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Hydrostatisches Axiallager
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Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Axiallager, das insbesondere
fiir ein Gleitstück des Kolbens vom hydrostatischen Axialzenerator oder Motor mit
einem veränderlichen oder konstanten Kolbenhub ,eeeiznet ist, das bei einem hohen
Druck und auch bei einer hohen Drehzahl arbeiten kann.
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Die einfachste bekannte Ausführung eines hydrostatischen Axiallagers,
das fiir das Cleitstück des Kolbens des hydrostatischen Generators oder Motors angewendet
wird, ist das Lager eines kreisförmizen Außenumrisses, das in dem Zentralteil eine
kreisförmige Vertiefung aufweist, in welche ein Zuführunqskanal mündet, Vom Gesichtspunkt
der energetischen Verluste ist das optimale Verhältnis des Durchmessers der ringförmigen
Vertiefung zum Außendurchmesser des Lagers ungefähr 0,6. Ein Nachteil dieser Ausführung
ist ihre herabgesetzte Tragfähigkeit im Verhältnis zu der belastenden Kraft des
Kolbens bei hohem Arbeitsdruck oder hoher Drehzahl, was durch die Abhängigkeit der
Viskosität der benutzten Arbeitsflüssigkeiten, insbesondere der Mineralöle,
in
Abhängigkeit vom Druck und von der Temperatur verursacht wird.
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Eine weitere bekannte Ausführung weist zwecks Herabsetzung der Abhängigkeit
der Tragfähigkeit von der Viskosität der Arbeitsflüssigkeit an der Außenseite der
Dichtungsverfläche eine Kreisrinrnut auf, welche die Dichtunesfläche von der gleitfähigen
Kreisringfläche trennt, die als ein hydrostatisches Layer arbeitet, weil die Kreisrinpnut
durch die Dränungskanäle mit einem Abfallraum verbunden ist. Bei dieser Ausführung
wird das Verhältnis des Außenraumes der Dichtungsfläche zum Durchmesser der Kreisringvertiefung
o,° bis 0,85 gewählt, wodurch die Abhängigkeit der Tragfähigkeit des Lasers von
der Änderung der Viskosität der Arbeitsflüssigkeit bedeutend vermindert wird, jedoch
die Größe der Durchflußverluste im Lager dadurch erhöht wird. Die äußere Kreisringfläche
nimmt die unausvewotenen Axialkräfte auf und gleichzeitig erhöht sie die Winkelstabilität
des Lagers gegenüber der Führungsfläche. Gleichzeitig vergrößert sie derart den
Außendurchmesser des Lasers in dem Maß, daß sie es nicht ermöglicht, den maximalen
Durchmesser der Kolben in dem eingebauten Raum des Zylinderblocks zu erzielen, was
die Leistungs- und Gewichtsparameter des Getriebes und auch seinen Wirkungsgrad
vermindert.
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Diese Nachteile beseitiot die Erfindung. Es ist die Aufgabe der Erfindung.
ein einfach herstellbares, exakt fiihrendes Axiallager zu schaffen, das sich durch
niedrige Reibungs- und Druckverluste sowie durch seine Unabhängigkeit von der Viskosität
der Arbeitsflüssigkeit auszeichnet.
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Die Erfindung findet Anwendung an einem hydrostatischen Axiallager
eines ringförmigen Außenumrisses, welches eine
ringförmige Vertiefung
in dem Zentralteil, einen Zuführungskanal, der in die ringförmige Vertiefung mündet,
eine Dichtunsfläche und eine Kreisringnut enthält.
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Das Wesen der Erfindun besteht darin, daß die Dichtungsfläche an beiden
Seiten der Kreisringnut angeordnet ist. Der Unterschied des Außenhalbmessers der
Dichtungsfläche und des grösseren Halbmessers der Kreisringnut ist größer alS der
Unterschied des kleineren Halbmessers der Kreisringnut und des Innenhalbmessers
der Dichtungsfläche. Das Verhältnis der zweiten Tiefe der Kreisringnut zu der ersten
Tiefe der kreisförmigen Vertiefung ist o,2 bis o,6.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen hydrostatischen Axiallagers sind
die niedrigen Reibungs- und Durchfußverluste, diherabgesetzte Abhängigkeit der Tragfähigkeit
von der Änderung der Viskosität der Arbeitsflüssigkeit, die erhöhte Winkelstabilität
gegenüber der Führungsfläche, die erhöhte dynamische Steifigkeit in der Axialrichtung,
die Herstellungs einfachheit und der Außendurchmesser des Lagers, der die optimale
.4usnutzun,; des'Einbauraumes des Zylinderblocks vom Gesichtsnunkt des Durchmessers
der Kolben ermöelicht, was eine Voraussetzung fiir eine Erhöhung der Leistung und
der Wirksamkeit des Getriebes ist.
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Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnuna
schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles des hydrostatischen Axiallagers
nach der Erfindung näher erläutert. Es zeiten: Fi, 1 eine Stirnansicht auf das hydrostatische
Axiallager de Gleitstflckes, Fi. 2 einen Schnitt durch die Ebene A-A von Fiv. 1,
Fiv.
3 einen Verlauf des hvdrostatischen Drucks im Layer, Fi. 4 einen Verlauf des hydrodynamischen
Drucks bei der schnellen Verminderunf der Lücke zwischen dem Gleitstück und seiner
Führungsfläche.
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In dem Gleitstnck 1 ist ein Zuführungskanal 2 gebildet, durch den
die Arbeitsflüssigkeit in die ringförmige Vertiefung strömt, von wo sie weiter durch
die Lücke (den Spalt) zwischen der Dichtungsfläche 4 des hydrostatischen Axiallagers
und seiner Führungsfläche 5 fortschreitet. Durch Bildunc einer Kreisrinenut 6 auf
die Weise, daß die Dichtungsfläche 4 sich an ihren beiden Seiten befindet, bildet
sich bei der ringförmigen Vertiefung 3 ein weiterer Abschnitt, der am Hervorrufen
der hydrostatischen Kraftteilnimmt, die bei dem gegebenen Arbeitsparsineter von
der Viskosität der Flüssigkeit unabhänRiF ist, wobei die Kreisringnut 6 an den Reibungsverlusten
zwischen dem Gleitstück 1 und der Führungsfläche 5 praktisch nicht teilnimmt. Bei
Änderung der Parallelität des hydrostatischen Axiallsvers des Gleitstückes 1 und
seiner Führungsfläche 5 entsteht eine hydrostatische Ergänzungskraft auch in dem
Abschnitt zwischen dem grösseren Halbmesser r3 der Kreisrinqnut 6 und dem Außenhalbmesser
r4 der Dichtungsfläche 4, wobei diese hydrostatische Ergänzungskraft gegen die erwähnte
Änderung der Parallelität wirkt. Bei einer schnellen Annäherung der Dichtungsfläche
4 der Gleitstticks 1 an seine Führungsfläche 5 kommt es zum Ausdrückken der Flüssigkeit
zwischen diesen Flächen, was die Bildung des hydrodynamischen Drucks Pd verursacht,
der auch in der Kreisringnut 6 einwirkt, wodurch der Wert der hydrodynamischen Dämpfkraft
erhöht wird, was die Geschwindigkeit der Annäherung der Dichtungsfläche 4 an die
Führungsfläche herabsetzt und die dvnamische Steifheit des hydrostatischen Lasers
erhöht.
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Die zweite Tiefe h2 der Kreisringnut 6 soll aus dem Grunde der schnellsten
Übertragung des Drucks P2 möglichst klein sein, wobei die erste Tiefe h1 der kreisförmigen
Vertiefung 3 die gleichmässige Verteilung des Drucks n in dem ganzen Raum der Vertiefung
3 sichern soll. Durch geeignete Wahl des gegenseitigen Verhältnisses der Halbmesser
r1, r2, r3, r4 können die gewünschten Eigenschaften des Lagers mit Rücksicht auf
die Tragfähigkeit, die Größe der energetischen Verluste und die dynamische Steifheit
erzielt werden. Durch Ausnützung der wanzen Fläche des Lagers für die Bildung der
hydrostatischen Kraft wird es möglich, das Lager durch einen Kolben mit einem solchen
Durchmesser zu belasten, der in einem maximal möglichen Maß den Raum im Zylinderblock
ausnutzt. Die Herabsetzung der Durchflußverluste im Lager sichern die zwei Teile
der Dichtunesfläche 4, die um die Kreisringnut 6 gebildet wurden.
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Verzeichnis der Bezugszeichen 1 Gleitstück 2 Zuführungskanal 3 Kreisvertiefung
4 Dichtungsfläche 5 Führungsfläche 6 Kreisringnut P1 statischer Druck der Flüssigkeit
in der Kreisversenkung P2 statischer Druck der Flüssigkeit in der Kreisringnut dynamischer
Druck h1 erste Tiefe h2 zweite Tiefe r1 Innenhalbmesser r2 geringerer iialbmesser
r3 grösserer Halbmesser r4 Außenhalbmesser
L e e r s e i t e