2027770A1; DE2027770B2; US3644972A; FR2052334A5; GB1277997A

Description

OH
H₂C-CH-H₂C

-Lo-^

CH₃

OH
-CH₂-CH-CH₂-

N-CH-CHH-O-CH₂-CH-I—NH₂ H₂N-

CH — CH₂-O^ CH₂-CH — N-

CH₃

CH₃ I CH₃ |_2Λ

und der Härter die folgende Strukturformel

CH₃
H₂N -CH — CH₂ -j- O — CH₂ — CH -j— NH₂

wobei ;i angenähert zwischen 2 und 2,6 liegt, aufweist.

CH₃

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer halbkugelförmigen Lagerschale für gasgelagerte Kreisel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Sie hat auch ein duroplastisches Harz zur Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand.

Obwohl bei den meisten Trägheitssystemen elektronische Bauteile Verwendung finden, ist häufig auch die Verwendung pneumatisch betätigter Teile möglich. Pneumatische Elemente sind billig, zuverlässig und gegenüber Strahlungseinflüssen unempfindlich. Diese Elemente wiederum eignen sich auch gut zu einer weiteren Heranziehung des Gases innerhalb des Systems etwa im Zusammenhang mit einem Gasantrieb, und im Falle des Vorhandenseins eines Gasantriebs ist es wiederum natürlich, Gaslagerungen zu verwenden.

Eine der hauptsächlichen Kostenquellen bei der Herstellung von Kreiseln mit einer kugeligen Gaslagerung bildet der sphärische Hohlraum in der Gaslagerung. Dieser Teil wird gewöhnlich mit einem Einzelpunktverfahren bearbeitet und fordert mindestens 10% der Bearbeitungskosten des Kreisels.

Der sphärische Hohlraum dient zur Schwungachsenlagerung und zur kardanischen Aufhängung des Kreisels. Zwei Hälften, die miteinander um eine unter Druck gesetzte Kugel herum verschraubt sind und eine .Schwungfelge tragen, bilden gemeinsam den Kreiselrotor. Der Spalt zwischen Kugel und umgebendem Gehäuse liegt in der Größenordnung von 12,7 χ IO-⁴cm. Hierzu werden extreme Anforderungen an die Rundheit und die Abmessungen der einzelnen Teile gestellt, was so weit bisher nur mit Einzelpunktbearbeitung erfüllt werden konnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art zu schaffen, mit dem die gleiche Genauigkeit mittels einer weniger teuren Gießtechnik erreicht wird.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erreicht. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich das im Anspruch 2 gekennzeichnete duroplastische Kunstharz als besonders vorteilhaft erwiesen, das vorzugsweise in der im Anspruch 3 umrissenen Form eingesetzt wird.

Dabei wird kein Elementenschutz für ein derartiges Epoxyd als solches oder für einen derartigen Härter als solchen beansprucht und auch kein Schutz für eine derartige Kunststoff-Härter-Kombination an sich, sondern nur im Zusammenhang mit deren Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren Schutz begehrt.

Wegen des Schrumpfens nach dem Guß und wegen der Verspannung der gegossenen Teile war eine Gießtechnik bisher bei der Herstellung von Lagerschalen für gasgelagerte Kreisel ausgeschlossen worden. Mit

der Erfindung kann jedoch das Schrumpfen auf ein Minimum gehalten und die Möglichkeit ausgeschlossen werden, daß durch das Gießen hervorgerufene Spannungen eine Veispannung der Lagerschale bewirken.

Die Schicht aus duroplastischem Kunststoff an der Innenfläche der Lagerschale weist eine solche Dicke auf, daß trotzdem die Lagerschale an ihrer Innenseite nur grob bearbeitet zu werden braucht, also auf billige Weise hergestellt werden kann. Sie soll jedoch möglichst dünn sein, um die Lagerschale durch die auftretenden Kräfte nicht zu verspannen. Auch wird eine geringe Dicke der Schicht deshalb angestrebt, um den Schwund beim Gießen im wesentlichen auf den Wert Null zu vermindern.

Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen einer halbkugelförmigen Lagerschale für die kardanische Lagerung einer Kugel in einer Gelenkpfanne bekannt (US-PS 30 89 198). Dabei wird auf die Innenfläche der Lagerschale zunächst eine Schicht aus einem phenolischen oder einem Epoxy-Bindemittel aufgetragen. Das Bindemittel kann auch aus einem duroplastischen Material bestehen oder aus einem Material, das chemisch härtbar ist. Um eine geringe Reibung der Lagerung zu erhalten, wird auf dieses Bindemittel ein fasriges Material mit geringem Reibungskoeffizienten ■> aufgebracht, beispielsweise woileartiges Tetrafluorethylen, worauf die Kugel in die Lagerschale gedruckt und das Bindemittel aushärten gelassen wird.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

ίο Fig. 1 einen Querschnitt einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 2 einen Querschnitt durch das zusammengesetzte Lagergehäuse eines gasgelagerten Kreisels mit erfindungsgemäß hergestellten Lagerschalen.

r> Zur Realisierung der Erfindung ist es zunächst •notwendig, ein Werkzeug bzw. eine Matrize in exakten Dimensionen herzustellen. Dies geschieht durch Bearbeitung eines Zylinders aus einer Aluminiumlegierung, die als 2024-Aluminiumlegierung bekannt ist. Diese Legierung hat die folgende Zusammensetzung:

Fe

Cu

Mn

Mg

Cr

Zn

Ti

Andere

0,50 0,50 3,8—4,9

und der Rest Aluminium.

0,30-0,9

0,05

0,10

0.25

0,15

0,05%

Diese Matrize wird dann in die gewünschte halbkugelige Form gebracht, deren Endmaüe ein leichtes Untermaß gegenüber dem Enddurchmesser hat. Die Halbkugel wird mit einem Material beschichtet, welches unter der Handelsbezeichnung RTV 630 verkauft wird. Dieses Material ist ein bei Raumtemperatur vulkanisierender Silikonkautschuk, bei dem es noch einen zusätzlichen Aushärtemechanismus gibt. Es handelt sich um ein lineares Dimethyl-Polysiloxan mit einer geringen Vernetzungsdichte, nach der allgemeinen Formel:

CH₃

CH₃-Si-O-

CH₃

■Si—ΟΙ
CH₃

CH₃

-Si-CH₃
ν CH₃

wobei der Wert χ so groß ist, daß das Molekulargewicht des Polymers zwischen 100 und 100 000 liegt. Der Silikonkautschuk wird auf die Matrize aufgebracht und .über Nacht bei Raumtemperatur auf der Matrize ausgehärtet. Hieran schließt sich eine einstündige Nachhärtebehandlungbei 125°C.

Die beschichtete Matrize ist in F i g. 1 dargestellt und besteht aus einer Grundplatte 10 mit der daraufliegenden Halbkugel 12. Die Halbkugel ist mit dem Überzug 14 aus Silikonkautschuk beschichtet, wobei der Überzug etwa 2,5 χ 10-? bis 2,5 χ 10-³cm dick ist und einen Ansatz 16 aufweist, um die Stellung der Gasdurchlaßöffnung festzulegen. Um die Stellung des mittels der Matrize zu formenden Werkstücks festzulegen, sind an der Grundplatte 10 Prisonstifte 18 angebracht. Für das gemäß der Erfindung herzustellende Lager wird ein Epoxydharz der folgenden Strukturformel verwendet:

OH

H₂C-CH -H₂C-

-N-CH-CH₂
CH,

O-

-O—CH,- CH

" I

CH₃

-NH, H₂N-

CH -CH₂-O
CH₃

CH,-CH- N-

CH₃

wobei χ angenähert zwischen etwa 1 und etwa 2 liegt. Dieses Epoxydkunstharz kann hergestellt werden durch Mischung von etwa 100 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Materials mit der Handelsbezeichnung DOW D.E.R. 332 mit etwa 32 Gewichtsteilen eines unter der Bezeichnung POPDA 230 im Handel erhältlichen Materials. Der Überzug wird über Nacht bei Raumtemperatur (18 Stunden) getrocknet und über 1 Stunde bei 70⁰C ausgehärtet. Die Dicke des Überzugs liegt zwischen etwa 2,5 χ 10-* und 2,5 χ 10'²cm.

Eine Gehäusehälfte 20 wird mit Ausnahme ihrer halbkugeligen Höhlung in den Endmassen hergestellt. Die Hohlseite wird grob oberflächenbearbeitet, und zwar mit einem Übermaß von einigen tausendstel Zentimetern. Das Innere der Höhlung wird mit einem Epoxydkunstharz ausgestrichen. Dieses Epoxydkunst-

harz ist ein flüssiges Bisphenol-Epichlorhydrin-Harz mit einem Epoxyd-Äquivalentgewicht E.E.Q. 170—180 mit einem Härtungsmitlei vom Typ eines Polyoxypropylenaminsder folgenden Formel:

CH₁
H, N-CH CH,

CH,

O -CII,-ClH—NH,

wobei π annähernd 2,6 beträgt. Die so vorbereitete Gehäusehälfte 20 wird dann, wie in F i g. 1 veranschaulicht, über das Werkzeug bzw. die Matrize gepreßt und so lange dort festgehalten, bis das Harz gehärtet ist. Beim Abnehmen bleibt ein dünner Harzfilm, der nach der Kontur des Werkzeuges geformt ist.

In F-" i g. 2 ist dargestellt, wie die Gehäusehälftc 20 des Kreisels über der Lagerkugel 22 angeordnet ist. Durch die Öffnung 24, die ursprünglich wegen des Ansatzes 16 ausgespart wurde, wird Gas geleitet. Das Gas fließt durch die Lagerkugel 22 und tritt am Spalt 24a aus. Die Lagerkugel steht fest, und die Gehäusehälften 20, 20a rotieren um die Lagerkugel.

Der dünne Kautschukfilm ist in seiner Form sehr genau, da er mittels einer präzisen halbkugeligen Höhlung geformt wurde. Er behält seine Form bei, da er dünn ist und an eine Metallunterlage gebunden ist. Der Kautschuk haftet nur deswegen an der Metallunterlage, da diese speziell grundiert worden ist. Silikonkautschuk haftet normalerweise nicht an anderen Stoffen. Daher kann das Epoxyd leicht füflgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer halbkugelförmigen Lagerschale für gasgelagerte Kreisel, bei dem eine Lagerschale mit halbkugelförmiger Innenfläche mit einem Übermaß gegenüber dem zu lagerndei Kugelkörper grob hergestellt, deren Innenfläche mit einem härtbaren duroplastischen Kunststoff ausgestrichen und die Kunststoffschicht unter Zwischenschaltung einer haftungsabweisenden Schicht bis zum Härten gegen eine halbkugelförmige Matrize fixiert und gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellen der kugelförmigen Innenfläche mit einem Obermaß von einigen hundertstel Millimetern erfolgt und zum Zwischenschalten der haftungsabweisenden Schicht die aus

ίο einer Aluminiumlegierung bestehende Matrize in einer genau bearbeiteten Urform mit einem Film aus vulkanisierbarem Silikonkautschuk überzogen und der Silikonkautschuk durch Vulkanisieren mit der Matritze haftend verbunden wird.

2. Duroplastisches Kunstharz zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß es aus Bisphenolepichlorhydrin-Epoxyd-Hara mit einem Polyoxypropylen-amin-Härter besteht

3. Duroplastisches Kunstharz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxydharz die folgende Strukturformel