NO156340B

NO156340B - Radialglidelager.

Info

Publication number: NO156340B
Application number: NO851361A
Authority: NO
Inventors: Jukka Lehtinen; Arvo Karhola; Walter Griner
Original assignee: Arcomac Sa
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1985-04-02
Publication date: 1987-05-25
Also published as: NO851361L; CA1234403A; JPS60237223A; SU1489585A3; JPH0810011B2; AU567849B2; US4558960A; DE3564318D1; FI851406A0; AU4088785A; EP0158242B1; EP0158242A2; ATE36384T1; FI851406L; NO156340C; EP0158242A3; BR8501668A; FI76409B; FI76409C

Abstract

Et radialglidelager for oppnåelse av et stabilt løp uten vibrasjoner og for sikring av en lukeløs smøre-middelfilm også ved lave turtall har en faststående innerdel (1), på hvilkens overflate det er anordnet akseparallelle langsgående innsnitt (7) fordelt langs periferien fra hvilke det strekker seg trapesformede uttak (9) i omløpsretningen (2) med liten dybde. Mellom hvert nærliggende uttak (9) er det anordnet ringformede periferiinnsnitt (10), som har forbindelse med de langsgående innsnitt (7). Et smøre-middel, fortrinnsvis vann, bringes inn i de langsgående innsnitt (7) og sirkulerer gjennom disse såvel som gjennom de ringformede periferiinnsnitt (10), uttakene (9) og spalten (10) mellom innerdelen (1). og lagerets omløpende hylse (3).

Description

Oppfinnelsen angår et radialglidelager, særlig for roterende valser, med en sylindrisk innerdel, en hylse anordnet koaksialt til denne og anordnet med en spalte mellom hylse og innerdel for opptak av et smøremiddel, idet hylsen enten roterer om den faststående innerdel eller innerdelen i den faststående hylse.

Slike radialglidelager er kjent i de forskjelligste former. Alt etter om trykket i radiell retning er meget stort, som f.eks. ved akselagrene på skinnegående kjøretøyer, eller forholdsvis lite, som f.eks. ved roterende transportvalser, opptrer forskjelligartede problemer, for hvilke det allerede er blitt foreslått tallrike løsninger.

Radialglidelageret ifølge den foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for roterende transportvalser og bredt strukkede valser i papir- og tekstilindustrien. Ved slike valser består hovedsakelig to problemer. På den ene side må de kunne løpe uavhengig av sin normale driftshastig-het, som kan være meget høy, også over lengre tid med meget lave hastigheter, dvs. med tangensialhastigheter på omtrent

0,5 - 1 m/sek., uten at de faststående og de roterende deler kommer i berøring med hverandre. Smøremidlets hydrodynamiske krefter må også utvikle tilstrekkelig løftekraft ved slike små hastigheter, for å opprettholde en ubrutt smørefilm mellom deler i bevegelse og stasjonære deler. Problemet med de forholdsvis små hastigheter kunne løses ved anvendelse av høyviskøse smøremidler. Det er imidlertid betenkelig at ikke bare den hydrodynamiske løftekraft vokser med hastig-heten, men også at energibehovet stiger med økende hastighet i forhold til viskositeten. Når det anvendes en normal smøreolje, så kommer man med økende hastighet snart i en situasjon, der energibehovet for et valselager overskrider en i praksis godtagbar grense. Av denne grunn burde lageret ha en slik hydrodynamisk utforming, at det utvikles tilstrekkelig hydrodynamiske løftekrefter også ved anvendelse av smøremiddel med meget lav viskositet og ved meget små hastigheter, for å sikre en forstyrrelsesfri gang. Som viskøst smøremiddel med lav viskositet er vann meget godt egnet ved papirmaskinvalser.

Det andre viktige problem ved lagring av slike valser består i at det kan oppstå vibrasjoner, selv når de roterende deler er utbalansert. Slike vibrasjoner kan være forårsaket ved et utilstrekkelig hydrodynamisk system, dvs. ved en smøremiddelfilm som ikke sikrer en korrekt fordeling av de nødvendige hydrodynamiske krefter ved alle hastigheter. En valse med et hydrodynamisk radiallager må også kunne løpe ved kritiske hastigheter uten forstyrrende vibrasjoner.

Det er allerede kjent at det ved aksialglide-lagere, altså ved glidelagere som må motstå et trykk som vir-ker i akseretningen anordnes lommer for smøremidlet på den plane overflate av lagerets stillestående del (CF. Kettle-borough, "An Electrolytic Tank Invenstigation into Stepped Thrust-Bearings", Proceedings of the Institution of Mechani-cal Engineers 169 (1955) 679-688)). Problemene ved aksial-glidelagere er imidlertid vesentlig forskjellig fra problemene ved radialglidelagere, og løsninger for en type glidelager lar seg ikke eller bare med vanskeligheter overføre til den andre type av glidelagere. Dette gjelder særlig for forhindring av svingninger, som bare kan opptre ved radialglidelagere.

Oppfinnelsen utgår fra et radialglidelager, særlig for roterende valser, med en sylindrisk innerdel, en anordnet hylse koaksialt til denne og anordnet med en spalte mellom hylse og innerdel for opptak av et smøremiddel, idet enten hylsen roterer om den faststående innerdel eller innerdelen roterer i den faststående hylse, og på en slik måte at innerdelens ytterflate hhv. hylsens innerflate er forsynt med flere akseparallelle innsnitt på langs anordnet symmetrisk fordelt langs omkretsen for sirkulasjon av smøre-midlet, fra hvilke innsnitt det strekker seg i det vesentlige i omkretsretningen forløpende uttak. Et slikt radialglidelager er kjent ved DE-OS patentskrift 2624849. Ved dette selvtrykktilveiebringende glidelager skal det ved de tiltak at glideflaten forsynt med riller langs omkretsen er fordelt i flere delflater, og særlig ved hjelp av det ytter-ligere tiltak at hver delflate oppviser et aksialt for-løpende innsnitt utgående fra et smøremiddelinneholdende rom, og til begge sider for dette innsnitt trykkoppbyggende riller vendt mot hverandre hellende skrått i forhold til periferiretningen, oppnås at det sammenlignet med kjente lågere av trykktypen er sikret en forhøyet dynamisk bæreevne for begge dreieretninger ved omtrentlig samme økono-miske fremstillingsmåte.

Et slikt radialglidelager synes å være uegnet for anvendelse ved sammenligningsvis små relativhastigheter mellom faststående og omløpende lagerdel, da det ved små hastigheter ikke kan bygge seg opp en bærende smøremiddelfilm på grunn av smøremiddeIrilienes forholdsvis store totaltverr-snitt. Fra det nevnte DE-OS patentskrift er heller ingen tiltak å finne, som kunne motvirke den foran nevnte opptreden av uønskede vibrasjoner.

Overfor dette er formålet med den foreliggende oppfinnelse å utforme et radialglidelager av fellestypen slik at de innledningsvis nevnte ulemper kan unngås hhv. de forklarte problemer kan løses. Særlig skal utformingen av lageret tillate anvendelse av et lavt viskøst smøremiddel, idet det tross alt hele tiden opprettholdes en lukeløs bærende smøremiddelfilm, ved .samtidig unngåelse hhv. virk-ningsfull undertrykkelse av uønskede vibrasjoner.

Ifølge oppfinnelsen oppnås ovennevnte formål ved et beslektet radialglidelager ved de karakteristiske trekk angitt i den kjennetegnende del av krav 1. Foretrukkede ut-førelsesformer og videreutformninger av oppfinnelsesgjen-standen er beskrevet i de uselvstendige krav 2-10. I denne sammenheng må en utførelsesform av radiallageret frem-heves, ved hvilken hylsen roterer om den faststående innerdel, idet de trapesformede uttak såvel som de akseparallelle langsgående innsnitt og de ringformede periferi-innsnitt er anordnet på den stillestående innerdels overflate. Dermed sikres et rolig løp av valsen uten uønskede vibrasjoner, eksempelvis av en bredstrekkvalse, som er beskrevet i CH-PS 612 478.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det føl-gende i forbindelse med et utførelseseksempel og under hen-visning til tegningene, der fig. 1 er et perspektivriss av en i eksemplet stillestående innerdel av radialglidelageret, fig. 2 er et sideriss av innerdelen på fig. 1, fig. 3 er et forstørret ufullstendig snittriss gjennom et radialglidelager vinkelrett på rotasjonsaksen, og fig. 4 er et utsnitt fra avviklingen av periferiflaten (dvs. overflaten) av lagerets stillestående innerdel.

Radialglidelageret fremstilt på tegningene omfat-ter ifølge fremstillingen på fig. 1 - 3 en faststående innerdel 1 og en koaksial dertil anordnet roterende hylse 3 i retning av pilen 2, som på sin innerflate har et lag med et hensiktsmessig lagermateriale 4. Mellom lagermaterialets 4 indre overflate og innerdelens 1 ytterflate -5 befinner det seg en spalte 6 for opptak av et smøremiddel. Alt etter hylsens 3 hhv. innerdelens 1 diameter har spalten 6 en bredde på omtrent 0,1 - 0,4 mm.

Som det fremgå* tydelig av fig. 1, er innerdelens 1 ytterflate 5 forsynt med et flertall langsgående innsnitt 7a - 7f, som strekker seg parallelt med aksen for den for-øvrig i det vesentlige sylinderformede innerdel 1. I eksemplet er det anordnet seks symmetriske og jevnt over omkretsen fordelte langsgående innsnitt 7a - 7f. På fig. 3 kan på grunn av utsnittet bare de to langsgående innsnitt 7a og 7b ses. Dybden hhv. tverrsnittet for de langsgående innsnitt 7a - 7f er tilpasset den nødvendige gjennomstrømningsmengde av smøremiddel.

Ut fra kanten 7' på de langsgående innsnitt 7a - 7f strekker det seg trapesformede uttak 9, av hvilke det kan ses to i hver av figurene 1, 2 og 4. Disse uttak munner i bredsidens b (fig. 4) naboinnsnitt 7a - 7f og strekker seg i retning av pilen 2 på fig. 3, mot kanten 7' for det i periferiretningen nærliggende langsgående innsnitt 7.

Videre kan det særlig på fig. 2 og 4 ses at det mellom to nærliggende trapesformede uttak er anordnet et ringformet periferiinnsnitt 10, som strekker seg om innerdelens 1 overflate 5 og som har forbindelse med de akseparallelle langsgående innsnitt 7a - 7f.

Dybden av uttakene 9 på fig. 3 er for tydelig-hets skyld fremstilt sterkt overdrevet, og utgjør fortrinnsvis 15-75/6 , hensiktsmessig omtrent 33^ . I alle til-feller er deres dybde vesentlig mindre enn dybden av de ringformede periferiinnsnitt 10 såvel som hver av de akseparallelle langsgående innsnitt 7. På den annen side blir vanligvis dybden av de langsgående innsnitt 7 og dermed deres tverrsnitt vesentlig større enn det samme for de ringformede periferiinnsnitt 10. I eksemplet kan innerdelen 1 ha en diameter på ca. 15-25 cm. Periferiinnsnittenes 10 dybde utgjør i dette tilfelle omtrent 1 - 2 mm, og de akseparallelle langsgående innsnitts 7 dybde flere ganger dette.

Trapesets høyde L (fig. 4) i de trapesformede uttak 9 vil vanligvis være omtrent lik trapesets bredde b;

som hensiktsmessig har vist seg å være et størrelsesforhold fra omtrent 0,8 - 1,2. Forholdet mellom bredsidene b til-grensende de langsgående innsnitt 7 og smalsiden b^ av de trapesformede uttak 9 ligger i et område mellom 2,3 - 2,6.

Som smøremiddel for radialglidelageret ifølge oppfinnelsen, hvilket smøremiddel samtidig også tjener som kjølémiddel, er vann meget godt egnet. Ved en utførelse med faststående innerdel 1 og roterende hylse 3 kan smøremidlet på enkel måte bringes inn i den ene ende av de langsgående innsnitt 7 og bringes ut av den andre ende ved hjelp av midler som ikke nærmere skal diskuteres.

En valse, eksempelvis en bredstrekkvalse, som det foreslåtte radialglidelager ifølge oppfinnelsen er særlig godt egnet for, kan oppnå tangensialhastigheter opp til 40 m pr. sekund. Ved anvendelse av det foreslåtte radialglidelager ifølge oppfinnelsen er det for det første sikret at det hele tiden er tilstede en tilstrekkelig bærende smøre-middelf i lm ved oppstart, tomgang og normaldrift, og for det andre at det ved alle disse driftstilstander ikke kan opptre forstyrrende svingninger.

Det foreslåtte lager ifølge oppfinnelsen, særlig det eksempelvis beskrevne radialglidelager med faststående innerdel og roterende hylse, har en flere ganger større bæreevne enn kjente radialglidelager av lignende type. Særlig utmerker det seg på den måte at det oppnås meget store hydrodynamiske krefter ved forholdsvis lave turtall.

Claims

1. Radialglidelager, særlig for roterende valser, med en sylindrisk innerdel (1), en til denne koaksialt anordnet hylse (3) og med en mellom hylsen (3) og innerdelen (1) anordnet spalte (6) for opptak av et smøremiddel, idet enten hylsen (3) roterer om den faststående innerdel (1) eller innerdelen (1) roterer i den faststående hylse (3), og idet innerdelens (1) ytterflate (5) henholdsvis hylsens (3) innerflate er forsynt med flere akseparallelle langsgående innsnitt (7a - 7f) anordnet symmetrisk fordelt rundt omkretsen for sirkulasjon av smøremidlet, fra hvilke det strekker seg uttak (9) i det vesentlige forløpende i peri-fer iretning, karakterisert ved at uttakene (9) i det vesentlige er utformet trapesformet og, utgående fra de langsgående innsnitt (7a - 7f), er anordnet på en slik måte at deres bredside (b) grenser mot de akseparallelle langsgående innsnitt (7a - 7f) og tjener til innstrøm-ning av smøremidlet.

2. Radialglidelager ifølge krav 1, karakterisert ved at det mellom to nærliggende trapesformede uttak (9) er anordnet ringformede periferiinnsnitt (10) , som har forbindelse med de akseparallelle langsgående innsnitt (7a - 7f).

3. Radialglidelager ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at dybden av de langsgående innsnitt (7a - 7f) og de tverrgående innsnitt (10) er flere ganger større enn dybden av de trapesformede uttak (9) .

4. Radialglidelager ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at de akseparallelle langsgående innsnitts (7a - 7f) tverrsnitt er større enn de ringformede periferiinnsnitts (10) tverrsnitt.

5. Radialglidelager ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at hylsen (3) roterer om den faststående'innerdel (1) og at de trapesformede uttak (9) såvel som de akseparallelle langsgående innsnitt (7a - 7f) og de ringformede periferiinnsnitt (10) er anordnet på innerdelens (1) overflate (5).

6. Radialglidelager ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at hylsen (3) roterer om den faststående innerdel (1) og at de trapesformede uttak (9) såvel som de ringformede periferiinnsnitt (10) er anordnet på innsiden av den roterende hylse (3), mens de akseparallelle langsgående innsnitt (7a - 7f) er anordnet på innerdelens (1) overflate.

7. Radialglidelager ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at de trapesformede uttak (9) strekker seg frem i hylsens (9) løperetning over en del av dens overflate utgående fra et akseparallelt langsgående innsnitt (7a - 7f) mot det nærliggende langsgående innsnitt (7a - 7f), men når dog ikke helt frem til sistnevnte.

8. Radialglidelager ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at de trapesformede uttaks (9) dybde utgjør 15-75 , fortrinnsvis omtrent 35/6.

9. Radialglidelager ifølge ett av kravene 1-8, karakterisert ved at forholdet mellom høyden (L) og bredsiden (b) av et trapesformet uttak (9) utgjør omtrent 0,8 - 1,2.

10. Radialglidelager ifølge ett av kravene 1-9, karakterisert ved at forholdet mellom bredsiden (b) og smalsiden (b^) av et trapesformet uttak (9) ut-gjør omtrent 2,3 - 2,6.