DK162317B - Flydende leje - Google Patents

Description

5 i

DK 162317 B

Den foreliggende opfindelse angår et flydende leje af den i krav l's indledning angivne art.

Et flydende leje omfatter en stationær bøsning, en roterende aksel og en flydende bøsning roterbart indpasset derimellem, og har til formål at forbedre lejekapaciteten, således at den dannede varme kan minimeres og vibration und-10 gås. Fig. 1 er et tværsnit af et allerede kendt flydende leje. En roterende aksel 2, som drives af en motor, understøttes af en roterbar flydende bøsning 3 i en stationær bøsning 1 sikkert indpasset i en ramme eller lignende. Den cylindriske væg i den flydende bøsning 3 er udformet med et 15 stort antal oliehuller, og i den indre væg er der cirkelrunde fordybninger, som står i forbindelse med disse oliehuller. Når der tilføres smøreolie til rummet mellem den stationære og den flydende bøsning 1 og 3, fordeles det via oliehullerne og de cirkelrunde fordybninger over hele den 20 indre vægs overflade, således at oliehinderne 4 og 5 dannes henholdsvis over den ydre og indre vægs overflader på den flydende bøsning.

Når den roterende aksel 2 drejer, flyder den p.g.a. olie-25 hinden 5, som er dannet over den indre vægs overflade på den flydende bøsning 3, og denne bøsning drives af den indre oliehinde 5 og drejes således. I dette tilfælde flyder og drejer den flydende bøsning 3 me'llem de ydre og indre oliehinder 4 og 5, således at den er velsmurt, og der 30 dannes mindre varme. D.v.s. at den varme, der dannes p.g.a. oliehindens viskositet, står i forhold til kvadratet af en relativ glidende hastighed, hvis oliehinden har den samme tykkelse. Hvis der anvendes et flydende leje i stedet for et konventionelt leje, som kun har en oliehinde, og den 35 flydende bøsning 3 drejer med en hastighed, som er halvdelen af den roterbare aksels, bliver varmen, som dannes i

DK 162317 B

2 hver af de to oliehinder 4 og 5 i den flydende bøsning 3, en fjerdedel af varmen, der dannes i den traditionelle bøsning. Selv om kalorieværdierne i oliehinderne 4 og 5 lægges sammen, er den dannede varme kun halvdelen af den varme, 5 der dannes i det traditionelle leje.

Hvis den flydende bøsning 3 derfor drejer med en hastighed, som er halvdelen af den roterbare aksels, halveres kalorieværdien sammenlignet med det traditionelle leje, således at 10 lejets ydeevne forbedres. I praksis er den flydende bøsning 3 imidlertid svær at dreje, især når den roterende aksel 2 begynder at dreje. Grunden dertil er følgende: Når den roterende aksel 2 drejes, dannes den indre oliehin-15 de 5, og den flydende bøsning 3 drives af den indre oliehinde og er tilbøjelig til at rotere. Den kraft, der fremkalder drejningen af den flydende bøsning 3, er en dynamisk friktionskraft, mens en statisk friktionskraft, som er langt større end den dynamiske, dannes mellem den flydende 20 bøsning 3 og den stationære bøsning 1 før dannelsen af den ydre oliehinde 4. Som ovenfor nævnt er det traditionelle flydende lejes ydeevne ikke så tilfredsstillende, at det har haft bred anvendelse i praksis.

25 Japansk patentansøgning nr. Sho 48-15536 angiver en gearindretning, som i det væsentlige ligner konstruktionen af det flydende leje. Fig. 2 er et langsgående tværsnit deraf.

En drivaksel 7 og en udgangsaksel 8 støttes af rammer 6, som er forbundet koaksialt. En planethjulsaksel 10 støttes 30 parallelt med driv- og udgangsakslerne 7 og 8 af en støtteramme 9 i et stykke med udgangsakslen 8. Et planethjul 12, som er i indgreb med et drivhjul 11 i et stykke med drivakslen 7, føres gennem et hjælpehjul 13 af planethjulsakslen 10. Hjælpehjulet 13 er også i indgreb med driv-35 hjulet 11. Henvisningstallene 14 og 15 viser henholdsvis et hjul med indvendig fortanding og et afstandsstykke. Flere

DK 162317 B

3 af planethjulsakslerne 10, planethjulene 13 og afstandsstykkerne er anbragt med lige store vinkelafstande.

Når drivakslen 7 drejes, drejer planethjulene af sig selv, 5 mens de roterer omkring drivhjulet 11, således at udgangsakslen 8 drejes sammen med støtterammen 9. Hvis den mellemliggende hjulindretning af den nævnte type sammenlignes med det flydende leje, som vist på fig. 1, ses det, at planethjulsakslen, som ikke drejes, svarer til den stationære 10 bøsning 1, og at hjælpehjulet 13, som er anbragt over planethjulsakslen 10, svarer til den flydende bøsning 3. Dertil kommer, at planethjulene 12, som er i indgreb med hjælpehjulet 13 og drejer, korresponderer med den roterende aksel 2. Ud fra den kendte teknik og ud fra det faktum, at 15 der tilføres smøreolie til hjulene i indgreb med hinanden, kan den mellemliggende hjulindretning af den ovennævnte type derfor betragtes som et flydende leje. I den mellemliggende hjulindretning, hvor hjælpehjulet 13 er i indgreb med drivhjulet 11 og drejes med samme hastighed som pianet-20 hjulet 12, fungerer hjælpehjulet 13 som det flydende leje 3, som beskrevet ovenfor, og bearbejdningsunøjagtigheder kan absorberes. Desuden kan belastningen fordeles ligeligt mellem planethjulene 12, fordi oliehinderne tjener til at undgå vibration.

25 I gearindretningen af den type, der er beskrevet ovenfor, er kraften, som fremkalder drejning af hjælpehjulet 13, for lille, således at den statiske nedbøjning af tænderne på hjælpehjulet 13 bliver betydelig mindre end bearbejdnings-30 unøjagtighederne. Som et resultat heraf opstår der vibrationer, når en tand forlader en anden og går i indgreb med den næste tand, således at tandoverfladerne slides og ødelægges .

35

DK 162317 B

4

FORDELE VED OPFINDELSEN

Ved at udforme lejet ifølge opfindelsen som nærmere angivet i krav l's kendetegnende del tilvejebringes et flydende 5 leje, der er enkelt at fremstille, i hvilket en flydende bøsning, kan drejes sammen med et drejeligt legeme næsten uden at fremkalde dynamisk belastning, således at der undgås vibrationer og bøsningens ydeevne forbedres.

10 Det flydende- leje af den beskrevne konstruktion er enkelt at fremstille med mindre bearbejdningsunøjagtigheder. Uanset forbindelsen mellem hjulene frembringes der ikke noget slag og dermed ingen vibration, og som resultat heraf sikres en jævn kraftoverførsel. Den dynamiske belastning, der 15 påføres stiften eller stifterne, er meget lille.

TEGNINGEN

fig. 1 er et tværsnit af et kendt flydende leje, 20 fig. 2 er et længdesnit af et andet kendt flydende leje, fig. 3 er et tværsnit af en første udførelsesform af den foreliggende opfindelse, 25 ...

fig. 4 er et længdesnit deraf, fig. 5 er et tværsnit af en anden udførelsesform af den foreliggende opfindelse, 30 fig. 6 er et længdesnit deraf, fig. 7 er et længdesnit af en tredie udførelsesform for opfindelsen, og fig. 8 er en kurve til forklaring af effekten af den 35

DK 162317 B

5 tredie udførelsesform vist i fig. 7.

BESKRIVELSE AF UDFØRELSESEKSEMPLER

5 Den foretrukne udførelsesform af det flydende leje ifølge den foreliggende opfindelse beskrives detaljeret i det følgende med henvisning til medfølgende tegninger.

Fig. 3 og 4 viser en første udførelsesform af den forelig-10 gende opfindelse. Fig. 3 er et tværsnit deraf, mens fig. 4 er et længdesnit. En cylindrisk stationær bøsning 21 er sikkert indpasset i en maskinramme, og en cylindrisk flydende bøsning 22 er drejeligt tilpasset den stationære bøsning 21. En roterende aksel 23, som er et eksempel på roto-15 ren, støttes af den flydende bøsning 22, og mellemrummet mellem den flydende bøsning 22 og den stationære bøsning 21 har forbindelse med hinanden via flere oliehuller 24. En smøreolie, som tilføres fra en olietilførsel (ikke vist), opfylder mellemrummet mellem den roterende aksel 23 og den 20 flydende bøsning 22 og mellemrummet afgrænset mellem den flydende bøsning 22 og den stationære bøsning 21, således at oliehinderne 25 og 26, som har forbindelse med hinanden via oliehullerne 24, dannes. Den flydende bøsnings 22 indre diameter er lidt større end den roterende aksels 23 ydre 25 diameter, mens den flydende bøsnings 22 ydre diameter er lidt mindre end den stationære bøsnings 21 indre diameter. Halvcylindriske huller 27 og 27a, som afgrænser et i det væsentlige cylindrisk hul, er i deres helhed formet i den flydende bøsnings 22 indre cylindriske overflade og den ro-30 terende aksels 23 ydre cylindriske overflade. En stift 28 er tilpasset til det i det væsentlige cylindriske rum formet af de over for hinanden beliggende halvcylindriske stifthuller 27 og 27a for at begrænse den relative rotation mellem den flydende bøsning 22 og den roterende aksel 23.

35 Det bemærkes, at radius af det halvcylindriske stifthul 27a på siden af den roterende aksel er i det væsentlige lig med

DK 162317 B

6 stiftens 28, men radius af stifthullet 27 på siden af den flydende bøsning 22 er større end radius af stiften 28, fordi der tages hensyn til en åbning til oliehinden 26 mellem den roterende aksel 23 og den flydende bøsning. Når den 5 roterende aksels 23 ydre diameter f.eks. er 175 mm, og hvis den roterende aksel 23 og den flydende bøsning 22 har: en radiær afstand på ca. 0,5 mm, er stiftens 28 radius og stifthullets 27a radius 15 mm, mens stifthullets 27 radius er 16,25 mm. Stiftens 28 længde er forholdsvis lille, ek-10 sempelvis 20 mm.

Virkemåden af en første udførelsesform af den ovenfor beskrevne konstruktion vil herefter blive beskrevet. Når den roterende aksel 23 drejes, tvinges den flydende bøsning 22 15 til at dreje sammen med den roterende aksel 23, fordi den relative rotation mellem den roterende aksel 23 og den flydende bøsning 22 er afgrænset ved hjælp af stiften 28, således at oliehinderne 25 og 26 dannes hen over de ydre og indre cylindriske overflader på den flydende bøsning 22.

20 Som et resultat heraf flyder og drejer den flydende bøsning 22 mellem de to oliehinder 25 og 26.

Fordi stiftens 28 radius er lidt mindre end stifthullets 27 på siden af den flydende bøsning 22, og der findes et lille 25 spillerum mellem den ydre cylindriske overflade på den roterende aksel 23 og den indre cylindriske overflade på den flydende bøsning 22, når den roterende aksel 23 drejer, bevæger berøringspunktet mellem stiften 28 og stifthullet 27 sig gradvist, mens den flydende bøsning 22 drejes.

30

Den beskrevne virkemåde viser, at det flydende leje ifølge opfindelsen, mens det bevarer sin bæreevne, har væsentlige karakteristika for et flydende leje, og at vibrationer undgås.

Fig. 5 er et tværsnit af en anden udførelsesform af den 35

DK 162317 B

7 foreliggende opfindelse, mens fig. 6 er et længdesnit deraf. Fig. 5 og 6 svarer til fig. 3 og 4. I den anden udførelsesform, der skal beskrives nedenfor, er forbindelsen mellem et stationært legeme og et roterbart legeme det mod-5 satte af den første udførelsesforms. Mere specifikt støttes en aksel 29 stationært af maskinrammer eller lignende, og en roterbar cylinder 30 er indpasset over den stationære aksel 29 via en flydende bøsning 31. Undtager man disse forhold, er den anden udførelsesform af konstruktion i det 10 væsentlige lig med den første udførelsesform med henvisning til fig. 3 og 4. D.v.s. at oliehinderne 32 og 33 dannes over den ydre og indre cylindriske overflade på den flydende bøsning 31; et stifthul 30a er dannet ved den indre cylindriske overflade på den roterbare cylinder 30, mens et 15 stifthul 31a er dannet ved den ydre cylindriske overflade på den flydende bøsning 31; og en stift 34 er indpasset i stifthullerne 30a og 31a.

Ved rotation af den roterende cylinder 30 bringes den fly-20 dende bøsning 31 til at dreje sammen med den roterende cylinder 30, og oliehinderne 32 og 33 dannes. Derfor er effekt, karakteristika og fordele af den anden udførelsesform i det væsentlige lig den første udførelsesform.

25 Fig. 7 viser en tredie udførelsesform for den foreliggende opfindelse og er et længdesnit af et flydende leje i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse anvendt i forbindelse med et planethjulsgear. Der anvendes de samme henvisningstal til at angive ens dele fra fig. 2 til fig. 7, 30 og komponentdelene, som allerede er forklaret, skal ikke beskrives yderligere i denne udførelsesform. I den tredie udførelsesform er planethjulet 12 ført gennem et flydende leje ved planethjulsakslen 10, som til gengæld støttes sikkert af rammerne 9. Den tredie udførelsesform er en anven-35 delse eller modifikation af den anden udførelsesform beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 5 og 6. Mere speci-

DK 162317 B

8 fikt er en stift 36 indpasset i de cylindriske fordybninger formet i den ydre cylindriske overflade i den flydende bøsning 35 og den indre cylindriske overflade af planethjulet 12. Også her dannes oliehinderne over den ydre og indre cy-5 lindriske overflade af den flydende bøsning 35.

Fig. 8 er en kurve, som viser forholdet mellem variationerne i momentfrekvensen og momentområdet, og anvendes til at belyse effekten af at absorbere momenter i den tredie ud-10 førelsesform med henvisning til fig. 7. De viste data opnåedes ved at måle momentområdet af en aksel i forhold til momentet med en speciel kraftcirkulationsgeartéster. Momentvariationerne i Hz tegnes langs abscissen, mens momentområdet i kg.m tegnes langs ordinataksen. Karakteristikken 15 A opnåedes, uden flydende leje; karakteristikken B opnåedes, med et flydende leje med det mellemliggende gearind-retningshjælpehjul beskrevet med henvisning til fig. 2; og karakteristikken C opnåedes, med det flydende leje vist i fig. 7.

20 Når det flydende leje anvendes, ses det, at torsionsområdet er lille, som angivet af karakteristikkerne B eller C. Dette betyder, at det flydende leje tjener til at forebygge vibrationer. Det ses, at det kendte flydende leje, som har 25 hjælpehjul, har i det væsentlige samme effekt som det flydende leje ifølge den foreliggende opfindelse. Konstruktionen er imidlertid tydeligvis kompliceret, og massen er stor. Resultatet bliver, at den nødvendige kraft til drejning er betydelig større end den kraft, der er nødvendig 30 ved den foreliggende opfindelse. Grunden er, som ovenfor beskrevet, at drivkraften hovedsagelig består af en dynamisk belastning, som står i forhold til det roterende legemes masse.

35 Ved den kendte teknik, som angives ved kurven B, virker drivkraften på et punkt, hvor et fremspring på en lejedel

DK 162317 B

9 og en dal på en anden lejedel berører hinanden, fordi der anvendes et ydre hjul. Ved den foreliggende opfindelse virker drivkraften på et punkt, som vist på fig. 5, hvor radius af stiften 34 og stifthullet 30a på siden af det rote-5 rende legeme 30 berører hinanden. Som følge heraf opnås en styrkeforde1. I de eksperimenter, der blev udført for at opnå de på fig. 8 viste data, blev data B f.eks. opnået ved at anvende hjælpehjulet og dets tilsvarende gear, som har den samme radius som en delcirkel på 150 mm, trykvinklen på 10 20° og en tandbredde på 40 mm. Ved den foreliggende opfin delse er radius af stifthullet 30a 15 mm; radius af stifthullet 31a er 16,25 og stiftens 34 længde er 20 mm. Ved de respektive opfindelser er berøringstrykket beregnet på følgende måde: 15

Ved den kendte teknik B, 6 = 60.6 _W_ =1.83 /W (kg/mm2) i 150 tan20° x 40 20 I 2

Ved den foreliggende opfindelse, 25 δ = 60.6 /_W_ = 0.97 /W (kg/mm2) / 16.25 x 15 x 20 / 16.25 - 15 hvor W er drivkraften målt i kg, og konstanten 60.6 er 30 fastlagt afhængigt af Young's modul og Poisson's forhold af det anvendte materiale. Ifølge den foreliggende opfindelse kan berøringstrykket reduceres til omkring halvdelen, selv om der anvendes små stifter, således at den foreliggende opfindelse er meget fordelagtig på det styrkemæssige om-35 råde. Desuden er den foreliggende opfindelse fordelagtig, fordi, som ovenfor beskrevet, belastningen W i den oven-

DK 162317 B

10 nævnte ligning kan nedsættes.

Indtil videre er stifterne 28 og 34 beskrevet som massive cylindre, men det skal forstås, at stiften også kan have 5 form som et hult rør. Desuden kan det korte hule rør også have form af et C i tværsnit, således at rørets fleksibilitet forbedres. Der kan tilmed indsættes en stift i et kort rør formet som et C i tværsnit. Ydermere kan der anvendes mange stifter fordelt over omkredsen af bøsningerne 22 og 10 31. I den første, anden og tredie udførelsesform anvendes der kun en flydende bøsning 22 eller 31, men det skal forstås, at mange flydende bøsninger er anbragt koaksialt og er forbundne med hinanden ved hjælp af stifter.

15 Som nævnt ovenfor bringes den flydende bøsning ifølge den foreliggende opfindelse til rotation sammen med det roterende legeme næsten uden at frembringe dynamisk belastning med en meget simpel og yderst driftsikker konstruktion, således at en cylindrisk flydende bøsning er tilpasset mellem 20 et roterende legeme og et fast legeme, og en stift til at begrænse den relative rotation mellem den flydende bøsning og det roterende legeme er lejret i de tilpassede overflader på den flydende bøsning og det roterende legeme. Derfor kan det flydende lejes ydeevne, d.v.s. forebyggelse af vi-25 bration, forbedres betydeligt, og det flydende leje kan anvendes ved høj hastighed under tung belastning.

Claims (7)

1. Flydende leje omfattende et par ydre og indre elementer (21,30; 23,29), hvoraf den ene (21,29) er fastgjort, mens 5 den anden (30,23) er roterbar, idet det ydre element har en cylindrisk indre overflade, mens det indre element har en cylindrisk ydre overflade og er indpasset i det ydre element i det væsentlige koaksialt; en flydende bøsning (22,31), som er tilpasset mellem de ydre og de indre ele-10 menter (21,30; 23,29), og som har ydre og indre cylindriske overflader; en væske i mellemrummet afgrænset mellem det ydre element (21,30) og den flydende bøsning (22,31) og mellemrummet afgrænset mellem den flydende bøsning (22,31) og det indre element (23,29), kendetegnet ved, 15 at der er to fordybninger bestående af en i det væsentlige halvcylindrisk ydre fordybning (27,30a) og en i det væsentlige halvcylindrisk indre fordybning (27a,31a) formet i elementernes (23,30; 22,31) over for hinanden beliggende overflader, idet aksen af de i det væsentlige halvcylin-20 driske ydre og indre fordybninger strækker sig i det væsentlige parallelt med det roterbare elements akse, idet den ene (27,30a) af disse i det væsentlige halvcylindriske ydre og indre fordybninger er lidt større i diameter end den anden (27a,31a); og en stift (28,34), som er indpasset 25 i et i det væsentlige halvcylindrisk hul afgrænset af de i det væsentlige halcylindriske ydre og indre fordybninger (27,27a; 30a,31a), som er rettet ind efter hinanden, idet stiftens (28,34) diameter er i det væsentlige lig med diameteren af den ene fordybning (37a, 31a) af de to i det væ-30 sentlige ydre og indre fordybninger, som har den mindste diameter.

2. Flydende leje ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de to i det væsentlige ydre og indre fordybninger 35 (27,27a; 30a,31a) og stifterne (28,34) har i det væsentlige samme længde. DK 162317 B

3. Flydende leje ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det ydre element (21) holdes stationært og er hult; at det indre element (23) er roterbart indpasset i det ydre 5 element (21) og har form af en massiv cylinder; at den flydende bøsning (22) har ringform og er indpasset i rummet afgrænset mellem det ydre og indre element (21,23); og at stiften (28) er lejret i bøsningens indre cylindriske overflade og det indre elements ydre cylindriske overflade. 10

4. Flydende leje ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det indre element (29) holdes stationært og er massivt; at den flydende bøsning (31) er tilpasset over det indre element; og at det ydre element (30) er hult, og er 15 tilpasset over den flydende bøsning (31) og er roterbart; og at stiften (34) er lejret i den flydende bøsnings cy lindriske ydre overflade og det ydre elements cylindriske indre overflade.

5. Flydende leje ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den ydre fordybnings (27,30a) diameter er større end den indre fordybnings (27a,31a).

6. Flydende leje ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at der er et antal stifter (28,34) og et hertil svarende antal i det væsentlige cylindriske huller.

7. Flydende leje ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det flydende leje er anvendt i forbindelse med en 30 planethjulsgearindretning; og at det ydré element er et roterbart planethjul (12), mens det indre element er en fast planethjulsaksel (10). 35