DE850093C

DE850093C - Gleitlager zur Aufnahme von Radial- und Axialkraeften

Info

Publication number: DE850093C
Application number: DEW3992D
Authority: DE
Inventors: Louis Pohl
Original assignee: WAGNER HOCHDRUCK DAMPFTURBINEN
Current assignee: WAGNER HOCHDRUCK DAMPFTURBINEN
Priority date: 1944-10-10
Filing date: 1944-10-10
Publication date: 1952-09-22

Description

Gleitlager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften Der vorliegende Erfindungsgedanke vermittelt eine Lehre für den Bau einfacher, kombinierterLager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften. Die Lager eignen sich insbesondere für Getriebe aller Art bei beschränkten Platzverhältnissen ohne Anwendung von Kugellagern und wobei Axialkräfte auftreten, die durch einfache Anlaufflächen, wie sie bei Halsgleitlagern üblich sind, nicht aufgenommen werden können, so daß besondere Axiallager, Ring-oder Segmentdrucklager, erforderlich würden.
Es ist bekannt, daß Spezialkugellager zur Aufnahme solcher Kräfte geeignet sind; Kugellager sollen aber nicht zur Anwendung kommen. Auch Gleitlager neuer Konstruktion, die Kugellager ersetzen sollen, können geringe Axialkräfte aufnehmen, die aber für größere Belastungen nicht ausreichen. Das kombinierte Lager nach dem Erfind'ungsgedanken besteht aus einem zylindrischen Lagerteil und einem konischen Fortsatz, wobei erfindungsgemäß der konische Teil die Axialkraft und, bei normaler Anordnung auch den Hauptteil der zu übertragenden Radialkraft durch schwimmende Reibung überträgt.
Die Anwendung schwimmender Reibung auch für den konischen Lagerteil bewirkt also, daß bei einfachster Lagerausbildung neben der Radialkraft auch eine erhebliche Axialkraft von dem kombinierten Lager sicher zu übertragen ist und die Reibungsarbeit, weil sich die aufzunehmenden Kräfte geometrisch addieren, geringer ist als bei getrennten Lagern, Radial- und Drucklagern, gleicher Leistung.
Für den konischen Teil für kleinere Belastungsverhältnisse ist es zweckmäßig, einen Kegelwinkel von ungefähr 6o° zu wählen, weil sich damit alle Lagerverhältnisse aus und kleiner beherrschen lassen und eine einfache Normung der Lager möglich ist. Bei einem Winkel von 6o° wird dabei bei kleineren Lagerverhältnissen eine geringe Erhöhung der Reibungsarbeit aus der geometrischen Addition der Kräfte in Kauf genommen. Das kann unbedenklich geschehen; weil der Unterschied zwischen geometrischer und arithmetischer Addition bei kleinen Verhältnissen etwa o bis 0,3 an sich nur gering ist. Ein größerer Kegelwinkel als 6o° ist dann erforderlich, wenn die Axialkraft gegenüber der Radialkraft gleich ist oder überwiegt.
In folgendem sind Beispiele auftretender Kräfteverhältnisse und ihre zeichnerische Darstellung in vier Abbildungen beschrieben,.
Abb. i zeigt einen Schnitt durch ein kombiniertes Lager normaler Ausführung, wobei die Radialkraft P größer ist als die AxialkraftPs, nach einem Zahlenbeispiel P = 50, PS = 25. Der Kegelwinkel ist 6o°.
Abb. 2 zeigt einen Lagerschnitt, bei dem die Radialkraft gegen die Axialkraft stark überwiegt. Abb. 3 stellt ein Lager im Schnitt *dar, bei dem die Axialkraft überwiegt; der zugehörige Kegelwinkel ist größer als 6o°.
Abb.4 ist eine Darstellung für wechselnde Belastungsverhältnisse, mit verlängerten Laufzapfen sowohl für den zylindrischen als auch für den konischen Lagerteil.
In den Abbildungen ist gleichlautend. bezeichnet mit i der zylindrische Lagerteil, mit 2 der konische Teil, 3 Schmiernut, a ist der Kegelwinkel, P die Radialbelastung, P3 die Axialbelastung, P i der Teil der Ra-dialbelastung, der durch das Radiallager getragen wird (Restkraft), P3 der Teil der Radialbelastung, der von dem 'konischen Lager gemäß der Erfindung mitgetragen wird, P 2 ist die Resultierende aus P,s und P3. Aus dem Kräftedreieck a b c ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Addition der Kräftepfeile P3 und P, größer ist als die Resultierende P 2.
Das für die Abb. i gewählte Zahlenbeispiel ergibt

Die Reibungskräfte betragen dann der Einzelreibungskräfte eines Trag- und Halslagers. Die zugehörige Reibungsarbeit des neuen Lagers wird noch geringer dadurch, daß die Kräfte zum größten Teil auf kleinerem Durchmesser wirksam sind. Das Zahlenbeispiel zeigt also den Vorteil I beim kombinierten Lager durch ersparte Reibungsarbeit.
Bei Abb.2 liegen die Verhältnisse so, daß die Radialkraft groß, dagegen die Axialkraft nur verhältnismäßig klein ist, aber doch zu groß, als daß sie von einem Anlaufbund eines gewöhnlichen Halslagers aufgenommen werden könnte. Dementsprechend ist der zylindrische Zapfen i bei einem angenommenen Kegelwinkel a = 6o° länger als der konische Zapfen, da auch die verbleibende, zu übertragende Restkraft P i verhältnismäßig groß ist.
In diesem Zusammenhang sei vergegenwärtigt, daß im Laufe der Zeit durch Anwendung der schwimmenden Reibung bei Lagern und durch Verwendung geeigneter..Bauwerkstofte die spezifischen Radialbelastungen um ein Vielfaches erhöht werden konnten, während sich die spezifische Belastung an den Anlaufbunden ohne schwimmende Reibung nur unwesentlich erhöhen ließ.
Bei dem kombinierten Lager der Erfindung ist sowohl die Radialkraft als auch die Axialkraft durch schwimmende Reibung übertragen und damit eine größere Tragfähigkeit und leichter Lauf bewirkt. Es tritt dabei in dem Kegellager in derselben Weise eine außermittige Lagerung des Wellenzapfens ein wie bei dem Traglager, wodurch die schwimmende Reibung erst ermöglicht wird. Die Schmierung geschieht zweckmäßig von der Drehstahlauslaufnut 3 aus, zwischen der zylindrischen und konischen Lauffläche, durch Verteilung des Öls über die beiden Laufflächenseiten 'hin.
Abb. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem die Axialkraft gleich der Radialkraft oder größer ist. Bei gleichen Kräften würde der Kegelwinkel theoretisch 9o° betragen. Da jedoch eine geringe Radialkraft als Restkraft verbleiben soll, um eindeutige Auflageverhältnisse zu schaffen, ist der Winkel größer als 9o° zu wählen, bei Überwiegen der Axialkraft nach dem Kräftedreieck entsprechend größer.
Abb.4 zeigt ein Beispiel veränderlicher Kraftverhältnisse, d. h. wobei einmal bei Wegfall der Axialkraft der zylindrische Lagerteil die ganze Last zu übertragen hat, ein anderes Mal bei Vorhandensein einer größeren Axialkraft der konische Lagerteil die Kraft übeYnimtnt. Beide Lagerteile i und 2 müssen daher, um die wechselnden Belastungen aufnehmen zu können, lang gestaltet sein.' Die Vorteile des kombinierten Lagers in zusammengefaßter Darstellung sind also: Die Belastungen Radial- und Axiallast sind durch schwimmende Reibung sicher übertfagen. Das Lager selbst und die Ölführung sind einfach. Bei der Anordnung der Verbindung eines zylindrischen Lagers mit einem konischen addieren sich die Kräfte geometrisch, so daß an Reibungsarbeit gespart wird. Wechselnde Belastungen werden selbstausgleichend aufgenommen, kurzfristige Überbelastungen auch des axialen I Teiles sind zulässig. Der Raum- und Werkstoffbedarf ist geringer als bei getrennten Lagern.

Claims

PATL:NTANSPF;ÜCHF: i. Gleitlager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften insbesondere für Getriebe bei beschränkten Platzverhältnissen, dadurch gekennzeichnet, daß die Radial- und Axialkräfte von einem kombinierten zylindrischen und konischeci Zapfenlager durch schwimmende Reibung ül;ertrageci werden, derart, daß der konische Teil des Lagers die :lxialkraft aufnimmt und, den zylindrischen Zapfen entlastend, den größeren Teil der Radialkraft.
2. Gleitlager zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel für den komischen Lagerzapfen im Normalfall etwa 6o° beträgt.