DE3200439A1

DE3200439A1 - Pruefmaschine

Info

Publication number: DE3200439A1
Application number: DE19823200439
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl.-Ing. 5000 Köln Zur Nieden
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1982-01-09
Filing date: 1982-01-09
Publication date: 1983-07-21

Description

Prüfmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfmaschine für Gleitlager, bestehend aus einem Gehäuse, einer im Gehäuse und in zumindest einem Prüfgleitlager gelagerten rotierenden Welle sowie einer Belastungsvorrichtung.
Eine derartige Prüfmaschine ist allgemein bekannt.
Sie dient in erster Linie zur Feststellung der Verschleißfestigkeit eines Gleitlagers, wobei über einen hydraulischen Arbeitszylinder das Gleitlager mit einem konstanten Druck belastet wird. Die Layerbelastung ist dabei über den Druck am Hydraulikkolben des Arbeitszylinders leicht und unabhängig von der Wellendrehzahl variabel einstellbar, so daß mit dieser Prüfmaschine auf einfache Weise die Verschleißfestigkeit eines Gleitlagers für verschiedene Belastungszustände zuverlässig und relativ leicht rechnerisch nachvollziehbar bestimmt werden kann.
Neben der Verschleißfestigkeit bei konstanter Belastung ist für die Dauer festigkeit eines Gleitlagers die Ermüdungsfestigkeit bei wechselnder Beanspruchung von Bedeutung. Die Ermüdungsfestigkeit wird vielfach auf Prüfmaschinen bestimmt, die hydraulisch arbeiten und mittels eines steuerbaren pulsierenden Arbeitskolbens das Gleitlager einer schwellenden oder einer im Schwellbereich liegenden Beanspruchung unterziehen, wobei die Steuerung üblicherweise von einer elektronischen Einrichtung übernommen wird.
E;in derartiges Prüfverfallren heialtet zwar oen Vorteil, daß Verschleiß- und Brlüdungsfestigkeitsprüfung auf derselben Maschine durchgeführt werden können, aber dennoch erscheint dieses Verfahren wegen des durch die Steuerung des Arbeitskolbens bedingten kostspieligen und komplizierten Aufbaus der Prüfmaschine unrentabel, zumal Fehlerquellen aufgrund der Werkstoffbelastung der Hydraulikeinrichtung nicht auszuschließen sind. Daneben sind Prüfmaschinen bekannt, bei denen durch umlaufende Unwuchten die rotierende Welle direkt belastet wird oder durch elektromagnetische Resonanzerregung eine Belastung des Lagers im Hochqfrequenzbereich erfolgt.
Diese Prüfmaschinen sind aber für eine getrennte Bestimmung von Ermüdungsfestigkeit bei wechselnder Belastung und Verschleißfestigkeit bei konstanter Belastung weniger geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der die Ermüdungsfestigkeit von Gleitlagern auf einfache Weise bestimmt werden kann. Ferner soll diese Maschine mit geringem Aufwand so umgerüstet werden können, daß auf ihr auch eine Verschleißfestigkeitsprüfung durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Welle vorzugsweise im mittigen Bereich ihrer Lauffläche im Prüfgleitlager zumindest eine Tasche in beliebiger geometrischer Form aufweist. Der Vorteil der Lösung besteht darin, daß auf einfache Art und Weise das Gleitlager einer wechselnden Belastung unterzogen werden kann, wobei kostspielige und aufwendige Gestaltungselemente an der Prüfmaschine vermieden werden und die periodische Störung des hydrodynamischen Schmiertilmes des Gleitlagers durch die rotierende Welle selbst erfolgt, wodurch etwaige Fehlerquellen durch störanfällige Zwischenglieder prak tisch auszuschließen sind. Da die Prüfmaschine mit einer Belastungsvorrichtung z.B. in Gestalt eines hydraulischen Arbeitszylinders ausgerüstet ist, beinhaltet die Lösung den weiteren Vorteil, daß Ermüdungsfestigkeitsprüfung und Verschleißfestigkeitsprüfung auf derselben Prüfmaschine durchgeführt werden können. Für die Umstellung der Maschine auf die jeweils verschiedenen Prüfverfahren ist dabei lediglich die Welle mit Tasche gegen eine Welle ohne Tasche bzw. umgekehrt auszutauschen, so daß der Umrüstaufwand in vorteilhafter Weise gering ist.
Die Taschen können jede beliebige Form aufweisen.
Ihre zahlenmäßige Verteilung auf der Lauffläche der Welle bestimmt die Anzahl der Störungen pro-Umdrehung und ihre Gestaltung die Amplitude der Störfrequenzen. Zweckmäßigerweise sind sie aber so gestaltet, daß sie rationell und genau hergestellt werden können. So sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Tasche rund in Form eines Sackloches oder eines Zylinders ausgeführt ist, womit der Vorteil verbunden ist, daß der Prüfvorgang relativ leicht rechnerich nachvollziehbar ist.
Sind zwei oder mehrere Taschen auf der Lauffläche der Welle vorgesehen, wird vorgeschlagen, daß jeweils zwei Taschen eine gemeinsame senkrechte Achse zur Lauffläche aufweisend gegenüberliegend angeordnet sind. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Belastungswechsel im gleichen zeitlichen Rhythmus erfolgen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß zwei gegenüberliegende Taschen miteinander verbunden sind und daß das Volumen der Tasche veränderbar ist.
Hierdurch ist es möglich, die gleiche Welle für verschiedene Belastungszustände zu verwenden. Die Volumenveränderbarkeit kann dabei in einfacher Weise so realisiert sein, daß das Sackloch bzw. der Zylinder mit einem Gewinde versehen ist, in das ein das Volumen der Tasche verkleinernder einsatz geschraubt wird.
Eine besondere Ausführung der Erfindung sieht vor, daß der Durchmesser der Taschen im Verhältnis 1 : 2 zur Gleitlagerbreite ausgebildet ist, um die stärkste Ermüdung des Gleitlagers an definierten Stellen in der Lagermitte und in den zwei Randzonen auftreten zu lassen.
Das Prüfgleitlager ist ferner zweckmäßigerweise mit Meßeinrichtungen wie z.B. Druck- und Temperaturmeßfühlern versehen, um Anhaltspunkte über die Versuchsparameter, z.B. Viskosität des Schmieröles, zu bekommen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht die erfindungsgemäße Prüfmaschine; Fig. 2 einen Querschnitt des Prüfgleitlagers der erfindungsgemäßen Prüfmaschine; Fig. 3 eine Seitenansicht des Prüfgleitlagers nach einig. 2 im Schnitt; Fig. 4 schematisch den Schmierfilmdruck des Gleitlagers als Funktion der Layerbreite der erfindungsgemäßen Prüfmaschine.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Seitenansicht die erfindungsgemäße Prüfmaschine dargestellt. Die Prüfmaschine besteht aus einem Gehäuse 1 mit zwei Stützlagern 2, in denen eine rotierende Welle 3 gelagert ist. Ferner ist ein Prüfgleitlager 4 vorgesehen, das mit einem hydraulischen Arbeitszylinder 5 über eine Stoßstange 6 verbunden ist. Durch den Kolben 5a des Arbeitszylinders 5 wird das Gleitlager 4 konstant so gering belastet, daß in jedem Augenblick noch vollständige Filmtrennung zwischen Welle 3 und Gleitlager 4 besteht. Ferner sind in der Lauffläche der rotierenden Welle 3 im Gleitlager nicht näher dargestellte Taschen vorgesehen, die eine periodische Störung des hydrodynamischen Schmierfilms des Gleitlagers 4 verursachen.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Prüfgleitlagers 4 der erfindungsgemäßen Prüfmaschine nach Fig. 1. Das Prüfgleitlager 4 wird durch zwei Lagerschalen 4a und 4b gebildet. Die rotierende Welle 3 weist zwei Taschen 7 auf, die jeweils eine gemeinsame senkrechte Achse zur Lauffläche aufweisend gegenüberliegend angeordnet und in Form eines Zylinders ausgeführt sind.
Fig. 3 verdeutlicht in einer yeschnittenen Seitendarstellung das Prüfgleitlager nach Fig. 2. Die Tasche 7 ist auf der Welle 3 im mittigen Bereich ihrer Lauffläche im Gleitlager 4 vorgesehen.
In Fig. 4 ist schematisch der Schmierfilmdruck des Gleitlagers der erfindungsgemäßen Prüfmaschine als Funktion der Lagerbreite für die Ermüdungsfestigkeitsprüfung dargestellt.Die Kurve 8 kennzeichnet den Schmierfilmdruck zu einem Zeitpunkt, in dem eine Tasche den engsten Schmierspalt durchläuft. Die Kurve 9 hingehen stellt die Druckverteilung des Schmierfilms dar, während sich ein glatter Teil der Wellenlauffläche im engsten Schmierspalt befindet.
Die Bereiche der Wechselbeanspruchung sind schraffiert dargestellt. Die Amplituden 8a der Störung des Schmierfilmes sind abhängig von der Gestaltung der Tasche 7. Die Darstellung verdeutlicht, daß mit der erfindungsgemäßen Prüfmaschine eine Wechselbeanspruchung eines Gleitlagers erzeugt werden kann.

Claims

Patentansprüche 1 Prüfmaschine tur Gleitlager, bestehend aus einem Gehäuse und einer im Gehäuse und in zumindest einem Prüfgleitlager gelagerten rotierenden Welle sowie einer Belastungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) vorzugsweise im mittigen Bereich ihrer Lauf fläche im Prüfgleitlager (4) zumindest eine Tasche (7) in beliebiger geometrischer Form aufweist.
2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (7) rund in Form eines Sackloches oder eines Zylinders gestaltet ist.
3. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2 und mit zwei oder mehreren Taschen in der Lauffläche der Welle, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Taschen (7) eine gemeinsame senkrechte Achse zur Lauffläche aufweisend gegenüberliegend angeordnet sind.
4. Prüfmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Taschen (7) miteinander verbunden sind.
5. Prüfmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn..eichnet, daß das Volumen der Taschen (7) veränderbar ist.
6. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Tasche (7) im Verhältnis 1 : 2 zur Gleitlagerbreite ausgebildet ist.
7. Prüfmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgleitlager (4) mit Meßeinrichtungen wie z.B.

Druck- und Temperaturmeßfühlern versehen ist.