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Gleitlager für hohe Drehzahlen
Die Erfindung dient dem Ziel, den Durchsatz des Schmier- und Kühlmittels bei Gleitlagern mit einfachen Bauteilen bzw. Ausgestaltungen der Lager in optimalen Grenzen zu halten. Diese Aufgabe hat besonders bei Lagern für hohe Drehzahlen Bedeutung, da bei diesen grosse Mengen von Öl durch das Lager getrieben werden müssen, wobei es darauf ankommt, bei möglichst wenig Überschuss, jeder Stelle der Gleitflächen das erforderliche Minimum an Ôizusichern, d. h., eineglelchma8igeVerteilung des Ölstromes durch das Lager herbeizuführen.
Dies bedingt, die Durchflusswiderstände der Ölkanäle im Lager beim und um den Eintritt bis zu den Abzweigungen möglichst gering zu halten und monoton bis zur Austrittsstelle mit dem höchsten Widerstand ansteigen zu lassen. Die Regelung der Durchflussmenge soll daher nahe oder knapp hinter der letzten Austrittsstelle erfolgen.
Diesen bekannten Bedingungen stehen jedoch bei den bisherigen Lagerausführungen eine Reihe von Schwierigkeiten entgegen, die nach der Erfindung vermieden werden.
Bei Radiallagern ist es üblich, die Schmiernuten nicht mit ihrem vollen Querschnitt bis zum Lagerrand zu führen, sondern zum Zwecke der Drosselung nahe der Austrittsstelle in ihrem Querschnitt zu verringern bzw. diesen ganz abzuschliessen. Es ist schwierig, den für den jeweiligen Fall richtigen Drosselungsgrad zu treffen, ein Umstand, der bei allgemein einsetzbaren Einbaugleitlagern besondere Bedeutung hat, zumal eine nachträgliche Korrektur des Drosselungsgrades höchstens im Sinne einer Verminderung, nicht aber für eine Erhöhung möglich ist. Innerhalb der Gleitfläche liegende Nutenabschlüsse bieten die Gefahr, dass Ölverunreinigungen im Gleitraum verbleiben. Ausserdem erfordert die Ausbildung einer solchen Drosselstelle hohen Werkstattaufwand.
Ähnliches gilt auch für Axial-Gleitflächen. Bei diesen werden die Schwierigkeiten einer richtigen Abstimmung noch durch den Umstand vermehrt, dass der im Gleitraum rotierende Schmierfilm bei höheren Drehzahlen beträchtliche Fliehkräfte entwickelt, die den Öldurchfluss meist in unerwünschter und schwer beherrschbarer Weise erhöhen. Etwa zur Kompensation in die Gleitfläche zurückgezogene Schmiernutenenden erschweren, ähnlich wie bei Radiallagern das Ausspülen von Verunreinigungen.
Eine teilweise Verbesserung der Verhältnisse brachten die bekannten Ausführungen von Drosselringen, die den Raum nach der Öl-Austrittsstelle durch einen kurzen Ringspalt um die Mantelflache des Wellenbundes abschliessen. Das richtige Mass der Drosselwirkung solcher, vorwiegend auf hydrostatischer Wirkung beruhender Ringe ist jedoch an einen einzigen bestimmten Betriebszustand gebunden, da deren Durchlassmenge nur mit der Quadratwurzel der Druckdifferenz, die Druckdifferenz gleichsinnig mit dem Bedarf an Kühlöl jedoch mit dem Quadrat der Drehzahl steigt. Eine Anpassung an wechselnde Betriebszustande wäre nur durch eine Anderung der Spaltweite möglich.
Lager in geteilter Ausführung müssen, besonders wenn diese Axialkräfte aufzunehmen haben, auf jeder Seite mit einem Bund versehen werden, über den sie sich im Gehause abstützen. Bei diesen kann die oft zu stellende Forderung nach geringer axialer Erstreckung trotz einer gebotenen und an sich möglichen geringen Breite des Radiallagers (Breitenverhältnis b/d unter und um 0,5) nicht erfullt werden, weil die bekannte Ausführungsform des Systems von Kanälen zur Zuführung und Verteilung des Schmieröls
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verlangt, dass der üblicherweise in der Lager-Mittelebene liegende Ringkanal eine bestimmte Mindest- breite besitzt.
Diese Mindest-Nutbreite vermehrt um die dazu symmetrisch liegenden Breiten der Lagersitzfläche und der aus fabrikatorischen Gründen erforderlichen Einstechungen vor den ebenen Sitz-Ringflächen be- dingen breitere Lagerkörper als sonst nötig und erwünscht ist. Eine Verschmälerung der Ringnut jedoch, würde die Gleichmässigkeit der Ölverteilung und den Verlauf des Druckgefälles unzulässig stören.
Diese Einschränkung sowie die Mängel an den bisherigen Mitteln zur Beherrschung des Ölstromes durch die Lager werden bei Lagerausführungen gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass für die Öl- führung zwei, symmetrisch zur Lager-Mittelebene angeordnete Ringnuten vorgesehen sind und/oder, dass das Drosselorgan am Ende einer Radial-Gleitfläche aus einem auf der Stirnfläche des Lagerkörpers satt aufliegendem Drosselring besteht, der die bis zum Lagerrand mit gleichbleibendem Querschnitt durch- gezogenen Schmiernuten in verstellbarem Ausmass abschliesst und dass das vorzugsweise nach einer Axial-
Gleitfläche angeordnete Drosselorgan aus einer berührungsfreien, ebenen Spaltdrossel besteht.
Die Wir- kungsweise und eine beispielmässige Auswahl von Ausführungsformen dieser erfindungsgemässen Vorkeh- rungen wird an Hand der Fig. l bis 9 der Zeichnungen erläutert.
Die Fig. l bis 3 zeigen ein geteiltes Lager in einer bekannten Ausführungsform, bei der ein Lager- körper mit zwei seitlichen Bunden im inneren eine Radial-Gleitfläche und auf der linken Stirnfläche eine Axiallager-Gleitfläche trägt. Fig. 1 zeigt das Lager in einem Schnitt der durch die Lagerachse geht,
Fig. 2 in einem Schnitt durch die Lager-Mittelebene. Fig. 3 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt der Ansicht des Lagers von rechts. Die Fig. 4 bis 9 zeigen beispielmässig Lager in der erfindungsgemässen Aus- führung. Die einander zugeordneten Fig. 4, 5 und 6 bedeuten der Reihe nach einen Schnitt durch die La- gerachse über A-B-C, einenSchnitt durch die Lager-Mittelebene und eine Ansicht von rechts. Die Aussen- abmessungen, sowie die Anordnung, Art und Grösse der Gleitflächen ist dieselbe wie bei dem Lager nach den Fig. l bis 3.
Fig. 7 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 6. Die Fig. 8 und 9 zeigen in einem durch die Lagerachse x-x gehenden Schnitt je einen wesentlichen Ausschnitt einer Lagerung, die neben Radialkräften auch Axialkräfte aufzunehmen hat, mit der daraus ersichtlichen Anordnung von Gehäuse, Welle, Lager und der zugeordneten erfindungsgemässen Drosseleinrichtung.
Die Fig. l und 4 stellen die Kombination eines Radiallagers mit einem Axiallager dar. Aus diesen Darstellungen können auch reine Radiallager abgelesen werden, wenn nur die rechts von der Ebene y-y liegende Hälfte betrachtet wird und wenn diese um y-y gespiegelt wird. Dasselbe gilt analog für die links von y-y liegende Darstellung, die mit ihrer Spiegelung ein Lager ergibt, das aus einem Radiallager und zwei symmetrisch dazu liegenden Axiallagern besteht. Das hier gewählte Breitenverhältnis des Radiallagers in den Darstellungen nach Fig. l und 4 ist etwa ss = b/d = 0, 5 und in beiden Fällen gleich. Diese Verhältnisse einzuhalten ist bei der erfindungsgemässen Ausführung nach Fig. 4 leicht, bei der üblichen Ausführung hingegen schon schwierig.
Dies ist aus der Gegenüberstellung von Fig. l und 4 ersichtlich und gilt besonders für geteilte Lager, die seitliche Bunde haben müssen. Es ist ersichtlich, dass bei einer geringen Weite --W --, innerhalb welcher zweiFreistellungen-f--, dieSitzfläche mit dem Durchmesser-D-und die Ringnut-n-untergebracht werden müssen, für die Ringnutbreite --n-- nur wenig übrigbleibt. Darunter leidet die Gleichmässigkeit der Ölverteilung unter den einzelnen Schmiernuten.
Die Erfindung bringt hier eine einfache Lösung, wenn an Stelle der einen, üblicherweise in der Mittelebene angeordneten Ringnut, zwei symmetrisch zur Mittelebene liegende, bis zu den beiden Passflächen der Bunde reichende Ringnuten angewendet werden. Die beiden voneinander getrennten Ringnuten werden erfindungsgemäss durch, die Sitzfläche des Lagers durchquerende Nuten untereinander und mit den radialen, zu den Schmiernuten führenden Ölbohrungen verbunden. Diese Verbindungsnuten verlaufen vorzugsweise in achsparalleler Richtung. Die beiden Ringnuten übernehmen dann auch die Aufgabe der Freistellungen --f-- und es bieten sich folgende Vorteile : Es kann auch bei geringen Gesamt-Lagerbreiten der Gesamtquerschnitt beider Ringnuten so gross gehalten werden, dass das erforderliche Querschnitts-und Druckgefälle im Lager gesichert ist.
Mit den beiden Ringnuten stehen nun auch Freistellungen zur Verfügung, deren Breite-f'-gegenüber der Breite-f-- bei den bisherigen Lagerausfuhrungen wesentlich grösser ist, so dass hiedurch die exakte Bearbeitung der zylindrischen Passfläche vom Durchmesser --D-- und von der Breite sowie die der ebenen Passflächen an den Bunden sehr erleichtert wird.
Die erfindungsgemässe Bauform mit zwei seitlichen Ringnuten bringt auch bei Lagern Vorteile, bei denen die üblichen Mittel zur Drosselung des Ölausflusses angewendet werden, denn die Vergrösserung der Ölzulaufquerschnitte verbessert in allen Fällen die Gleichmässigkeit der Ölverteilung und die breiteren Freistellungen erleichtern die Fertigung.
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EMI3.1
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EMI4.1
1.
Gleitlager für hohe Drehzahlen, insbesondere in der Bauform als austauschbares Einbaugleitlager mit, nahe der oder nach der Ölaustrittsstelle angeordneten, an sich bekannten Drosselorganen und einem System von Kanälen zur Zuführung und Verteilung des Schmieröls, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ölzuführung zwei, symmetrisch zur Lager-Mittelebene (yy) angeordnete Ringnuten (f) vorgesehen sind und/oder, dass das Drosselorgan am Ende einer Radial-Gleitfläche aus einem auf der Stirnfläche des Lagerkörpers satt aufliegendem Drosselring (4) besteht, der die bis zum Lagerrand mit gleichbleibendem Querschnitt durchgezogenen Schmiernuten in verstellbarem Ausmass abschliesst und dass das vorzugsweise nach einer Axial-Gleitfläche angeordnete Drosselorgan aus einer berührungsfreien, ebenen Spaltdrossel (S)
besteht.
EMI4.2
diallager aufliegendem, austauschbaren Drosselringes in einer der Schmiernutenanordnung entsprechenden Winkelteilung je eine oder eine Gruppe in gestuften Querschnitten ausgeführten Ausnehmungen aufweist, wobei jeder Austrittsquerschnitt kleiner als der Nutenquerschnitt ist oder, dass bei austauschbaren Drosselringen ohne Ausnehmungen deren Innendurchmesser um die doppelte Höhe des freizugebenden Teiles des Nutenquerschnittes grösser ist als die Lagerbohrung.
EMI4.3
lager um die Lagerachse verdrehbar montiert und mit, in Anzahl und Teilung der Schmiernutenanordnung entsprechenden Ausnehmungen versehen ist, wobei in einer bestimmten Winkellage der vollstandige Abschluss, in einer andern die vollständige Freigabe des Nutenquerschnittes erzielbar ist.
EMI4.4
ge zumindest an ihrem Innenrand aus einem Gleitwerkstoff bestehen.