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"Präzisions-Kugellager" Bei der Fertigung von Kugellagern mit Präzisionslaufeigenschaften
war bisher nur die Verwendung von Stahl-Werkstoffen bekannt. Derartige, aus Stahl
hergestellte Lager müssen aber, um eine einwandfreie Funktion gewährleisten zu können,
geschmiert werden. Aus dem Erfordernis der Schmierung resultiert andererseits die
Notwendigkeit, die Lager mit ausreichend Spiel (Lagerluft) zu versehen. Als Konsequenz
ergibt sich damit bei den aus Stahl ausgeführten Lagern, daß ihre Rundlaufgenauigkeit
und damit ihr Präzisionsverhalten weitgehend durch das infolge ihres technologischen
Aufbaus aus Stahlwerkstoffen bedingte Lagerspiel begrenzt ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, ein
Präzisions-Kugellager zu schaffen, das hinsichtlich seiner fiundlaufgenauigkeit
den bekannten Stahlkugellagern mindestens ebenbürtig ist und das andererseits gegenüber
Stahlkugellagern ein geringeres Gewicht und eine höhere Geräuscharmut aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der Erfindung ein Präzisionskugellager
aus Kunststoff vorgeschlagen, das sich durch die
Verwendung eines
eines teilkristallinen Polyät hylenterephthalats als Werkstoff für Kugeln und Lagerringe
und durch eine spiel- und schmierfreie Schmiegeführung der Kugeln in den Lagerringen
auszeichnet.
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Das als Werkstoff für die Kugeln und Lagerringe des Kugellagers vorgeschlagene,
an sich bekannte Polyäthylenterephthalat weist ein vislco-elastisches Verhalten
auf und ermöglicht durch seinen technologischen Aufbau eine Reduzierung der Reibwerte
auf etwa 1/3 der Reibwerte für normale Stahliager. Da bei diesem Lagermaterial auf
eine Schmierung des Lagers verzichtet werden kann, ergibt sich weiterhin die Möglichkeit
das Lager spielfrei, d.h. ohne Spiel zwischen den zugeordneten Abmessungen von Kugeln
und Lagerringen auszuführen. Diese Spielfreiheit führt nun aber zu einer erheblichen
Verbesserung der Rundlaufgenauigkeit des Lagers, die nach einem weiteren Vorschlag
der Erfindung durch eine Vor spannung der Lager in achsialer Richtung noch erhöht
werden kann.
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Insgesamt gesehen ergibt sich also durch den erfindungsgemäßen Vorschlag
ein Lager, das sich wegen seiner hohen itundlaufgenauigkeit besonders gut für Präzisionslagerzwecice
eignet und das sich darüberhinaus durch geräuscharmen Lauf und durch geringes Gewicht
auszeichnet. Auch empfiehlt sich die Anwendung eines derartigen Lagers für Meßgeräte,
die ein a.magnetisches Lager, also ein Lager mit metallisch-reinem Aufbau fordern.
Schließlich bestehen auch hinsichtlich des Herstellungsverfahrens des vorgeschlagenen
Lagers keine Schwierigkeiten, da sowohl spanende, als auch spanfreie Formgebung
jederzeit möglich ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausfülrungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das im folgenden beschrieben und näher erläutert wird.
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Die Zeichnung zeigt ein als Traglager ausgebildetes Kugellager, bei
dem mit 1 und 2 Lagerringe, mit 3 die Kugeln und mit 4 ein Kugelkäfig bezeichnet
sind. Als Werkstoff für die Lagerringe 1 und 2 und für die Kugeln 3 wurde gemäß
der Erfindung ein teillcristallines Polyäthylenterephthalat verwendet.
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Als Beispiel kann das unter der Bezeichnung KVP 4022 von der Firma
Farbwerke Hoechst vertriebene Material genannt werden, das eine Dichte von 1,37
g/cm3, an der Streckgrenze nach DIN 53455 eine Festigkeit von 740 kp/cm und eine
Dehnung von 5% sowie eine Reißfestigkeit von 450 kp/cm2 aufweist.
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Die Delmspannung dieses Materials bei der Dehngrenze von 0s 1% nach
DIN 53455 und der Prüfgeschwindigkeit 1 liegt bei 440 kp/cm2.
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Weitere Festigkeitswerte des verwendeten Werkstoffes sind: Biegekriechmodul
(1-TIinutenwert) = 35.000 kp/cm2; Dehnung bei einer Dauerzugbelastung von 200 kp/cml
nach einer Stunde = 0,6% und nach 10.000 Stunden = 0,8%; Druckschwellfestigkeit
(angelehnt an DIN 50100) bei 107 Lastwechsel = 260 + 260 kp/cm2; Längenausdehnungs-Koeffizient
= 70 x 10- 6grd Für die Wahl dieses Werkstoffes war entscheidend, daß dieser Kunststoff
aufgrund seines teilkristallinen Gefüges nur sehr geringe Schwindung mit guten Streckgrenzen-
und Dehnungswerten aufweist.
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Durch die Verwendung eines derartigen Werkstoffes für die Lagerringe
und Kugeln eines Kugellagers wurde bei einem Traglager
mit einem
Lagerdurchmesser von 800 mm eine Rundlaufgenauigkeit von - 0,05 bei einer Belastung
von 100 bis 600 kp und bei einem Planlauf von - 0-X1 erreicht.
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Auch der Kugelkäfig kann aus Kunststoff bestehen, was an sich schon
bekannt ist. Auf diese Weise steht nun ein Lager zur Verfügung, das neben den schon
erwähnten besonders guten Rundlaufgenauigkeitswerten auch Vorteile hinsichtlich
seines geringen Gewichtes, seiner magnetischen Eigenschaften und schließlich auch
seiner gegenüber Stahl wesentlich besseren Korrosionsfestigkeit bietet. Die Rundlaufgenauigkeit
kann, wie Versuche ergeben haben, durch eine an dem Lager ausgeübte Vorspannung,
bei der die Lagerringe 1 und 2 in achsialer Richtung gegeneinander verspannt werden,
noch erhöht werden.
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Erwähnenswert ist auch die Tatsache, daß solche Lager bei Rüttel-
und Schockbeanspruchungen infolge guter Schockdämpfung wesentlich elastischer reagieren
als Stahllager.