CH381924A - Gleitlager mit mehreren segmentartig angeordneten Lagerschuhen - Google Patents

Description

  Gleitlager mit mehreren     segmentartig    angeordneten Lagerschuhen    Bei Gleitlagern ist die Abfuhr der entstehenden  Reibungswärme von primärer Bedeutung, denn die  Tragfähigkeit des Lagers hängt weitgehend von der  Viskosität des Schmiermittels ab, und diese ist wieder  um eine Funktion der Temperatur, wobei im allge  meinen die Viskosität mit steigender Temperatur ab  nimmt. Wenn deshalb die Drehzahl der Welle einen  solchen Wert annimmt, dass die pro Zeiteinheit erzeugte  Wärmemenge grösser ist als die abgeführte Wärme  menge, so wird der Ölfilm zerrissen, und es entsteht  infolge direkter Berührung der Welle mit der Lager  fläche ein Abrieb des Lagermetalls bzw. der relativ  weichen Lageroberfläche.

   Ist es einmal soweit gekom  men, so besteht die unmittelbare Gefahr des Aus  schmelzens des Lagermetalls infolge übermässiger  Wärmeproduktion. Bei ungenügender Kühlung des  Schmiermittels kann dieses Temperaturen in der Grö  ssenordnung von 150  C annehmen, bei welchen Tem  peraturen das oft verwendete Weissmetall bereits er  weicht und die ernsthafte Gefahr von Formänderungen  im Lager besteht. Es besteht deshalb die Forderung  nach genügender Kühlung des Schmiermittels bzw.  der     Lagerfläche    an derjenigen Stelle, an der die höch  sten Temperaturen auftreten.  



  Die Erfindung bezweckt die     Schaffung    eines Gleit  lagers, bei dem das Schmiermittel der     Lagerfläche     unter Druck zugeführt werden kann, ohne dass über  mässige     Schmiermittelverluste    entstehen. Sie bezieht  sich auf ein Gleitlager mit mehreren     segmentartig    an  geordneten Lagerschuhen, bestehend aus je einem  Schuhteil, welcher auf der einen Seite eine gewölbte       Lagerfläche    aufweist, und einem Auflageteil, welcher  den Schuhteil auf der gegenüberliegenden Seite     mittig     unterstützt und von einer     Zufuhrleitung    für das  Schmiermittel durchdrungen ist.

   Das Kennzeichen des  erfindungsgemässen Gleitlagers besteht darin, dass der  Auflageteil auf der dem Schuhteil abgekehrten Seite    eine gewölbte, gegen eine     Anschlagfläche    des Lager  gehäuses wippend abgestützte     Auflagefläche    aufweist  und dass die     Lagerfläche    mit quer zur Laufrichtung im  Abstand voneinander sich erstreckenden, den Kanten  der Lagerfläche benachbarten Schmiernuten versehen  ist, welche durch separate Kanäle im Schuhteil mit der  genannten     Schmiermittel-Zufuhrleitung    verbunden  sind, wobei das Schmiermittel durch die eine Schmier  nut zur Bildung eines keilförmigen Schmierfilms und  durch die andere Schmiernut als Kühlmittel zugeführt  wird.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der  Zeichnung dargestellt.  



       Fig.    1 ist eine teilweise geschnittene, axiale Ansicht  des Gleitlagers, wobei der eine Lagerschuh im Detail  gezeichnet ist.  



       Fig.    2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in     Fig.    1.       Fig.    3 zeigt die Ansicht eines einzelnen Lagerschuhs  vom Zentrum radial nach aussen gesehen.  



       Fig.    4 ist die graphische Darstellung einer typischen  Temperaturverteilung entlang der Lageroberfläche  eines Lagerschuhs, und       Fig.    5 ist eine Darstellung eines einzelnen Lager  schuhs zur Veranschaulichung des Ölflusses.  



  Beim Gleitlager nach     Fig.    1 wird die Welle 1 von  einer Anzahl     segmentartig    im Lagergehäuse 2 angeord  neter, separat gelagerter Lagerschuhe geführt, deren  einer im Schnitt dargestellt und mit 3 bezeichnet ist.  Das Lagergehäuse 2 besteht aus einem zylindrischen  Aussenkranz<I>2a,</I> von dem ein Flansch<I>2b</I> radial nach  innen ragt, welcher die Lagerbelastung von den Lager  schuhen 3 übernimmt. Fluchtend mit dem Flansch 2b  ist eine Umfangsnut 2e im Kranz 2a vorgesehen, von  deren Grund eine Anzahl über den Umfang verteilter  Bohrungen 2d radial nach innen führen, um die Zufuhr  des Schmiermittels zu ermöglichen.

   Das Gehäuse 2 ist  von einem (nur in     Fig.    2 dargestellten) Reifen 4 umge-           ben,    welcher das durch die Leitung 4a zugeführte  Schmiermittel in der Nut 2e eingeschlossen hält.  



  Jeder Lagerschuh 3 besteht aus einem Auflageteil 6  und einem Schuhteil 7. Der Schuhteil 6 kann, wie dar  gestellt, aus einer Tragplatte 6a und einer Verschleiss  platte 6b zusammengesetzt sein, wobei die Tragplatte  im wesentlichen die Belastung aufnimmt und vorzugs  weise aus Stahl besteht, die Verschleissplatte hingegen  aus Weissmetall oder einem anderen geeigneten Lager  metall gefertigt ist und beispielsweise durch eine       Schwalbenschwanzverbindung    auf der Tragplatte 6a  befestigt ist. Die Art und Weise der Verbindung von  Verschleissplatte und Tragplatte ist nicht Gegenstand  der vorliegenden Erfindung; ein geeignetes Verfahren  ist beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift  Nr.<B>1</B>460 515 vom 3. Juli 1923 (H.     Selker)    beschrieben.  



  Wie aus     Fig.    3 ersichtlich, ist die gewölbte Lager  fläche des Schuhteils 6 mit zwei axial verlaufenden  Schmiernuten 8 und 9 versehen, welche von zwei im  Innern des Lagerschuhs vorhandenen Kanälen 10 bzw.  11 gespeist werden. Die Schmiernuten 8 und 9 jedes  Lagerschuhs sind über den Umfang im Abstand von  einander angeordnet und erstrecken sich in der Nähe  der Kanten der Lagerfläche über die Breite des Lager  schuhs. Dies ermöglicht die     Schmiermittelzufuhr    an  zwei verschiedenen Stellen des Lagerschuhs, nämlich  sowohl in der Nähe der Auflaufkante als auch der  Ablaufkante der Lagerfläche. Die Schmiernuten 8 und  9 sind vorzugsweise symmetrisch zur Achse des Lager  schuhs angeordnet, so dass sie bei einer Umkehr des  Drehsinnes der Welle 1 einfach ihre Funktionen ver  tauschen.  



  In der Mitte ihrer Rückseite weisen die Schuhteile 6  eine Vertiefung 12 auf, in welche die beiden Kanäle 10  und 11 symmetrisch zur Achse des Lagerschuhs mün  den. In diese Vertiefungen ist je ein Auflageteil 7 pas  send eingesetzt. Diese weisen auf der dem Schuhteil 6  abgekehrten Seite eine gewölbte     Auflagefläche    13 auf,  die sich auf der inneren     Anschlagfläche    14 des Lager  gehäuses 2 wippend abstützt. Diese Anordnung er  laubt ein geringes     Verschwenken    des Schuhteils 6 zu  sammen mit dem Auflageteil 7, was die Ausbildung  eines keilförmigen Ölfilms ermöglicht, auf welchem die  Welle 1 ruht.  



  Diese     Verschwenkung    des Lagerschuhs und die  Ausbildung des keilförmigen Spaltes 5 geht aus     Fig.    5  hervor, wobei natürlich die Spaltweite stark übertrie  ben gezeichnet ist. Ebenso ist aus dieser Figur ersicht  lich, wie die Nuten 8 und 9 zusammen mit der Ober  fläche der Welle 1 Austrittsöffnungen 8a bzw. 9a bilden,  deren Weite vom     Verschwenkungswinkel    des Lager  schuhs abhängt.  



  Der Schuhteil 6 ist in Achsrichtung mit einer Ge  windebohrung 15 versehen, und auch der Auflageteil 7  weist eine koaxiale Bohrung 16 auf, deren Durchmesser  jedoch grösser ist, so dass genügend Spiel 23 gegenüber  dem in die Bohrung 15 eingeschraubten Gewindebol  zen 17e besteht. Die Bohrung 16 ist von der Innenseite  her auf den Durchmesser<I>16a</I> erweitert, welcher die  Mündungen der Kanäle 10 und 11 umfasst     (Fig.    1).    Durch die Bohrungen 2d im Lagergehäuse und 16  im Auflageteil 7 ragt ein Zuleitungsbolzen 17 für das  Schmiermittel. Er ist in die Gewindebohrung 15 ge  schraubt und weist eine Längsbohrung 17a sowie im  Bereiche des erweiterten Durchmessers 16a eine Quer  bohrung 17b auf, so dass das Öl aus der Nut 2c unter  Druck durch den Bolzen 17 hindurch bis in die Kanäle  10 und 11 gelangen kann.  



  Der Aussendurchmesser des Bolzens 17 ist stufen  weise abgesetzt. Der Gewindeteil 17e ist im Schuhteil 6  festgeschraubt, und indem der Bund 17d am Auflage  teil 7 anliegt, entsteht eine dichte Verbindung zwischen  den Teilen 6 und 7 in der Vertiefung 12. Die Bohrung  <I>2d</I> im     Gehäuseflansch   <I>2b</I> weist eine Schulter 18 auf  und gestattet durch genügendes Spiel 19 gegenüber dem  Bolzen 17 eine gewisse Schwenkbewegung des Bolzens  in der Bohrung 2d. Zwischen dem Kopf 17c des Bol  zens und der Schulter 18 sind eine Druckfeder 20, eine       Unterlagscheibe    21 und eine Dichtungsscheibe 22 an  geordnet. Letztere besteht aus einem nachgiebigen  Material, so dass die dichte Verbindung unter dem  Druck der Feder 20 auch bei leichter Schräglage des  Bolzens 17 aufrechterhalten bleibt.  



  Wie erwähnt, besteht ein Zwischenraum 19 zwi  schen den Bolzen 17 und dem Gehäuseflansch 2b und  ein weiterer Zwischenraum 23 zwischen dem Auflage  teil 7 und dem Gewindeteil 17e. Diese Massnahmen  begrenzen den Wärmeübergang vom Lagerschuh 3 auf  den Zuleitungsbolzen 17, indem ein metallischer Kon  takt zwischen diesen Teilen nur an der Gewindeboh  rung 15 und dem Bund 17d besteht. Dadurch wird  vermieden, dass das Öl bereits auf dem Zuleitungsweg  durch die Bohrung 17a unnötig erhitzt wird.  



  In der graphischen Darstellung     Fig.    4 zeigt die aus  gezogene Kurve B eine Temperaturverteilung, wie sie  mit der beschriebenen Anordnung erreicht werden  kann, indem das Öl an weit     auseinanderliegenden     Stellen, nämlich in der Nähe der Auflaufkante und der  Ablaufkante des Lagerschuhs, zugeführt wird. Das  durch die Nut 8 eintretende Schmiermittel ist wesent  lich kühler als dies bei Tauchschmierung möglich  wäre, da das Schmiermittel von ausserhalb des Ge  häuses herangeführt wird, wo dessen Temperatur be  einflusst werden kann. Ferner wirkt das durch die Nut 9  eintretende Öl als Kühlmittel sowohl für den Ölfilm  als auch für die Welle und den Lagerschuh in der Nähe  der Ablaufkante. Dies bewirkt eine Verschiebung des  Scheitels der Kurve A (gestrichelt) gegen die Mitte des  Lagerschuhs hin.

   Die genannte Kurve A zeigt einen  typischen Temperaturverlauf auf einem schwenkbaren  Lagerschuh bekannter Bauweise. Indem also das  Schmiermittel an zwei getrennten Stellen des Umfanges  zugeführt wird, erfüllt es zwei wichtige Funktionen.  Der grössere, in der Nähe der Auflaufkante eintretende  Teilstrom (Pfeile 24 in     Fig.    5) liefert das gekühlte Öl,  aus welchem sich der keilförmige, die Welle tragende  Ölfilm bildet, währenddem der kleinere, in der Nähe  der Ablaufkante eintretende Teilstrom (Pfeile 25 in       Fig.    5) in erster Linie als Kühlmittel wirkt.

   Die Länge  der Pfeile 24 und 25 ist ein Mass für den     Ölfluss.    Die      wirksame Kühlung des Lagerschuhs hat eine Senkung  der Höchsttemperatur des Schmiermittels und deshalb  eine Steigerung der Tragfähigkeit des Lagers dank er  höhter Viskosität des Schmiermittels an der Stelle  höchster Flächenpressung zur Folge. Die Senkung der  Höchsttemperatur ermöglicht ausserdem eine Erwei  terung des Drehzahlbereiches.  



  Es ist von Bedeutung, dass die Nuten 8 und 9 mög  lichst weit auseinander, d. h. möglichst in der Nähe  der     Lagerschuh-Kanten    liegen. Dies ergibt nicht nur  die grösstmögliche Lagerfläche zwischen den Nuten,  sondern erlaubt auch einen möglichst unbehinderten       Abfluss    von Öl auf beiden Seiten des Lagerschuhs.  Letzteres ist besonders wichtig, da diese Querströmung  des Öls proportional zum Druckgradienten in dieser  Richtung ist; der Druck variiert zwischen dem Höchst  druck im Zentrum der     Lagerfläche    und dem Atmo  sphärendruck am Rande der     Lagerfläche.    Die Fähig  keit des Öles, die sich am meisten erwärmende Mittel  partie des Lagerschuhs zu kühlen, hängt in starkem  Masse von dieser Strömung des Öls in Querrichtung ab.

    



  Die Wirkungsweise der beschriebenen Lageranord  nung ist die folgende: Bei Rotation der Welle 1 in  Pfeilrichtung     (Fig.    5) neigt sich die linke Kante des  Lagerschuhs 6 radial nach aussen, währenddem sich  die Kante rechts der     Oberfläche    der Welle nähert,  vorausgesetzt, dass genügend Schmiermittel zur Bil  dung des keilförmigen Schmierfilms     herangefördert     wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Kippen  des Lagerschuhs von einem Abrollen der Fläche 13  auf der Fläche 14 begleitet, wobei für die Ausbildung  des Schmierfilms nur eine äusserst geringe Schwenk  bewegung erforderlich ist, da die     Radialbewegung    der  Kanten des Lagerschuhs durch die Tatsache verstärkt  wird, dass die Oberfläche des Schuhteils 6 gewölbt ist.

    Auch der mit dem Lagerschuh verschraubte Bolzen 17  wird gegenüber dem Flansch 2b     verschwenkt,    was  durch den Zwischenraum 19 ermöglicht wird. Da der  Bolzen 17, der Auflageteil 7 und der Schuhteil 6 sich  gemeinsam bewegen, wird die Dichtung bei 17d nicht  beeinträchtigt. Auch der Abschluss zwischen dem Bol  zen 17 und dem Gehäuse 2 durch die Dichtung 22  bleibt unter dem Druck der Feder 20 aufrechterhalten,  und zwar auch bei leichter Seitenverschiebung der  Dichtung 22 auf der Schulter 18, soweit sie durch das  Spiel des Dichtungsringes in der Bohrung 2d möglich  ist. Diese Anordnung erlaubt somit die Zufuhr des Öls  unter Druck, ohne dass die freie Schwenkbewegung der  Lagerschuhe behindert wird.  



  Die in     Fig.    5 übertrieben dargestellte Schwenkbe  wegung des Lagerschuhs hat auch zur Folge, dass der       Ausflussquerschnitt    bei 9a etwas verringert und bei 8a  etwas erweitert wird. Dies bewirkt, dass selbsttätig bei    der Auflaufkante, zur Bildung des Schmierfilms, ein  grösserer Anteil des zugeführten Öls     ausfliesst    als bei  der Ablaufkante zur Kühlung.

   Bei einem Wechsel der  Drehrichtung der Welle 1 stellt sich selbsttätig die ent  gegengesetzte Schwenklage der Lagerschuhe ein, wobei  sich die     Öffnung    9a erweitert und die     Öffnung    8a     ver-          engert.    Die Wirkungsweise des Lagers ist deshalb für  beide Drehrichtungen genau dieselbe. Das Ausmass  der Schwenkbewegung, welche den Querschnitt der       Öffnungen    8a und 9a und damit das Verhältnis der  durch die Nuten 8 und 9 austretenden Teilströme be  stimmt, lässt sich berechnen und ist von verschiedenen  Parametern abhängig, wie Lagerbelastung, Drehzahl,  Viskosität, Wellendurchmesser und Lagerspiel.  



  Das Öl wird somit unter Druck in zwei getrennten  Teilströmen zwischen die Welle und den Lagerschuh  gepresst, wobei der eine Teilstrom die Schmierung be  wirkt und der andere Teilstrom für wirksame Kühlung  der thermisch am meisten beanspruchten Stelle in der  Nähe der Ablaufkante sorgt, wodurch die Betriebs  temperatur des Lagers wesentlich herabgesetzt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gleitlager mit mehreren segmentartig angeordne ten Lagerschuhen, bestehend aus je einem Schuhteil, welcher auf der einen Seite eine gewölbte Lagerfläche aufweist, und einem Auflageteil, welcher den Schuh teil auf der gegenüberliegenden Seite mittig unterstützt und von einer Zufuhrleitung für das Schmiermittel durchdrungen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflageteil (7) auf der dem Schuhteil (6) abgekehrten Seite eine gewölbte, gegen eine Anschlagfläche (14) des Lagergehäuses (2) wippend abgestützte Auflagefläche (13) aufweist und dass die Lagerfläche (3) mit quer zur Laufrichtung im Abstand voneinander sich erstrecken den,

   den Kanten der Lagerfläche benachbarten Schmiernuten (8, 9) versehen ist, welche durch separate Kanäle (10, 11) im Schuhteil (6) mit der genannten Schmiermittel-Zufuhrleitung (17) verbunden sind, wo bei das Schmiermittel durch die eine Schmiernut zur Bildung eines keilförmigen Schmierfilmes und durch die andere Schmiernut als Kühlmittel zugeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Gleitlager nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die genannten Schmiernuten (8, 9) parallel zur Lagerachse verlaufen. 2. Gleitlager nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlag fläche (14) des Lagergehäuses koaxial und die Achse der Wippbewegung des Auflageteils (7) parallel zur Wellenachse verlaufen.