DE2302206A1

DE2302206A1 - Lagerauskleidung bzw. -buchse aus einem geflecht

Info

Publication number: DE2302206A1
Application number: DE2302206A
Authority: DE
Inventors: Richard J Matt; Thomas P Rolland
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1972-01-20
Filing date: 1973-01-17
Publication date: 1973-07-26
Also published as: GB1421657A; DE2302206C2; JPS5245856B2; US3815468A; JPS4882247A

Description

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TIiXTROlT INC., 40 Westminster Street, Providence, Hhode Island (V.St.A.)

Lagerauskleidung bzw. —buchse aus einem Geflecht

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lascerauskleidunij bzw. -buchse aus einem Geflecht für ein reibungsarraes I,ai?er sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung·.

Bei den heute *rebräuchiichen reibuiig-sarmen Lagern aus Geflecht werden als reibtmgsarme Komponente Tatrafluoräthylenfnden (TPÄ—Fachen) verwendet; der Bereich der Anwendtmgsmöfjl.ichkeiten solcher Lager ist jedoch infolge gewisser Beschränkungen eingeengt. Beispielsweise führen maximale bzw. übermäßige Belastungen zu unvertretbarer Abnutzung und schnellem Versagen. Ferner ist die maximal zulässige Betriebstemperatur wegen der mecnanischen Abnutzung bzw. Qualxtätsvermxnderung unter Belastung oder bei erhöhter Temperatur äußerst begrenzt. Es ist anzunehmen, daß viele dieser unerwünschten Einschränkungen auf die Annahme zurückzuführen sind, daß an der Lagerfläche TFÄ vorherrschen muß«

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lagerkonstruktion der einfan.^s genannten Gattung sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen.

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Verfahren und Vorrichtung sollen derart ausgestaltet sein, daß in einem Stützmaterial für reibungsarme Fasern an der Lagerfläche eine hohe Massedichte vorhanden ist.

Dies alles soll unter höherer Belastbarkeit des Lagers, unter Verlängerung der betriebswirksamen Lebensdauer und unter Furiktionsfähigkeit bei höheren Temperaturen .als bisher erzielt werden.

Speziell schafft die Erfindung eine verbesserte Abstützung für die reibungsarmen Fasern an der Lagerfläche, so daß die TFÄ-Fäden gegen Walken bis zum Bruch besser gestützt sind.

Dies alles soll gemäß der Erfindung unter Verwendung einer Konstruktion erzielt werden, die von Natur aus verhältnismäßig wirtschaftlich herstellbar ist, deren Betriebstüchtigkeit mindestens gleich ist derjenigen der bekannten Lager hoher Qualität in deren beschränktem Anwendungsbereich und die den Bereich der JTunktionsfähigkeit hinsichtlich der nutzbaren Lebensdauer, der maximalen Belastbarkeit und der maximal-on zulässigen Betriebstemperatur über denjenigen bekannter Lager hinaus ausdehnt.

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein vereinfachtes elementares Schema aes grundlegenden, sich wiederholenden Diagonal-■ musters in einem ersten Geflecht gemäß der Erfindung;

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/iff« 2 ist eine Ansicht ähnli ch Fig. 1 für den Fall eines zweiten Geflechtes gemäß der Erfindung} und

rip:» 3 ist eine vereinfachte ausschnittsweise Sclmittdarstellung in größerem Maßstab zur Veranschau— lichung eines Teiles eines Lagers mit einer geflochtenen Ware gemäß der Erfindung.

'iemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das Hauptgewicht auf Fäden aus hochwarmfestern Polyamid im Verein mit TFA- !•fiden in dem zur Verwendung als reitmngsarme Lagerfläche in einem geflochtenen Lager Zusammengesetzen Garn ruht und das Lager durch ein ausgehärtetes Kunstharz vervollständigt und verfestigt wird bzw. ist. Das Polyamid sorgt für hohe Festigkeit und Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen und ist in dem Garn in einer Menge von mindestens 30 Vol.-';« aller fadenförmiger Bestandteile (einschließlich des TFA.) vorhanden; vorzugsweise sind die TFÄ—Fäden in einer Menge von 20 bis 30 VoI,^v/o vorhanden.

Durch das Verflechten mit Fäden, die nur geringen oder gar keinen Drall aufweisen, und'vorzugsweise ohne Drall in den TFÄ-Fäden wird in höchstem Maß gewährleistet, daß die innersten Fäden des gesamten TFÄ selbst nach erfolgtem Flechten lose und für das Einbetten in Kunstharz zugänglich sind. Auch ist es dank dieses losen Aufbaues möglich, unter Verwendung geeigneter Lösungsmittel für die Sclüchtmittel insbesondere diese aus TFÄ—Fäden gründlich auszuwaschen. Durch das Waschen wird die Ware schlaff, indem innerhalb der Litzen noch mehr Hohlräume entstehen und die Ware bis auf die nackten Wände der Einzelfäden ausgespült wird. Es hat sich gezeigt, daß

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nach diesem Waschen und abschließendem Trocknen der Ware eine weit größere Affinität der Fäden gegenüber flüssigem Kunstharz besteht. Es ist anzunehmen, daß die gespülten Fäden wegen des geringen Grades (bzw. Fehlens) eines Dralles oder einer Verzwirnung zahlreiche Kapillarkanäle bilden und den Zustrom des flüssigen Kunstharzes zum Kern der Garnstränge und zur innigen, durchgehenden und hohlraumfreien Durchtränkung sämtlicher Fäden derselben "dochtartig" begünstigen. Eine Analyse bestätigt eine ungewöhnlich harzreiche Abstützung sämtlicher Fäden, indem an der Lagerfläche und in deren Nähe eine ungewöhnlich hohe Dichte erzeugt wird. .

Fig. 1 und 2 veranschaulichen spezielle Flechtmuster, die zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung bilden. Bei beiden Ausführungsbeispielen besteht die ¥are oder das Geflecht aus Litzen oder Strängen, von denen die einen primär aus TFÄ—Fäden und die anderen primär aus Fäden aus. hochwarmfestern Polyamid bestehen. Diese Stränge sind von im wesentlichen gleicher volumetrischer Ausdehnung, und die Anzahl der Stränge aus dem Polyamid ist ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Stränge aus TFÄ, und eine gegebene Anzahl dieser Stränge ist ohne Drall nebeneinanderliegend angeordnet und bildet die einzelnen Garne des Geflechts, Zur Fertigstellung eines Lagers, beispielsweise eines Zapfenlagers, kann das Geflecht in der Form einer Lagerauskleidung oder Lagerbuchse auf einem Dorn aufgebaut werden und mit flüssigem Epoxyd- oder Phenolmaterial oder einem sonstigen härtbaren Material überzogen werden} die Abstützung kann aus gewickeltem Faserglas bestehen, das außerdem

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mit einem härtbaren Material getränkt wird, wie dies in Patent (Patentanmeldung

entsprechend der USA-Patentanmeldung

Serial Nr. 9k 091) beschrieben ist, und der Dorn wird nach Aushärten des härtbaren Materials ausgezogen.

Beispiel 1

Es wird ein Geflecht mit dem grundlegenden, sich wiederholenden Diagonalmuster (V-Müster) gemäß Pig. 1 hergestellt, in dem ein Detfafliioräthylengarn (TFÄ-Garn) und ein Polyamidgarn 11 nebeneinander liegend für die eine Schraubengangrichtung und zwei weitere Polyamidgarne 12, 13 in ähnlicher Weise nebeneinander liegend für die entgegengesetzte Schraubengangrichtung verflochten werden. Das TFÄ-Garn besteht aus zwei gleichen Strängen oder Fäden 14, 15 aus TFA mit 1200 den , die nebeneinanderliegend und im wesentlichen drallfrei bez. unverzwirnt auf einen Träger gewickelt sind» Die übrigen 3 Garne 11, 12, 13 stimmen miteinander überein und bestehen je aus zwei gleichen Strängen (wie für das Garn 11 bei 16, 17 angedeutet), die nebeneinanderliegend und im wesentlichen drallfrei auf einen Träger gewickelt sind und deren jeder (i6, 17) aus zwei lose gezwirnten Fäden aus Nomex (Warenzeichen der E.I. DuPont Company für hochwarmfestes Polyamid) mit 200 den besteht? der Drall beträgt vorzugsweise von 1 bis 3 Windungen je Zoll, wodurch einerseits die gewünschte Lockerheit dieser Nomexgarne, andererseits aber auch ihre Fähigkeit gewährleistet ist, für diejenigen TFÄ-Fäden und PoIyamidfäden, die jene abstützen und an der Lagerfläche radial einwärts belasten sollen, eine

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radial druckbelastbare Abstützung zu bilden.

Bei einem speziellen Beispiel der Herstellung dieses Geflechts mit einer Maschine mit 120 Klöppeln und mit einer Zahntriebübersetzung von 96:36 wurden 90 Klöppel mit Nomexgam tind 30 Klöppel mit TFÄ'*-Garn verwendet« Das an der Lagerfläche erodierte TFA wird über die Nomexbereiche ausgebreitet und an diesen eingefangen, Und dies hat zur Folge, daß die Reibungsarmut des TFA. über die ganze Lagerflache wirksam wird, wobei zu bemerken ist, daß die Gleitbewegung an der Lagerfläche in erster Linie quer zur angegebenen Richtung der Flechtachse ausgerichtet ist* Für den veranschaulichten Fall ist das Verhältnis zwischen TFA und Nomex an der Lagerfläclte 1:3, dh. der Anteil an TFA beträgt mindestens nicht mehr als 25 i° der Geflechtflache an der Lagerfläche*

Beispiel 2

Es wird ein Geflecht mit dem grundlegenden, sich wiederholenden Diagonalmuster gemäß Fig. 2 hergestellt* indem für jedes der k Garne 21, 2.2, 23* 2k das gleiche atts einem TJ*Ä-St;rang und aus mehreren Nömex-Strängen bestehende Garn verwendet wird. Wie für den Fall des Garnes; 21 dargestellt, besteht das Garn aus einem TFA-Strang 25, der aus einem TFÄ-Faden von T200 den besteht^ das Garn 21 weist ferner. 3 gleiche Stränge^ 26, 27f 28 axis Nomex auf, deren jeder aus zwei lose zttsiaiianeiigezwirntön Nomexfäden von 200 den Diese" % Sträitge 25, 26, 27, 28 werden liegeöd tmgözwirttt &iif eiiien Träger getfiekelt., wobei

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ORIGINAL IMSPECTi

feil;

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es keine Rolle spielt, ob der TFÄ-Strang zentral oder (wie dargestellt) an der einen Kante angeordnet ist. Wie bei Beispiel 1 weist das Geflecht nach Beispiel 2 an der Lagerfläche ein Verhältnis von 1:3 zwischen TFA und Nomex auf.

Bei einem speziellen Befepiel der Herstellung des Geflechts nach Beispiel 2 wurde eine Maschine mit 72 Klöppeln mit einem Zahntriebstibers et zungsverhältnis von 72:52 verwendet. An sämtlichen Klöppeln wurde natürlich in gleicher Weise zusammengesetztes Garn verwendet, und das Grundmuster wurde von zwei in der einen und den restlichen zwei in der entgegengesetzten Schraubengangrichtung fortschreitenden Garnen gebildet. Auch hier wird das an der Lagerfläche erodierende TFA an den Nomexbereichen eingefangen, und dies hat zur Folge, daß die Reibungsarmut des TFÄ über den ganzen Bereich der Lagerfläche wirksam ist.

Die beschriebene Erfindung erfüllt alle eingangs erwähnten Forderungen, die zur Lösung der Aufgabe dienen. Die Erfindung schafft ein Lager von hoher Qualität, das sich durch Funktionsfähigkeit in weiteren Belastungs- und Temperaturbereichen auszeichnet. Das bevorzugte Herstellungsverfahren schließt ein Waschen zur Beseitigung von Schlichtmittel vor dem Anbringen des härtbaren Materials ein. Ein solches Waschen kann nach dem Flechten bereits auf dem Dorn oder am aus dem Geflecht gebildeten schlappen "Strumpf" oder Schlauch hergestellt werden. Zusätzlich zu der oben angedeuteten Verfahrensweise kann zur Schaffung eines Zapfenlagers das gewaschene schlappe Geflecht mit dem härtbaren Material und mit einem Stützmantel aufge—

+ auf einen Formdorn —8-

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brächt τ?erden, wie dies in Patent

(Patentanmeldung entsprechend der

USÄ-Pateiitanmeldung Serial Nr, 116 ö9-6)besch.rieben ist. Fig, 3 zeigt, ohne Rücksicht auf die verwendete Verfahrensweise, die ausgehärtete, harzgetränkte Lagerbüchse bzw» -auskleidung in allgemeiner Darstellung, Die Figur zeigt* einen TFÄ-reichen Bereich, in dem die Litze oder das Garn aus TFA, bestehend aus mehreren ungezwirnten Fäden 30, 31 » durchleinen kreuzenden Faden 32 des Nomexgarnes gegen die Fläche 33 eines Börnes oder einer ¥elle 3h angedrückt wird? das härtbare Tränkniäterial 35 füllt sämtliche Hohlräume, da es dank der erfolgten Beseitigung von Schlichtmittel durch Waschen unter Döchtwirkung an die Fäden 30, 31, 32 hefangeführt wird4 und nur kleine Bereiche der Fäden 30 liegen zur Selbstschmierung des Lagers an der Trennfläche direkt frei,

liie ersichtlich, ermöglicht es die Erfindung, die Verseilung des TFA über die Lagertrennfläche ohne Aufopferung dei⁴ Abstützung durch Fäden und unter Nutzung dei» günstigen Zugfestigkeit von Nomex günstig zu beeinflussen. Die Erfindung ist nicht auf das genannte Verhältnis von 3ϊ1 zwischen Nomex und TFÄ beschränkt, vifeimehr sollen die Beispiele lediglich zwei Verfahrensweisen veranschaulichenj durch die eine Verteilung in einem gewünschteii Verhältnis über die Lagertrennflache so gut und gleichmäßig eingehalten werden kann, daß eine gleichmäßige Verteilung -und ein günstiger Einschluß des erodierten TFÄ gewährleistet ist.

Patentansprüche —9—

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Claims

Patentansprüche

[1. Geflecht Tür reibun^sarme Lager , gekennzeichnet durch Stränge,die primär aus Tetrafluoräthylen— Fäden, und solche, die primär aus Fäden eines hochtemperatur fest en Polyamids bestehen, wobei diese Stränge von im wesentlichen gleicher räumlicher Ausdehnung sind, die Anzahl der Polyamidstränge ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Stränge aus TFÄ ist und eine gegebene Anzahl der Stränge unverzwirnt (drallfrei) „nebeneinandetliegend angeordnet sind und die Einzelgarne des Geflechtes bilden.

2. Geflecht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, saß sämtliche zusammengesetzten Garne in dem Geflecht gleich sind und jeweils ein Strang des TFÄ mit dem genannten ganzzahligen Vielfachen benachbarter Polyamidstränge nebeneinanderliegend angeordnet ist.

3. Geflecht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der gegebenen Anzahl nebeneinanderliegender Stränge eine erste Anzahl der kombinierten Garne in dem Geflecht zur Gänze aus TFÄ und eine zweite Anzahl der kombinierten Garne in dem Geflecht, die ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Anzahl ist, zur Gänze aus Polyamid bestehen und daß die Garne der ersten Anzahl mit denjenigen der zweiten Anzahl unter gleichmäßiger Verteilung verflochten sind.

+ (TFÄ-Fäden)

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h, Geflecht nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das ,cranzzahlige Vielfache, 3 ist»

5. Geflecht nach einem der Ansprüche 2 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der kombinierten Garne ein Gemisch oder eine Gruppe ist, in der der TFÄ-Strang ein TFÄ-Faden mit 1200 den ist.

6. Geflecht nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Polyamidstrang· aus zwei
Polyamidfäden mit 200 den besteht,

7. Geflecht nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Garn aus einem TFÄ-Strang und drei Polyamidsträngen besteht.

8. Geflecht nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes TFÄ-Garn aus zwei :. TFÄ-Strängen mit 1200 den besteht.

9. Geflecht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Polyamidgarn aus zwei
Strängen, je bestehend aus zwei verzwirnten Poly—
amidfäden mit 200 den besteht,

10, ' Geflecht nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch

gekennzeichnet, daß sämtliche Polyamidgarne in der gleichen Schraubengangrichtung ausgerichtet sind.

11. Geflecht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Polaymid- und TFA-Garne für diese Schraubengangrichtung in gleicher Weise verflochten sind.

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12, Reibungsarmes Lager, bei dem das Geflecht gemäß Anspruch 1 in eine Stütze oder einen Stützmantel fest eingebaut ist, der aus ausgehärtetem härtbarem Harzmaterial besteht, das die Stränge durchdringt und Fäden an der einen Seite des Geflechtes freiliegen läßt,

13* Verfahren zur Herstellung des Geflechtes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge zu Garnen vereinigt sind, indem sie in miteinander im wesentlichen unverzwirntem Zustand auf einen Träger gewickelt werden.

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