DE3633164C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft ein wartungsfreies Gleitlager
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind wartungsfreie Festschmierstoffgleitlager
und Sinterlager bekannt. Die Trägerelemente von Festschmierstoffgleitlagern
werden bisher mit polierten und geradlinigen
feinstbearbeiteten Gleitflächen hergestellt, was zur
Folge hat, daß der abgeriebene Festschmierstoff relativ
leicht und schnell aus dem Bereich zwischen den Gleitflächen
herausbewegt und damit relativ schnell verbraucht wird, was
wiederum nachteilig für den Schutz des betreffenden Lagers
ist. Der Festschmierstoff wird in Form von Stopfen in die
Bohrungen eingeklebt; dies ist nachteilig, weil sich der
Klebstoff mit dem Schmierstoff vermischt und als Fremdkörper
wirkt, wodurch die Schmierwirkung verschlechtert wird, was
oft zum vorzeitigen Verschleiß führt. Grundsätzlich muß bei
der Berechnung von Lagern gleichzeitig auf Belastung und
Geschwindigkeit Rücksicht genommen werden, wofür der sogenannte
p.v-Wert (N/mm2·m/s) maßgebend ist. Grundsätzlich
sind Festschmierstoffgleitlager zwar für höhere Belastungen,
nicht aber für höhere Geschwindigkeiten geeignet. Sinterlager
sind zwar für höhere Geschwindigkeiten einsetzbar als
Festschmierstofflager. Die Belastbarkeit ist aber geringer
als bei einem Festschmierstofflager. Es sind ferner Gleitelemente
aus Verbundwerkstoffen mit einem Trägerwerkstoff
aus Stahl und einer Beschichtung als Gleitfläche, beispielsweise
aus Zinnbronze, bekannt. Diese Gleitelemente zeichnen
sich durch gute Notlaufeigenschaften aus; sie sind häufig
hochverschleißfest und können raum- und gewichtssparend
hergestellt werden.
Durch die US-PS 28 50 336 ist eine Dosiervorrichtung
zum Schmieren eines Lagers bekannt, die außerhalb des
zu schmierenden Lagers angeordnet ist und die mit einem
Schmierstoffzufuhrende in eine in einem hülsenförmigen
Lagerteil für eine Welle ausgebildete Öffnung bis in die
Nähe der Welle hineinragt. An die Dosiervorrichtung ist ein
relativ großes Behältnis für Schmiermittel angeschlossen,
aus dem vorzugsweise unter Druck Schmiermittel der Dosiervorrichtung
und damit dem Lager zugeführt wird. Die Dosiervorrichtung
besteht aus einem porösen durchlässigen Material,
das außer auf den gegenüberliegenden Enden, über die
Schmierstoff zu- und abgegeben wird, eine den Austritt von
Schmierstoff verhindernde Isoliervorrichtung aufweist.
Die US-PS 43 42 491 und die DE-OS 29 46 921 zeigen
selbstschmierende Lager, die eine Lagerplatte aufweisen,
in der Pfropfen aus Schmiermittel angeordnet sind, die in
die Lagerfläche ragen. Die Schmiermittelpfropfen bestehen
bei dem Lager nach der US-PS 43 42 491 aus einer Mischung
aus Öl und einem Polymer, wie Polyethylen, Polypropylen
etc., wobei das Polymermaterial das Öl nach Art eines Dochtes
dem Lager durch Kapillarwirkung zuführt bei unter Last
erfolgender Drehung der Welle. Die Schmiermittelpfropfen
nach der DE-OS 29 46 921 bestehen aus einem metallischen
Lagermaterial mit einem hohen Anteil an Zinn oder aus einer
Mischung, die Schmiermittel enthält, das Molybdän-Disulfid
ist.
Bei den bekannten Lagern wird noch relativ viel
Schmierstoff verbraucht und ist die Schmierfilmbildung verbesserungsbedürftig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, das wartungsfreie Gleitlager der eingangs
genannten Art so zu verbessern, daß die Schmierfilmbildung verbessert
und weniger Schmierstoff verbraucht wird und damit der
Schutz des Lagers verbessert wird. Ferner strebt die Erfindung
an, das wartungsfreie Gleitlager der eingangs genannten
Art weiterhin so auszubilden, daß die guten Eigenschaften
von Festschmierstoffgleitlagern und/oder Sinterlagern und/
oder Verbundwerkstofflagern in einem Lager vereinigt werden
können. Schließlich wird angestrebt, das Gleitlager so
auszubilden, daß weitestgehend auf die Verwendung von Klebstoff
zum festen Einfügen der Schmierstoffelemente verzichtet
werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Ausbildung
gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung erfolgt
eine kombinierte Schmierung mit Festschmierstoff und Spuren
von Flüssigschmierstoff (beispielsweise Öl), wodurch sich
sehr gute Schmiereigenschaften ergeben und zugleich eine
verbesserte Langzeitschmierung erzielt wird.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Durch das Vorsehen von Aufrauhungen, Riefen oder
Tuschierungen nach Anspruch 2 bilden sich Nester, in denen
der Festschmierstoff zurückgehalten wird, wodurch sich
zusätzliche, die Schmierwirkung wesentlich erhöhende winzige
Schmierstoffdepots bilden. Hierdurch kann der Schutz des
Lagers wesentlich verbessert werden.
Durch die weitere Ausbildung gemäß Anspruch 4
wird die vorteilhafte kombinatorische Wirkung eines Festschmierstoffgleitlagers
und eines Sinterlagers erzielt.
Hierdurch ergibt sich ein sehr großer Anwendungsbereich.
Weitere Ausgestaltungen dieser Kombination nach Anspruch 4
sind in den weiteren Ansprüchen 5 bis 7 angegeben.
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 9 kann auf
Klebstoff zum festen Einfügen der Schmierstoffelemente
verzichtet werden. Das entsprechende Schmierstoffelement
wird in die konische Bohrung eingepreßt und sitzt durch
Verkeilung absolut fest. Der nachteilige Einfluß von Klebstoff
auf die Schmierwirkung wird dadurch verhindert.
Durch die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch
11 erhält das erfindungsgemäße Gleitlager zusätzlich
noch die guten Eigenschaften eines Trägerelementes mit einem
Verbundwerkstoff als Trägerwerkstoff.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung
eines erfindungsgemäßen Schmierstoff
speicherelementes,
Fig. 2 eine vereinfachte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Schmierstoffspeicher
elementes,
Fig. 3, 4 und 5 schematisch das Einlaufverhalten
des erfindungsgemäßen Schmierstoff
speicherelementes,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung
eines Teils eines zylindrischen Gleit
lagers, teilweise im Schnitt,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines
Teils eines leistenförmigen Gleitlagers
mit Schnittdarstellung,
Fig. 8 eine vergrößerte Detailansicht eines Ober
flächenteils der Lager nach Fig. 6 und 7
mit einer ersten Anordnung von Schmierstoff
elementen,
Fig. 9 eine andere Anordnung und Ausbildung von
Schmierstoffelementen, und
Fig. 10 einen Schnitt durch ein Trägerelement des
erfindungsgemäßen Gleitlagers mit konischen
Bohrungen zur Aufnahme von Schmierstoff
elementen.
Die Fig. 1 und 3 bis 5 zeigen eine perspektivische
Schnittdarstellung (Fig. 1) bzw. axiale Schnitte (Fig. 3
bis 5) eines zylindrischen Schmierstoffspeicherelementes 50
zum Einsetzen in eine Ausnehmung oder Bohrung 52 eines
Träger- oder Gleitlagerwerkstoffes 54. Das Schmierstoff
speicherelement 50 besteht aus einem becherförmigen Hohl
körper 56, dessen in der Gleitfläche 58 mündende Öffnung
von einer Festschmierstoffscheibe 60 verschlossen ist. Der
Hohlraum 62 des Hohlkörpers ist mit einem Flüssigschmier
stoff 64, wie Öl, gefüllt.
Die Festschmierstoffscheibe 60 weist mehrere kapillar
artige Bohrungen 66 auf, und der Hohlkörper 56 besteht vor
zugsweise aus einem porösen Sintermaterial, so daß Öl so
wohl über die Bohrungen 66 als auch über das Sintermaterial
und zusätzlich über den ebenfalls porösen Festschmierstoff
(Graphit oder Molybdändisulfid) gleitflächenseitig austreten
kann.
Der Hohlkörper kann auch aus Kunststoff oder Metall
bestehen, so daß bei massiver Ausführung des Hohlkörpers
Öl nur über den Festschmierstoff und die Bohrungen in der
Festschmierstoffscheibe austreten kann.
In den Fig. 3 bis 5 ist mit dem Bezugszeichen 68 ein
Gegenwerkstoff, beispielsweise eine Welle bezeichnet.
Die Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schmierstoffspeicherelementes. Die
Ausnehmung 52 hat hier die Form einer kegelförmigen Sack
bohrung, die von der mit den Bohrungen ausgestatteten, in
einem Ring 61 aus Sintermaterial, Kunststoff oder Metall
angeordneten Festschmierstoffscheibe 60 verschlossen ist.
Der eingeschlossene Hohlraum ist mit Flüssigschmierstoff,
beispielsweise Öl, gefüllt.
Anstelle reinen Öls wird vorzugsweise Öl in Verbindung
mit einem Additiv verwendet.
Je nach Einsatzzweck können Öle verschiedener Viskosität
eingesetzt werden. Bei Heißlagern mit hoher Reibwärme kann
auch Fett verwendet werden.
In dem Spalt zwischen Gegenwerkstoff 68 und dem Träger
werkstoff 54 bildet sich der Schmierfilm 70 etwa wie folgt
in drei Stufen aus:
Erste Stufe: Während des Einlaufvorganges tritt
- unterstützt durch die Gleitgeschwindigkeit - aus den
Bohrungen der Festschmierstoffscheibe das eingelagerte Öl
in fein dosierter Menge aus und bildet mit dem Abrieb des
Festschmierstoffes einen hochwirksamen und beständigen
Schmierfilm.
Zweite Stufe: Die Bohrungen werden allmählich durch
das Öl/Festschmierstoffgemisch verschlossen (Pfropfen 72), so daß keine
direkte Ölzufuhr mehr über die Bohrungen erfolgt und der
Einlaufvorgang beendet ist.
Dritte Stufe: In Abhängigkeit vom Schmierstoffverbrauch
wird Flüssigschmierstoff über das poröse Sintermaterial und
den porösen Festschmierstoff nachgeliefert, und es entsteht
eine vorzügliche und verbesserte Langzeitschmierung.
Das zylindrische Gleitlager nach Fig. 6 und das leisten
förmige Gleitlager 4 nach Fig. 7 bestehen aus einem Träger
element 6 bzw. 8, in denen Taschen oder Löcher in Form durch
gehender Bohrungen 10 oder Sackbohrungen 12 angeordnet
sind, in denen Festschmierstoff 14 und Sinterlagermaterial
16 eingebracht und gespeichert sind.
Eine mögliche Anordnung der Festschmierstoffstellen
14 und der Sinterlagermaterialstellen 16 ist in der Fig. 8
deutlicher dargestellt. Die Festschmierstoffstellen und
Sinterlagermaterialstellen sind abwechselnd in Reihen ange
ordnet, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß eine Über
deckung der Schmierfeldflächen in Bewegungsrichtung erfolgt.
Die Gleitflächen 18 und 20 der Gleitlager nach den
Fig. 6 und 7 sind aufgerauht, und zwar vorzugsweise durch
enge bogenförmige Riefen 22, wie dies besonders deutlich
in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Diese Riefen werden
durch einen Tuschiervorgang mit feinen spitzen Nadeln, die
jeweils kreisend über die Gleitfläche bewegt werden, erzeugt.
Die Sinterlagerelemente können anstelle Stopfen
form, wie in den Fig. 6 bis 8 auch die Form von Zylindern
bzw. Buchsen 24 haben, wie dies in der Fig. 9 in der Drauf
sicht dargestellt ist, und innerhalb dieser Buchsen 24 kön
nen Festschmierstoffeinlagerungen 26 vorgesehen sein.
Als Schmierstoffelement kann auch eine Sintermaterial
büchse 32 mit Festschmierstoffkern als komplette Einheit 36
eingesetzt werden, vgl. Fig. 10.
Anstelle einer üblichen zylindrischen Bohrung, wie
dies die Fig. 6 und 7 zeigen, kann gemäß Fig. 10 eine konische
Bohrung 38 verwendet werden, in die das Schmierstoffelement
entweder als Festschmierstoffstopfen 40, als Sintermaterial
büchse 32 mit Festschmierstoffkern 34 als komplette Ein
heit 36 oder als Sintermaterialstopfen eingepreßt ist.
Bei einer solchen Ausbildung erhält man einen festen Sitz
des Schmierstoffelementes durch Keilwirkung, ohne daß die
Verwendung von Klebstoff notwendig ist.
Das Trägerelement 6, 8 des Gleitlagers kann aus
einem Verbundwerkstoff bestehen mit einem Trägerwerkstoff 28
und einer Beschichtung 30 als Gleitfläche, wie dies beispiel
haft gestrichelt für das Gleitlager in der Fig. 7 dar
gestellt ist.
Durch die Aufrauhung oder Tuschierung 22 werden in
der Gleitfläche Rauhtiefen im Bereich von 1-5 µm erzeugt,
wodurch Nester entstehen, die sich mit Festschmierstoff
füllen, wodurch insgesamt die Schmierwirkung wesentlich ver
bessert wird.
Die Trägerelemente 6 und 8 bestehen aus geeigneten
Legierungen, beispielsweise CuSn7Pb. Besteht das Träger
element aus einem Verbundwerkstoff, so kann als Trägerwerk
stoff Stahl und als Beschichtung eine Bronze dienen. Die
Sinterwerkstoffe sind beispielsweise ölgetränkte Bronzen
oder Eisenwerkstoffe. Basis für Festschmierstoffe kann
beispielswiese Graphit und Molybdändisulfid sein.
Claims (13)
1. Wartungsfreies Gleitlager mit einem Trägerelement, das
gleitflächenseitig mit Ausnehmungen versehen ist, in die
Schmierstoff-Speicherelemente eingesetzt sind, dadurch
gekennzeichnet, daß das Speicherelement (50) einen zylindrischen,
becherförmigen oder ringförmigen, mit Flüssigschmierstoff
gefüllten Hohlkörper (56, 61) umfaßt, der aus
porösem Sintermaterial besteht, über dessen Poren der Flüssigschmierstoff
der Gleitfläche zuführbar ist, und der
gleitflächenseitig mit einer Festschmierstoffscheibe (60)
verschlossen ist, in der eine oder mehrere feine Bohrungen
(66) ausgebildet sind, über die beim Einlaufvorgang Flüssigschmierstoff
dosiert der Gleitfläche zuführbar ist.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleitfläche (18, 20) des Trägerelementes (6, 8) mit
Aufrauhungen, sehr feinen, engen, bogenförmigen Riefen oder
Tuschierungen (22) versehen ist.
3. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rauhtiefe der Aufrauhung oder der Riefen im Bereich
1-5 µm liegt.
4. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägerelement (6, 8) gleitflächenseitig zusätzlich
mit Sinterlagermaterial (16) gefüllte Ausnehmungen (10, 12,
24) aufweist.
5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmungen die Form von ringförmigen (24), wendelförmigen
oder geraden Nuten oder von Bohrungen (10, 12)
aufweisen.
6. Gleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb eines ringförmigen Sinterlagerelements (24)
ein Festschmierstoffspeicher (26) angeordnet ist.
7. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß als Schmierstoffelement eine
Sinterlagermaterialbüchse (32) mit einem Kern (34) aus
Festschmierstoff als komplette Einheit (36) vorgesehen ist.
8. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (6, 8) aus
Metall oder einem Sinterlagermaterial besteht.
9. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Schmierstoffelemente
(Festschmierstoffstopfen 14, Sintermaterialstopfen
16, Sintermaterialbüchse 32 mit Festschmierstoffkern
(34), konische Bohrungen (38) im Trägerelement (6, 8) vorgesehen
sind.
10. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierstoffelemente
(14, 16, 26, 36) und/oder die Schmierstoffspeicherelemente
(50) so angeordnet sind, daß in Bewegungsrichtung eine
Überdeckung der Schmierfeldflächen erfolgt.
11. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (6, 8) aus
einem Verbundwerkstoff mit einem Trägerwerkstoff (28) und
einer Beschichtung (30) als Gleitfläche besteht.
12. Gleitlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Trägerwerkstoff (28) Stahl und die Beschichtung (30)
Bronze ist.
13. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierstoff-Speicherelemente
(50) und die Schmierstoffelemente (14, 16, 26, 36)
kombiniert im Trägerelement (6, 8, 54) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863633164 DE3633164A1 (de) | 1986-03-06 | 1986-09-30 | Wartungsfreies gleitlager |
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Publications (2)
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DE3633164C2 true DE3633164C2 (de) | 1992-03-05 |
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