DE751618C - Gleitlager - Google Patents

Description

• Gleitlager Das Gleitlager wird unter der Annahme berechnet und bemessen, ,daß der im Lager laufende Zapfen die Form eines geraden Stabes aufweist, so daß an allen Stellen der Lagerbuchse infolge gleicher Drücke gleiche Betriebsbedingungen entstehen. In Wirklichkeit ist diese Voraussetzung nicht gewahrt, da durch Ungenauigkeit beim Zusammenbau und vor allem infolge von Durchbiegungem des Zapfens unter der Betriebslast Abweichungen in der gegenseitigen Lage von Zapfen und Welle entstehen. Es treten hierdurch die gefährlichen Kantenpressungen auf, .die die Festigkeitswerte des Materials der Lagerbuchse übersteigen können und dann zu Lagerzerstörungen führen. Man hat geglaubt, diesen gefährlichen Erscheinungen dadurch -beikommen zu können, d,aB man das Verhältni!s@ von Länge zum Durchmesser des Lagers verkürzt oder .das La, -er selbst einstellbar macht. Die Verkürzung des Lagers ist nur innerhalb gewisser Grenzen möglich, während die Eins.tellbarkeiteine verwickelte Bauform erfordert und unter manchen Betriebsverhältrnissen überhaupt nicht anwendbar ist. In solchen Fällen hat man sich eine Verbesserung der Verhältnisse ,dadurch versprochen, daB man dem Lagergehäuse durch Verringerung .der Wandstärke elnne gewisse Elastizität gab und durch einen kräftig gehaltenen Randwulst glaubte, die Querschnittsform des Lagers sichern zu können. Diie Erfahrung zeigt jedoch, daß dieser Weg ebenfalls nicht völlig befriedigt, vor allem deshalb, weil erfahrungsgemäß Verformungen eintreten, die gerade erst gefährlich werden.
• Die Erfindung löst die Aufgabe, die sieb durch das Auftreten der Kantenpressungen ergibt, bei Lagern, bei denen die Lagerbuchse eine höher- Wärmedebnungszahl besitzt als das Lag°rgehäuse, wobei das Lagergehäuse mindestens an einer Stelle durch eine Rippe od. dgl. wesentlich gegenüber der übrigen Gehäusewandstärke verstärkt isst, auf einem neuartigen Wege, nämlich dadurch, daß die Wandstärke des Lagergehäuses von der Rippe nach dem Gehäuseende oder den. Gehäuseenden zu derart abnimmt, daß die bei der Lagerbeanspruchung auftretende Verformung von Buchse und Gehäuse infolge der zwischen diesen beiden entstehenden Verformungskräfte an dem Gehäuseende bzw. den Gehäuseenden unterhalb der plastischen Verformung der Buchse und des Lagergehäuses bleibt.
• Auf diese Weise kann die Buchse unter den Verforinungslcräften -das Gehäuse aufweiten und sich dadurch der Durchbiegungslinie der Welle anpassen. Die neue Ausführung ermöglicht es, .daß beim Auftreten von Kantenpressungen und der damit verbundenen Temperatursteigerung die Lagerbuchse in ihren nach dem Gehäuseende bzw. den Gehäuseenden zu gelegenen Zonen, also dort, wo die Pressungen auftreten, gewissermaßen aufblüht, die Buchse also eine ballige Innenform annimmt, die sich der tatsächlichen Gestalt des Lagerzapfens weitestgehend anpaßt. Wichtig ist dabei im Gegensatz zu bereits erwähnten älteren Vorschlägen, daß keine Versteifungswülste u. d:gl. vorgesehen sind, die etwa dem Aufblühen der Buchse entgegenwirken könnten. Da das Gehäuse gemäß der Erfindung an den kritischen Stellen so bemessen ist. daß dieses nachgeben kann, ehe eine plastische Verformung der Buchse oder des Gehäuses eintritt, nimmt die Buchse und das Gehäuse im unbelasteten Zustand wieder i:in° ursprüngliche Form an, d. h. die Buchse wird teils durch ihre eigene Elastizität und durch die Elastizität des oder der Gehäuse-.°nden in ihre ursprüngliche Stellung zurück---drückt. Sie Sie kann sich also in 'keinem Betri.eb.szustand ablösen.
• Die Erfindung führt zu wertvollen Ausblicken vor allem dann, wenn als Baustoff für die Lagerbuchse ein Metall mit ni-eidrigliegender Ouetschgrenze verwendet wird. Bei einem derartigen Metall würde unter Verwendung der sonst üblichen Bauform bei der auftretenden Erwärmung eine erhebliche Materialbeanspruchung eintreten, die über das Gebiet der elastischen Verformung hinaus in das Gebiet der plastisoien -Verformung, komint. Kühlt sich das Lager infolge Betriebsunterbrechung dann wieder ab, so hat die Lagerbuchse jetzt infolge der bleibenden Verformung einen geringeren Außendurchmesser als das Lagergehäuse, d. h. die Buchse ist lose geworden. Gerade das ist aber bekanntlich sehr gefährlich. Wenn man jedoch gemäß der Erfindung die Wandstärke des Gehäuses mindestens an den Enden nur so groß wählt, daß bei der infolge Lagererwärmung auftretenden Verformung von Buchse und Gehäuse die zwischen beiden entstehenden Verforinungskräfte unterhalb der für eine plastische Verformung der Buchse notwendigen Kräfte bleiben, so ist der feste Sitz der Lagerbuelis; sowohl im kalten als auch im Betriebszustand gewä"lirleistet.
• Sowohl dann, wenn es sich darum handelt, Kantenpressungen dadurch zu mildern, daß man der Buchse die Möglichkeit gibt, sich entsprechend zu verformen, als auch dann, wenn es sich darum handelt, bei .einem Lagermaterial großer Wärmeausdelinungszalil bleibende Vürformungen zu vermeiden, lassen sieh die jeweils erforderlichen Wandstärken von Buchse und Gehäuse aus bekannten Gleichurigen der Festigkeitslehre ermitteln. So gilt z. B. für den Fall, daß die Durchbiegung der `Felle berücksichtigt werden soll, folgende Gleichung Hierin bedeuten S(, und SIf - Wandstärken von Gehäuse und Buchse, EG und EB = Etastizitätsmodul des Werkstoffes von Gehäuse bzw. Buchse, il = Außendurchmesser der Buchse, f @ Wellendurchbiegung, .Ja = Unterschied der Wärme:dehnungsziffern, Temperaturänderung des Lagers.
• Die Erfindung sei an Hand einiger Abbildungen erläutert: Fig. z stellt die Grundform eines Lagers gemäß der Erfindung dar. Die Lagerbuchse B ist in das Gehäuse G eingesetzt, das im Grundaufbau eine Art dicke Mittelrippe mit sich sehr stark verjüngenden Zylinderkörpern darstellt. Diese Zylinderkörper weisen an ihren Enden keinerlei Verd'ickun!gen, Rippen, Randwülste od. dgl. auf, so daß, wenn jetzt eine Durchbiegung des Wellenzapfens um den Betrag f (Fig. 2) stattfindet, das Lager sieh verformen oder, wie es bereits genannt wurde. aufblühen kann, so daß es sich der Durchbieguig der Welle weitestgehend anpaßt, ohne daß Kräfte auftreten, die den Werkstoff gefährden können.
• Es war vorhin bereits erläutert. daß unter Umständen beim Überschreiten der Elastizitätsgrenze des Lagerbaustoffs eine Lockerung i der Buchse im Gehäuse eintrete. Dieser Vorgang wäre naturgemäß auch bei einem Lager nach den Fig: r und 2 möglich, d!a die dicke Mittelrippe der Verformung ,der Buchse einen erheblichen Widerstand entgegensetzt. Praktisch wäre das jedoch unerheblich, denn wenn das :Lager erkaltet und sich der Baustoff in der Zone,d!er Mittelrippe tatrsächl:ich bleibend verformt haben sollte, s o daß sich die Buichsie vom Gehäuse löst, so istdoch die Spannung zwischen dem erkalteten Gehäuse und den Endzonen der Buchse so ,groß, daß die Buchse sich nicht lockern kann.. Will man in dieser Beziehung n.oc'h einen Schritt weitergehen" §o kann man die in Fig. 3 dargestellte Maßnahme treffen, d. .h. man kann in -der Zone M von vornherein einen etwas kleineren Durchmesser,der Lagerbuchse anwenden, so daß ein Anliegen zwischen Buchse und Gehäuse in dieser Zone erst im Betriebszustand vorbanden ist.
• Es ist selbstverständlich nichterforderlich, ,daß Buchse und Gehäuse miteinander abschneiden, sondern es Ist auch eine Bauform entsprechend Fig. 6 möglich, bei der die Buchsee mit den Enden E über das Gehäuse :hindurc'hragt.
• Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Sonderausführung einer Lagerstelle gemäß der Erfindung in derWeise, daß das Lagergehäuse zwei verstärkte Ringzonen G aufweist, die den wärmenachgiebigen, Teil -des Gehäuses in die drei Zonen Z1, Z2, Z3 unterteilen. Ein derartiges Lager nimmt den in der Fig. 5 dargestellten Betriebszustand an. Der Vorteil hierbei liegt -darin, daß die Druckspitze im Ölfilm in der Lagermitte abgebaut wird, so daß die gesamte Lagerfläche gleichmäßiger zur Übertragung .der Belastung ausgenutzt wird.
• Die Erfindung gilt -in gleicher Weise für Lager mit umlaufendem Zapfen wie für Lager mit hin und her gehenden Stangen; ebenso ist die Erfindung in gleicher Weise bei. ungeteilten wie bei geteilten Lagern anwendbar.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Gleitlager mit einer Lagerbuchse. ,deren Wärmnedehnungsz ahl größer ist als dlie des Lagergehäuses, in das, die Buchse unmittelbar eingesetzt ist, woibei dasLagergebäuse inindesten@s an einer Stelle- durch eine Rippe ad. digl. wesentlich gegenüber .der übrigen Gehäusewandstärke verstärkt -ist, dadurch gekennzeichnet, idaß die Wandstärke des Lagergehäuses, von der Rippe n.a,ch dem Gehäuseende oder den Geh äuseenden zu derart abnimmt"daß die bei ,der Lagerbeanspruchung auftretende Verformung von Buchse und Gehäuse infolge der zwischen diesen -beiden entstehenden Verformungskräfte an dem Gehäuseende bzw. den Gehäuseenden unterhalb der plastischen Verformung der Buchse und ,des Lagergehäuses bleibt.
2. 2. Gleittager mit einer Lageirbuchse, deren Wärmeidehnungszahil größer ist als die des Lagergehäuses, in das die Buchse unmittelbar eingesetzt ist, wobei das Lagergehäuse mindestens an einer Stelle durch eine Rippe o@d. dgl. wesentl eh gegenüber der übrigen Gehäusewandstärke ver-.s.tärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Lagergehäuses: an einem oder an beiden Enden nach Maßgabe der Buchsenwandstärke, der Elastizitätszählen ,des Gehäuses und der Buchse, des Buchsendurchmessers der Zapfendurchibiegung und gegebenenfalls der auftretende Lagertemperatur sowie der unterschiedlichen Wärmedehnun@gszahl so bemessen, ist, daß sich das Lagergehäuse durch die Wäirmed@ehnungskräfte der Buchse und durch die Ölfilmdrüake des Lagers der Durchbiegungslinie der Welle anpaßt.
3. 3. Gleitlager nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse im kalten Zustand nur auf einem Teil ihrer Sitzfläche kraftschlü ssig irn Gehäuse gehalten wird.. ZurA,bgrenzung des. Erfindungsge:gens,tands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deeutsicbe Patentsidhriften Nr. 426 999, 456041-österreichische Patentschrift Nr. 89 577; ' ' USA.-Pate.ntschriften Nr. 8oo 8i7, 882 579,I 345 o63.