Gleitlager mit Flüssigkeitsreibung und selbsttätiger Ansaugung des Schmiermittels Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleit- la'ger mit. Flüssigkeitsreibung, bei welchem eine selbsttätige Sehmierrnittelzufuhr durch den im Ringspalt zwischen .den CTleitflächen des Lagers auftretenden Unterdruck bewirkt wird, und bezweckt, zwischen Lagergleitfläehe und Welle,
dauernd eine die Lagerbelastung tragende Schmiermittelsehicht entspr eehender Dieke zu erhalten und dadurch au sachliesslich Flüssigkeitsreibung zu erzielen und jede Miseh- reibung auszuschalten.
Bekanntlich nimmt. bei Flüssigkeitsreibung die Welle in der um das Lagerspiel grösseren Bohrung je nach der Belastun:g- und Dreh zahl. eine mehr oder minder grosse exzentrische Lage ein, so dass der Ringspalt zwischen Welle u rrd Lager von der engsten Stelle ausgehend in der Drehrichtung biss zu einem Höchstwert zunimmt, welcher der engsten Stelle diametral gegenüberliegt.
Während des Laufes der Welle erleidet die Stelle des engsten Lagerspaltes, die bei Stillstand in der Ebene der Lager belastung liegt, in der Drehriclitun.g der Welle eine Verschiebung, die von der Drehzahl der Welle rm:d der Belastung abhängig ist.
Das von der Wellenoberfläche infolge seiner Haftfähigkeit mitbewegte Sehmiermit- tel erfährt im enger werdenden Spaltbereieh eine ztinä.elrst langsam, später jedoch stark ansteigende Pressung, die kurz vor der engsten Stelle ihr Maximum erreicht. und dann in der gleichen Entfernung von dieser engsten Stelle wieder verschwindet.
Durch die nun folgende allmähliche Erweiterung des Ringspaltes und infolge der unzureichenden Schmieranittelzu- fuhr von der engsten Stelle her sinkt der im Ringspalt herrschende Druck rasch weiter ab und bleibt als Unterdruck, allerdings mit in der Drehrichtung rasch abnehmender Grösse, bis zu derjenigen Stelle bestehen, bei welcher der Ringspalt seine grösste Erweiterung auf weist.
Eine Abnahme des Unterdruckes zeigt sich aber nicht nur in der Drehrichtung der Welle, sondern auch von der Symmetrieebene des Lagers ausgehend in axialer Richtung nach beiden Seiten, indem der Unterdruck von dem Höchstwert ausgehend in Form einer Parabel bis zu :den Gleitflächenenden auf den Wert Null absinkt.
Bekannte Gleitlager mit selbsttätiger An saugung des Schmiermittels unter Ausnützung des im Ringspalt auftretenden Unterdruckes verwenden eine Vielzahl kleiner Bohrungen, die über die ganze tragende Gleitfläche ver teilst sind, so da.ss ein Grossteil dieser Bohrungen im Druckbereich der Schmiermittelschicht liegt, wodurch das Entstehen einer tragenden Schmiermittelschicht gestört,
und Flüssigkeits- reibung verhindert wird. Ausserdem sind bei bekannten Gleitlagern dieser Art die Quer- sehnitte der Bohrungen oder Isapillarrohre nicht hinreichend gross bemessen, um die für die Flüssigkeitsreibung notwendige Schmier mittelmenge ansaugen- zu können.
Es hat sich nun gezeigt, .dass sich die engste Stelle des Ringspaltes je nach der von der Belastung und Drehzahl abhängigen ea- zentrisehen Lage der Welle in der Lagerboh rung etwa 25-50 hinter der bei Stillstand in der Belastungsebene des Lagers liegenden Umfangsstelle bildet und dass somit der grösste Teil der tragenden Lagergleitfläche unter Schmiermittelüberdrnuck steht.
Um den Zustand vollkommener Flüssig- keitsreibung aufrechtzuerhalten, muss der seitlich an den Lagerenden aus dem Ringspalt abfliessende Teil des Schmiermittels laufend durch: Schmiermittelzufuhr ersetzt. werden. Diese für die Flüssigkeitsreibung erforderliche sekundliche Schmiermittelmenge Q eia#eehnet sieh nach der Beziehung Q=cbd2n <I>P</I> Hierbei bedeutet b die Lagerlänge, d der.
Wellendurchmesser, 7a die Drehzahl in. Um drehungen je 1Vlinute und VP die Grösse d,e,s relativen Lagerspiels als Massunterschied zwi schen Lagerbohxatng und Wellendurchmesser, bezogen auf -den Wellendurehmes:s.er.
Der dimensionslose Beiwert c ist aus der Durchflussgrösse 0 abgeleitet, die innerhalb der Grenzen 0,08 bis 0,29 gelegen ist. Wenn der Bedarf für :das gesamte Lager (@ <I>= q b d</I> isst und q <I>= 0</I> oi <I>r P</I> bzw.
EMI0002.0042
dann isst
EMI0002.0044
Wenn m.n
EMI0002.0046
gesetzt wird, erhält man für bis: 0,15.
EMI0002.0048
Der Beiwert c richtet sich innerhalb seiner Grenzwerte je nach der Grösse der Spaltweite an .der engsten Stelle des Rin gspa@Ites.
Gemäss der Erfindung ist ein Gleitlager mit. Flüssigkeitsreibung -Lind' selbsttätiger An- sau gumg des Schmiermittels nun.
dadurch ge schaffen, d,ass in der Laufflä.die des Lagers, in der Laufrichtung der Welle gesehen in einem Bereich, der 25 hinter der bei Still- stand üi der Belastungsebene des Lagers lie genden Umfangsstelle beginnt und noch inner halb der Saugzone endet- und der sich zu beiden Seiten der radialen Symmetrieebene des Lagers über je 1/.1 der Gesamtlagerlän.ge erstreckt,
mindestens ein mit einem Schmier- mittelraum in Verbindung stehendem Zul@auf- kanal angeordnet ist, dessen Querschnitt bei dem bestehenden Unterdruck mindestens für den Durchtritt einer sekundlichen Schmier mittelmenge Q bemessen ist, die dem Wert.
<I>c b d2 n P</I> entspricht, wobei c einen dimen- sionslosen Beiwert im Bereich zwischen 0,004 und 0,15, b die Lagerlänge, d den Wellendureh- mes#ser, n, die Drehzahl der Welle in Umdre hungen je Minute und P die dimensionslose Grösse des relativen Lagerspiels als Massunter schied zwischen Lagerbohrung und W e11en- du rchmesser, bezogen auf den Wellendurch- inesser, bedeuten.
An Stelle eines einzelnen ZulaufkanaI:s kann auch eine aus mehreren Kanälen beste hende Zulaufkanalgruppe angeordnet sein.
Handelt es sieh bei den Ztilaufkanälen uni kreisrunde Rohre, so gilt für diese, dass die bei einem Dimekgefälle J p düreh ein Rohr fliessende Sehmiermittelmenge Q" mit der vier ten Potenz des Rohrdturchme-sers d" wächst und mit.
der Du rchfhzsslänge l und der Zähig keit 17 des Schmiermittels abnimmt, so dass sich die durch ein Rohr fliessende, Sehmier- mittehnenge Q" nach der Beziehung bestimmt
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Die durch z Schmiermittelrohre hindurch-, tretende Schmiermittelmenge z - Q" muss dann folgenden Bedingungen entsprechen:
EMI0002.0118
Für ein Lager gegebener Grösse muss dann bei einem durch die Betriebsbedingingen fest gelegten Unterdruck <I>d p</I> das Produkt, z dö konstant sein.
Um ausser der Flüssigkeitsreibung auch eine Kühlwirkung zu erzielen, kann bei dem Gleitlager in der Laiiffläehe des Lagers in einem Bereich, der innerhalb der Druckzone beginnt und 25 vor der bei Stillstand in der Belastungsebene des Lagers liegenden Um fangsstelle endet., ein mit einem Schmiermit- telraiim in Verbindung stehender Ablaufkanal oder eine aua mehreren Kanälen bestehende Ablaufkan.algxuippe angeordnet sein, wobei der (-,esamt,
qiersehnitt des Zulaufka.nals oder der Zulaufkanalgruppe zum Zwecke einer zusätz lichen Zufuhr von kühlendem Schmiermittel zum Lager grösser bemessen ist als jener für den Durehga:ng der Sehmiermittelmenge t@.
Bei Gleitlagern für wechselnde Drehrieh- tung der Welle kann gemäss einer bevorzugten Ausführungsform züi beiden Seiten der bei Still stand in der Belastungsebene des Lagers lie genden Umfangsstelle je ein Schm.iermittel- zulaufkanal oder eine Schmiermittelzulauf- kanalgruppe angeordnet sein.
In der Zeichnung ist der (legenstand der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispie len schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt im Schema. die Lage der Welle bei gleichbleibender Drehrieht,ung.
Fig. ? zeigt den Druckverlauf im Schmier spalt.
Fig. 3 zeigt dien Drtiekverlaiif in der L:ingsriehtung des Lagers.
Fig. 4 und 5 zeigen ein Gleitlager für gleichbleibende Drehrieh@tung der Welle im Längs- und Querschnitt.
Fig. 6 und 7 zeigen ein Gleitlager für wechselnde Drehrichtung der Welle im Längs- und Querselinitt.
Wie die Fi.g.1 schematisch zeigt., bildet sieh in jedem Glei@tlagermit natürlichem Lager spiel bei im Sinne des Pfeils 1 wirkender Lager belastung ein exzentrischer Ringspalt 2 zwi schen der Lagerbohrung 3 und der Welle 4, die im Sinne des Pfeils 5 rotiert.
Bei Still- stand befindet sieh die engste Stelle des Ring spaltes beim Schnittpunkt des die Belastungs ebene angebenden radialen Pfeits 1 mit den Gleitflächen, während sich die weiteste Stelle diametral gegenüber befindet.
Bei Drehung der Welle im angedeuteten Drehsinn hat diese das Bestreben, in der BohrRing hoch zu steigen, wodurch sich auch :die Stelle der engsten Spaltweite j e nach Belastung und Drehzahl mehr oder weniger in der Drehrichtung ver schiebt. Die bei der Drehung der Welle im Ringspalt auftretenden Drücke sind in Fi,g. 2 graphisch dargestellt, wobei die mit + be zeichnete Druckzone den grössten Teil der Gleitflä.ehe umfasst, an den sieh .die mit. - .
bezeichnete Zone des Unterdruckes unmittel bar anschliesst.
Wie die Abnahme der Drücke - der Un terdrücke ebenso wie der Überdrücke - von der Mitte des Lagers ausgehend gegen beide i Lagerenden erfolgt, geht aus; Fig.3 hervor. Dieser Druckabfall verläuft. etwa nach einer Parabel, wobei ein Bereich 6 zu beiden Seiten.
der radialen Symmetrieebene des Lagers für die Unterbringung der Sehmiemmittelkanäle c ausgenützt, wird, der sich über je 1/4 der La gerlänge 7 erstreckt und in welchem der kleinste Unterdruck noch etwa. 2/3 des opti malen Unterdruck es beträgt.
Die Ansaugquer schnitte müssen hiebei so bemessen sein, dass die Schmiernlittelmenge Q <I>= c b</I> d2 n 'F, die für die Erzielung der Flüssigkeitsreibung er- forderlich ist, bei dem jeweils bestehenden Un terdruck und den üblichen Durchlaufge- schwRndigkeiten hindurehtreten kann.
Ein diese Bedingungen erfüllendes Gleit lager mit gleichbleibender Drehrichtung ist in d en Fig. 4 und 5 dargestellt. In den Lager körper 8 ist eine Lagerschale 9 eingesetzt, in welcher die Welle 10 gelagert: ist. Die Dreh- i riehtung der Welle ist durch den Pfeil 11 an gedeutet.
Im Lagergehäuse 8 ist ein. Schmier- mittelraum 12 gebildet, welcher mit. öl gefüllt ist. Infolge der senkrecht nach unten wirken- den La gerbela@stung bildet sich ein siehelför- i mi.ger Spalt 1.3 zwischen der Welle 10 und der Lauffläche der Lagerschale 9.
Der zum Ansaugen des Schmiermittels die nende Kanal 14 des Lagers isst dabei in einem Bereich angebracht, der bei 25 nach der bei Stillstand in der Belastungsebene liegenden Umfangsstelle beginnt und,
natürlich noch innerhalb der Saugzone endet und in der Längsrichtung des Lagers im Bereich 6 der Fig. 3 liegt. Bei der naeli , den Fig. 4 und' 5 ist ein einziger Sehmiermit- te1zulaufkanal 14 in der radialen Symmetrie ebene des Lagers vorgesehen,
dessen Quer schnitt nach den schon im vorstehenden ange führten Bedingungen für Flüssigkeitsreibung bemessen ist.
Die Fig.6 und 7 zeigen ein Lager für wechselnde Drehrichtung, bei welchem die Lagerschale 9 mit zwei symmetrisch zu beiden Seiten der bei Stllstand in der Belastungs ebene liegenden Umfangsstelle angeordneten Schmiermittelkanäl,en 1.1, 14' ausgebildet. ist.
Da bei beiden Drehrichtungen jeweils einer der Kanäle 11, 14' .als Ablaufkanal dient, während der andere als Zulaufkanal fungiert, ist es zweckmässig, :den Querschnitt der Kanäle so zu bemessen, d:ass die von ihnen gefördierte Schmiermittelmenge Q' gleich ist der für Flüs sigkeitsreibung :
erforderlichen Sehmiermittel- menge Q vermehrt um eine zusätzliche Sehmier- mitt.elmenge Q1, die zur Kühlung :des Lager--, dient.
Der Druckanstieg bei Bildung der tragen den Schmiermittelschicht. ist gemäss Fig. 2@an- fangs sehr gering, so diass es zur Erreichung einer Kühlwirkung zweckmässig ist, die zum Ablaufen des Schmiermttels dienenden Ka näle in einem Bereich anzubringen, in welchem die Druckverhältnisse günstiger liegen.
Dieser Bereich beginnt: natürlich innerhalb der Diaiekzone und endet 25 vor der bei Stillstand in der Belasti@gsebene liegenden Stelle. Bei. der Ausführungsform nasch Fig. 6 und 7 dient, wenn sich die Welle 10 im Uhrzeigersinn dreht, der Kanal 14', welcher in der Zeich- nun:g in der Symmetrieebene des Lagers an geordnet ist, diesem Zwecke.
Bei Umkehren g des Drehsinnes der Welle ist die Funktion der Kanäle 14 und 1.4' vertauscht; sie können aber an jeder beliebigen Stelle innerhalb des Be reiches 6 nach Fig. 3 in der Längsrichtung des Lagers liegen.
An Stelle eines einzelnen Schmiermit-tel- kanals kann auch eine aus mehreren Kanälen gebildete Gruppe von Schmiermittelkanäl,en vorgesehen sein, wobei die Bemessung des Ge samtquerschnittes der Kanalgruppe naelr den vorstehend angeführten Richtlinien für Flüs- sigkeitsreibung zu erfolgen hat.
Zur Regelung oder Drosselung der Schmier- mittelmenge können in den Sehmierinittelzu- lauf- oder -abla.ufkanälen Regulierorgane an geordnet. sein. Gegebenenfalls können auch selbsttätig wirkende Abschlussorgane, wie z. B. R.ückschlagventil-e, eingebaut sein.