DE2747399C2

DE2747399C2 - Hydrodynamisches Folienradiallager

Info

Publication number: DE2747399C2
Application number: DE2747399A
Authority: DE
Inventors: Lazar San Mateo Calif. Licht
Original assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Current assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE2747399A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Folienradiallager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Derartige Lager umfassen ein mit einem geeigneten Fluid gefülltes Lagergehäuse, das einen glatten Abschnitt einer drehbaren Welle aufnimmt, sowie zwischen der Innenwand des Lagergehäuses und der Welle angeordnete folienförmige Lagereinsätze. Beim Betrieb des Lagers bildet sich zwischen den Lagereinsätzen und der Wellenoberfläche ein stützender und schmierender Fluidfilm aus.

Ein gattungsgemäßes Lager ist aus der DE-OS 61 226 bekannt Gemäß dieser Druckschrift sind die Lagereinsätze durch elastische Stützblätter gebildet, die derart starr an der Innenwand des Gehäuses verankert sind, daß sie frei nach innen ragen und die Welle aufgrund ihrer elastischen Federwirkung abstützen. In einem ersten, näher an den Verankerungseinrichtungen gelegenen Abschnitt weisen die Stützblätter jeweils eine nach innen vorspringende Ausbuchtung auf, die einen überlappenden Endabschnitt des jeweils angrenzenden Stütssblatles unterstützt Die zur Abstützung an der Wand des Lagergehäuses erforderliche starre Verankerung der Stützblätter in der Gehäusewand ist jedoch herstellungstechnisch verhältnismäßig aufwendig. Darüber hinaus ist die elastische Federwirkung der Stützblätter so gering, daß in bestimmten Anwendungssituationen die auftretenden Radialkräfte nicht hinreichend aufgenommen werden können.

Aus der US-PS 33 66 427 ist ein einfach herzustellendes hydrodynamisches Lager bekannt, bei dem die überlappenden Folienblätter in Umfangrichtung mit Soiel in der Gehäusewand verankert sind. Bc; diesem Lager sind die Folienblätter flach übereinanderliegend an der Innenwand des Gehäuses abgestützt. Pies hat den Nachteil, daß die Folienblätter den auftretenden Radialkräften nicht elastisch nachgeben können, so daß der Fluidfilm leicht zerstört wird.

Zur elastischen Aufnahme radialer Kräfte offenbart die US-PS 38 09 443 ein hydrodynamisches Lager, bei dem zwischen einem ersten, unmittelbar mit der Oberfläche der Welle zusammenwirkenden Lagereinsatz und der Wand des Gehäuses ein weiterer Lagereinsatz vorgesehen ist, der mit nach innen weisenden elastischen Ausbuchtungen den ersten Lagereinsatz berührt und abstützt Die getrennte Herstellung und anschließende Verbindung und Montage der beiden Lagereinsätze erfordert jedoch einen ■wesentlichen herstellungstechnischen Aufwand,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein FolienradJallager der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das einfach herzustellen ist und eine zuverlässige Abstützung der Welle beim Auftreten radialer Kräfte ermöglicht

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs.

Das erfindungsgemäße Lager umfaßt ein Gehäuse, eine drehbar innerhalb des Gehäuses angeordnete Welle, die einen Abstand zu der gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuses aufweist, und elastische Lagereinsätze in dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Lager. Die Lagereinsätze umfassen jeweils einen ersten Abschnitt, der eine Anzahl von in Abstand liegenden, im wesentlichen U-förmigen elastischen Oberflächen-Ausbuchtungen aufweist, und einen zweiten Abschnitt mit glatter Oberfläche, der zusammenhängend mit dem ersten Abschnitt ausgebildet ist Die Länge der ersten Abschnitte ist derart bemessen, daß sich die Oberflächen-Ausbuchtungen der aufeinanderfolgenden Lagereinsätze im wesentlichen kontinuierlich über den gesamten Umfang der inneren Oberfläche des Gehäuses erstrecken. Die glatten zweiten Abschnitte der Lagereinsä'ze sind somit über die Ausbuchtungen der ersten Abschnitte elastisch an der Innenwand des Gehäuses abgestützt, so daß das erfindungsgemäße Lager radiale Kräfte zuverlässig aufnehmen kann.

Die Lagereinsätze sind an einem Ende derart in der Wand des Gehäuses verankert, daß sie in Umfangsrichtung ein begrenztes Spiel aufweisen. Durch diese Art der Verankerung wird eine Ausweichmöglichkeit beim Einfedern der Ausbuchtungen geschaffen. Zugleich wird die Montage der Lagereinsätze erheblich vereinfacht

Die Lagereinsätze sind durch dünne, flexible Stäbe oder Streifen aus Metall oder anderen geeigneten Materialien gebildet, deren Dicke in bezug auf ihre anderen Abmessungen derart gewählt ist, daß eine Verbiegung durch die beim Betrieb entstehenden Kräfte des hydrodynamischen Films eintritt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lagers mit einem elastischen Lagereinsatz in der Betriebsposiiion;

F i g. 2 zeigt den Lagereinsatz in gestreckter Stellung.

Eine Welle 10 erstreckt sich durch ein Gehäuse 11. Eine Anzahl von elastischen Lagereinsätzen 14, die jeweils eine Anzahl von im Abstand liegenden Oberflächen-Ausbuchtungen 12 und einen glatten Abschnitt 13 aufweisen, sind zwischen der Welle 10 und

dem Gehäuse U apren angeordnet, daß die mit Ausbuchtungen 12 versehenen Abschnitte dem Gehäuse 11 zugewandt sind, während die glatten Abschnitte 13 auf der Seite der Welle 10 liegen und damit ermöglichen, daß die Ausbuchtungen 12 for Flexibilität sorgen und die glatten Abschnitte 13 Lagerflächen für die Welle 10 bilden- Die Ausbuchtungen 12 sind derart angeordnet, daß ihre Kämme dem Gehäuse 11 zugewandt sind.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind drei elastische Lagereinsätze um die Welle 10 herum angeordnet Jeder der Lagereinsätze 14 weist einen umgebogenen Haken 15 am Ende des mit Ausbuchtungen 12 versehenen Abschnitts auf, die in Nuten 16 im Winkelabstand von 120° befestigt sind. Die Ausbuchtungen 12 erstecken sich kontinuierlich über die innere Oberfläche des Gehäuses 11, während die glatten Abschnitte 13 die Welle ίβ jeweils in einer Wicklung umgeben.

Die Länge I₁ des mit Ausbuchtungen 12 versehenen Abschnitts der Lagereinsätze 14 ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

In dieser Gleichung ist π die Anzahl der elastischen Lagereinsätze und D der Außendurchmesser der Welle 10.

Die glatten Abschnitte 13 der elastischen Lagereinsätze 14 können um die Welle 10 einmal oder mehrmals herumgewickelt sein. Im Falle mehrerer Wicklungen ergibt sich nicht nur eine Reibung zwischen den Ausbuchtungen und dem glatten Abschnitt sondern auch eine Dämpfung aufgrund der Reibung zwischen den glatten Abschnitten.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ergibt sich aufgrund der Flexibilität der Ausbuchtungen 12 eine Verformung der glatten Abschnitte 13, bevor diese mit der Welle 10 in Berührung kommen, so daß der Abstand zwischen den glatten Abschnitten 13 und der Welle 10 auf einem angemessenen Wert gehalten werden kann.

Daher kann ein möglicher Kontakt zwischen der Welle 10 und den glatten Abschnitten 13 durch Verformung der Welle 10 und der glatten Abschnitte 13 aufgrund von Schwingungen und Reibungswärme der Welle 10 vollständig verhindert werden. Wenn weiterhin ein gasförmiges Fluid als Schmiermittel zwischen die Welle 10 und die glatten Abschnitte 13 eingefüllt ist, besteht auch dann, wenn der Abstand zwischen der Welle 10 und den glatten Abschnitten 13 zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Lagers verringert ist, kein Risiko, daß die Welle 10 die glatten Abschnitte 13 berührt

Da weiterhin die Federkonstante der elastischen Lagereinsätze 14 geändert werden kann durch Änderung der Abmessungen der Ausbuchtungen 12 und der glatten Abschnitte 13, beispielsweise der Materialdicke ii, h, des Krümmungsradius der Ausbuchtung und der Länge k der glatten Abschnitte 13, ka^rm die kritische Drehzahl der Welle außerhalb des Betriebsbereiches der Welle 10 vorgesehen werden, so daß Schwierigkeiten mit dem Lager aufgrund einer kritischen Drehzahl vollständig ausgeschlossen werden können.

Da weiterhin die Ausbuchtungen 12 und die glatten Abschnitte 13 als zusammenhängende Einheit ausgebildet sind, besteht im Gegensatz zu herkömmlichen Lagern keine Notwendigkeit, sie durch Schweißen u. dgl. zu verbinden, und das Lager kann auf einfache Weise hergestellt werden, während die Haltbarkeit und die Lebensdauer des Lagers beachtlich erweitert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Hydrodynamisches FoUenradiallager mit einem Gehäuse, einer drehbar in dem Gehäuse mit Abstand zu dessen innerer Oberfläche angeordneten Welle und elastischen* aus Folien bestehenden Lagereinsätzen in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Welle, die in gleichen Winkelabständen überlappend über den Umfang verteilt sind und an einem Ende mit Verankerungseinricbtungen zur Festlegung in Nuten in der inneren Oberfläche des Gehäuses versehen sind und angrenzend an die Verankerungseinrichtungen einen ersten, mit Oberflächen-Ausbuchtungen versehenen Abschnitt und angrenzend an diesen einen zweiten, im wesentlichen glatten, die Welle umgebenden Abschnitt umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungseinrichtungen (15) mit in Umfangsrichtung belassenem Spiel ic die Nuten (16) ir., der inneren Oberfläche des Gehäuses (11) eingreifen, daß in dem ersten Abschnitt (12) mehrere im Abstand liegende, in Richtung der inneren Oberfläche des Gehäuses weisende, im wesentlichen U-förmige Oberflächen-Ausbuchtungen vorgesehen sind und daß die Länge des ersten Abschnitts derart bemessen ist, daß sich die Oberflächen-Ausbuchtungen der aufeinanderfolgenden Lagereinsätze (14) im wesentlichen kontinuierlich über den gesamten .Umfang der inneren Oberfläche des Gehäuses (11) erstrecken.