DE2833769C2

DE2833769C2 - Wälzlager und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2833769C2
Application number: DE2833769A
Authority: DE
Inventors: Nikolai Nikolaevitsch Chavsky; Albert Grigorievitsch Pawlowsky Posad Moskovskoj oblasti Eliseenko; Jury Nikolaevitsch Glodin; Lev Borisovitsch Moskau/Moskva Kusnezov; Petr Aleksandrovitsch Pschenichkin; Evgeny Alekseevitsch Elektrougli Moskovskoj oblasti Smitnov
Original assignee: MOSKOVSKIJ INSTITUT STALI I SPLAVOV MOSKAU/MOSKVA SU; PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE ELEKTROUGLI ELEKTROUGLI MOSKOVSKAJA OBLAST' SU
Current assignee: MOSKOVSKIJ INSTITUT STALI I SPLAVOV MOSKAU/MOSKVA SU; PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE ELEKTROUGLI ELEKTROUGLI MOSKOVSKAJA OBLAST' SU
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1978-08-01
Publication date: 1985-05-09
Also published as: DD141555A1; SE8205055D0; US4223963A; DE2833769A1; SE446475B; SE8205055L; SE7808296L; FR2406120B1; JPS5464244A; FR2406120A1

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

0 zwischen dem festen Füllkörper (1) und der Innenfläche des Außenrings (3) ein Ringspalt (6) ausgebildet Ist, der sich bis an die Wälzkörper (5) erstreckt und dessen Spaltweite so groß bemessen ist, daß ein hemmungsfreier Auswurf des Füllkörperabriebes gewährleistet Ist.

2(i 2. Selbstscnmlerendes Wälzlager nach Anspruch 1, bei welchem der Binder des Füllkörpers aus einem

Gemisch aus wasserglas und Aiuinochrouiophosphat besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe primär aus Graphit und Kupfer und sekundär aus Blei, Zinn, Koks und Ruß mit folgenden Gewichisantcilen bestehen:

Graphit:	13-37	Gew.-%
Kupfer	5-20	Gew.-16
Blei:	1- 5	Gew.-%
Zinn:	0,5- 5	Gew.-%
Koks:	0,5- 5	Gew.-%
Ruß:	0,5- 3	Gew.-%.

3. Verfahren zur Herstellung des Wälzlagers nach Anspruch 1 oder 2. bei dem der Ringraum zwischen dem Innenring und dem Außenring mit einem plastischen erhärtbaren Füllstoff In einer das Vollfüllen des Wälzlagers sichernden Tiefe un!-r Pressung gefüllt wird, der Füllstoff bis zu einer Stufe erwärmt wird, bei

der er sich selbst und die Wälzelemente In einer fixierenden Stellung hält, und der Füllstoff bei nachfolgender Erwärmung vollständig ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmebehandlung innerhalb von 2 bis 4 h bei einer Temperatur von 200 bis 250° C und die zweite Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 260 bis 300° C vorgenommen werden und daß zwischen diesen Wärmcbehandlungsstulen der Rlngspalt zwischen der Füllstoffmasse und der Innenfläche des äußeren Lagerring^ erzeugt wird und die Lagerringe gegeneinander gedreht werden.

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Wälzlager.

Aus der SU-Anmeldung 24 79 961/27 ist ein Wälzlager mit Außen- und Innenring sowie einem Käfig und Wälzkörpern bekannt, bei dem der Raum zwischen dem Außen- und dem Innenring mit einem festen Gleitwerkstoff gefüllt ist. Der aushärtbare Gleitwerkstoff wird plastisch In das montierte Lager eingeführt und die Lagerringe werden unter gleichzeitiger Wärmebehandlung gedreht. Dabei findet die Aushärtung des ursprünglich plastischen Gleitwerkstoffes statt. Der auf diese Welse gebildete feste Füllkörper aus dem Gleitwcrkstoll schützt die Laufflächen des Lagers gegen Bruch und Verschmutzung. Als Gleitwerkstoff wird ein Gemisch aus einem Bindemittel (Wasserglas. Alumochromophosphat), Graphit und Molybdändisulfld in einem Verhältnis von 5:1:4 verwendet.

Ein derartiges Wälzlager weist gegenüber herkömmlichen Ausführungen ausreichende Standzeiten bei relativ geringen Temperatur- und Druckbelastungen auf. Unter kritischen Betriebsbedingungen, z. B. bei Temperaturen von 360° C und Druckbelastungen von 200 kg, sind jedoch auch bei diesen Wälzlagern die Standzeiten begrcn/t. Da die beiden Lagerringe gegeneinander gedreht werden, bevor der Gleitwerkstoff des Füllkörpers ausreichend ausgehärtet ist, bilden sich um die Wälzkörper verdichtete gesinterte Schichten aus Bruchprodukten. Im betrieb

des Wälzlagers berühren die Wälzkörper dann nicht den ursprünglichen Gleitwerkstoff, sondern diese Hruchpmdukte, was zu einer vergrößerten Reibung führt. Da diese Bruchprodukte nicht aus den Reibungszonen abgeführt werden können, tritt ein erhöhter Verschleiß durch Abrieb auf.

Aus dem DE-GBM 18 36 349 1st ferner ein Wälzlagerkäfig bekannt, der aus einem Kunsistofl-Füllkörpcr und einer darin eingebetteten Einlage aus Insbesondere Stahl besteht. Zur Kompensation der unterschiedlichen

Dehnungsfähigkelten der Einlage einerseits und des Kunststoffes andererseits wird die Einlage vor ihrer Einbettung in den Kunststoff bis über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gereckt. Da bei dieser Ausführung der lüllkrtrpcr-Werkstoff ein Kunststoff Ist, können entsprechend ausgebildete Wälzlager nicht unter kritischen Betrlchsbedln-. beispielsweise unter hohen Temperatur- und Druck-Belastungen, mit ausreichenden Standzeiten

setzt werden.

Aus der US-PS 31 35 564 Ist bereits ein Wälzlager der angegebenen Gattung bekannt, dessen Massivkäfig als einstückiger Kunststoff-Füllkörper mit ggi. einem Haltering für die Wälzkörper ausgeführt Ist und in dessen Werkstoff Schmierfett oder Öl In feiner Verteilung eingelagert sind. Durch die Verwendung von Kunststoff als Füllkörper-Materlal ist auch dieses bekannte Wälzlager für einen Einsatz unter harten Betriebsbedingungen, wie hohen Temperaturen und Drücken, nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzlager der angegebenen Gattung zu schaffen, das auch bei extremen Einsatzbedingungen eine ausreichende Lebensdauer hat. Ferner soll ein Verfahren aufgezeigt werden, das eine einfache und kostengünstige Herstellung derartiger Wälzlager ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Für die verlängerte Haltbarkelt des erfindungsgemäßen Wälzlagers unter extremen Betriebsbedingungen ist es wesentlich, daß der Füllkörper incl. seiner Gleitmittelsubstanzen fest und mit dem Käfig starr (durch Adhäslonswirkung) verbunden ist. Wesentlich dabei Ist, daß sich die an den Wälzflächen der einzelnen Lagerbauteile bildenden Verschleiß-Partikel kontinuierlich aus dem Lagerinneren durch den Ringspalt abgeführt werden und sich nicht In das Füllkörpermaterial eindrücken können, was zu einer Steigerung der Lagerreibung führen würde.

Durch das beanspruchte Verfahren ergibt sich die Möglichkeit einer einfachen und billigen Herstellung der Walzlager incl. der Ausbildung des Ringspaltes.

Bei Verwendung eines Gleitwerkstoffes der im Anspruch 2 angegebenen Zusammensetzung für den Füllkörper lassen sich optimal lange Standzeiten der Wälzlager insbesondere dann erreichen, wenn die Teilchengröße des Gemisches nicht über 50 bis 70 μπι liegt.

im folgenden wird ein Wälzlager gernaß der Erfindung anhand der Schnittzeichnung irr. einzelnen beschrieben.

Bei der dargestellten Ausführung ist ein fester Füllkörper 1 aus einem Gleitwerkstoff zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 angeordnet und mit einem Käfig 4 starr verbunden. Der Füllkörper 1 hat ein minimales sphärisches Spiel gegenüber den Wälzkörpern 5. Zwischen der Innenfläche des Außenrings 3 und dem Füllkörper J ist ein Ringspalt 6 vorgesehen, der seitlich bis an die Wälzkörper heranreicht. Das Wälzlager ist mit dem festen Füllkörper 1 bis an die Lagerstirnflächen bündig gefüllt, so daß seine Hohlräume gegen Verschmutzung von außen geschützt sind.

Im Betrieb gelangen Teilchen des Füllkörper-GIeltwerkstoffes In die Gleitzone und an die Oberflächen der Wälzkörper S und dienen zur Schmierung, während Verschleißprodukte durch Zentrifugalkräfte aus dem Wälzlager über den Ringspalt 6 abgeführt werden.

Beispiel 1

Map. bereitet ein Gemisch zu, in welchem 20Gew.-% Kupfer, 5 Gew.-% Blei, 5 Gew.-% Zinn, 0,5 Gew.-% Koks, 3 Gcw.-% Ruß und 13Gew.-% Graphit enthalten sind, und man gibt dazu die restliche Menge von Wasserglas mit einem Modul von 3 zu. Die Bestandteile werden in einem Flügelmischer bei Raumtemperatur gemischt. Der erhaltene plastische Gleitwerkstoff wird in das vorher entfettete Lager derart eingepreßt, daP- er den gesamten freien Raum zwischen den Lagerteilen ausfüllt. Anschließend erfolgt die Wärmebehandlung des W Lagers bei einer Temperatur von 200° C innerhalb von 4 h, wobei die obere Schicht des Gleitwerkstoffes in einer Dicke von 1 mm abgehoben und der Ringspalt 6 am Außenri.ig 3 mit einem Meißel hergestellt wird, welcher bis an die Wälzkörper 5 heranreicht. Die beiden Lagerrlnge werden gegeneinander gedreht und die Wärmebehandlung wird bei 260° C bis zur endgültigen Aushärtung fortgesetzt. Darauf läßt man das Lager sich bei einer Geschwindigkeit von 1000 U/min I min lang drehen.

Beispiel 2

Die Zubereitung des Gleitwerkstoffes entspricht der im Beispiel 1 mit folgenden Bestandteilen: 5,0 Gew.■% Kupier. 1.0 Gew-% Blei. 0,5 Gew. -% Zinn, 5.0 Gew. -% Koks, 0,5 Gew. -% Ruß, 37,0 Gew. -% Thermographlt und Ke.st Binder. Als Binder dient ein Alumochromophosphat-Blnder, der aus 36Gew.-% P₂O_S, 0,1 Gew.-% Al₂Oj, 4.5 Gew.-\ Cr₂O. und Rest Wasser besteht.

Der plastische Gleitwerkstoff wurde In ein vorher enifettetes genormtes Lager so eingepreßt, daß er den gesamten freien Raum zwischen den Lagerteilen ausfüllt. Di=. Wärmebehandlung vollzog steh bei einer Temperatur von 260'C 'nnerhalb von 2 h. Auf einer Drehbank wurde ein 1.5 mm breiter Ringspalt zwischen dem AulJcnring des Lagers und dem Gleitwerkstoff auf beiden Lagerselten eingearbeitet, der bis an die Wälzkörper reichte. Anschließend wurden die beiden Lagerringe gegeneinander verdreht und die Wärmebehandlung bei 300" C bis zur endgültigen Aushärtung fortgesetzt. Darauf ließ man das Lager sich bei einer Drehzahl von 1450 U/mln I min lang drehen.

Beispiel 3

Die Herstellungsvorgänge sind ähnlich wie Im Beispiel 2. Der Gleitwerkstoff hatte folgende Zusammensetzung 10 Gew-% Kupfer. 2.5 Gew.-% Blei, 2.5 Gew. -% Zinn. 2,5 Gew. -% Koks, 1.5 Gew-% Ruß. 34Gew.-% Graphit und Rest Binder (wie im Beispiel 2).

I)Ic Wälzlager mW dem Füllkörper wurden einer Prüfung ausgesetzt, deren Ergebnisse In der Tabelle zusarn-

Lfd. Prüfstück Nr. Prüfbedingungen

Lebensdauer h

Lager mit festem Gleitwerkstoff

und einem Ringspalt über den Umfang

des Außenringes

Lager gemäß Punkt 1 ohne Ringspalt

is 3 Lager mit festem Gleitbelag

20

30

Lager iiiii Gleitwerkstoff und RingspaU Lager mit festem Gleitbelag

Lager wie unter Punkt

Lager wie u.Her Punkt

*η -*	2000,
t =	es arbeitete weiter
P =
*η -*	700,
ι =	es ist gebrochen
P =
/ =	18,
P =	ausgefallen
_.	40,
P =	es arbeitete weiter
π =	1,
P =	ausgefallen
ί =	10 000.
= 1450 U/min	es arbeitete weiter
= 350° C
50 kp	720.
= 1450 U/min	ausgefallen
= 350° C
50 kp
= 350° C
50 kp
■ irUVt I I/min
' 200 kp
= 1000 U/min
= 200 kp
= 120°C
Dampf-Luftyemisch
Transportwagen
f =
= 120° C
Dampf-Luftgemisch
Transportwagen

Die Ergebnisse von Prüfstand- und Betriebserprobungen sprechen dafür, daß bei den neuen Wälzlagern die 35 Zuverlässigkeit und die Lebensdauer um einige Dutzend Male Im Vergleich zu bekannten Lagern höher sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

511

Claims

Patentansprüche:
1. Selbstschmierend^ Walzlager, bestehend aus

a) einem Innenring mit der Laufbahn auf der Außenfläche,

b) einem koaxial zum Innenring angeordneten Außenring mit der Laufbahn auf der Innenfläche,

c) zwischen den beiden Laufbahnen angeordneten Wälzkörpern,

d) einem Käfig für die Wälzkörper,

e) einem selbstschmierenden, aus einem Binder und Zusatzstoffen bestehenden Füllkörper, der den noch verbleibenden Freiraum zwischen den beiden Ringen ausfüllt und mit dem Käfig starr verbunden ist, wobei die Schmierung der Wälzflächen durch Reibwirkung der Lagerelemente am Füllkörper hervorgerufen wird,