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BESCHREIBUNG:
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Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrflächiges Radialgleitlager
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.
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Radialgleitlager dieser Art weisen sichelförmige spalte zwischen Lagerschale
und Lagerzapfen auf, in denen sich Schmierfilme aushilden können. Während des Betriebes
wird der Zapfen dann von der entstehemte@ Uldruckkräften getragen. Man kommt damit
zu einer sehr genauen Führt bei sehr kleinem Lagerspiel, so daß sich derartige Lager
gleich qit für sehr niedrige wie auch für sehr hohe Drehzahlen eignen. die eir fachsten
Ausführungsformen dieser Lager bestehen-aus zwei iitronenförmig gekrümmten Lagerschalenflächen,
die so angeordnet sind, da das Lagerspiel horizontal wesentlich größer als vertikal
ist. Die Lagerschale besteht aus zwei Hälften, die in der Teilfuge mit eine Beilage
versehen und dann ausgedreht werden. Wenn dann die Beilage entfernt wird, lassen
sich die beiden Hälften zur Lagerschale zusamm fügen. Daneben ist noch ein mit mehr
als zwei Flächen ausgeführtes Gleitlager nach Frössel bekannt. Die einzelnen Flächen
der lagerschale haben einen wesentlich größeren Krümmungsradius, als er bei einem
üblichen Radialgleitlager verwirklicht werden kann. In den Ecken, in denen die Tragflächen
dieses Radialgleitlagers aneinander stoßen sind Aussparungen erforderlich, in denen
sich Schmieröl ansammeln kann. Die Herstellung eines derartigen Innenprofils ist
bei einer Lagerschale sehr aufwendig, und zwar auch dann, wenn man sie nIehrteilig
ausführt.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eint@ches
mehrflächiges Radialgleitlager zu schaffen, welches bereits bei nur sehr kleinen
Geschwindigkeiten eine dynamische Schmierung zuläßt, und bei welchem das sonst noch
beträchtliche Spiel erheblich
herabgesetzt werden kann. Das neue
Radiallager soll somit in gleicher Weise für kleine, wenig aufwendige Lager geeignet
sein wie auch für extrem große Lager, bei denen man mit dem geringstmöglichen Spiel
auskommen muß.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung durch den Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil
des Patentanspruchs 1, der noch durch die Vorschläge nach den Patentansprüchen 2
bis 7 weiterentwickelt wird.
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Im Gegensatz zu den bisherigen mehrflächigen Radialgleitlagern, bei
denen sowohl die Lagerschalenflächen als auch die Laqerzapfenflächen gekrümmt sind,
stehen sich bei dem neuen Radialgleitlager die gekrümmte Fläche des Zapfens einerseits
und die ebenen Bereiche der Flächenelemente andererseits gegenüber. Hierbei bildet
sich ein Schmierkeil aus, der eine praktisch spielfreie Lagerung zuläßt und dennoch
im dynamischen Zustand einen hinreichenden Schmiermitteldruck erzeugt, um den Lagerzapfen
genau zentrisch sowie verschleißfrei zu halten. Auf die sonst im Eckbereich der
einzelnen Flächenelemente vorhandenen Schmiermittelnuten kann hierbei verzichtet
werden,weil die Flächenelemente in ihren Kantenbereichen winklig unmittelbar aneinander
grenzen. Die Abstände, die zwischen diesen Ecken und dem Lagerzapfenumfang in radialer
Richtung bestehen, haben dabei wenigstens den Wert, der sich aus dem Vorschlag des
Patentanspruchs 1 ergibt. Dies ist bedeutend weniger als das radiale Lagerspiel
eines üblichen Radialgleitlagers. Zwar wird die Begrenzung der Anzahl der Flächenelemente
normalerweise zu einem größeren Abstandsmaß führen, doch ist dies insofern unkritisch,
als der Lager zapfen dank des extrem kleinen Abstandes seines Umfanges von der jeweiligen
Mitte des Flächenelementes mit sehr großer Präzision in seiner vorgesehenen Lage
gehalten ist.
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Sowie die Anzahl der Flächenelemente gesteigert wird, wird die Beachtung
der genannten Abstandsbeingung wesentlicher. Das für die
Bemessung
dieses Abstandes zugrunde gelegte Radialgleitlager hat vorteilhaft die im Patentanspruch
2 benannten Werte eines relativen Lagerspiels. Innerhalb dieses Bereiches läßt sich
noch eine zweckmäßige Anpassung dieses Abstandes dadurch wählen, dald er pro)ortiona!
der Grenzschichtdicke nach dem Vorschlag des Patentanspruchs 3 gewählt wird. Da
die Grenzschichtdicke das Verhältnis aus den Produkt von Zähigkeit des Schmiermittels
mit der Weglänge durch die Geschwiridigkeit als Wurzelwert nach der Beziehung Grenzschichtdicke
= Konstante Zähigkeit x Weglänge \I = Konstante zu Geschwindigkeit berücksichtigt,
ist eine sehr genaue Anpassung an die Art les Schiniermittels, die Länge eines Flächenelementes
in tangentialer Richtung und schließlich auch noch die Umfangsgeschwindigkeit möglich.
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Grundsätzlich bedürfen die Flächenelemente auf ihrer Innenseite sowie
die Oberfläche des Lagerzapfens der Feinbearbeitung. Diese muß dem ermittelten Abstandsmaß
möglichst in der Form entsprechen, daß die Rauhigkeit 1/10 dieses Maßes selbst dann
nicht überschreitet, wenn bei der jeweils gewählten Ausführungsform das Abstandsmaß
erheblich größer als das berechnete Mindestmaß ist.
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Gegenüber den bekannten mehrflächigen Radialgleitlagern ergibt sich
eine wesentlich vereinfachte Herstellungsweise. Vor allem für kleinere, schwach
belastete Lager können die ebenen Flächen der Lagerelemente Zuschnitte eines Stahlbleches
sein, welches mit parallelen Kanten der Polygonzahl entsprechend abgewinkelt und
zu einer Lagerhülse geschlossen wird. Eine derartige Lagerhülse läßt sich leicht
in eine Lagerbüchse einsetzen und kann gegebenenfalls auch noch etwas in radialer
Richtung in einer runden Büchse nachgeben.
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Sofern das Radiallager für schwere Belastungen und entsprechend groß
auszulegen ist, ist es zweckmäßiger, als Lagerelemente fein bearbeitete
Metallstreifen
mit Gehrungskanten vorzusehen, die in eine polygonale Büchse eingesetzt werden.
Bei einem derartigen, vielgliedrigen Lager ist die Anzahl der einzelnen Lagerelemente
dadurch begrenzt, ddß der radiale Abstand zwischen den Innenecken zweier aneinander
angrenzender Metallstreifen und dem Umfang des Lagerzapfens das nach dem Vorschlag
des Patentanspruchs 1 vorgegebene Mindestmaß nicht unterschreitet.
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Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung sei auf die sich auf
die grundsätzliche Gestaltungsanweisung sowie zwei Ausführunqsbeispiele beziehenden
Zeichnungen Bezug genomner, Darin zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch das lediglich
zu Bemessungszwecken herangezogene Radiallager, Figur 2 einen Kreisausschnitt II
aus Figur 1 in vergrößerten Maßstab, Figur 3 einen Querschnitt durch ein kleines,
e.findungsgemäß gestaltetes Lager u n d Figur 4 einen Querschnitt durch ein großes,
in der erfirdungsgemäßen Weise gestaltetes Lager.
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Das für die Dimensionierung herangezogene, in Figur 1 schematisch
dargestellte Radiallager von gleicher Belastung sieht einen Lagerzapfen 1 sowie
eine mit dem Spiel s' bemessene Lagerschale vor, deren Umfang mit 2 bezeichnet ist.
Der Durchmesser der Lagerschale hat den Wert D.
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Der Lagerzapfen 1 berührt die Lagerschale am Auflagerpunkt 3, der
zeichnungsgemäß als oberer Scheitelpunkt erkennbar ist. Wenn nian eine Strecke von
einer Länge 3D/4 vom Punkt 3 ausgehend horizontal
nach unten verschiebt,
so berühren ihre Enderi schließlich den la(enschalenumfang 2 an den Stellen 4, von
denen eine gezeichnet ist.
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Zur Veranschaulichung ist der Bereich in Nähe der Stelle 4 gemäß Ftgur
2 vergrößert dargestellt. Darin ist R gleich dem Halbinesser der Lagerschale, während
r gleich dem Halbmesser des 7apfens ist.
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Von der Stelle des Schnittpunktes 4 an bis zum Anfang des Lagerzapfens
besteht das Lagerspiel s', dem der Winkel 3L gegenüberliegt.
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Letzterer ist definiert durch cos α = 3/4. Unter Berücksichtigung
dieser Beziehung läßt sich durch eine hier nicht näher dargestelitt Berechnung der
Wert für s' angeben mit
Damit ist der Mindestabstand zwischen dem Lagerzapfenunfang und der von zwei Rechenelementen
gebildeten Ecke definiert.
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Wie nun Figur 3 veranschaulicht, ist ein Lagerzapfen 5 von insgesamt
sechs Flächenelementen 6 nahezu spielfrei abgestützt. Diese sind Bestandteil eines
einzigen Stahlbandes, welches entsprechend der Polygonzahl abgewinkelt wurde, so
daß sich eine Lagerhülse 8 ergab.
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Letztere liegt mit ihren Kanten 9 an der Innenwandung der runden Büchse
7 an. Man erkennt weiterhin den Abstand von einer Kante 9 biszum Umfang des Lagerzapfens
5, der mit s' bezeichnet ist.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 4 finden starkwandige Lagerelemetlte
10 Verwendung, die mit Gehrungsflächen 11 aneinander angrenzen.
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Sie bilden dabei Innenkanten 12 aus, die vom Umfang des lagerzapfens
5 gleichfalls den Abstand s' aufweisen. Im übrigen liegt der Lagerzapfen 5 mit seinem
Umfang gleichfalls nahezu spielfrei an den Inneiiflächen der einzelnen Lagerelemente
10 an.
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Die Lagerlemente 10 lassen sich präzise aus fein bearbeiteten Metal@
streifen herstellen, wobei vor allem einT @obe Ob Obe@flächengute frzielt werden
kann. Zur Ausbildung der Lagerschale uettlell sie ist eine polygonale Büchse eingesetzt,
die in der Zeichnung nicht ht wiedergegeben ist. Innerhalb dieser Büchse können
sie praktisch spielfrei anliegen.