DE2235979A1

DE2235979A1 - Hydrodynamisches fuehrungslager

Info

Publication number: DE2235979A1
Application number: DE19722235979
Authority: DE
Inventors: Daniel Edouard Gery
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1971-07-26
Filing date: 1972-07-21
Publication date: 1973-02-08
Also published as: DE2235979C2; FR2147398A5; CH555484A

Description

4f 90 Herne, 8000 München a« 40,

Freiligrathstraße 19 nSnllnriOHRahr Eisenacher Straße 17

Postfach 140 Llrpi.-ing. Π. Π. panr Pat.-Anw. Betzier

Pat.-Anw. Herrmann-Trtnttpohl ΠϊηΙ - PhvQ Pdtiard ΒθΙζΙθΓ ' Fernsprecher:3»B3T 363011

Fernsprecher: 51013 ^ulr^{(l Γ}"ϊ^βΐ i-uuaiw wcicici 0 363012

⁵¹™ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl *·«* ^³⁰¹³

Telegrammanschrift: - * ** Telegrammanschrift:

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München

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Zuschrift bitte nach:

Abholfach 3

21. Juli 1972

SOCIETE NATIONALE D¹ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D AYIATION S.A., 150 Boulevard Haussmann, Paris 8e,

Frankreich

Hydrodynamisches Führungslager

Die Erfindung betrifft Führungslager hydrodynamischer Art. Der Ausdruck "Pührungslager" soll ein Wellenlager bezeichnen, das in radialer Richtung nicht durch eine Kraft mit feststehender Richtung belastet ist.

Dit Erfindung richtet, sich insbesondere auf Führungslager für Maschinen Mit vertikaler Welle.

Man weiß, daS in einem TUhrungslager infolge der Tatsache, daß eint radialt Btlastung in einer bestimmten Richtung

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fehlt, der Gleichgewichtspunkt der hydrodynamischen Kräfte, die durch den PlIm aus dem als Auftriebsmittel Wirkenden strömungsfähigen Medium erzeugt werden, instabil 1st. Saraus können sich die nachfolgend angegebenen Nachteile entwickeln:

- Eine erhebliche Bewegung des Drehteils des Führungslagers, wobei diese Bewegung eine Amplitude annehmen kann, die in der gleichen Größenordnung liegt wie das diametrale Spiel, das zwischen dem Drehteil und dem festen Teil vorhanden ist;

- Maschinenvibrationen, die durch die Bewegung des Drehteils des Führungslagers hervorgerufen werden;

- eine geringe Lebensdauer und Zuverlässigkeit des festen Teils des Führungslagers, der - vom hydraulischen Standpunkt aus - unter sehr ungünstigen Bedingungen arbeitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Führungslager zu schaffen, bei dem die obigen Nachteile nicht auftreten.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Führungelager vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es zur Bildung seines festen Teils ein festes Lagerteilstück, das nachstehend als festes Lagerstück bezeichnet wird, und mindestens zwei bewegliche Lagerteilstücke umfasst, die nachstehend bewegliche Lagerstücke genannt werden, von denen jedes in einer radialen Ebene frei angebracht und mittels erster und zweiter Druckelemente in Richtung auf den Drehteil hin bewegbar ist, die beiderseits der durch die Drehachse des genannten Drehteils geführten Symmetrieebene des jeweils be-

— "K —

209886/0885 badoriginM.

- 3 - ' .
trachteten beweglichen LagerStücks angeordnet sind.

Infolge dieser Ausbildung ist jedes "bewegliche Lagerstück der Einwirkung einer resultierenden Kraft unterworfen, deren Richtung mindestens etwas in der Weise geändert werden kann, daß die beiden beweglichen Lagerstücke - vom hydrodynamischen Standpunkt aus gesehen - unter optimalen Bedingungen arbeiten können.

Abgeeehen von dieser Anordnung besteht die Erfindung auch ' in bestimmten anderen Anordnungen, die sich vorzugsweise zur gleichen Zeit einstellen und die nachfolgend genauer beschrieben werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele jedoch keinesfalls die Erfindung hierauf begrenzen Bollen, In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Radialschnitt eines erfindungsgemäßen Führungslagers in schematischer Darstellung}

Pig. 2 eine ähnliche Darstellung dee Führungslagers wie in Fig. 1, jedoch unter seltener auftretenden extremen Arbeltebedingungen;

flg. 3 tine Sohnittaneicht eines wichtigen Bauelementes des Ftihrungelagere von Fig. 1;

Fig« 4 und 5 Radialeohnittβ zweier verschiedener Ausftihrungeformen des erfindungegemäßen Führungelagers, ebenfalls in schematischer Darstellung.

. - ' - 4 _ 209886/0885

.Wie in den Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellt ist, umfasst das Führungslager einen Drehteil, der aus einem Wellenzapfen besteht, und einen feststehenden bzw. festen Teil, der aus einem festen Lager 2 und zwei beweglichen Lagerstücken und 4 besteht.

Das feste Lager 2 umfasst einen Winkelbereich von 120° bis# 180°.

Die beiden beweglichen Lagerstücke 3 und 4 sind identisch, was ihren Winkelbereich anbetrifft, und sie vervollständigen bzw. schließen den Ümfangsabschnitt, der durch das feste Lager 2 freigelassen ist.

Jedes bewegliche Lagerstück 3 oder 4 ist frei in einer radialen Ebene montiert und in Richtung auf den Wellenzapfen 1 mittels erster und zweiter Stütz- bzw. Drückelemente 5, 6 bewegbar.

Diese ersten und zweiten Drückelemente 5, 6 sind beiderseits der Symmetrieebene P der beweglichen Lagerstücke 3 oder 4 angeordnet, wenn man voraussetzt, daß diese Symmetrieebene durch die Drehachse des Wellenzapfens 1 geht.

Die resultierende der Kräfte, die durch die ersten und zweiten Drückelemente auf jedes bewegliche Lagerstück oder 4 ausgeübt werden, ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen F1 für das bewegliche Lagerstück 3 und mit dem Bezugszeichen F2 für das bewegliche Lagerstück 4 bezeichnet. Diese Resultierende F1 oder F2 kann ermittelt werden durch einen Winkel Ψ* oder ψ~ , der mit der Symmetriebene P des

_ 5 209886/0885

- 5 betrachteten beweglichen Lagerstücks gebildet wird. Wenn ψ

den Winkelbereich der beiden beweglichen Lagerstücke 3 oder 4 bezeichnet, ist es vorteilhaft, im Hinblick auf das Verhältnis ■* 1 oder j 2 einen Wert zwischen 0,1 und 0 zu geben.

ψ ο ψ*

In jedem Falle liegt die resultierende der Kräfte ΙΊ, I?2, die auf jedes bewegliche Lagerstück 3, 4 ausgeübt werden, jenseits der Symmetrieebene. P des betrachteten beweglichen Lagerstücks im Hinblick auf die Drehrichtung des Drehzapfens

Dieser Wert hängt insbesondere von der Viskosität des Auftriebs- bzw. Tradmediums ab, von der Entwicklung dieser Viskosität in Abhängigkeit von der Erwärmung und schließlich von der Drehgeschwindigkeit. Dieser Wert hat die Tendenz abzunehmen, wenn sich die Viskosität zwischen dem Anfang und dem Ende der Bahn des Tragmediums unter dem betrachteten beweglichen Lagerstück in beträchtlicher Weise entwickelt.

In jeder Weise ist es möglich, für jedes bewegliche Lagerstück 3 oder 4 dem Verhältnis /1 oder ψ 2 einen optimalen

' Ψ c ψ■ c

Wert zu geben durch Versuche mit der Winkelaufteilung der ersten und zweiten Drückelemente 5 und 6 um die Symmetrieebene P und/oder durch Versuche'mit der Stärke der oben genannten ersten und zweiten Stützvorrichtungen 5 und 6.

Schließlich wird das feste Lagerstück 2 über den Wellenzapfen 1 mit der Resultierenden 1 der beiden Kräfte ΙΊ und 12 belastet, die auf die beiden beweglichen Lagerstücke 3 und 4 einwirken. Vom Standpunkt der Stabilität aus wird ein Pührungslager, das in der gerade beschriebenen Weise eingerichtet ist, Merkmale zeigen, die denjenigen des festen Lagers 2 äquivalent sind, wenn man es isoliert be-

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trachtet und wenn es durch eine Kraft von gleicher Größe wie die Resultierende F belastet ist, insofern die Unwuchtkräfte der Maschine, die durch den Drehzapfen 1 übertragen werden, unterhalb der Kräfte liegen, die durch die ersten und zweiten Drückelemente 5, 6 auf die beweglichen Lagerstücke 3 und 4 ausgeübt werden.

Was die ersten und zweiten Drückelemente 5» 6 anbetrifft, so können diese aus einem oder mehreren Federeinrichtungen bestehen, von denen jede, wie in Fig. 3 dargestellt ist, einen Stößel 7 und eine Feder 8 (Schraubenfeder oder Tellerfeder aus elastischen Scheiben) umfassen. Jedoch sei darauf hingewiesen, daß derartige erste und zweite Drückelemente auch aus hydraulischen Einrichtungen mit Kolben und Zylindern bestehen können, die über eine steuerbare oder auch über eine nichtsteuerbare Druckquelle gespeist werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die ersten und zweiten Drückelemente 5 und 6 eine Begrenzungsvorrichtung umfassen, die die Kraft begrenzen kann, die diese ausüben können, wenn das Führungslager nicht in Betrieb ist, das heißt, wenn der Drehzapfen 1 stillsteht.

Hierzu kann man eine mechanische Begrenzungsvorrichtung mit Anschlägen vorsehen und den Stößel mit einem Anschlagelement 9 ausrüsten, beispielsweise mit einem Sprengring, der an einer Schulter 10 zur Anlage kommt, die beispielsweise an einer eingesetzten oder befestigten Hülse ausgebildet ist.

Eine derartige Begrenzungsvorrichtung kann bei der Montage eingestellt werden, um für den Stillstand ein Restspiel zu gewährleisten, dessen Wert ausreichend hah liegt, damit auf

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den Drehzapfen 1 keine Belastung ausgeübt wird, dessen Wert andererseits erheblich unter der geringsten Dicke des Films aus Tragflüssigkeit liegt, der sich im ungünstigsten Falle der Betriebsweise des Führungslagers ergibt.

Um die schädlichen Auswirkungen .zu begrenzen, die . eine oberhalb des zulässigen Maximums liegende Unwucht der Maschine unter ungünstigen Umständen hervorruft, umfasst das Führungslager Stützflächen 11, um ein übertriebenes Zurückweichen der beweglichen Lagerstücke 3 und 4 unter der Wirkung.einer sehr stark erhöhten Drehbelastung zu vermeiden. Die Stellung der beweglichen Lagerstücke 3 und 4 in ihrer maximalen rückwärtigen Lage, die bestimmt ist, durch die genannten Stützflächen 11, wird folglich auf einen derartigen Wert fest eingestellt, daß sich das Führungslager wie ein klassisches glattes Lager bzw. ein Gleitlager mit normalem Spiel verhält.

Fig. 1 zeigt das Führ-ungslager in seiner normalen Anordnung, und Fig. 2 zeigt das Führungslager in seiner Lage in einer Ausnahmesituation, die durch eine stark ernöhte Drehbelastung bedingt ist, wobei die beweglichen .Lagerstücke 3 und 4 in ihrer extrem zurückgezogenen Stellung bzw. rückwärtigen Lage stehen.

Die Stützflächen 11 können vorteilhafter Weise aus einer Bohrung bestehen, die in der Wandung des Führungslagers selbst angeordnet ist. Diese Anordnung erleichtert die Bearbeitung des Lagers. Denn dann ist es möglich, die beweglichen Lagerstücke in ihrer der maximal zurückgezogenen Lage entsprechenden ' Stellung zu befestigen und gleichzeitig die Bohrung zu bearbeiten, die durch die Innenflächen des festen Lagerstücks 2 und der beweglichen Lagerstücke 3 und 4 gebildet wird. Hierdurch kann man in natürlicher Weise eine geeignete Einstellung

- 8 209886/0885

- 8 der Lage der Stützflächen 11 erreichen.

Die Verriegelung der beiden beweglichen Lagerstücke 3 und 4 gegen Mitdrehen kann durch ein oder mehrere Zentrlerstücke 12 (Fig. 4) oder durch Abstützen eines der beweglichen Lagerstücke 4 auf einem Winkelanschlag 13 gewährleistet sein, der fest mit dem festen Lagerstück 2 verbunden ist, und durch die Abstützung des anderen beweglichen Lagerstücks 3 an dem vorgenannten beweglichen Lagerstück 4. In dem letzteren Falle zeigen die Abstützenden der beweglichen Lagerstücke 3 und 4 vorzugsweise eine gewölbte Form, um die Winkelverschiebungen zu erleichtern.

Schließlich erhält man ein hydrodynamisches Führungelager, das infolge der Anbringung der beiden beweglichen Lagerstücke unter optimalen Bedingungen arbeitet - vom hydrodynamischen Standpunkt aus - .

Wie es von selbst offenbart wird und sich im übrigen schon aus dem Vorhergehenden ergibt, ist die Erfindung keineswegs auf diese Anwendungsformen und auch nicht auf diese Art der Verwendung der einzelnen Bauteile gerichtet, die genauer angegeben sind. Sie umfasst vielmehr Jegliche abgewandelte Ausführungsformen .

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

/1 Λ Hydrodynamisches Führungslager mit einem Drehteil und vinem festen Teil, dadurch gekennzeichnet , daß es zur Bildung, seines festen Teils ein festes Lager-. stück (2) und darüberhinaus mindestens zwei bewegliche Lagerstücke (3, 4) umfasst, von denen jedes in einer radialen j Ebene frei angebracht und mittels erster und zweiter Drückelemente (5, 6) in Richtung auf den Drehteil (1) hin bewegbar ist, die beiderseits der durch die Drehachse des genannten Drehteils (1) geführten Symmetrieebene (P) des jeweils betrachteten beweglichen LagerStücks angeordnet sind.
2. Führungslager nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η· zeichnet, daß die Resultierende (F1, F2) der durch

; die ersten und zweiten Drückelemente (5, 6) auf jedes bewegliche Lagerstück (3, 4) ausgeübten Kräfte jenseits der

; Symmetrieebene (P) des betrachteten beweglichen Lagerstücks im Hinblick auf die Drehrichtung des Drehteils (1) liegt.
3. Führungslager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Winkel, . durch die Resultierende (F1, P2) der durch die ersten und

/ zweiten Drückelemente (5, 6) auf jedes bewegliche Lagerstück f (3, 4) ausgeübten Kräfte und die Symmetrieebene (P) des be- ί trachteten beweglichen Lagerstücks gebildet ist, einerseits ^: und dem Winkel, den das betrachtete bewegliche Lager stück überspannt, andererseits zwischen 0 und 0,1 liegt.
4. Führungslager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Drückelemente (5, 6) Kräfte auf die beweglichen Lagerstücke (3, 4) ausüben, die größer

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sind als die Unwuchtkräfte, die durch den Drehteil (1) auf das Führungslager übertragen werden.
5. Führungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 4_t dadurch gekenn·zei chnet, daß die ersten und zweiten Drückelemente (5, 6) aus einer oder aus mehreren Federeinrichtungen bestehen, die jeweils einen Stößel (7) und eine Feder.(8) umfassen.
6. Führungslager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Drückelemente (5_t 6) aus einer oder mehreren hydraulischen Vorrichtungen bestehen, die voneiner Druckquelle mit vorzugsweise regelbarem Druck gespeist werden.
7. Führungslager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Drückelemente (5, 6) eine Begrenzungsvorrichtung umfassen, die die Kraft begrenzen kann, die ausgeübt wird, wenn das Führungslager nicht in Betrieb ist.
8. Führungslager nach Anspruch 5 und 7_t dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtung von der Art einer mechanischen Anschlagvorrichtung ist und ein Anschlagelement (9) umfasst, das zur Anlage an eine Schulter

(10) kommt.
9. Führungslager nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtung regulierbar
10. Führungslager nach einem oder mehreren der vorher-

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gehenden Ansprüche 1 bis 9» dadurch g e k e η η ζ e i c h net', daß Stützflächen (11) zur Vermeidung eines übertriebenen Zurückweichens der beweglichen Lagerstücke (3, 4) vorgesehen sind.

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