NL7903916A - Hydrodynamisch lagersysteem. - Google Patents

Description

» ΡΗΝ 9^62

N.V. PHILIPS» GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN

'»Hydro dynamisch, lagersysteem".

De uitvinding betreft een hydrodynamisch lagersysteem met twee ten opzichte van elkaar roteerbare delen, welke in radiale richting en/of in twee tegengestelde axiale richtingen ten opzichte van elkaar zijn gelagerd, 5 waarbij van elk paar met elkaar samenwerkende lageropper-vlakken althans één is voorzien van een patroon van ondiepe smeermiddelpompgroeven.

Hydrodynamische lagersystemen van de hiervoor aangeduide soort zijn bekend uit US-PS 34 67 449 (PHN 2111) 10 en US-PS 34 97 273 (PHN 2318).

Bij de bekende hydrodynamische lagers zijn de belangrijke grootheden draagkracht, stabiliteit en wrij-vingskoppel alle drie rechtevenredig met de viscositeit van het smeermiddel. De viscositeit van het smeermiddel 15 neemt af bij stijgende temperatuur hetgeen dus voor de draagkracht en de stabiliteit bij bedrijfstemperatuur ongunstig is. Voor het wrijvingskoppel is deze daling van de viscositeit wel gunstig, maar het betekent ook dat bij de gebruikelijke koude start het wrijvingskoppel door de 20 dan heersende hoge viscositeit hoog zal zijn wat voor het aanlopen ongunstig is. Hieruit blijkt dus een ongunstige verhouding tussen wrijvingskoppel bij koude start en toelaatbare belasting en stabiliteit bij bedrijfstemperatuur.

Deze ongunstige verhouding wordt bij de bekende lagers nog versterkt doordat de lagerspeling bij stijgende 7903916 9 .. .

ΡΗΝ 9^62 2 temperatuur toeneemt, hetgeen een sterk verlagend effect heeft op de toelaatbare belasting en stabiliteit en een wat minder sterk verlagend effect op het wrijvingskoppel.

De uitvinding beoogt een hydrodynamisch lager-5 systeem te verschaffen met een betere verhouding tussen wrijvingskoppel bij koude start en de toelaatbare belasting en stabiliteit bij bedrijfstemperatuur.

Ter verwezenlijking van het beoogde doel vertoont het lagersysteem volgens de uitvinding het kenmerk, dat de 10 beide roteerbare delen uit zodanig gekozen materialen of materiaalcombinaties bestaan, dat bij temperatuurstijging de spleet tussen de lageroppervlakken ten gevolge van de verschillende thermische uitzetting van de betreffende delen, kleiner wordt.

15 Door het lagersysteem uit te voeren als hiervoor aangeduid is bereikt dat bij toenemende temperatuur de lagerspleet in plaats van groter juist wat kleiner wordt. Dit heeft als voordeel dat in koude toestand de lagerspleet een relatief grote waarde mag hebben zodat het wrijvings-20 koppel in koude toestand klein is, terwijl bij de bedrijfs-temperatuur weliswaar de viscositeit van het smeermiddel lager wordt maar ook de lagerspleet afneemt, zodat toch een hoge toelaatbare belasting en stabiliteit is verkregen.

Een lagersysteem met twee althans in radiale 25 richting ten opzichte van elkaar gelagerde delen is volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding gekenmerkt, doordat de beide delen zijn vervaardigd van metaal en althans een van de beide samenwerkende lageroppervlakken is voorzien van een oppervlaktelaag van kunststof met een 30 warmteuitzettingscoefficient groter dan en een elastici-teitsmodulus kleiner dan die van het metaal waaruit het. betreffende deel is vervaardigd.

Bij deze uitvoeringsvorm zal bij temperatuurstijging de kunststoflaag meer uitzetten dan het metaal 35 van het deel waarmee het is verbonden. Daar de kunststof alleen kan uitzetten in de richting van de lagerspleet zal dit een verkleining van deze spleet tot gevolg hebben.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm van een 7903915 ► 3 PHN 9462 lagersysteem volgens de uitvinding met twee althans in twee tegengestelde axiale richtingen gelagerde delen, waarbij één van die delen is voorzien van twee dwars op de rotatieas staande vlakken, welke van elkaar afgericht of 5 naar elkaar toegekeerd zijn en waarbij het andere deel is voorzien van twee daar tegenoverliggende en daarmee als lageroppervlak samenwerkende vlakken is gekenmerkt, doordat de twee vlakken van het ene deel die tussen de twee vlakken van het andere deel zijn gelegen met elkaar zijn verbonden 10 door althans een constructiedeel van een materiaal met een hogere thermische uitzettingscoefficient dan die van het materiaal van het constructiedeel dat de vlakken van het andere deel met elkaar verbindt.

Op deze wijze is ook voor twee axiaal ten opzich-15 te van elkaar gelagerde delen bereikt, dat bij oplopende temperatuur de lagervlakken wat dichter bij elkaar komen te liggen.

Hetzelfde effect wordt bereikt door volgens een verdere uitvoeringsvorm, ook bij axiaal gelagerde delen 20 bij elk paar met elkaar samenwerkende lagervlakken althans één van die vlakken te voorzien van een laag kunststof met een hogere thermische uitzettingscoefficient dan die van het materiaal van de beide ten opzichte van elkaar gelagerde delen.

25 Aan de hand van de tekening zal de uitvinding nader worden toegelicht.

Hn figuur 1a en 1b is schematisch aangeduid hoe de viscositeit en de afmeting van de lagerspleet in het algemeen verlopen met de temperatuur.

30 In figuur 2 en 3 zijn twee uitvoeringsvormen van een radiaal lager met een kunststofvoering schematisch we erge geven.

In fig. 4 en 5 zijn twee uitvoeringsvormen van axiaal ten opzichte van elkaar gelagerde delen schematisch 35 weergegeven.

In fig. 1a is aangeduid hoe in het algemeen de viscositeit van een smeermiddel met oplopende tempera tuur AT daalt volgens een lijn 1 .

7903915 ψ ΡΗΝ 9h62 k Τη fig. 1b is aangeduid hoe in het algemeen de afmeting A.R van een lagerspleet met stijgende temperatuur toeneemt volgens de lijn 2.

Bij hydrodynamische lagers is de toelaatbare 5 belasting P ^ if1··.·, de stabiliteit d -ü— en het wrijvings- A.R2 AR·3

koppel ¥ o*, JIL . Hieruit volgt dus dat er een ongunstige AR

verhouding aanwezig is tussen de toelaatbare belasting en stabiliteit bij bedrijfstemperatuur en het wrijvingskoppel bij koude start. De twee eerste moeten namelijk bij be-10 drijfstemperatuur hoog zijn en het wrijvingskoppel bij aanlopen liefst zo laag mogelijk. Deze verhouding kan volgens de basisgedachte van de uitvinding worden verbeterd wanneer de lagerspleet bij stijgende temperatuur niet groter maar juist kleiner wordt bijvoorbeeld volgens de lijn 3 van 15 Fig. 1b. In dat geval zal dus in koude toestand het wrij-vingskoppel, doordat AR relatief groot is, laag zijn en zullen toelaatbare belasting en stabiliteit bij bedrijfs-temperatuur groot zijn, Hoe een en ander constructief te verwezenlijken is, zal aan de hand van enkele voorbeelden 20 worden getoond.

Fig. 2 toont in doorsnede een radiaal lager met een as k en een lagerbus 5· Beide zijn vervaardigd van metaal. De as k is voorzien van ondiepe smeermiddelpomp-groeven 7· De lagerbus 5 is voorzien van een voering 6 25 van een ander materiaal, bijvoorbeeld kunststof met een thermische uitzettingscoefficient groter dan die van het metaal van de bus 5 alsmede een elasticiteitsmodulus kleiner dan die van het metaal. Bij oplopende temperatuur zal nu het materiaal van de voering 6 meer uitzetten, dan het 30 metaal van de bus 5· De bus 5 verhindert de voering 6 in radiale richting naar buiten uit te zetten zodat de uitzetting van de kunststof in de richting van de lagerspleet plaatsvindt zodat de lagerspleet kleiner wordt, hetgeen gepaard gaat met het hiervoor vermelde effect. Hetzelfde 35 effect wordt verkregen met de constructie van fig. 3·

Hier is de voering 6 niet in de bus 5 aangebracht, maar op de as 4. Teneinde te voorkomen dat het materiaal van de voering 6 in axiale richting naar de zijkanten uitzet is 790381$ ► 5 ΡΗ2Γ $h62 het onder omstandigheden nuttig het lager zoals dat in Fig. 2 is aangeduid te voorzien van opsluitstukken 5'·

In fig. 4 is schematisch een as 8 met twee flenzen 9 en 10 aangegeven. De flenzen 9 en 10 zijn voorzien van, 5 van smeermiddelpompgroeven voorziene lageroppervlakken 11 en 12 die samenwerken met lageroppervlakken 13 en 14 van een construetiedeel 15· De as is vervaardigd van een materiaal bijvoorbeeld staal met een thermische uitzettings-coefficient welke kleiner is dan die van het materiaal bij-10 voorbeeld aluminium van constructiedeel 15· Door deze materiaalkeuze zal bij stijgende temperatuur constructie-deel 15 wat meer uitzetten dan as 8 met als gevolg dat de lagerspleet tussen de vlakken 11-13 en 12-14 kleiner zal worden, wat meer het gewenste effect geeft van hoge toe-15 laatbare belasting en stabiliteit bij bedrijfstemperatuur en een relatief gering wrijvingskoppel bij koude start.

Het verkleinen van de lagerspleet bij stijgende temperatuur kan eventueel nog worden versterkt door althans een van de vlakken 11 of 13 en 12 of 14 nog te voorzien 20 van een kunststoflaag.

In fig. 5 tenslotte is schematisch een lagersysteem getekend met een as 16 voorzien van een flens 17 die over beide zijden is voorzien van een patroon van smeermiddelpompgroeven 18 en 19. Om de flens 17 heen grijpt 25 een lagerbus 20 waarvan met de groeven 18, 19 samenwerkende vlakken zijn voorzien van een laag kunststof 21, 22 met een hogere uitzettingseoefficient dan die van het metaal van de andere constructiedelen. Bij stijgende temperatuur zal de kunststof weer meer uitzetten dan de overige delen 30 van de constructie, met als gevolg een afname van de afmeting van de lagerspleet.

In fig. 6 en 7 is aangegeven hoe men lagers van het type als getoond in fig. 4 en 5 in plaats van met rechte flenzen ook kan uitvoeren met conische of bolvormige 35 lagers. De constructie van deze lagers spreekt na het voorgaande voor zichzelf. ¥at ook hier weer van belang is dat het materiaal van de as en het materiaal van het huis zo zijn gekozen dat bij stijgende temperatuur de afmeting van 790 3 9 1 ó PHN 9462 6 de lagerspleet afneerat.

5 10 15 20 25 30 35 790 3 9 1 6

Claims (4)

1. Hydrodynamisch lagersysteem bevattende twee ten opzichte van elkaar roteerbare delen welke in radiale richting en/of* in twee tegengestelde axiale richtingen ten opzichte van elkaar zijn gelagerd, waarbij van elk paar 5 met elkaar samenwerkende lageroppervlakken althans één is voorzien van een patroon van ondiepe smeermiddelpompgroeven, met het kenmerk, dat de beide roteerbare delen uit zodanig gekozen materialen of materiaalcombinaties bestaan, dat bij temperatuurstijging de spleet tussen de lageroppervlak-10 ken ten gevolge van de verschillende thermische uitzetting van de betreffende delen, kleiner Wordt.

2. Lagersysteem volgens conclusie 1 bevattende twee althans in radiale richting ten opzichte van elkaar gelagerde delen zoals een as en een lagerbus, met het kenmerk, 15 dat de beide delen zijn vervaardigd van metaal en althans een van de beide samenwerkende lageroppervlakken is voorzien van een oppervlaktelaag van kunststof mét een warmte-uitzettingscoefficient groter dan en een elasticiteits-modulus kleiner dan die van het metaal waaruit het betref-20 fende deel is vervaardigd.

3. Lagersysteem volgens conclusie 1 bevattende twee althans in twee tegengestelde axiale richtingen gelagerde delen waarbij een van die delen is voorzien van twee ‘dwars op de rotatie as staande vlakken, welke van elkaar afgericht of naar elkaar toegekeerd zijn en waarbij het andere deel 7903915 . Ό PHN 9462 8 is voorzien van twee daar tegenoverliggende en daarmee als lageroppervlak samenwerkende vlakken, met liet kenmerk, dat de twee vlakken van het ene deel die tussen de twee vlakken van het andere deel zijn gelegen met elkaar zijn verbonden 5 door althans een constructiedeel van een materiaal met een hogere thermische uitzettingscoefficient dan.' die van het materiaal van het constructiedeel dat de vlakken van het andere deel met elkaar verbindt.

4. Lagersysteem volgens conclusie 1 of 3i bevattende 10 twee althans in twee tegengestelde axiale richtingen gelagerde delen, waarbij een van de delen voorzien is van twee dwars op de rotatieas staande vlakken, welke vlakken van elkaar af of naar elkaar toe gericht zijn en waarbij het andere deel is voorzien van twee daar tegenoverliggende 15 en daarmee als lageroppervlak samenwerkende vlakken, met het kenmerk, dat bij tenminste een paar met elkaar samenwerkende lageroppervlakken althans een van de vlakken is voorzien van een laag kunststof met een hogere thermische uitzettingscoefficient dan die van het materiaal van de 20 beide construetiedelen. 25 30 7903916 35