DE3825449A1

DE3825449A1 - Radialgleitlager

Info

Publication number: DE3825449A1
Application number: DE19883825449
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Senk; Reinhard Dipl Ing Gottstein; Joachim Henze
Original assignee: SCHWERMASCH LIEBKNECHT VEB K
Current assignee: SCHWERMASCH LIEBKNECHT VEB K
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1989-06-01
Also published as: DD271629A3

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Radialgleitlager für eine dynami schen Belastungen ausgesetzte Welle, insbesondere für Kurbel wellen von Brennkraftmaschinen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß in Gleitlagern, die dynamisch belastete Wellen bzw. Zapfen (z. B. Kurbelwellen, Nockenwellen) auf nehmen, die Erscheinung der sogenannten Entlastungskavita tion auftritt. Diese Form der Kavitation tritt auf, wenn eine Welle bzw. ein Zapfen infolge der instationären Last stoßartig den Spielkreis in radialer Richtung durchläuft. Da bei bildet sich auf seiner Rückseite ein Unterdruck, da in den kurzen Zeiträumen nicht genügend Öl in den sich erweitern den Spalt nachgefördert werden kann. Die dort entstehenden Dampfblasen brechen in dieser instationären Unterdruckzone bei entsprechender Schmierölnachförderung oder bei Umkehr der Zapfenverlagerungsrichtung in sich zusammen und beschä digen die Laufflächenschicht des "unbelasteten" Lagerflächen bereiches.

In Kenntnis dieser Erscheinung, werden in dem Artikel "Mo dellbetrachtungen zur Gleitlagerkavitation" Maßnahmen dis kutiert, die zur Vermeidung der Entlastungskavitation bei tragen sollen. Dazu gehören:

- Verringerung des Lagerspiels;
- Bereitstellung einer biegesteifen Kurbelwelle;
- Verringerung der Elastizität der Lagerumgebung;
- Verbesserung des Massenausgleichs;
- Absenkung des Druckanstieges im Brennraum.

Informationsquelle: H. Maass, "Modellbetrachtungen zur Gleit lagerkavitation", technika (1978) 3. - S. 168 ff. Die in o. g. Literaturstelle zitierten Maßnahmen zur Beseiti gung bzw. Minderung der Entlastungskavitation weisen folgende Nachteile auf:

Eine Verkleinerung des Lagerspiels läßt sich bei austauschba ren Lagern nur sehr begrenzt verwirklichen, da der Toleranz bereich des Lagerspiels größer ist als bei im Lagerträger ge spindelten Lagern.

Der Einsatz einer biegesteiferen Kurbelwelle, eine Verringe rung der Elastizität der Lagerumgebung sowie eine Verbesserung des Massenausgleiches führen zu einer komplizierteren Kon struktion und erhöhen merklich die Masse der Brennkraftmaschi ne.

Die Möglichkeit der Absenkung des Druckanstieges im Brennraum führt im allgemeinen zu einer Erhöhung des spezifischen Kraft stoffverbrauches und ist den Bestrebungen zur Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrades entgegengerichtet.

Allgemein bekannt ist es auch, daß die Ölnut, die sich in der Lauffläche des der Hauptbelastungszone gegenüberliegenden Be reiches befindet, sich über die Trennfuge des Lagers auslau fend erstreckt, um die Entlastungskavitation zu mildern. Es hat sich gezeigt, daß diese Möglichkeit die Erscheinung der Entlastungskavitation bei hohen Radialbeschleunigungen der Zapfen nicht beseitigt.

Außerdem hat es sich gezeigt, daß ein aufgerissener Schmier ölfilm durch ständig neues Aufreißen über den gesamten Lager umfang mit etwa der halben Zapfendrehzahl umläuft. Tritt der Aufreißprozeß in der Hauptbelastungszone des Lagers auf, ist die Ausbildung eines geschlossenen Schmierölfilmes zwischen Lagerwandung und Zapfen nicht mehr gewährleistet. Beschädigun gen der Lauffläche des Lagers sind die Folge.

Zur Vermeidung der Entlastungskavitation und des Umlaufens des aufgerissenen Schmierölfilms ist eine Lösung bekannt, bei der Öl in jedes der Lager durch eine Kolbenpumpe mit gleichbleibender Förderleistung eingespritzt wird. Für je des Lager ist eine eigene Pumpe vorgesehen, die bei Vier taktmotoren mit der Drehzahl der Nockenwelle läuft.

Die Öleinspritzungen werden der normalen Schmierung überla gert, d. h. es wird die Zufuhr eines neugebildeten Ölfilms an die Kurbelwellen- und Pleuellager unmittelbar vor Auftre ten der Höchstlast in ihrem Belastungskreislauf angestrebt. Informationsquelle: Firmenschrift Glacier Ramrod; The Glacier metal company limited. Alperton wembley middlesex England, 83/2/60.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß zusätzliche Schmierölpumpe für jedes Lager benötigt werden, die das Schmieröl mit Drücken bis zu 13,5 N/mm² den Lagern zuführen müssen, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Dies wiederum hat eine Vergrößerung des Bauaufwandes und der Masse sowie eine Erhöhung des spezifischen Kraftstoffverbrau ches zur Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Radialgleitlager für eine dy namischen Belastungen ausgesetzte Welle zu schaffen, das ein fach herstellbar ist und in dem Erscheinungen der Entlastungs kavitation im gegenüberliegenden Bereich der Hauptbelastungs zone des Lagers weitgehend vermieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radialgleitlager für eine dynamischen Belastungen ausgesetzte Welle zu entwickeln, in dem die räumliche Erstreckung der instationären Unterdruck zone im Lager minimiert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beider seits der Ölnut in den Teillaufflächen des der Hauptbela stungszone gegenüberliegenden Bereiches mindestens jeweils eine in Umfangsrichtung der Ölnut verlaufende nutartige Aus nehmung angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Teillauffläche für eine oder mehrere hinter- und/oder nebeneinander angeordnete Ausnehmungen sich die Ge samtlänge in einem von der Symmetrieachse unabhängigen Win kelbereich von 10° bis 100° erstreckt, daß die Gesamtbreite vorzugsweise das 0,15fache der Breite der Teillauffläche be trägt und die Tiefe jeder Ausnehmung vorzugsweise dem maxi malen Lagerspiel entspricht. Die nutartigen Ausnehmungen 4 werden mit Schmieröl aus der unter Druck stehenden Ölnut 2 gefüllt, sobald in diesem Bereich der Lauffläche der Schmier ölfilmdruck ein Füllen dieser Ausnehmungen 4 zuläßt.

Zum Zeitpunkt des Wegwanderns des Zapfens aus dem der Haupt belastungszone gegenüberliegenden Bereich fließt aus den Aus nehmungen 4 das Schmieröl in den sich erweiternden Lagerspalt nach und verhindert ein Aufreißen des Schmierölfilms auf der verbleibenden Lauffläche.

Bei Belastung des der Hauptbelastungszone gegenüberliegenden "unbelasteten" Bereiches werden die Ausnehmungen 4 zusätzlich infolge des sich verengenden Lagerspaltes durch eine Teilmen ge des aus den Teillaufflächen 3 verdrängten Schmieröls ge füllt.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand einer Zeichnung er läutert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine obere Lagerschalenhälfte für eine Kurbelwellen lagerung;

Fig. 2 die Seitenansicht der Lagerschale und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung aus Fig. 1.

Die im "unbelasteten" Bereich befindlich obere Lagerschale weist eine in Umfangsrichtung mittig angeordnete Ölnut 2 auf. In der Ölnut 2 befinden sich mehrere Ölzuführungsbohrungen 1. Die Ölnut 2 teilt die Lauffläche der oberen Lagerschale in zwei Teillaufflächen 3. In beiden Teillaufflächen 3 ist je weils eine in Umfangsrichtung der Lagerschale verlaufende Aus nehmung 4 symmetrisch zur Symmetrieachse der Lagerschale ange ordnet, wobei die Ausnehmung 4 eine strömungsgünstige Geome trie, z. B. eine Sichelnut, aufweist.

Jede Ausnehmung 4 erstreckt sich über einen Winkelbereich von 45°, wobei die Breite das 0,15fache der Breite der Teillauf fläche 3 beträgt.

Die Tiefe der Ausnehmung 4 entspricht dem maximalen Lagerspiel.

Die erfindungsgemäße Lösung weist folgende Vorteile auf. Es wird das Aufreißen des Schmierölfilms in den Teillaufflä chen des "unbelasteten" Bereiches, d. h. dem Bereich, der der Hauptbelastungszone gegenüberliegt, weitgehend unterbunden, so daß der schädigende Einfluß der Entlastungskavitation nicht zum Tragen kommt.

Des weiteren wird damit das Umlaufen eines aufgefächerten, ge rissenen Schmierölfilmes vermieden.

Schädigungen der Lauffläche des Lagers durch Entlastungskavi tation sind damit weitgehend ausgeschlossen.

Ein weiterer Vorteil besteht in der aufwandsminimierten und austauschbaren Ausführung der Lagerschalen ohne negative Aus wirkungen auf die Hauptkennwerte, wie Masse, Arbeitszeitauf wand und spezifischen Kraftstoffverbrauch.

Claims

1. Radialgleitlager für eine dynamischen Belastungen ausge setzte Welle, das als Lagerbuchse ausgebildet ist oder aus zwei in einem Tragkörper angeordneten Lagerschalen besteht und das eine im der Hauptbelastungzone gegen überliegenden Bereich in Umfangsrichtung derselben an geordnete Ölnut aufweist, die mit ein oder mehreren Öl zuführungsbohrungen versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß beiderseits der Ölnut (2) in den Teillaufflächen (3) des der Hauptbelastungszone gegenüberliegenden Bereiches mindestens jeweils eine in Umfangsrichtung der Ölnut (2) verlaufende nutartige Ausnehmung (4) angeordnet ist.

2. Radialgleitlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf jeder Teillauffläche (3) für eine oder mehrere hinter- und/oder nebeneinander angeordnete Ausnehmungen (4) sich die Gesamtlänge in einem von der Symmetrieach se unabhängigen Winkelbereich von 10° bis 100° erstreckt, daß die Gesamtbreite vorzugsweise das 0,15fache der Breite der Teillauffläche (3) beträgt und die Tiefe jeder Ausneh mung (4) vorzugsweise dem maximalen Lagerspiel entspricht.