NL8601218A - Draadlagerconstructie. - Google Patents

Description

** I i >

Draadlagerconstructie.

De uitvinding heeft betrekking op een vlak lager dat is gevorndvan een schroeflijnvormig gewonden draad zoals bijvoorbeeld wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4 514 098, en in het bijzonder op 5 de bijzondere draadconstructie die de steunende oppervlakken van een dergelijk lager vormen en op het daardoor gevormde asblok.

Glijlagers zoals cilinderblokken of asblokken die zijn gevormd van een gespiraliseerde draad 10 of veer of dergelijke, zijn in de techniek bekend voor het verschaff en van een dragend oppervlak voor een ronddraaiende of oscillerende as. Dergelijke glijlagers zijn gewoonlijk bepaald door naast elkaar gelegen windingen van een doorlopende draad. Ofschoon voor het grootste deel glijlagers (anders 15 bekend als vlakke lagers) aanzienlijk grotere wrijvingskrachten kennen tussen ten opzichte van elkaar bewegende oppervlakken dan rol- of kogellagers, hebben zodanige lagers het duidelijke voordeel boven rol- of kogellagers door in dezelfde lager-omhulling of ruimtelijke afmetingen een aanzienlijk groter 20 dragend oppervlak dat praktisch in dragend contact is, te 860121? ί ϊ -2- verschaffen waarover de belasting kan worden verdeeld om daardoor de belastende krachten te verlagen.

Teneinde voordeel te trekken uit zodanige geschiktheid tot het spreiden van de belasting 5 werd tot nu toe daarom aangenomen dat de oppervlakken van het glijlager zich in een in het algemeen complementaire aanraking van vlak tot vlak met het gepaarde relatief bewegende oppervlak zaffeimoeten bevinden om in het algemeen gezegd het belastingdragend oppervlak binnenin de beschikbare 10 lager-omhulling of - behuizing maximaal te maken, op bepaalde overwegingen voor het verdelen van smeermiddel tussen de elkaar rakende oppervlakken na teneinde de wrijvingskrachten te verminderen of minimaal te maken of om warmte af. te voeren die door de wrijving wordt veroorzaakt. Typerend voor een 15 dergelijke smeermiddelverdelingsconstruetie in een glijlager-blok is een zich in axiale richting uitstrekkende schroeflijnvormige groef die met opzet is aangebracht in het dragende oppervlak, en het aanbrengen van een hoeveelheid, van een smeermiddel in de groef zodanig dat de relatieve verplaatsing 20 tussen de tegenover elkaar staande oppervlakken het ene oppervlak het smeermiddel uit de groef liet vegen en het liet verdelen over de met elkaar in aanraking zijnde oppervlakken die de belasting dragen.

De hierboven beschreven constructie 25 is bijzonder doeltreffend in een asblok met een daarin ononderbroken ronddraaiende as. Een dergelijke schroeflijnvormigegroef heeft het voordeel van het bij een relatieve draaiing tussen het asblok en de as langs de dragende oppervlakken pompen van het smeermiddel voor een ononderbroken verversing uit een 30 bron buiten het lager hetgeen tevens zorgt voor een koelend effect op de dragende oppervlakken.

In het hierboven genoemde Amerikaanse octrooischrift wordt een asblok van gewikkeld draad beschreven 8601218 ' V « -3- dat is gevormd van een gewikkelde draad die in de uiteindelijke constructie een busvormig lager van een volgens een schroeflijn gewikkelde draad vormt. De kanten van de draad aan de 2ijde van het dragend oppervlak zijn zo bewerkt dat een 5 groef wordt verschaft tussen de naast elkaar gelegen windingen die zo een schroeflijnvormig smeermiddelreservoir verzorgen.

Naast het bezitten van de eigenschappen van het verspreiden van het smeermiddel en het pompen daarvan bleek een dergelijk draadlagerblok eigenschappen op 10 het punt van het verdelen van de belasting te hebben als gevolg van de inherente buiging van de aan elkaar grenzende windingen hetgeen zorgde voor een langere levensduur van het lager, in het bijzonder bij toepassing als een zwaar belast asblok voor een gesteenteboor. Bij een dergelijk asblok werd 15 echter nog steeds aangenomen dat het dragend oppervlak van de draad tussen de schroeflijnvormige groef maximaal kon worden gemaakt door een dragend oppervlak te hebben dat praktisch complementair is met het oppervlak van de as teneinde de belastende krachten voor een dergelijk lager minimaal te 20 maken. In overeenstemming daarmee werd het noodzakelijk geacht om na het vormen van het schroeflijnvormig gewikkeld draadlager het dragend oppervlak (dat wil zeggen de binnendiameter) te onderwerpen aan een afwerkingsproces o m zo een praktisch vlak oppervlak te verkrijgen.

25 Gevonden is nu dat in een dergelijk draadlager aanvullend kan worden voorzien in een ontlasting en in een compensatie voor centreringsfouten door in plaats van een complementair oppervlak op het dragende oppervlak van de draad te hebben, een bol dragend oppervlak op de draad te 30 hebben. Behalve dat fouten in de centrering tussen de as en het blok beter worden opgevangen zonder in het draadlager puntbelastingen of hoge spanningen te induceren verschaft het bolle oppervlak een wigvormige ruimte tussen de aan elkaar 8601218 -4- passende dragende oppervlakken met een schroeflijnvormig verloop ten opzichte van de draaiingsas van de as hetgeen zelfs onder omstandigheden van zware belasting en bij betrekkelijk langzame draaiing er toe leidt dat smeermiddel tussen de 5 belasting dragende oppervlakken van het lagerpaar wordt geperst.

De smeermiddelfilm die daardoor wordt gevormd, kan niet ononderbroken zijn zoals in een hydrodynamisch gesmeerd lager: echter verschaft deze film een grotere smeringscapaciteit en een afstand tussen de dragende oppervlakken die normaal niet 10 kan worden verkregen in grenslaag-gesmeerde glijlagers.

Een dergelijke constructie resulteert verder in een lager met een verbeterde levensduur, in het bijzonder in de toepassing van een asblok van een roterende gesteenteboor.

De uitvinding wordt hierna toege-15 licht met een beschrijving van enkele uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding. De beschrijving verwijst naar een tekening.

Fig. 1 is een isometrische schematische voorstelling van het vormen van een spiraal uit een draad om een schroeflijnvormige spiraal te verschaffen zoals die kan worden 20 toegepast als een asblokelement in overeenstemming met de uitvinding; fig. 2 is een aanzicht van een doorsnede langs de lijn II - II in fig. 1 dat een typerende draad-vorm toont met in het algemeen platte oppervlakken , vooraf-25 gaand aan het vormen van de draad tot een schroeflijnvormige spiraal; fig. 2A is een aanzicht in doorsnede langs de lijn II - II in fig. 1 van een alternatieve draadvorm die dient voor het verschaffen van een schroeflijn-30 vormige groef in het dragende oppervlak van de spiraal; fig. 3 is een aanzicht in doorsnede van de draad met de vorm van fig. 2 na het winden, welk aanzicht, overdreven, de verkregen vorm toont; §601218 -5- fig. 3A is een axiaal aanzicht van een doorsnede zoals langs de lijn III - III in fig. 1 dat het schroeflijnvormige spiraallager toont, geplaatst in belastingoverbrengende aanraking tussen een ronddraaiend 5 element en een tegenover geplaatst asblokelement; fig. 3B is een aanzicht als in fig. 3A dat de draadvorm volgens fig. 2A onder dezelfde omstandigheden toont; fig. 4 is een aanzicht als in 10 fig. 3A dat een herschikking van naast elkaar gelegen windingen toont onder die omstandigheden dat krachten de oppervlakken van de respectievelijke elementen uit centrering laten geraken; en fig. 5 is een vergroot aanzicht 15 van een gedeelte van fig. 4 dat, overdreven, de geschiktheid van de draadworm van het lager volgens de uitvinding laat zien om te reageren op fout gecentreerde oppervlakken.

Gebleken is dat een draadlager-constructie volgens de uitvinding bijzonder geschikt is voor 20 een asblok van een roterende gesteenteboor zoals in algemene * zin wordt getoond en is beschreven in het Amerikaanse octrooi- schrift 4 514 098. Ofschoon andere toepassingen worden voorzien voor het gebruik van een schroefspiraalasblok volgens de hier beschreven constructie stelt dus door de gehele beschrijving 25 heen de hier gedefinieerde boring de boring of lagerholte vein een roterende frees voor en stelt de as de aspen voor van de gesteenteboor, alles zoals toegelicht in het hiervoor genoemde octrooischrift.

De techniek tan het vormen van 30 een spiraal is algemeen bekend en de volgende bespreking is bedoeld een vereenvoudigd overzicht van deze techniek te zijn zoals deze verband houdt met het vervaardigen van schroeflijnvormige spiralen uit draad.Teneinde dus een draad 8601218 4 -6- « te wikkelen om een schroeflijnvormige spiraal te vormen kan de draad worden geslagen rondom een in een draaibank gemonteerde doorn door de doorn te laten ronddraaien die één eind van de draad vasthoudt en de draad toe te voeren vanaf het andere 5 eind onder een gewenste hoek om de verlangde veereigenschap-pen mee te delen aan de schroeflijnvormige spiraal die wordt gewikkeld, zoals steek, spiraal van het samendrukkings- of uitrek-type, voorbelasting, enzovoort. Op andere wijze en waarschijnlijk toegepast in geval het gaat om grote hoeveel-10 heden, wordt het spiraliseren automatisch uigevoerd met een automatische wikkelmachine. In dit proces wordt de draad geforceerd en geleid door middel van rollen door spiraliserings-punten die de spiraal vorm opleveren (onder, achterwege blijven van een doorn) met de verlangde eigenschappen. In beide ge-15 vallen wordt het rechte deel van de gespiraliseerde draad vervolgens afgeknipt nadat het gewenste aantal windingen is gevormd.

Het draadlager dat hier wordt beschreven, kan worden vervaardigd met gebruikmaking van elk 20 van de algemeen bekende draadspiraliseringsprocedures. Verwijzend naar fig. 1 wordt daar een schroeflijnvormige draad-spiraal getoond die geschikt zal zijn voor toepassing als een asblok in overeenstemming van de uitvinding. Een dergelijk draadlager zal een buitendiameter D, een binnendiameter d 25 en een lengte L in axiale richting hebben nadat het rechte eind op geschikte wijze is afgeknipt.

Verwijzend naar de figuren 2 en 2A worden daar toepasselijke doorsneden van de oorspronkelijke draad getoond met praktisch platte oppervlakken over een 30 breedte W en een hoogte H waarbij het oppervlak over de breedte een in het algemeen plat oppervlak verschaft voor dragende aanraking met een as of een pen. In fig. 2A is een dergelijk overeenkomstig oppervlak aan beide binnenhoeken over 8601218 t -7- een zekere afstand N zodanig ingekeept dat wanneer een schroef lijnvormige spiraal wordt gearmd van een draad met een dergelijke vorm de inkeping samenwerkt met de overeenkomstige inkeping op de naastgelegen winding om zo een 5 groef te vormen die zich schroeflijnvormig uitstrekt over de axiale lengte van de spiraal en die een smeermiddelreser-voirgroef of -ruimte verschaft die tevens werkt als een opvang voor slijtageproducten zoals algemeen bekend is in busvormige asblokken met daarin gevormd axiale groeven.

10 Een van de inherente effecten die het gevolg zijn van de handeling van het vormen van èen draad tot een schroeflijnvormige spiraal en die de afmetingen van de dwarsdoorsnede van de draad beïnvloeden, is het trapezium-effect dat in overdreven vorm in fig. 3 wordt getoond.Aangenomen 15 dat de breedte van de draad een constante W is voorafgaand aan het spiraliseren om de spiraalas A,verkrijgt tijdens het spiraliseren de draad een radiale binnenbreedte Wl en een radiale buitenbreedte W2 waarbij Wl groter is dan W die op zijn beurt groter is dan W2 hetgeen resulteert in de algemene 20 trapezium-vorm die is getekend.

Deze trapeziumvorm moet in rekening worden gebracht indien de lengte van de schroeflijnvormige spiraliseerde draad in de axiale richting kritisch is. In andere gevallen is een dergelijke trapeziumvorming zo ver-25 waarloosbaar dat die normaal kan worden genegeerd. Voorts is , ofschoon deze soort vervorming wiskundig kan worden benaderd, de trapeziumvorming gewoonlijk afhankelijk van de vervaardigingstechniek en kan een dichtere benadering slechts worden verkregen door fysische experimenten. In de beschrijving 30 van de onderhavige uitvinding wordt echter dit trapezium- effect op de axiale zijwanden van de draad niet in beschouwing genomen doordat de axiale lengte van het lager nadat dit is gevormd op de juiste afmeting kan worden af geknipt voor een 860 1 2 1 8 Λ -8- toepasselijke axiale ruimte. Voorts draagt de vorm van de zijwanden, naar wordt aangenomen, niet bij tot de betere lager-eigenschappen van de gespiraliseerde draad bij het vormen van een asblok.

5 De betere lager-eigenschappen van een dergelijke gespiraliseerde draadlagerconstructie staan in verband met een subtieler effect van de vervorming van de draaddoorsnede bij de schroeflijnvormige spiralisering dat tot nu toe niet op waarde is geschat of is verwaarloosd 10 bij het ontwerpen van een schroeflijnvormig gespiraliseerde draad voor toepassing als een lager en dat, althans in de ervaring van uitvinder, juist achteraf machinaal wordt verwijderd wanneer het lager moet worden toegepast in een situatie met een hoge belasting en een laag toerental die 15 tot nu toe werd beschouwd als het maximaal maken van het oppervlak van het dragende oppervlak binnen de parameters van een goed lagerontwerp nodig te maken.

Verwijzend naar fig. 3 wordt een aanzicht in doorsnede van de spiraalvormig gewikkelde draad 20 volgens fig. 2 getoond en het is daarin duidelijk in overdreven getekend detail dat de spiralisering een holte oplevert op het oppervlak van de draad dat verder is verwijderd van de as A van de spiraal (de buitendiameter van de spiraal) en een boiling op het oppervlak van de draad da.t dichter bij de 25 as A van de spiraal (de binnendiameter van de spiraal) is.

Het gevolg is dat de hoogte H van de doorsnede verandert in een nieuwe waarde H' die in het algemeen groter is dan de oorspronkelijke hoogte H.

Het bedrag X van de holte en het 30 bedrag Y van de boiling die ontstaan tijdens de vorming van de schroeflijnvormige spiraal, zijn gewoonlijk zeer gering en hangen af van de afmetingen van de draaddoorsnede, de diameter van de schroeflijnvormig gespiraliseerde draad (d in fig. 1) 860 1 2 1 8

Jk -9- en, in zekere mate, van de eigenschappen van het materiaal dat wordt gebruikt en van de vervaardigingstechniek die wordt toegepast.

Gevonden is dat indien een staal-5 draad met een breedte W gelijk aan 8,89 mm en een hoogte H gelijk aan 5,08 mm, op een draaibank wordt gespiraliseerd om een spiraal met een buitendiameter D gelijk aan 76,2 mm te vormen, de verkregen holte X 51 micrometer meet en de * boiling Y eveneens 51 micrometer om zo een gemodificeerde 10 draadhoogte H' gelijk aan 5,13 mm te geven. De boiling Y die in een dergelijke gespiraliseerde draad ontstaat, is zeer wenselijk wanneer de spiraal wordt gebruikt voor het overbrengen van een belasting zoals in een lagertoepassing, en in het bijzonder in de toepassing als lager voor een 15 gesteenteboor zoals is beschreven in het Amerikaanse octrooi-schrift 4 514 098.

Verwijzend naar de figuren 3a en 3B wordt daarin de gespiraliseerde draad met een doorsnedevorm als in de figuren 2 respectievelijk 2a getoond als een lager 20 10 dat is aangebracht in een lagerholte 12 die is bepaald door een boring 14 van een roterend element 16, zoals een kegel-frees en het oppervlak 18 van een stilstaande as of aspen 20 waarin de spiraal wordt gebruikt als een vlak lager om belasting over te brengen tussen tenminste twee van zijn 25 met elkaar in aanraking zijnde oppervlakken. Het boringopper-vlak 14 is in aanraking met de draad 10 op de uiteinden van het holle oppervlak 10A , terwijl het oppervlak van de aspen in aanraking is met de draad 10 in het middengedeelte van het bolle oppervlak 10B.

30 Nu verwijzend naar fig. 4 worden de oppervlakken die de lagerholte 12 bepalen, getoond als geplaatst in een foute centrering door een kracht F die de boring 14 van de kegel 16 fout gecentreerd laat zijn (de ge- 8601218 •r Ψ -10- centreerde stand is gestippeld getekend) ten opzichte van het oppervlak 18 van de pen 20. (Onder de normale bedrijfsomstandigheden van een gesteenteboor zal dit de aangenomen betrekking zijn.)Zoals duidelijk is zal het draadgedeelte 5 van de eindwinding 10' aan de zijde die het dichtst bij de toegepaste belasting P is, ronddraaien of schommelen (dat wil zeggen een enigszins scheve positie aannemen) met een bedrag dat gelijk is aan de centreringsfout en zal het in radiale richting elastisch afbuigen zodat naast gelegen gedeelten 10 van de draad 10'' eveneens een deel van de belasting P zullen dragen. Kant- belasting die typerend is voor een star buslager wordt aldus vermeden en aangewende belasting F wordt gelijkmatiger verdeeld over de totale axiale lengte van het lager 10.

15 Nu verwijzend naar fig. 5 wordt daar een aanzicht in bijzonderheden van een doorsnede van één enkele draad van het draadlager volgens fig. 4 getoond. Wanneer dus de belasting F wordt aangelegd op het draadlager, werken radiale krachten Fl en F2 op het draadgedeelte 10' van de 20 eindwinding waarbij in het algemeen PI groter is dan F2, en reageert een reactiekracht F3 op de draad IQ' in het contactpunt met het lageroppervlak 18. Zoals duidelijk is veroorzaakt het gebrek aan evenwicht in de krachten Fl en F2 een schommeling of scheefstaan van het draadgedeelte 10' ten opzichte van de 25 oorspronkelijke stand over een hoek α (gemeten uit een lijn loodrecht op de as van de spiraal). Deze rotatie is voldoende om puntcontact aan het eind van het foutgecentreerde draadlager 10 te vermijden. Aldus is gemakkelijk in te zien dat de boiling en de holte van het spiraallager een veerkrachtige 30 constructie verschaffen die kan doorbuigen en om een hoek kan ronddraaien teneinde een centreringsfout die wordt veroorzaakt door de aangelegde belasting van het lager, op te vangen.

Voorts is duidelijk bij het bezien 8601218 o -11- van fig. 5 dat de doorsnede van elke winding van het lager 10 gelijk staat met een enkelvoudig gesteunde balk met een daartussen geplaatste belasting en deze zal elastisch doorbuigen in de radiale richting als aangeduid met hetbedrag 5 T. Deze elastische doorbuiging T van de doorsnede zal toenemen bij het toenemen van de radiale belasting. Een toename in de doorbuiging betekent dat meer belasting kan worden gedragen door een naast gelegen draaddeel dat op zijn beurt zal doorbuigen ( ofschoon in geringere mate) en een deel van de 10 belasting zal delen met zijn naaste buur waarbij deze reactie doorgaat op te treden totdat de belastinggelijkmatiger is verdeeld over de totale axiale lengte van het lager. Opgemerkt wordt dat de elastische doorbuiging van de draaddelen zal optreden zelfs indien er geen centreringsfout is, maar de 15 doorbuiging zal niet zo uitgesproken zijn omdat de belasting van het lager niet is geconcentreerd op een énkel draaddeel.

Als een voorbeeld van het bovenstaande en nog steeds verwijzend naar fig. 5 is het duidelijk dat indien de geconcentreerde radiale belasting op een staaldraad-20 deel van een schroeflijnvormig gespiraliseerd draad met buitendiameter D is gelijk 76,2 mm, geldt (PI. + F2) = F3 -35584 N en zijn de draaddoorsnedeafmetingen W = 8,89 mm, H = 5,08 mm dan zal de radiale elastische doorbuiging T naar verwachting ongeveer 25,4 micrometer bedragen onder opvanging o 25 van een draaiingshoek α in de orde van grootte van 1/2 of minder. Ook zal , zoals hiervoor aangeduid, een dergelijke schroeflijnvormig gespiraliseerde draad met deze doorsnede-afmetingen een boiling Y in fig. 5 van ongeveer 51 micrometer hebben. Indien echter de boiling Y minder dan 13 micrometer 30 bedraagt dan neigt de draaddoorsnede er toe meer als een star draaddeel te werken en worden de gewenste eigenschappen die in deze uitvinding zijn beschreven, marginaal.

Gevonden is dat de boiling Y op 8601218

J

-12- betekenende wijze wenselijk wordt wanneer bepaalde draaddoorsnee-afmetingen worden gebruikt en de draad is gespiraliseerd voor het vormen van een schroeflijnvormige spiraal van bepaalde diameters.Verwijzend naar de vorige figuren samen met fig. 5 5 wordt de boiling Y wenselijk voor draaddoorsnedes met een omhulling met een afmetingshoogte H die gelijk is aan of groter is dan 1,3 mm wanneer de verhouding d staat tot Wq geringer is dan of gelijk is aan 20 waarbij d en met dezelfde eenheid zijn gemeten en d de inwendige diameter is van 10 de gevormde schroeflijnvormige spiraal en de afmeting is van het gedeelte van de draaddoorsnede dat tijdens bedrijf in passend contact kan komen met het lageroppervlak 18 en een deel van de op het draaddeel aangelegde belasting kan overbrengen of zelfs de gehele belasting. is aangegeven 15 in fig. 2A en is gelijk aan W in de figuren 2 en 5.

Verwijzend naar fig. 3A is het duidelijk dat wanneer de bolle oppervlakken 10B van de draad-delen van het draadlager 10 voor het eerst in contact komen met het lageroppervlak 18 voordat enige lagerbelasting 20 wordt aangelegd en bij het ontbreken van een centreringsfout als daar getoond, elk draaddeel het lager 18 raakt in het middelpunt van zijn bolle deel waarbij een duidelijke contactlijn met een breedte A wordt gedifinieerd. Aldus treedt in het algemeen geen puntcontact op omdat het bolle oppervlak 25 van de draad in zekere mate zijn vlakheid behoudt, aannemende dat het nu bolle oppervlak oorspronkelijk vlak was, ofschoon de breedte van de contactlijn A relatief gering is. Voorts neemt nadat een belasting P wordt aangelegd op het draadlager als getekend in fig. 5 en de belasting overdragende 30 draaddelen van het draadlager 10 ronddraaien en doorbuigen de kennelijke lijn van het lagercontact A toe tot een nieuwe waarde A'. Als gevolg van deze toename van de kennelijke contactlijn kan elk beïnvloed draaddeel een grotere belastings- 8601218 3 -13- eenheid overbrengen dan normaal mogelijk is en dit zonder het lager te overbelasten. Daarom verschaft een draadlager met eigenschappen als hier beschreven het belangrijke voordeel van het zich aanpassen aan toenamen in de lager-5 belasting per eenheid door de kennelijkecontactlijn van de afzonderlijke belasting dragende draaddelen van het draadlager 10 te vergroten.

Aangezien het draadlager 10 zich kan aanpassen aan veranderende omstandiheden van de belasting 10 van het lager verschaft het steeds het minimaal noodzakelijke bedrag aan belasting dragend oppervlak (A' x de contact-afstand langs de omtrek in fig. 5) en verschaft het het beste evenwicht in het benutten van beschikbare lagerruimte tussen belasting dragend oppervlak en smeermiddelruimte. Dit 15 voordeel kan ziet worden verschaft door een starre lager- constructie of door lagerconstructies waarvan het kennelijke dragende contactoppervlak niet onder belasting kan veranderen.

Zoals hiervoor gesteld vertoont elke afzonderlijk draaddoorsnede in de onbelaste en gecen-20 treerde omstandigheden een kennelijke contactlijn A. Verwijzend naar fig. 3A wordt een hoek Θ aangeduid als de contacthoek of de hoek die is gevormd door de raaklijn aan het bolle deel van de draaddoorsnede in het contactpunt met het lageropper-vlak 18. Deze hoek Θ wordt van belang wanneer een relatieve 25 verplaatsing bestaat tussen het bolle deel van de draaddoorsnede en het bijpassende lageroppervlak 18. Zoals aangeduid in fig. 3A zal indien het draadlager 10 (linkshandig ge-spiraliseerd zoals in fig. 1) roteert ten opzichte van het lager met een hoeksnelheid ω ( dit kan men zich voorstellen 30 door aan te nemen dat de draaddoorsnedes zich uit het vlak van de tekening verwijderen), elke winding van het draadlager een axiale snelheidscomponent V hebben ten opzichte van het lageroppervlak 18. De snelheid V neemt toe met toenemende 8601218 -14- * » lagerhoeksnelheid ω en met toenemende steek P van de draad-lagerwindingen (dat wil zeggen de afstand in de axiale richting tussen twee hartlijnen van naast elkaar gelegen draaddoorsnedes). De hoek Θ verschaft een ingangshoek voor het smeermiddel dat 5 onder het oppervlak met breedte A (A1 in fig. 5) van het lagercontact wordt geklemd naarmate de windingen het lager-oppervlak 18 aflopen met een axiale snelheid V. Dit klem-effect is algemeen bekend en het is de basis voor theorie van hydrodynamische smering. Echter zijn in en toepassing in 10 een lager voor een gesteenteboor de belastingen naar hun aard groot en zijn de rotatiesnelheden in het lager betrekkelijk gering en is de vorming van een dikke (hydrodynamische) smeer-middelfilm onder de met elkaar in aanraking zijnde oppervlakken onwaarschijnlijk. Aangezien deze toepassing niet 15 tot hydrodynamische smering voert, wordt aangenomen dat een gemengde wijze van smering bestaat met gedeeltelijk contact van de scherpe kanten van de lageroppervlakken waarbij het klemeffect wordt verschaft door het draadlager volgens de uitvinding die de vorming van een dikkere lagersmerende film 20 bevordert hetgeen wrijving zal verminderen en dus slijtage van de lageroppervlakken.

Opgemerkt moet worden dat in een typerend vlak asblok het hierboven vermelde klemeffect in een richting volgens de omtrek wordt geproduceerd, terwijl het hier 25 beschreven klemeffect dat door het draadlager wordt geproduceerd, in de axiale richting is en het klemeffect in de richting van de omtrek aanvult (dat wil zeggen in de richting van de schroeflijnvan het draadlager). Het axiale klemeffect wordt gunstiger met het toenemen van de axiale snelheid V. Het hier 30 beschreven draadlager kan dus profiteren van en veilig werken bij hogere dan normale rotatiesnelheden in het lager. Theoretisch lijkt het dat iedere hoek Θ van 5° of minder zeer gunstig zal zijn voor de werking van het draadlager. Opgemerkt 8601218 -15- » moet worden dat 2elfs bij het aanwenden van zware lager-belastingen de verandering in de hoek Θ als gevolg van elastische doorbuiging van de radiale draaddoorsnede verwaarloosbaar is.

5 De afmetingen en vormen van de lager- doorsnede die het draadlager volgens de uitvinding de hier beschreven voordelen geven, kunnen worden verkregen hetzij door middel van het spiraliseringseffect van een draad met de juiste doorsnede of als een uitkomst van een secundaire 10 bewerking volgend op het spiraliseren, zoals slijpen, om de boogvormige boiling aan het dragend oppervlak van elke winding te geven.

Ook moet worden opgemerkt dat de in de figuren 3, 3A en 3b getoonde holte X niet kritisch 15 is voor enige bepaalde afmeting maar bijdraagt bij het concentreren van de belasting op de tophoeken van de draaddoorsnede, waarbij aldus hulp wordt gegeven aan het produceren van de radiale elastische doorbuiging van de draaddoorsnede.

Voorts moet worden opgemerkt 20 dat het draadlager met een doorsnede vorm als hier beschreven, kan werken met minder dan normale lagerspelingen zonder vastlopen of blokkeren, en dit is toe te schrijven aan de geschikt-heidvan de draaddoorsnedes elastisch door te buigen en een foute centrering te accepteren. Dit is van aanzienlijk belang 25 aangezien een geringere lagerspeling kan worden herleid tot een betere betrouwbaarheid van ieder lageraf dichtingselement. Inderdaad vermindert de geringere lagerspeling de sterkte van trillingen in het lager en dus verbetert dit de dynamica van elk afdichtingselement dat betrokken is bij het afdichten 30 van de lagerholte. Dit afdichtingselement kan tevens zijn ontworpen met minder doorbuiging zodat zijn levensduur en de levensduur van het gereedschap langer zijn.

S6012 1 8

Claims (20)

1. Een vlak lager, gekenmerkt door een spiraalvormig gewikkelde draad die in een belastingover-brengende aanraking is geplaatste tussen ten opzichte van elkaar roterende elementen zodanig dat één bepaalt belasting-5 overbrengend oppervlak van de draad een element raakt langs een kennelijke contactlijn voor een relatieve verplaatsing daartussen, en een tegenover gesteld belastingoverdragend oppervlak van de draad het andere element raakt, en waarbij de doorsnede van de draad in een radiaal geprojecteerd vlak 10 langs de rotatieas het ene belastingoverdragende oppervlak met een in het algemeen bol profiel verschaft ten opzichte van het oppervlak van het ene daardoor geraakte element, en waarbij de kennelijke contactlijn ligt langs een deel van het bolle profiel.

2. Een lager volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bolle profiel een diepte van de boiling heeft die is bepaald als de loodrechte afstand vanuit een koorde die de twee uiteinden van het bolle profiel verbindt, naar een punt op het bolle oppervlak dat het verst van de koorde 20 vandaan ligt, en waarbij de diepte tenminste 13 micrometer bedraagt.

3. Lagerconstructie volgens conclusie @6012 IS * ~ * I 'V- 2, fltethet kenmerk, dat de gespiraliseerde draad schroeflijnvormig is gewikkeld om te vormen: een in het algemeen cilindervormige bus die een binnendiameter bepaalt; een althans nagenoeg gelijkmatige axiale breedte van elke winding en 5 een praktisch gelijkmatige radiale hoogte van elke winding, en waarbij de radiale hoogte groter is dan 1,3 mm en de verhouding van de binnendiameter tot de axiale breedte niet groter is dan 20.

4. Lagerconstructie volgens conclusie 10 3, met het kenmerk, dat het tegenover gestelde belastingover- dragende oppervlak van de draad een hol profiel vormt tegenover het oppervlak van het andere element dat wordt geraakt.

5. Lagerconstructie volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het bolle profiel en het holle profiel 15 worden gevormd door de windingsoperatie van het vormen van de schroeflijnvormig gewonden draad.

6. Lagerconstructie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de verhouding van de axiale breedte tot de radiale hoogte tenminste 0,25 is en niet groter is dan 20 7,5.

7. Lagerconstructie volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de axiale lengte van de koorde van het bolle profiel tenminste 1,3 mm is en niet groter is dan 19,1 mm.

8. Lagerconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een contacthoek is gedefinieerd als de hoek tussen een raaklijn aan het bolle profiel in het punt van contact met het oppervlak van het ene element en het ene oppervlak, en waarbij deze hoek in de orde van grootte 30 van 5° of minder is.

9. Lagerconstructie volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de gespiraliseerde draad schroeflijnvormig is gewonden om te vormen: een in het algemeen cilinder- 8 60 1 2 1 8 ί -f8- vormige bus die een binnendiameter bepaalt; een praktisch gelijkmatige axiale breedte van elke winding; en een praktisch gelijkmatige radiale hoogte van elke winding, en waarbij de radiale hoogte groter is dan 1,3 mm en de verhouding van 5 de binnendiameter tot de axiale breedte niet groter is dan 20.

10. Lagerconstructie volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het tegenover gestelde belastingover-dragende oppervlak van de draad een hol profiel vormt ten op- 10 zichte van het aangeraakte oppervlak van het andere element.

11. Lagerconstructie volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het bolle profiel en het holle profiel zijn gevormd door de windingsoperatie van het vormen van de schroeflijnvormig gewonden draad.

12. Lagerconstructie volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de verhouding van de axiale breedte tot de radiale hoogte tenminste 0,25 is en niet groter is dan 7,5.

13.Boorgereedschap, gekenmerkt door een eerste element en een tweede element die zijn gemonteerd 20 voor relatieve rotatie tussen deze elementen, en een vlak lager dat is opgesteld in een belastingoverdragende aanraking daartussen, waarbij het lager is gemonteerd om draaibaar te zijn ten opzichte van het eerste element en stilstaand op het tweede element, en waarbij het vlakke lagerbestaat uit 25 een schroeflijnvormig gewonden draad die een doorlopende reeks naast elkaar liggende schroeflijndraad segementen vormt waarvan elk segment tegenover elkaar gelegen oppervlakken heeft die in aanraking als een lager zijn met het eerste, respectievelijk het tweede element, en waarbij het tegenover gestelde 30 oppervlak daarvan in aanraking als met een lager met het eerste element een bol profiel definieerd ten opzichte van het oppervlak van het eerste element, waarbij de aanraking als met een lager daartussen ligt langs een kennelijke contact- 1801218 { -1-^- lijn die een deel vormt van het bolle profiel.

14. Constructie volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de tegenover gestelde oppervlak dat in aanraking als met een lager is met het tweede element, 5 een hol profiel definieerd ten opzichte van het oppervlak van het tweede element.

15. Lager volgens conclusie 14, met het kenmerk,dat het bolle profiel een diepte van de boiling heeft die is gedefinieerd als de loodrechte afstand 10 vanuit een koorde die de twee uiteinden van het bolle profiel verbindt, tot een punt op het bolle oppervlak dat het verst van de koorde vandaan is, en waarbij deze diepte teninste 13 micrometer bedraagt.

16. Lgaerconstructie volgens conclusie 15 14, met het kenmerk, dat de gespiraliseerde draad schroeflijn vormig is gewonden om te vormen:een in het algemeen cilindervormige huls die een binnendiameter bepaalt; een praktisch gelijkmatige axiale breedte van het elk segment; en een praktisch gelijkmatige radiale hoogte van elk segment, en waarbij 20 de radiale hoogte groter is dan 1,3 mm en de verhouding van de binnendiameter tot de axiale breedte niet groter is dan 20.

17. Lagerconstructie volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat het bolle profiel en het holle profiel 25 zijn gevormd door middel van de windingsoperatie van het vormen van de schroeflijnvormig gewonden draad.

18. Lagerconstructie volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de verhouding van de axiale breedte tot de radiale hoogte tenminste 0,25 is en niet groter is dan 30 7,5.

19. Lagerconstructie volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de axiale lengte van de koorde van het bolle profiel tenminste 1,3 mm is en niet groter is dan 19,1 mm. 8601218 { * •v -06-

20. Constructie volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het boorgereedschap een roterende gesteenteboor is met een roterende frees die is gemonteerd op een as waarbij deze as het eerste element bepaalt en 5 de frees het tweede element bepaalt. -o-o-o-o-o-o-o-o- 8601218