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Gleitlager, insbesondere Eisenbahnachslager Die Erfindung betrifft
ein Gleitlager, insbesondere ein Eisenbahnachslager, dessen Lagerkörper (Lagerbüchse
bzw. Lagerschale) mit seiner Lauffläche auf einer Welle (z. B. auf einem Achsschenkel)
ruht, deren Lauffläche dauernd mit Schmiermittel versorgt wird.
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Die Praxis zeigt, daß bei den bekannten Lagern, insbesondere bei den
stark belasteten Lagern. von Eisenbahnachswellen, trotz sorgfältigster Bearbeitung
die Ausrenbung der Lauffläche oft in einem äußerst kurzen Zeitraum eintritt, so
daß der Anfall an Heißläufern hoch ist. Die Ursache dieses übels Itiegt nicht an
Materialfehlern, sondern, daran, daß die Lauffläche des Lagerkörpers stets an der
gleichen Stelle unter dem Druck der auf sie ausgeübten Belastung auf dem Achsschenkel
ruht und daher hier sehr stark örtlich erwärmt wird. Hinzu kommt, daß der Schmiermittelfilm
im Bereich der druckbeaufschlagten Stelle der Lagerlauffläche nahezu vollständig
verdrängt wird, wodurch die Gefahr der Misch- bzw. Trockenreibung zwischen den aufeinander
gleitenden Flächen entsteht.
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Zur Behebung dieser Gefahr ist bei Axialdrucklagern bereits empfohlen
worden, durch einstellbare Mittel eine der gleitenden Flächen zu verformen, um so
keilförmige Zwischenräume für die Bildung eines stärkeren Ölfilms zu schaffen. Dieser
bekannte Einrichtung hat aber keine wesentliche Verbesserung
gekracht,
da das in den Zwischenräumen gesammelte Öl lediglich herumgeführt wird, ohne daß
an den entscheidenden Stellen immer wieder neues Öl zugeführt wird. Gemäß einem
anderen bekannten Vorschlag sollen die Laufflächen der Lagerschale und des Achsschenkels
mindestens vier übereinstimmende, axial gegeneinander versetzte Kegelflächen: besitzen,
die paarweise gegeneinander gerichtet sind, so daß bei einer axialen Verschiebung
des Achsschenkels relativ zum Lagerkörper jeweils die gleichgerichteten Kegelflächen
belastet sind. Diese Ausführung gewährleistet zwar die Bildung mondsichelförmiger
Schmierräume, jedoch nur bei einer axialen Bewegung der Welle.- Auch ist die Herstellung
der gegenläufigen Doppelkegel an, beiden Gleitflächen umständlich, und es besteht
die Gefahr örtlicher Überbeanspruchung des Achsschenkels an den Übergängen der Doppelkegel
(Kerbwirkung).
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Endlich ist auch eine Kombination geringfügig urrunder Wellen mit
bei der Herstellung kreisrunder Lagerlauffläche bekannt, bei welcher wechselnde
mondsichelförmige Schmierräume in einer, nämlich in der Umfangsrichtung der Welle
gebildet werden, wodurch bereits eine namhafte Verbesserung der Schmierung entstand.
Demgegenüber bringt der Vorschlag nach der Erfindung den wesentlichen weiteren Fortschritt,
daß die Schmnierspalte beim Umlauf der Welle fortwährend: über die gesamte Länge
des Achsschenkels hin und her wandern. Dadurch wird erreicht, daß die Belastung
in jedem Augenblick an einer anderen Stelle zwischen Achsschenkel und Lagerschale
übertragen wird, so daß die Gefahr einer örtlichen überhitzung praktisch ausgeschlossen
ist.
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Diese Wirkung wird gemäß der Erfindung erzielt, daß die Welle im Bereich
der zylindrisch hergestellten Lauffläche des Lagerkörpers in der Längsrichtung geringfügig
gekrümmt ist, so daß sie während ihrer Drehung die Lagerlauffläche an verschiedenen,
von deren Längenmitte bis zu den Rädern wechselnden, die Belastung tragenden Stellen
unter Vermittlung des Schmiermittelfilms berührt. Dabei kann die Welle in ihrer
Längsri,cb:-tung im Bereich des Lagers auch mehrmals gekrümmt sein.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele
schematisch bei übertrieben dargestellter Wellenkrümmung veranschaulicht, und zwar
zeigen Fig. i bis 6 eine Ausführungsform der einseitig belasteten Lagerschale und
des gekrümmten Achsschenkels eines Eisenbahnachslagers im Längsschnitt und Querschnitt
in drei verschiedenen, um 9o° zueinander versetzten Drehungsphasen des Achsschenkels,
während Fig. 7 und 8 eine einseitig belastete Lagerbüchse samt ihrer gekrümmten
Welle in einer in Fig. i dargestellten Drehungslage im Längs- und Querschnitt zeigen.
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Dia Lagerschale i eines Eisenbahnachslagers hat die übliche Form und
eine zylindrisch gedrehte Lauffläche 2, deren Durchmesser wesentlich größer als
der des zugehörigen Achsschenkels 3 der Achswelle 4 bemessen ist, die, wie bekannt,
auch einen üblichen Notlaufschenkel5 und einen Anlaufbund 6 besitzt. Der Achsschenkel
3 ist in seiner Längsrichtung einmal gekrümmt, und; zwar in einem Ausmaß von o,o5
bis o,3 mm. Das Krümmungsausmaß richtet sich nach der Länge der Lagerschale i und
dem Durchmesser des Achsschenkels 3, da durch diese beiden Faktoren die Federung
des Achsschenkels und der Lagerschale sehr stark beeinflußt werden. Der Achsschenkel
3 wird durch ein an ihm anliegendes Schmiermittelpolster (nicht dargestellt) dauernd
mit Öl versorgt.
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In. der in den Fig. i und 2 dargestellten Drehungsphase des Achsschenkels
3 befindet sich der Krümmungssch@itel 7 in der tiefsten Lage, und die Krümmungsmulde
8 des Achsschenkels. 3 liegt innerhalb der Lagerschalenlauffläche 2, welche da.-durch
nur mit ihren beiden nahe dem Notlaufschenkel 5 und dem Anlaufbund 6 befindlichen
Randzonen g, io am Achsschenkel 3 aufruht. Dadurch wird in dem ganzen zwischen den
Randzonen 9,1o verbleibenden Teil der Lauffläche 2 der Lagerschale i ein in Längsrichtung
spaltartiger Hohlraum i i gebildet, der den Durchtritt des Schmiermittelfilms gestattet.
Befindet sich aber der Achsschenkel 3 mit seinem Krümmungsscheitel7 innerhalb der
Lauffläche 2 der Lagerschale i, dann liegt die Lagerschale gemäß der in den Fig
3 und 4 dargestellten Drehungsphase nur mit dem Mittelteil ihrer Lauffläche auf
dem Achsschenkel 3 auf, wogegen beiderseits dieser Auflage Hohlräume 12 zwischen
den. Laufflächen der Lagerschale und dem Achsschenkel verbleiben, durch die der
Schmiermittelfilm hindurchtreten kann. In der in den Fig. 5 und 6 dargestellten
Drehungsphase des Achsschenkels 3 befindet sich der Krümmungsscheitel 7 in der Mittellage
zwischen seiner Höchst-und seiner Tiefselagt. Dabei ist aus dem Längsschnitt gemäß
Fig.5 in Verbindung mit dem Querschnitt gemäß Fig. 6 deutlich zu sehen, daß die
Lagerschale i den Achsschenkel 3 mit dem einen, und zwar mit dem linken Laufflächenrandstreifen
13, auf dem Scheitel 7 des gekrümmten Achsschenkels 3 an einem Puaikt 15 mit dem
anderen. Randstreifen 14 an den Punkten 16, 17 in der Nähe, des Notlaufschenkels
5 und des Anlaufbundes 6, also insgesamt an drei Stellen, berührt, wogegen. der
übrige Teil der Lagerschalenlauffläche 2 vom Achsschenkel 3 unberührt und der Schmiermittelfilm
auf der ganzen Lauffläche der Lagerschale geschlossen erhalten bleibt. Die Lagerschalen
können so wie bisher mit einer im Durchmesser gegenüber dem Achsschenkel samt Krümmungsausmaß
größer gehaltenen Lauffläche versehen und auf den ein- oder mehrmals in Längsrichtung
gekrümmten Achsschenkel aufgesetzt werden. Durch den normalen Fahrbetrieb im Wege
des Einlaufens bildet sich sodann die Lagerschalenlauffläche so um, wie sie der
gekrümmte Achsschenkel 3 formt. Nach dem Einlaufen blenbt dann die Form der Lauffläche
der Lagerschale bi: auf die normale Abnutzung erhalten.
Wie die
Fig. 7 und 8 zeigen; kann. die Erfindung unter den gleichen Bedingungen wie bei
der Lagerschale i auch bei einer Lagerbüchse Anwendung finden. Der Achsschenkel
3 ist in diesem Falle nur im Bereich der Lagerbüchse i in seiner Längsrichtung ein-
oder mehrmals gekrümmt, und die lichte Weite der letzteren ist etwas größer als
der Wellendurchmesser rund das Krümmungsausmaß zusammen betragen. Dadurch ergeben
sich bei der Drehung des Achsschenkels 3 die gleichen, Laufbedingungen, wie sie
bereits beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben und dargestellt wurden. Der
in Fig. 8 dargestellte Querschnitt zeigt den Achsschenkel 3 mit seinem gekrümmten
Teil in der gleichen Drehungsphase, die in Fi.g. 2 dargestellt wurde. In,diesem
Fall ruht die Lagerbüchse nur mit ihren Enden auf dem: Achsschenkel 3 auf, so daß
dazwischen ein Hohlraum i i für den Durchgang des Schmiermittels verbleibt.
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Erfindungsgemäß wird somit durch die in Längsrichtung vorhandene Krümmung
des in einer zylindrischen Lagerfläche laufenden Achsschenkels oder einer Welle
ein Mittel geschaffen;, das zwischen den aufeinander gleitenden Flächen des Lagerkörpers
und der Welle die Bildung von in axialer sowie in Umfangsrichtung dauernd wechselnden
Spalten zur Schmiermittelverteilung und von entsprechend. wechselnden Auflagerstellen
zur Druckübertragung gewährleistet. Dabei erhält der Lagerkörper i eine Lauffläche,
die so ausgebildet ist, daß sie den Achsschenkel 3 auch bei, der in Fig. 6 dargestellten
Lage zwanglos aufnimmt, daß also ihr Krümmungsradius größer ist als der Krümmungsradius
des Querschnitts des Achsschenkels.
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Die Längskrümmung des Achsschenkels kann auf verschiedene Art, z.
B. durch Kopierdrehen oder Verformen unter Druck oder Wärme, erzeugt werden. Beim.
Verformen des Achsschenkels 3 unter Druck wird dieser mit dem Notlaufschenke15 und
dem Anlaufbund 6 auf eine Unterlage aufgelegt und z. B. in der Mitte der Laufflächenlänge
mittels einer Druckvorrichtung um 0,05 bis 0,3 mm gekrümmt. Mittels
eines oben auf dem Achs-Schenkel 3 aufgelegten Formstückes kann ein Übermaß an Krümmung
vermieden werden:. Durch Einspannen des Anlaufbundes. 6 in eine starke Haltevorrichtung
wird vermieden, da,ß der Achsschenkel sich beim Verformen verzieht. Schließlich
kann der Achsschenkel auch durch raisches Anwärmen einer bestimmten Stelle seiner
Umfangsfläche auf die erforderliche Temperatur selbst ohne Anwendung von Druck gekrümmt
werden. Das Ausmaß der Krümmung des Achsschenkels 3 in seine Längsrichtung kann
- so gering gewählt werden, daß es bei starker Belastung der Lagerschale und ruhig
stehender Welle infolge der Federung der Lagerschale i und der Welle im Bereich
ihrer aufeinanderliegenden Laufflächen zu einer meßbaren Spaltbildung zwischen den
Laufflächen nicht kommt. Die Krümmung darf nur nicht so klein sein, daß über die
ganze Länge des Lagers die Lastübertragung stattfindet.
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Dann werden bei umlaufender Welle infolge der in axialer Richtung
ständig wechselnden Auflagerstellen doch Schmiermittelspalte über die ganze Länge
der Lagerschalenlauffläche gebildet, so daß auch hier noch die angestrebte Wirkung
der Erhaltung eines stets ununterbrochenen Schmiermittelfilms erreicht wird.
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Die Ansprüche 2 und 3 gelten nur in Verbindung mit dem Anspruch i.