SE437411B - Lamellbyggt lager - Google Patents

Description

vsoszes-s galkraften på rotorbladet och anpassar sigjtill stígningsändringar, s.k. lead-lag- rörelser och flapping hos bladet. Eftersom vridningsrörelserna för stígningsänd- ringar hos bladet är relativt .stora (till exempel 10° - 15° i varje vridningsrilxt- ning) speciellt i jämförelse med lead-lagrörelser och flapping; måste den kombine- rade vridhållfastheten hos de båda laminerade lagren vara relativt stora. Av eko- nomiska skäl och utrymmesskäl ärdet lager som har skivformiga lameller på kon- ventionellt sätt konstruerat för att uppta_ en större andel av vridrörelsen. Som följd härav är det skivformiga lagret eller stötlagret relativt långt eller högt.

'Med ökande längd eller höjd blir emellertid lagret allt mer instabilt i sidoriktning eller radiell riktning. _ - g _-Man har kommit till insikt om instabiliteten i sidled hos ett högt eller-lång- sträckt lamellager, varför olika förslag har framlagts för att motverka denna in- -stabilitet Ett dylikt förslag äratt modifiera den skivliknande utformningen av lamellerna i lagret för att motstå- de sidoriktade rörelserna hos individuella la- meller, vilket resulterar i att lagret knäckes. Representativa utföranden som med- för stabilitet i sidled beskrives och illustreras ide ainerilšanska patentskrifterna 3,083;065 och 3,292,711 i namnen Hinks mik-respektive Peterson. Lager med lameller utformade i likhet med lamellerna hos det i fig-. 2 och 6 i sistnämnda patentskríft visade lagrethar utnyttjats med framgång i fasthållningsanordníngar för helikopterrotorblad. Allteftersom' den tekniska utvecklingen hos helikoptrar har framskridit, har dock framställts ökade kravtpå lamellager utnyttjade i heli- koptrar med avseende på större centrifugalkrafter och förlängda underhållsin- tervaller. Lamellager med lameller utformade i huvudsak i enlighet med sistnämnda patentskrift och speciellt enligt vad som framgår av figur 2 och 3 i den ameri- kanska patentskriften 3,807 ,896 i namnet Johnson samt i figur. 1 (b) och 3 i en artikel' benämnd "Elastomeric Beariiig Application To Helicopter Tail Rotor Designs" författad' av C. H. Fagan och införd i Journal of the American, Helicopter Society, volym 13, nr. (4 (oktober 1968) har ej kunnat tillmötesgå kraven på ökade ser- viceintervaller. Dylika lager har på ett karaktäristiskt sätt skadats genom brott och utpressning av de elastiska lameller som är belägna intill varje ände av _1ag- ret. , _ Som framgår närmare “av den amerikanska patentskriften 4,040,6§0, har man funnit att när stora tryckbelastningar appliceras på ett lamellager, i vilket lamellerna givits sådan kontur att stabilitet erhålles i sidled, kan konturen hos lamellerna bidra till onormalt stora belastningar i de elastiska lameller som är orienterade i närheten av- en ände av det lager, mot vilket hela eller en del av varje lamell utskjuter. Dessa onormala belastningar tenderar att resultera i tidi- gare uunattningsbrott i lamellerna och att reducera underhållsintervallen hos lag- ret. För att kunna uppta de höga belastningar som uppträder i de elastiska la- mellerna utan att införa onormala påkänningar, har lamellema av elastiskt ma- 7sa326s~a terial i ett centralt längsgående parti hos ett lager enligt sistnämnda patentskrift en lägre tryckmodul än de lameller av elastiskt material, som är belägna intill den ände av lagret, mot vilken lamellerna utskjuter, Även om tryckpåkänningarna på de elastiska lamellerna ej reduceras, reduceras i huvudsak de stora, av tryck alstrade påkänningarna, varför lagrets livslängd ökas på motsvarande sätt. Enligt en fördelaktíg utföringsform har de elastiska lamellerna utmed lagrets längd mel- lan lagrets centrala längsgående parti och den ände av lagret, mot vilken lamel- lerna utskjuter, progressivt ökande tryckmodul med ökande avstånd» från lagrets centrala parti. _ _ I Anordningen enligt sistnämnda amerikanska patentskrift 4,040,690 övervin- ner i hög grad ett betydande problem som tidigare begränsade utmattningshåll- fastheten hos vissa elastiska lamellager. Den gradvisa förändringen i tryckmodul från en elastisk lamell till en annan i ett lamellager reducerar ej endast onormalt höga påkänningar i kritiska elastiska lameller utan kan även minimera eller elimi- nera alla variationer i tryckpåverkade skjuvbelastningar i motsvarande punkter i varandra efterföljande lameller. Ju mer lika de kompressionspåverkade skjuvpå- _ känningarna blir, desto mer sannolikt är det att varje elastisk lamell kommer att uppnå utmattningsbrott betydligt tidigare än övriga elastiska lameller. Dessutom ju mer lika de tryckpåverkade skjuvbelastningarna är i varje lamell, desto mer sannolikt är det att något parti i någon elastisk lamell kommer att utsättas för utmattningsbrott före något annat parti av lamellenÅ Absolut överensstämmelse i tryckpåverkande skjuvbelastningar i en elastisk lamell är omöjligt att. uppnå på grund av att påkänningarna nödvändigtvis avtar från ett visst ändlígt värde i närheten av varje öppen kant av lamellen till noll vid någon punkt i lamellens inre. Emellertid kan mer likformigt slitage och utmattning i varje lamell uppnås genom att få de tryckpåverkade skjuvpåkänningar som är belägna intill lamellens kanter, vilka normalt är de största påkänningarna i lamellen, att bli i det när- maste överensstämmande med varandra. Nämnda amerikanska patentskrift 4,040,690 är ej inriktad på att reducera variationer mellan de tryckpåverkade skjuvpåkän- ningar som uppstår i olika punkter i. en elastisk lamell, men enligt nämnda skrift inses dock att de tryckpåverkade skjuvpåkänningar som uppstår i närheten av de inre och yttre omkretsarna i exempelvis en ringformig elastisk lamell, kommer ofta att bli betydligt olika. Differensen i påkännirxgar inses på sidan 10, raderna 5 - 21 och på sidan 17, rad 27, till sidan 18, rad 19 iaansökningen till nämnda patent. På sidan 18, raderna 17 - 19, framlägges ett förslag till en variering av elasticitetsmodulen i en elastisk lamell i radiell riktning i lamellen. .Även om för- slaget framställes med avseende på endast ett speciellt utfört lamellager, har för- slaget mer allmän tillämpning vid minimering av variationer i koinpressionspåver- kade skjuvpåkänningar i en elastisk lamell tillhörande ett lamellager. 7sos26s~a-- É .4 Varíering av elasticitetsmodulen iiett elastiskt skikt ingående i ett lamell- byggt lager är känt. Den amerikanska patentskriften 3,941,433 i namnet Dolling m.f1. beskriver och visar ett lamellbyggt elastiskt lager,-i vilket varje ríngfor- migt elastiskt skikt eller lamell har ett centralt ringformigt parti av en mjuk elast med låg elasticitetsmodul. Två ringfomiga kanter-eller periferiella partier av varje skikt framställes i en styvare elast med högre elasticitetsmodul för att även innehålla det mjukare centrala partiet av skiktet. I denna patentskrift inses ej. problemet med olika påkänningar i ett elastiskt skikt, orsakade' genom tryck. Ej heller utgör den gradvisa variationen av? skikten i nämnda patentskrift någon lösning på problemet. Den amerikanska patentskriften 2,56D,627 beskriver och visar ett lamellbyggt elastiskt lager som uppvisar en gradvis variation sidledes i varje lamell i likhet med den gradvisa variation, som utnyttjas i lagret enligt nämnda patentskrift nr. 3,941,433. Nämnda patentskrift nr. 2,560,627 beskriver emellertid ett lager som ej innehåller lameller som ej kan expandera och är endast avsett för anpassning till relativa fórskjutningar på motsatta sidor av lagret. En gradvis variation vars likhet med sistnämnda lösning kan diskuteras, påträffas i de lamellbyggda lager som beskrives och visas i de amerikanska patentskrifterna 3,071,422 och 3,179,400 i namnen Hinks respektive Krotz. Patentet enligt sistnämn- da skrift innehas av sökanden till föreliggande ansökan. Vid lagret enligt sist- nämnda patentskrift och vid det i fig. 3 i patentskriften _3,071,422 visade lagret ökargtjockleken hos varje ringformigt elastiskt skikt kontinuerligt i radiell rikt- ning mot skiktets yttre omkrets. Om man utgår från att varje elastiskt skikt ge- nomgående har en och samma elasticitetsmodul, kommer ökningen i skíkttjocklek att resultera i en kontinuerlig minskning i tryckinodulen. Åtminstone vid det i den amerikanska patentskriften 3,179,400 visade lagret är ändamålet med varia- n tionen i skikttjocklek att genomgående i varje skikt upprätthålla en och samma skjuvpåkänning orsakad av vridrörelser. Ej någon av de båda sistnämnda patent- skrifterna behandlar problemet med skjuvpåkänningar orsakade genom tryck.

Föreliggande uppfinning avser ett ringformigt lamellbyggt elastiskt lager i vilket de elastiska lamellerna uppvisar i radiell riktning varierande elasticitets- modul, som medför en minimering eller elíminering av variationer mellan de genom tryck orsakade skjuvpåkänningarna intill den inre och den yttre Omkretsen i var- je lamell. _ f i .

Föreliggande uppfinning avser närmare bestämt ett lamellbyggt lager, be- I stående av ett flertal alternerande, med varandra förbundna lameller av ett elas- tiskt respektive i huvudsak icke töjbart material, vilka lameller är orienterade alternerande utmed en gemensam axel som sträcker sig i lagrats längdriktning för att lagret skall kunna uppbära tryckbelastningar som appliceras i.huvudsak vinkelrätt mot lamellerna och upptaga 'torsionsbelastningar som anbringas runt få i vseszes-e nämnda gemensamma axel, varjänite varje lamell är ringformig och uppvisar i för- hållande till nämnda gemensamma axel' en radiellt inre periferi och en radiellt ytt- re periferi, varvid lamellerna innefattar åtminstone en lamell av elastiskt material, vilken under förutsättning att den är utförd så, att den* genomgående har en nominellt sett konstant elasticitetsmodul och utsättes för en förutbestämd tryckbe- lastning applicerad i huvudsak vinkelrätt mot lamellen skulle utsättas för en stör- re skjuvpåkänning intill den ena av den inre och den yttre periferiii än intill den andra av den inre och den yttre periferin. En dylik avvikelse i de genom tryck orsakade skjuvpåkänningarna skulle medföra ojämn förslitníxig av och kräva minskade underhållsintervaller för den elastiska lamellen och lagret. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att eliminera eller minimera ovan nämnda förslitningsproblem., 7 _ Nämnda ändamål uppnås medelst ett lamellbyggt lager, som kännetecknas I därav, att åtminstone en av lamellerna av elastiskt material är så utförd, att den har högre nominell elasticitetsmodul intill den ena av sina periferier i förhållande till elasticitetsmodulen intill den andra av sina periferier, varvid skillnaden mel- lan nämnda nomínella elasticitetsmoduler är sådan, att ett förhållande mellan den skjuvpåkänning som orsakas av nämnda förutbestämda tryckbelastning intill den ena periferin av nämnda lamell, och 'den skjuvpåkänning som orsakas av nämnda förutbestämda tryckbelastning intill den andra periferin av nämnda lamell, är mindre än ett motsvarande förhållande mellan skjuvpåkänningar-i nämnda elastiska lamell, om den genomgående uppvisar nämnda nomínella konstanta elasticitetsmodul.

Det vore idealiskt om förhållandet mellan de genom tryck orsakade skjuv- påkänningarna intill den inre och den yttre Omkretsen i varje elastisk lamell skul- le vara lika med 1. I praktiken är det emellertid mycket svårt, om ens omöjligt, att uppnå exakt utjämning av de båda genom tryck orsakade skjuvpåkänningarna.

Sådana aspekter som att endast ett begränsat antal olika typer av elastiska mate- rial är tillgängliga, förhindrar möjligheten att välja elastiska material med exakt rätt elasticitetsmodul för att utjämna de genom tryck orsakade skjuvpåkännízigarna.

Elasticitetsmodulerna hos olika typer av elastiska material eller hos olika partier av en enskild elastisk lamell påverkas även av användningen av elastiskt fyllnads- material vid framställningen av ett lager. Enligt en' metod för framställning av ett lamellbyggt elastiskt lager skäres exempelvis de elastiska lamellerna ut från ark av elastiskt material och staplas för hand tillsammans med lamellerna av icke töjbart material. Eftersom värme och tryck tillföres 'för att förbinda de elastiska och ej töjbara lamellerna med varandra, tillföres ofta ett elastiskt material, vilket har en elasticitetsmodul som utgör ett medelvärde av elasticitetsmodulerna hos de elastiska materialen i lamellerna, i lagerfornien för att utveckla ett presstryck, för att utfylla mellanrum och att ge de elastiska lamellerna full storlek. Det elas- vsoszss-a tiska fyllnadsmaterialet kan blandas med de grundläggande elastiska råmaterialen i lamellerna för att därigenom ändra deras elasticitetsmoduler. Alternativt kan fyllnadsmaterialet bilda ett tunt. skiktutxaed den ena periferiella ytan eller båda periferiella ytorna av ett ringformigt lager. För att kunna skilja mellan elastici- tetsmodulen _hos ett elastiskt grundmaterial i en elastisk lamell och elastícitetsmo- _ dulen hos grundmaterialet när det blandas med små mängder av fyllnadsmaterial eller från själva, fyllnadsmateialet, när det bildar en relativt tunn ytbeläggning på den elastiska lamellen, benämnes elasticitetsmodulen för ett grundmaterial som användes i en elastisk lamell i beskrivning och efterföljande patentkrav den no- minella elasticitetsmodulen hos materialet. Tillförandet av små mängder av fyllnads- materialet förmodas ej påverka den nominella elasticitetsmodulen i någon betydande utsträckning' (dvs på ett sätt som' skulle 'motverka ändamålet med föreliggande uppfinning); På liknande sätt kan man bortse från närvaron av en tunn belägg- ning av ett elastiskt 'fyllnadsmaterial på en lamell av ett elastiskt grundmaterial.

I ett typiskt fall består fyllnadsmaterialet av cirka l0% eller mindre av volymen hos en elastisk lamell í ett elastiskt lamellager. 7 * _ Man har funnit att för ett stort antal ringformiga lamellbyggda elastiska lager utsättes det elastiska material, som är belägetintill den inre periferiella ytan av varje elastisk lamell för större genom tryck orsakade skjuvpåkänningar vid ett elastiskt råmateial med en och samma elasticitetsmodul än vad som är fal- let med det elastiska material som är beläget intill- den yttre periferiella ytan av lamellen. Enligt en fördelaktig utföringsform av föreliggande uppfinning har där- för varje ringformig lamell av elastiskt material en högre elasticitetsmodul intill sin inre omkrets. än intill sin yttre omkrets. Det är därför fördelaktigt att varje elastisk lamell uppvisar åtminstone tre olika elasticitetsmoduler. Varje lamell inne- fattar således åtminstone tre olika ringformiga zoner, av vilka var och en har en avvikande elasticitetsmodul. Elasticitetsmodulen minskar progressivt från zon till zon i radiell riktning från den omkretskant i lamellen, vilken skulle utsättas för den högre genom tryck orsakade påkänningen om lamellen hade en nominellt konstant elasticitetsmodul.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med några utföríngs- exempel under hänvisning till bifogade ritning, påsvilken fig. I är en delvis sku- ren perspektivvy av ett lamellbyggt lageriav en typ, som har visat sig utsättas för brott i de elastiska lamellerna under förhållanden med höga belastningar och långa serviceintervaller, fig. 2 visar ett radiellt halvsnitt av en av ett antal icke töjbara lameller, ingående i lagret enligt fig. 1, visande den förväntade deforma- tionen av lamellen när lagret utsättes för en stor tryckbelastning, fig. 3 är en delvis skuren perspektivvy av ett lamellbyggt lager, uppbyggt enligt vad som framgår av den amerikanska patentskriften 4,040,690, fig. 4 är ett radiellt halv- ______le__d____ePOQ .--,_el i i sorg.- 7808265-8 snitt genom en av de icke töjbara lamellerna i lagret enligt fig. 3, utvisande den förväntade deformatíonen av lamellen, när lagret enligt fig. 3 utsättes för en stor tryckbelastning, och fig. 5 är en grafisk representation av de genom tryck orsakade påkänningarna i de elastiska lamellerna i lagren enligt fig. 1 och 3.

Fig. 6 är en delvis skuren vy av ett lamellbyggt lager-enligt föreliggande upp- finníng, fig. 6A är en mer detaljerad vy av lagret enligt fig. 6 och fig. 7 är en grafisk representation av de genom tryck orsakade skjuvpåkänníngarna i de elas- tiska lamellerna i lagret enligt fig. 6.

Fig. 1 på ritningen visar ett lamellbyggt lager 10 som är lämpligt och av- sett för användning såsom ett axiallager en lageranordning för ett helikopeter- rotorblad (ej visat). Lagret 10 innefattar två ringforniiga och i huvudsak goelas- tiska ändelement eller ändplattor 12 och 14, som är anordnade axiellt förskjutna från varandra. Runt omkretsen av en plan övre yta 18 är på avstånd från var- andra anordnat skruvhål 16 i ändplattan 12 för' att medge fastsättning av änd- plattan vid ytterligare ett element såsom en lagerdel till ett helikopterrotorblad (ej visat). Tryckbelastningar anbringas således på lagret 10 utmed den plana ytan 18. Vrídrörelser hos rotorbladet kring sin längdaxel (dvs stigningsändrings- rörelser) överföres till lagret 10 via splínes 20, som sträcker sig i lagrets längd- riktning på en radiellt inre omkretsyta av ändplattan 12, Splines 20 är inrättade att stå i ingrepp med motsvarande splines på axeln till helíkopterrotorbladet.

För att medge att den motsatta eller basänden av lagret 10 anbringasfast vid ett annat element såsom ett element som förhinder lagret 10 med ett sfäriskt lamell- byggt lager, uppvisar ändplattan 14 en radiellt utåt sig sträckande fläns 22 som är' utformad med skruvhål 24, som är belägna på avstånd från varandra runt flänsens omkrets.

Mellan ändplattorna 12 och 14 -är anordnade ett flertal alternerande och med varandra förbundna ringformiga skikt eller lameller av elastiskt material och icke .töjbart material. I det i fig. 1 visade lagret ingår femtiotvå elastiska lamel- ler 26 och femtioen lameller 28 av icke töjbart material. Antalet lameller kan vari- eras för anpassning till utrymmet och/eller de funktionella fordringarna på en speciell installation. Lainellerna 26 coh 28 alternerar utmed lagrets 10 längdaxel så, att tryckbelastningen på ytan 18 av ändplattan 12 anbringas i huvudsak vin- kelrätt mot snarare än parallellt med åtminstone en del av lamellerna. De elastiska lamellerna 26 är utförda i naturgummi, medan lamellerna 28 av icke töjbart mate- rial är utförda i stål. Andra elastiska och icke töjbara material kan utgöra ersätt- ning för gummi och stål där det är lämpligt. Alternativa elastiska material kan vara syntetiskt gummi, medan alternativa icke töjbara material kan innefatta and- ra metaller, glasfiberskivor och skivor av armerad plast. pooa Quatrrfií, 2 7308265-a Var och en av lamellerna 26 och 28 uppvisar ett ringformígt, radiellt inre periferiellt parti 29 och ett ringformigt, radiellt yttre periferiellt parti 30. Båda periferiella partierna 29 och 30 är plana och sträcker sig vinkelrätt mot lagrets 10 Iängdaxel, men är dock ej belägna i samma plan.. Ett ringformigt mellanliggan- de parti 31 av varje lamell 26 och 28 sträcker sig radiellt från det yttre ringfor- migat partiet 30 av lamellen till det inre ringformiga partiet 29 av lamellen med enl uppåtriktadvinkel mot ändplattan 12. Den erhållna utformningen av lameller- na, särskilt lamellerna 28 av icke töjbart material, stabiliserar lagret 10 mot knäck- ning i sidled, som beskrives i den amerikanska patentskriften 3',292,711. _För att säkerställa en likformig överföring avtryckbelastningar till lamellerna 26 och., 28 bearbetas de ytor 32 och 34 av ändplattorna, vilka är belägna närmast och är A förbundna medlamellerna, för anpassning-till lamellernas utformning. Även om lamellbyggda lager liknande lagret 10 enligt fig. 1 har utnytt- o jats i lagringsanordningar för rotorblad, har lagren i allmänhet ej uppnått ser- viceintervaller över 1000 driftstimmar. Undersökningar av defekta lager liknande lagret 10 har visat att skadan beror på utpressning och sönderdelning av de elastiska lameller 26 som är belägna intill den nedre ändplattan 14 på lagrets ra- diellt inre periferi och intill den övre ändplattan 12 på lagrets radiellt yttre peri- feri. För att förklara detta ovanliga haverifenomen har man framlagt en hypotes att under tryckbelastningar strävar lamellerna 26 och" 28 i. lagret 10 att utplattas, såsom antydes med streckad linje i fig. 2. Även om den relativa deformationen av lamellen torde vara överdriven i fig. '2 för åskådlighets skull, antas att de icke isamma plan belägna periferiella partierna29 och 30 av varje lamell strävar att förflytta sig till ett uträtat tillstånd och mot ett gemensamt plan, så att den slutliga formen hos varje lamell under maximal belastning torde bli svagt konisk.

Det radiellt inre periferiella partiet 29 av varje lamell förflyttar sig i riktning nedåt och det radiellt yttre períferiella partiet 30 av varje lamell förflyttar sig' uppåt, om man utgår från att lagret är orienterat såsom visas i fig. 21. Således strävar _1ame1lerna utmed lagrets 10 inre periferi att avböjas bort från den övre ändplattan 12. För lamellerna 26 och 28 belägna intill ändplattan 12 anpassar den stora tjockleken hos det elastiska materialet mellan dem och ändplattan 14, repre- senterad av samtliga lameller av elastiskt material över lagrets 10 hela längd, fritt avböjniiigen hos de radiellt inre periferiella partierna 29 av lamellerna. De av tryckkrafter alstrade påkänningarna i de elastiska lamellerna 26 intill ändplat- f tan 12 är således relativt små. För lamellerna 26 och 28 intill motsatta ändplattan 14 kan å andra sidan de radiellt inre periferiella partierna 29 av lamellema ej avböjas fritt bort från ändplattan 12 på grund av den icke flexibla massan i änd- plattan 14. Följaktligen kommer de' radiellt inre periferiella partier 29 av lamel- lerna 26 av elastiskt material, som är belägna relativt nära ändplattan 14, att rasa rattar KO 78082 625- 8 hopklämmas och utsättas för stora påkänníngar, eftersom de kommer att utskjuta mellan de intilliggande periferiella partierna 29 av de icke töjbara lamellerna 28.

De stora påkänningarna ökar förslitningen på de elastiska lamellerna 26 och orsa- kar tidigt utmattningsbrott i lamellerna och utpressning av det elastiska materia- let mellan lamellerna av metall i närheten av ändplattan 14.

Det fenomen som förmodas medföra stora genom tryck alstrade påkänning- ar i de radiellt inre partierna 29 av de elastiska lamellerna 26 intill ändplattan 14, förmodas även medföra ett liknande men motsatt resultat i närheten av lagrets 10 yttre periferi. Speciellt' kommer de radiellt yttre periferiella partierna 30 av lamellerna 26 och 28 strävaefteriatt avböjas efter att fjädra eller flytta sig bort från ändplattan 14 och mot ändplattan 12. Resultatet av denna avböjning är att de genom tryck alstrade påkänningarna i lamellerna 26 av elastiskt material intill ändplattan 14 reduceras i huvudsak, eftersom lamellerna av icke töjbart material 28 är relativt fria att flytta sig mot ändplatan 12. Med ökande närhet till ändplat- tan 12, förefinnes emellertid mindre elastiskt material mellan varje icke töjbar lamell och den i huvudsak oeftergivliga ändplattan 12 för anpassning av lamellens 28 avböjning. Som resultat härav utsättes de radiellt yttre periferiella partierna 30 av de elastiska lamellerna 26 intill ändplattan _12 för stora påkänningar, vari- genom framkallas den andra ytan med tidigt brott i de elastiska lamellerna vilket har framkommit av provade versioner av lagret 10.

Den föregående hypotesen visar sig ha blivit bekräftad av datoranalyser av påkänniiigarna i de elastiska lamellerna 26. Information erhållen från en dylik datoranalys av typen "computer finite element analysis" presenteras grafiskt i fig. 5 på ritningen. Den realtiva genom tryck orsakade kantskjuvpåkänningen (dvs den radiella påkänning som är förknippad med svällning) är markerad utmed den vertikala axeln i fig. 5. Lägena för lamellerna 26, vilka är representerade med nummer från 1 till Q, är markerade utmed den horisontella axeln. De lägre numren på lamellerna representerar de lameller 26 som är belägna i 'närheten av ändplattan 14 och de högre siffrorna för lameller-na representerar de lameller 26 som är belägna intill ändplattan 12. Kurvan 60 representerar de relativa påkän- ningar som uppträder i de radiellt inre periferiella partierna 29 av de elastiska lamellerna 26. Kurvan Glsrepresenterar de relativa påkänningar som uppträder i de radiellt yttre periferiella partierna 30 av lamellerna 26. Kurvan 61 liknar kur- van 60 men är omkastad från vänster till höger. Med andra ord stiger kurvan 61 från en liten genom tryckkrafter orsakad kantskjuvpåkänning för lamell num- mer ett _(_1_) till en stor genom tryckkrafter orsakad påkänning för lamell nummer femtiotvå Qgl. _ Ett lager 36, som beskrives i den amerikanska patentskriften 4,040,691, övervinner de stora genom tryckkrafter orsakade påkänningarna och den därav erhållna minskningen i serviceintervall, som av erfarenhet erhålles medelst lag- Pooa QUALzTYà .names-a . p m ret 10 enligt fig. 1. Som visas i fig. 3 innefattar lagret 36 i likhet med lagret 10 två ringformíga och i-huvudsak ej flexibla ändplattor 38' och 40 som är axiellt förskjutna relativt varandra. Ändplattan 38 kan. vara anbragt vid något annat element, såsom -lagerfästet till ett helikopterrotorblad (ej visat), varvid utnytt- jas skruvar (ej visadej som är iskruvade i skruvhål 42 som är utformade i änd- plattans plana övre yta 44. Tryckbelastningar .anbringas således mot ändplattans 38 yta 44. I likhet med vadsoin är fallet med lagret 10 enligt fig. 1 överföras vridrörelser hos helikopterrotorbladet kring dess längsgående, axel till lagret 36 _ via splines 46, som sträcker sig i lagrets 36 längdrilktning och är utformade på en radiellt inre preiferiell yta på ändplattan 38. Ändp1attan-40 uppvisar en ra- diellt utsåt sig sträckande fläns 48. Skruvhål 50 är utformade i flänsen 48 så att ändplattan 40 kan fästas vid ett element (ej visat) som förbinder lagret 36 'med exempelvis ett sfäriskt lamellbyggt lager i exempelvis en hållaranordning för helikopterrotorblad. A i Mellan ändplattorna 38 och 40 är anordnade ett flertal alternerande och med varandra förbundna ringforiniga lameller av elastiskt material och lameller av icke töjbart material 52 och 54. Lamellerna alternerar utmed en gemensam axel som sträcker sig i lagrats 36 längdriktning med intilliggande lameller 52 och 54 förbundna med varandra i linjeömed varandra på ett sådant sätt att de överlap- par varandra. *Det visade fallet avser femtiotvå elastiska lameller 52 och femtioen icke töjbara lameller 54. Antalet lameller varieras allt efter utrymmeskrav och funktionella krav. I likhet med lagret 10 i fig. 1 är lamellerna 52 ch 54 företrä- desvis utförda i naturgummi och stål, även om andra elastiska och icke töjbara. material kan användas. Ändplattorna 38 och 40 är förbundna med intilliggande elastiska lameller 52. * _ Varje lamell 52 och 54 uppvisar ett ringformigt, radiellt inre periferiellt parti 55 och ett ringformigt, radiellt yttre periferiellt parti 56. Partierna 55 och. 56 är belägna i samma plan och riktade vinkelrätt mot lagrets 36 längdaxel. Mel- lan och integrerat med de inre och yttre periferiella partierna 55 och 56 av varje Iamell 52 och 54 är beläget ett ringformigt mellanliggande parti 57, som uppskju- ter i längdriktningen mot ändplattan 38. Det mellanliggande partiet 57 av varje lamell 52 -och 54 är konkav-konvext i tvärsnitt, lagt radiellt mot lagrets 36 längd- aael. Definierat på ett annat sätt uppvisar varje lamell 52 och 54 i ett radiellt halvsnitt en plan yttre kant 56, en i samma plan belägen inre kant 55 och ett konkav-konvext mellanliggande parti 57, som förenar de båda kantpartierna. För att tillförsäkra likformig överföring av belastningen är de ytor 58 och 59 av änd- plattorna som är belägna intill och förbundna med lamellerna 52 och 54, bearbeta- de för anpassning till lamellerna. i i (ßÛÜ , __.. _ _ 90 p * vaoazss-sj ll Lamellerna 52 och 54 av lagret 36 är utformade för atttillförsäkra stabi- litet för lagret mot böjning sidledes eller radiellt och att reducera lamellernas tendens till att utplattas under tryckbelastningar. Även om det ej framgår klart av fíg. 3 irlskjuter det mellanliggande partiet 57 av varje icke töjbar lamell 52 och ytan 59 av ändplattan 40 i konkaviteten av efterföljande lamell 52 eller av ytan 58 av ändplattan 38. Symmetrin hos lamellerna 52 och 54 förmodas vid be- traktande i radiellt halvsnitt tillförsäkra samma sidstabilitet som lamellerna 26 coh 28 i lagret 10, men med en lägre höjd eller axiell utsträckning hos lameller- na 52 och 54. Med en lägre höjd förmodas att tendensen för lamellerna 52 och 54 att plattas ut u-nder tryckbelastniiigar kommer att reduceras; - En datoranalys av typen "computer finite element analysis" utfördes på ett lamellbyggt lager 36 uppbyggt enligt fig. 3. Ett enda elastiskt grundmaterial utnyttjades för varje elastisk lamell 52 i lagret och varje elastisk lamell uppvisade samma tjocklek. De teoretiska av tryckkrafter orsakade 'kantskjuvpåkänningarna som uppträdde i de radiellt inre periferiella partierna 55 av de elastiska lameller- na 52 *befanns vara i huvudsak samma över ett i huvudsak centralt parti av lag- rets 36 längd. I närheten av ändplattan 38 ökade emellertid de av tryckkrafter orsakade påkänningarna i de elastiska lamellerna 52 i huvudsak, medan intill plattan 40 minskade de av tryckkrafter orsakade påkänniiigarna i de elastiska lagren. Den relativa teoretiska genom tryckkrafter orsakade påkänningen i varje elastisk lamell 52 representeras grafiskt av kurvan 62 i fig. 5. En analys av de genom tryckkrafter orsakade påkänningarna 1' de radiellt yttre periferiella parti- erna 56 av lamellerna av elastiskt material' 52 avslöjade en i huvudsak identisk fördelning av påkänningar som dock var av mindre storlek. Med andra ord upp- trädde intill ändplattan 38 i de radiellt yttre kanterna 56 av de elastiska lameller- na 52 relativt stora genom tryckkrafter orsakade påkänningar, medan intill änd- .plattan 40 i lamellerna av elastiskt material uppträdde mindre genom tryckkrafter orsakade påkänniiigar i jämförelse med påkännixigarna i lamellerna av lagrats 36 centrala längsgående parti.

Variationen i de genom tryckkrafter orsakade påkänniiigarna intill ändplat- tornai38 och 40 i lagret 36 enligt fig. 3 förmodas vara en följd av en deformation av lamellerna 54 av icke töjbart material i lagret 36 såsom visas med streckad linje i fig. 4. Under särskilt höga tryckbelastningar strävar de icke töjbara lamel- lerna 54 att utplattas. Det mellanliggande konkav-konvexa partiet 57 i varje la- mell 54 strävar att förflytta sig in i' planet för de periferiella partierna 55 och 56 av lamellen. Samtidigt strävar de periferiella partierna 55 och 56 av varje la- mell 54 att förflytta sig uppåt mot lamellens konkav-konvexa parti 57. I närheten av ändplattan 38 kan de mellanliggande konkav-konvexa partierna 57 av de icke töjbara lamellerna 54 böja sig bort från den i huvudsak icke böjliga ändplattan beroende på den stora tjocklek av elastiskt material, som är beläget mellan de POOR QUALITY_ '12 7soà2ß5~a icke töjbara lamellerna och ändplattan 40, vilkt representeras av de många elas- .tiska lameller som är belägna över lagrats 36 hela längd. De plana eller periferi- ella partierna 55 och 56 av de lameller 54 som är belägna intill ändplattan 38 kan å andra sidan ej- röra sig fritt mot ändplattan 38. Följclaktligen hopkläinmes de periferiella partierna 55 och 56 avilamellerna 52 av elastiskt material intill ändplat- tan 38 och utsättes för stora påkänningar. eftersom de skjuter ut mellan intillig- gande períferíella partier 55 .och 56 av de icke töjbara lamellerna 54. g I Vid den intill ändplattan 40 belägna änden av lagret 36 är de plana peri- feriella partierna 55 och 56 av varje lamell 54 fria att böja sig i riktning mot änd- plattan 38.' Även om de mellanliggande.konkav-konvexa partierna 57 av de ioke töjbara lamellerna 54 strävar att förflytta sig mot ändplattan 38, begränsas de konkav-konvexa partierna 57 avglamellerna av elastiskt material 52 i huvudsak av lamellernas periferiella partier 55 och 56 . Följden blir att de mellanliggande partierna 57 .av de elastiska lamellerna 52 ej kan' svälla ut med anledning av tryck- belastningarna på lamellerna- De stora krafterna pä de mellanliggande partierna 57 av de elastiska lameller 52 som är belägna intill ändplattan 40 skyddas såle- des i huvudsak genom att de elastiska materialet -sammantryckes utan den för- slitning som följer av utsvällning och medföljande nypverkan som uppstår i de y-.uiferfiella partierna 55 och 56 av lamellerna 52 intill ändplattan 38. Även om utformningen av' lamellerna 52 och 54 reducerar storleken hos de genom tryckkrafter orsakade påkänningarna i lamellerna 52 representerar de relativt sett större påkänningarna -i de elastiska lamellerna 52 intill ändplattan 38 en potentiell risk för tidigt utmattníngsbrott i lagret 36. För att reducera skill- _ naden mellan de av tryckkrafter orsakade påkänningar som uppträder i de olika ' elastiska lamellerna 52 utmed lagrets längd har de sex elastiska lameller 52 som är belägna närmast ändplattan 38 (dvs lamellerna med nummer 41 till 52) enligt en utföringsform 'av lagret 36 fastställts till att vara av ett elastiskt material som är 'styvare och uppvisar större elastícitetsmodul (dvs Youngs modul) än det elas- tiska materialet i lamellerna i lagrets centrala längsgående parti. Den större elas- ticitetsmodulen i det elastiska materialet har medfört större tryckmoduler och bättre styvhet mot sammantryckning för de individuella lamellerna 52. Den erhållna 'minskningen i de genom tryck orsakade påkänningar som uppträder i lamellerna 52 är markerade medelst streckad linje 64 i fig. 5. Reduktionen i de genom tryck i orsakade påkärmingarna orsakade även om de är gynnsamma en onödig eller över- driven reduktion av påkänningarna i lamellerna nummer 48 - 51. Användningen av ett styvare elastiskt material i lamellerna nummer 47 - 52 ökade även fjädrings- graden i vridningsñktningen hos hela lagret 36 till en icke önskvärt hög nivå. _ Enligt en andra utföririgsform som utnyttjar ett utförande av lagret enligt fig. 3 var alla lamellerna 52 av elastiskt material i lagret 36 av ett material som 78018265-8 l3 är något styvare än det materia] som utnyttjades iden första utföringsforxnen.

De teoretiska genom tryck orsakade påkänningarna i de elastiska lamellerna 52 i lagret 36 som innehåller det styvare elastiska materialet illustreras genom kur- van 66 i fig. 5. För att reducera de genom tryck orsakade påkänningarna i la- mellerna 52 intill ändplattan 38 fastställdes _de sex elastiska lamellerna 52 (dvs lamellerna nummer 47 - 52) intill ändplattan 38 till att vara utförda i ett elastiskt material som är styvare eller har en större elasticitetsmodul än det elastiska ma- terial som utnyttjas i det centrala längsgående partiet av lagret. I stället för att förse varje lamell nummer 47 - 52 med samma elastiska material utfördes emeller- tid lamellerna nummer gZ, gå och gg av ett elastiskt material, medan lamellerna nummer ä, och 52 framställdes av ett andra elastiskt material som är styvare än såväl det elastiska material som användes för lamellerna nummer gg, ß och Qi och de elastiska material som utnyttjades i det centrala längsgående partiet av lagret 36, Resultaten från en datoranalys av typen "computer fínite element analysis" av påkänningarna i de modifierade elastiska lamellerna 52 i lagret repre- senteras av den streckade linjen 68 som sträcker sig från den heldragna linjen 66 i fig. 5. Påkänningarna i lamellerna nummer 47 - 52 reducerades i likhet med vad som var fallet i den tidigare beskrivna utföringsformen av lagret 36, men reduktionen resulterade i en nästan lika stor påkänning i var och en av lameller- na.

Användningen av ett elastiskt material som är relativt styvt i de elastiska lameller 52 som är belägna intill ändplattan 38 ökar fjädringsgraden i vridnings- riktningen hos lagret 36. Beroende på den tillämpning som är avsedd för lagret 36 kan i vissa fall en ökning i fjädringsgraden i vridningsriktninšên eller styv- heten hos lagret vara acceptabelt i vissa fall och i vissa fall icke, I situationer där en ökad fjädringsgrad i vridningsriktníngen ej kan accepteras, kan den öka- de fjädringsgraden återjusteras nedåt genom att man drar fördel av de relativt små genom tryck orsakade påkänningarna i de elastiska lamellerna 52 intill änd- plattan 40. Genom framställning av dessa lameller 52 i ett elastiskt material som har en relativt liten elasticitetsmodul, kommer varje lamell att ha såväl en relativt liten styvhet mot sammantryckning som en relativt liten styvhet mot vridning.

Det mjukare elastiska materialet får lamellerna 52 att avböjas i större ut- sträckning under tryckbelastniiigar och sålunda utsättas för en större genom tryck orsakad påkänning. Större genom tryck orsakade påkänningar accepteras emellertid på grund av de relativt sett större påkänningar som uppstår i de elas- tiska lamellerna i det centrala längsgående partiet (dvs lamellerna nummer 7_-___4_(_3) i lagret 36. Samtidigt kommer den ökade "mjukheten" i viidningsziktningen eller den minskade styvheten i vridningsriktningen hos lamellerna 52 intill ändplattan att dominera över den ökade styvheten i vridningsriktningen hos lamellerna 52 intill ändplattan 38.

POOR QUALITY -vaoazas-så I lagret 36 som innefattar ett elastiskt råmaterial i lagrets centrala längs- _ gående parti och två styvare råmaterial intill ändplattan 38, infördes mjukare *elastiskt material i de sex elastiska lamellerna intill ändplattan 40. De elastiska lamellerna med nurnmer l, 2 och § framställdes i ett elastiskt material som är mju- kare än det elastiska material som utnyttjades någon annanstans i lagret. De elas- tiska lamellerna med nummer il, 5 och 6 utfördesli ett elastiskt material med en elasticitetsmodul som var större än elasticitetsmodulen hos det elastiska materialet i lamellerna nummer _1_, 2 och å men mindre än elastícitetsmodulerna i de elastiska materialen i lamellerna nummer . Resultaten av en datoranalys av variatio- nerna i de genom tryckkrafter orsakade påkänningarna- illustreras av den strec- kade linjen 70 i fig. 5 som sträcker sig från den heldragna linjen 66. Utnyttjandet, av progressivt styvare elastiska material i de lameller 52 av elastiskt material som är belägna intill den övre ändplattan 38 (för att åstadkomma större tryck- I moduler för lamellerna) i kombination med användningen av progressivt mjukare fåßxswæk, elastiska material i de lameller 52 av elastiskt material som är belägna intill änd- plattan 40 (fór att ge mindre tryckmoduler för lamellerna) möjliggjorde i huvudsak en utjämning av de genom tryckkrafter alstrade påkännixigarna genom det elastis- ka lagret 36 utan att i huvudsak påverka lagrets fjädringsgrad i vridningsrikt- ningen. i > I i V Även, om variationen av styvhet i de elastiska lamellerna i ett lamellbyggt lager kan utnyttjas för reglering av de genom tryckkrafter orsakade påkänningar-_ i lager som har lameller utformade med en sådan kontur att de utskju- ter mot ena änden av lagret, är sådan variation särskilt fördelaktig vid lager som innehåller lameller med en symmetrisk konfiguration i sitt radialsnitt, i lik- het medflamellerna 52 och. 54 i lagret 36 enligt fig. 3. Med symmetri i radiellt halvsnitt hos lamellerna 52 och 54 varierar de genom trycklorsakade påkänningar som uppträder i de radiellt inre och yttre periferiella partierna av de elastiska lamellerna 52 likformigt från ett lågt värde i lamellerna 52 intill ändplattan 40 till ett hïïgtíkårde lamellerna 52 intill ändplattan 38. Således är en gradvis va- riation i de elastiska råmaterialen vilken är lämplig för de inre periferiella parti- erna 55 av lamellerna 52, även en lämplig gradvis variation i råmaterial för de yttre períferiella partierna 56 av lamellerna. I motsats härtill varierar i lagret 10 enligt fig. 1 de genom tryck orsakade påkänningarna i de radiellt inre perife- ríella partierna 29 av de elastiska lamellerna 26i exakt motsatt riktning mot de genom tryck orsakade påkänningarna i de radiellt yttre periferiella partierna 30 av de elastiska lamellerna. Om varje elastisk lamell 26 i lagret 10 enligt fig. 1 således utföres i ett enda elastiskt råmaterial måste lamellerna 26 intill båda änd- plattorna 12 och 14 framställas av ett relativt styvt elastiskt råmaterial. En dylik konstruktion kommer även om den har en gynnsameffekt på de genomfitj ck or- sakade påkänningarna i de elastiska lamellerna 26 även att betülætjlikåråjädiíflgs.. aßçtf 7808265-*8 15 graden i vridningsriktningen hos lagret 10, vilken kan vara önskvärt i vissa fal] och i vissa fall icke. Det vore emellertid även tänkbart att variera den elas- tiska styvheten inom varje lamell (dvs radiellt) i kombination med variation av styvheten hos på varandra följande lameller. En radiell variation av den elastiska styvheten ökar framställningskostnaderna för ett lager, såsom lagret 10 vilket är uppenbart. På samma gång erbjuder radiell variation de fördelar med minime- ring av ökningen i fjädringsgraden i vridningsriktningen, som torde vara förknip- pade med variation av elastisk styvhet från lamell till lamell, och minimering av skillnaden mellan de genom tryck orsakade skjuvpåkänningar som uppträder i de inrepperiferiella partiet 29 och det yttre periferiella partiet 30 av varje elastisk lamell 26. Om de genom tryck orsakade skjuvpåkännixigarna i de båda periferiella partierna 29 och 30 kan hållas så ekvívalenta som möjligt, är det mindre troligt att det ena av de båda periferiella partierna skulle skadas betydligt tidigare det andra periferiella partiet.

För att uppnå effektiv variation av styvheten eller elasticitetsmodulen hos det elastiska materialet i varje lamell 26 i lagret 10 måste elasticitetsmodulen ökas i det parti eller de partier av varje lamell som skulle utsättas för en stor, genom tryck orsakad skjuvpåkänning, om lamellen genomgående hade en enda elasticitets- modul eller styvhet. Av kurvorna 60 och 61 i fig. 5 framgår att de radiellt inre períferiella partierna 29 av de elastiska lamellerna med nummer l__¿_3¿¶ utsättes för större genom tryck orsakade skjuvpåkänningar än deras radiellt yttre motsva- righeter 30, när varje lamell har en enda genomgående elasticitetsmodul. Följdakt- ligen måste de radiellt inre periferiella partierna 29 av de elastiska lamellerna med nummer :_32 utföras så, att de har en större elasticitetsmodul än de radi- ellt yttre partierna 30, om de båda partierna 29 och 30 i varje lamell skall utsät- tas för i det närmate lika stora genom tryck orsakade skjuvpåkänningar. För de elastiska lamellerna med nummer 38 - 52 utsättes å andra sidan de radiellt yttre períferiella partierna 30 för större genom tryck orsakade skjuvpåkänniiigar än de radiellt inre períferiella partierna 29, .när varje lamell har en enda genomgåen- de elasticitetsmodul. Det är således de radiellt yttre periferiella partierna 30 av de elastiska lamellerna med nummer 38 - 52 som måste ha en större elasticitetsmo- dul än de radiellt inre periferiella partierna 29 av lamellerna för att minimera skillnaden mellan de genom tryck orsakade skjuvpåkänningar som uppträder i de båda periferiella partierna. _ Radiell variation av elasticitetsmodulen i varje elastisk lamell 26, som be- handlats ovan, tenderar att få motsvarande punkter på kurvorna 60 och 61 att förflytta sig närmare varandra. Om den radiella variationen kombineras med axiell variation mellan lamellema av elasticitetsmodulen som behandlats ovan, tenderar Pooa QUALHY* 7g8.0»826-5 8 1-6 kurvorna 60 och 61 även att utplanas. Därigenom visas att motsvarande partier av på varandra följande lameller utsättes för i det närmaste lika stora genom tryck orsakade skjuvpåkänningar. Icke desto mindre kan andra karaktäristika för" lagret 10 påverkas negativt, om de radiella och axiella variationerna av elas- ticitetsmodulen endast' medför ökning av elasticitetsmodulen hos valda partier av deelastiska lamellerna 26 i jämförelse med den enda elasticitetsmodul som förmodas existera genomgående i de elastiska lamellerna för att kurvorna 60 och 61 skall bildas. Exempelvis medför större elasticitetsmoduler större fjädringsgrader i lag- rets 10 axiella riktning och vridningsriktning. Beroende på konstruktionsdata i kan sådana ökade fjädringsgrader ej accepteras. _ Om det exempelvis är önskvärt attsminimera variationerna i de genom tryck orsakade skjuvpåkänningarna inom de elastiska lamellerna 26 utan att påtagligt påverka den fjädringsgrad i den axiella riktningen och vridningsrilštnixigen som bestäimnes genom användningen av en enda elasticitetsmodul y för alla .elastiska lameller, kan en mer komplicerad radiell variation av elasticitetsmodulen erfordras.

Vid användning av elasticitetsmodulen y som bas bör några partier av de elastis- ka lamellerna 26 ha en större elasticitetsmodul å medan andra partier av lameller- na bör ha en mindre elasticitetsmodul g. Dessutom bör endast de elastiska lamel- ler 26gsom utsättes för de svåraste variationerna i skjuvpåkänningar orsakade genom tryckkrafter från periferi till períferi, ha radiellt varierande elasticitetsmo- duler. Således bör exempelvis de inre periferiella partierna 29 av de elastiska lamellerna med nummer _1_-_l2 förses med elasticitetsmodulen gg, där kurvan 60 representerar de genom tryck orsakade skjuvpåkänningar som erhålles med elas- ticitetsmodulen y. Den större elasticitetsmodulen reducerar de genom tryck orsa- kade skjuvpåkänningarna i partierna 29 till värden, som är i det närmaste lika stora som de skjuvpåkänníngar som uppträder i de inre periferiella partiernas 29 av lamellerna med nummer 13 - 42. De yttre periferiella partierna 30 av de elas- tiska lamellerna med nummer 1_;__1_2 bör å andra sidan ges elasticitetsmodulen g.

Användningen av elasticitetsmodulen g ökar de genom tryck orsakade skjuvpåkän- ningarna i jämförelse med de påkäxmingar som erhålles med elasticitetsmodulen y, som representeras med kurvan 61 i fig. 5. En ökning i de genom tryck orsa- kade skjuvpåkänningarna vid de radiellt yttre periferiella partierna 30 av de elas- tiska lamellerna med nummer _1__-_12_ ökar påkänningaina i partierna 30 av lamel- i lerna med nummer 1 - 12 till värden som är i huvudsak lika» med de påkänningar som uppträder i de yttre periferiella partierna 30 av lamellerna med nummer 13-42.

Den mindre elasticitetsmodulen g i de periferiella partierna 30 kommer även att utbalansera den större elasticitetsmodulen g i de periferiella partierna 29 med avseende på effekten på fjädringsgraden i vridningsríktningen hos lagret 10. vaoazss-s 17 För att ytterligare minimera effekten hos variationer i elasticitetsmodulen på fjäd- ringsgraderna i vridningsrilttningen och den axiella riktningen hos lagret 10 bör elastícitetsmodulen y kvarhållas i partierna 31 av lamellerna med nummer _1__-__1_2.

Fjädríngsgraden eller styvheten i vridningfsriktningen hos varje elastiskt element är omvänt proportionellt mot dess tjocklek och direkt proportionell mot dess skjuvmodul, dessa förbindelseyta och kvadraten på avståndet till den axel kring vilken vridningsrörelsen äger rum. Skjuvmodulen hos ett elastiskt material är direkt proportionell mot dess elasticitetsmodul. För de vanligaste elastiska råmaterialen är skjuvmodulen 1/3 - 1/4 av elasticitetsmodulen. l lagret 10 är tjockleken hos varje elastisk lamell 26 konstant tvärs igenom. Förbindelseytan hos det yttre periferiella partiet 30 av varje elastisk lamell 26 är definitivt större än förbindelseytan hos partiet 29 i varje lamell och förmodligen större än för- bindelseytan hos partiet 31. Avståndet till vridningsaxeln är även störst för det yttre periferiella partiet 30 av varje lamell 26. Således har elasticitetsmodulen hos det elastiska materialet i- de radiellt yttre periferiella partierna 30 av lamel- lerna 26 störst inverkan på fjädringsgraden i vridningsrilztningen hos lagret 10.

För lamellerna med nummer _1__;__1_2 bör fjädringsgraden i vridningsrilštníngen hos varje lamellloch hos gruppen av lameller, om elasticitetsmodulen varieras på det sätt som beskrivitis i föregående stycke, bli klart mindre än motsvarande fjäd- ringsgrad, om elasticitetsmodulen y utnyttjades genomgående.

Om tre olika elastícítetsmoduler utnyttjas i de elastiska lamellerna med nummer _l-í12 i lagret 10 kan, med fördel även utnyttjas tre olika elasticitetsmo- duleri exempelvis de elastiska lamellerna med nummer 43 - 52. Emellertid kommer härvid den riktning i vilken elasticitetsmodulen varieras att vara omvänd. Således bör de radiellt yttre periferiella partierna 30 av lamellerna med nummer 43 - 52 ha elasticitetsmodulen ë, de mellanliggande partierna 31 ha elasticitetsmodulen y och de radiellt inre periferialla partierna 29 ha elasticitetsmodulen g. Effekten på de av tryck orsakade skjuvpåkänningarna i jämförelse med ett lager 10, i vil- ket endast elasticitetsmodulen y användes, blir en mindre skillnad mellan påkän- ningarna i de inre och yttre periferiella partierna 29 och 30 i var och en av la- mellerna med nummer 43 - 52. Fjädríngsgraden i vridningsriktnizigen för lameller- na med nummer 43 - 52 ökar i jämförelse med fjädringsgraden hos lamellerna med en enda elasticitetsmodul y. Icke desto mindre bör den totala effekten på fjäd- ringsgraden i vridníngsrilštningen hos lagret 10 bli praktiskt taget obefintlig, om de elastiska lamellerna med nummer _l__-i2 är med avseende på sin elasticitets- modul varierade i motsatt radiell riktning såsom beskrivits ovan. i Ovanstående diskussion har behandlat radiell variation av elastícitetsmodu- ler i ett lamellbyggt elastiskt lager 10, som innefattar elastiska lameller av ett relativt ovanligt utförande. Icke desto mindre kan radiell variation av elasticitets- moduler med fördel även utnyttjas i lamellbyggda elastiska lager av mer konven- 78Û82ö5“8 is) tionellt utförande. Fig. 6 visar ett lamellbjrggt elastiskt lager 8, som är lämpligt och avsett för användning som en vridled i en anordning för "pitch control" för I ett rotorblad till en helikopters bakparti (ej visat). Lagret 80 innefattar två ring- *formiga och gi huvudsak ej böjliga ändelement eller ändplattor 82 och 84, som är ' inbördes förskjutna i axialled. Två diametralt motsatta skruvhål (ej visade) är utformade i en plan övre yta 88 av ändplattan 82 och möjliggör att ändplattan fästes vid ett annat element, såsom ett vridningsmomentöverförande rör (ej visat) som förbinder ett rotorblad till en helikopters bakparti med en länkarm för "pitch control" (ej visat). En på motsvarande sätt plan nederyta 90 av ändplattan 84 kan fästas medelst exempelvis fastklämning eller medelst bindemedel vid ett ele- ment såsom ett flexibelt element (ej visat) som förbinder två diameteralt motsatt belägna rotorblad för 'bakpartiet med varandra (ej visat). Tryckbelastningar app- liceras således till en början på' lagret 80 i en riktning som ärli huvudsak vinkel- rät mot de plana ytorna 88 och 90. Lagret 80 följer även rotationsrörelser. kring det ringformiga lagrets längdaxel 92 och kring en axel 94, som är orienterad vinkelrätt mot axeln 92. Axeln 94 är belägen på ett kart avstånd från och orien- terad parallellt med ändplattans 84 bottenyta 90. _ _Mellan ändplattorna 82 och 84 är anordnade ett flertal alternerande och med varandra förbundna ringformiga lameller av elastiskt material och ej töjbart material 96 och 98. Lamellerna 96 och 98 alternerar uuned lagrets 80 längdaxel 92 medtintilliggande lager 96 och 98 förbundna med varandra och inriktade så, att de överlappar varandra. I likhet med lagren 10 och 36 i fig. och 3 är la- mellerna 96 och 98 företrädesvis utförda i naturgummi och stål, även om andra elastiska och icke töjbara material kan användas. Ändplattorna 82 och 84 är för- bundna med intilliggande elastiska lameller 96. I det visade utförandet av lagret '80 finns tretton elastiska lameller 96 och elva icke töjbara lameller 98.

Mellan ändplattorna 82 och 84 är anordnat ett i huvudsak styvt mellanlägg 100, som är ringformigt och förbundet med de båda intilliggande elastiska lamel- lerna 96, så att mellanlägget 100 är beläget mellan dessa båda lameller. Det styva mellanlägget 100 indelar de elastiska och icke töjbara lamellerna 96 och 80 i två grupper. De elastiska lamellerna 96a och icke töjbara lamellerna 98a, som är be- lägna mellan ändplattan 82 och mellanlägget 100, utgöres av i huvudsak plana ringformiga element. De utgöres av fem elastiska lameller 96a och fyra icke töj- bara lameller 98a. Tjockleken hos de elastiska lamellerna 96alökar något från la- mell till lamell i bort från ändplattan 82 och mot mellanlägget 100. De icke töjbara lamellerna 98a är samtliga av samma tjocklek. Mellan ändplattan 84 och mellanlägget 100 är belägna åtta elastiska lameller 96b och sju icke töjbara lameller 98b.- Var och en av lamellerna 96b och 98b är utformad som ett ringfor- amigt parti av en sfär. De icke töjbara lamellerna 98b uppvisar intill sin radiellt ._.'_.._._ï..___ _:_.__?__ 718» 082 65* 8 19 yttre periferi plana flänsar 102 som underlättar lägeshållning av de icke töjbara lamellerna i en form under framställning av lagret. Var och en av de icke töj- bara lamellerna 98b är av samma tjocklek. De elastiska lamellerna 96b minskar å andra sidan progressivt i tjocklek i riktning bort från ändplattan 84 och mot mellanlägget 100.

För att demonstrera effekten av radiell variation av elastícitetsmodulen på de av tryck orsakade skjuvpåkänningarna som uppträder i de elastiska lameller- na i ett lamellbyggt elastiskt lager, utfördes en datoranalys av typen "computer finite- element analysis" av ett lamellbyggt lager som var i huvudsak identiskt med lagret 80 enligt fig. 6. Datoranalysen genomfördes med användning av ett datorprogram som härrör från programmet TEXGAP som utvecklats av R.S. Dun- ham och E.B. Becker vid University of Texas i Austin. Den allmänna analytiska studien beskrives närmare i en publikation som benämnes "Application of Finite _ Element Method To The Analysis Of High Capacity Laminated Elastomeric (Incom- pressible) Parts" skriven av B.P. Gupta och R.H. Finney (den senare är upp- finnare i föreliggande ansökan). Publikationen presenterades vid 1977 års vårmö- te i "Society for Experimental Stress Analysis" vilket hölls i Dallas, Texas den 15 - 20 maj 1977 och benämndes "Paper No. D-13". Även om analysen av lagret 80 innefattade alla elastiska och icke töjbara laineller 96 och 98 i lagret, presen- teras endast resultaten av analysen på de sfäriska lamellerna 96b och 98b. Den radiella variationen av elasticitetsmoduler tillämpad på de skivliknande-lainellerna '96a visade sig ej ge någon fördel. I analysen erhölls olika elasticitetsmoduler genom- användning av olika elastiska råmaterial. Emellertid fann man att den vari- ation i elasticitetsmoduler mellan de elastiska råmaterialen som regelbundet samman- sattes av sökanden till föreliggande ansökan vid framställningen av lamellbyggda elastiska lager, är allt för stor för att medge effektiv variation av elasticitetsmo- duler i lamellerna 96a i lagret 80. Effektiv variation av elasticitetsmodulerna i lamellerna 96a skulle ha erfordrat det antagandet att speciellt sammansatta elas- tiska råmaterial med speciella elasticitetsmoduler var tillgängliga. Även om speci- ellt sammansatta råmaterial är möjliga, skulle kostnaden för en sådan sammansätt- ning vanligtvis ej motivera tanken på ett lagerutförande som erfordrar speciella elastiska råmaterial.

. I början av analysen av de elastiska och ej töjbara lamellerna 96b och 98b i lagret 80 antogs satt på varandra följande lameller 96b hade progressivt mins- kande elasticitetsmodul med ökande avstånd från ändplattan 84 och det sfäriska centrum (ej visat) kring vilket lamellerna 96b och 98b är koncentriskt oriente- rade. Varje elastisk laranl 96b antogs emellertid vara genomgående framställd av samma elastiska råmrterial. Varje lamell 96b och 98b antogs även vara uppdelade i sex ringformiga sektioner av lika stor bredd, såsom visas på den vänstra hal- van av fig. 6. De teoretiska av tryck orsakade skjuvpåkänningar som uppträdde r Poor QURUTY vaoazss-a 20 i de radiellt inre periferiella sektionerna 103jav de elastiska lamellerna 96b be- fanns öka något från lamell till lamell i riktning bort från ändplattan 84 och mot mellanlägget 100. Den relativa teoretiska av tryck orsakade skjuvpåkänning som uppträdde i den radiellt inre sektionen 103 av varje» elastisk lamell 96b represen- teras grafiskt av kurvan 110 i fig. 7. Lamellerna är numrerade så, att den lamell 96b som är belägen närmast ändplattan 84 har nummer l och den lamell som är belägen närmast mellanlägget 100 är lamell nummer å. De motsvarande relativa* av tryck orsakade skjuvpåkänningarna i de radiellt yttre periferiella sektionerna 100 'av lamellerna 96b av elastiskt material visade en motsvarande ökning från e lamell till lamell i riktning bort från ändplattan 84 såsom visas genom kurvan 112 i fig. 7. En jämförelse av kurvorna 110 och 112 visar att de genom tryck orsakade skjuvpåkänningarna intill de radiellt inre periferierna av de elastiska lamellerna 96b är i huvudsak större än de genom tryck orsakade skjuvpåkänningar som äribelägna intill de motsvarande yttre-periferierna av de elastiska lamellerna.

I en andra dator-analys av lagret 80 antogs några av de elastiska lamel- ' lerna 96b innefatta mer än en elasticitetsmodul. Elasticitetsmodulen av den elas- tiska lamell 96b som är närmast ändplattan 84 (nummer 1) ändrades ej från den ciasticitetsmodul som antogs i den första analysen. _-Det elastiska råmaterial som ' antogs vara använt i denna elastiska lamell §6b var det styvaste eller störst elas- ticitetsmodul uppvisande råmaterial som normalt användes av sökanden vid fram- ställningen av laminerade elastiska lager. För de efterföljande sex elastiska lamel- lerna 96b (nummer 2_¿_7) antogs att de båda centrala element 105 och 106, i vilka varje lamell uppdelades, bibehöll det elastiska råmaterialet från den första dator- analysen. De båda radiellt inre sektionerna 103 och 104 av varje elastisk lamell 96b antogs vara framställda av ett elastiskt 'råmaterial med en elasticitetsmodul som är större än elasticitetsmodulen i det elastiska material som användes i de centrala sektionerna 105 och 106 av lamellen. De båda radiellt yttre sektionerna 107 _och 108, i vilka var och en av de elastiska lamellerna 96b antogs vara upp- delade för analysändamål, antogs vara framställda av ett elastiskt råmaterial som har en elasticitetsmodul som är mindre än elasticitetsmodulen hos det elastiska råmaterialet i de båda centrala sektionerna 105 och 106 av lamellen. Med undantag av de elastiska lameller 96b som är belägna närmast ändplattan 94 och mellanlägget 100 antogs således att var och en av de elastiska lamellerna 96b innefattade en central ringfomig zon av elastiskt material-som har samma elasticitetsmodul som det elastiska material som betraktades i den första analysen för samma lamell, en radiellt inre ringformig zon, som har en elasticitetsmodul som är större än elas- ticitetsmodulen hos den centrala zonen i lamellen, och en radiellt yttre Iingfonnig 1 1 íflï orflfigwfik" 7808265- 8 21 zon som har en elasticitetsmodul som är mindre än elasticitetsmodulen i den cen- trala zonen. Den elastiska lamell 96b (nummer ß) som är belägen närmast mellan- lägget 100 förmodas ha i huvudsak samma variation i elasticitetsmodul som de intilliggande lamellerna 96b med undantag av att de radiellt yttre sektionerna 107 och 108 i lamellen antogs av misstag ha en större elasticitetsmodul än någon annan sektion i lamellen.

De relativa teoretiska av tryck orsakade skjuvpåkänningarna i de radiellt inre sektionerna 103 av de elastiska lamellerna 96b i lagret 80, som behandlades i den andra analysen, illustreras grafiskt genom den streckade kurvan 114 i fig 7.

Som klart framgår är de påkänningar som representeras av kurvan 114, alltid mindre än de motsvarande påkänningar som representeras av kurvan 110. De relativa teoretiska av tryck orsakade skjuvpåkänningarna i de radiellt yttre sek- tionerna 108 av de elastiska lamellerna 96b enligt den andra analysen represente- ras grafiskt av den streckade kurvan 116 i fig. 7. En jämförelse mellan kurvan 116 och den motsvarande kurvan 112 i den första analysen visar att med undan- tag av lamellerna nummer _1_ och § ökade den teoretiska av tryck orsakade skjuv- påkänningen i var och en av lamellerna 96b med avseende på den påkännirig som behandlades i den första analysen. Emellertid är väsentligare att kurvorna 114 och 116 allmänt sett är belägna mycket nämnare varandra än kurvorna 110 och 112. Med andra ord när varje lamell 96b antas ha en enda elasticitetsmodul utsät- tes det elastiska materialet i varje lamell som är belägen intill den inre periferiel- la ytan av lamellen en av tryck orsakad skjuvpåkänning som är i huvudsak 10-20% större än den av tryck orsakade skjuvpåkänning som uppträder i det elastiska material som är beläget intill den radiellt yttre periferiella ytan i lamellen. När elasticitetsmodulen i varje elastisk lamell 96b varierades i radiell riktning enligt föreliggande uppfinning, reducerades å andra sidan- skillnaden mellan de båda av tryck orsakade kantskjuvpåkänningarna i huvudsak till fem till tio procent (5 - 10%). Genom att betrakta ändringen i de av tryck orsakade kantskjuvpåkän- ningarna för lamell nummer § kan observeras att användningen av styvare elas- tiskt material eller material med större elasticitetsmodul på båda sidor om en mju- kare central zon av elastiskt material ej har den önskade effekten med reducering av skillnaden mellan de av tryck orsakade kantskjuvpåkänningar som uppträder i lamellen. Även om de absoluta värdena hos de genom tryck orsakade kantskjuv- påkänningarna har reducerats i lamell nummer § enligt den andra analysen, har skillnaden mellan de båda kantskjuvpåkänningarna i varje lamell ökat i såväl ab- soluta tal som procentuellt.

Med den brutna linjen i ordinatan i fig. 7 avses att storleken hos skillna- derna mellan kurvorna 110, 112, 114 och 116 har förstorats för åskådlighets skull.

Kurvorna 110, 112, 114 och 116 föreställer ej heller de av tryck orsakade skjuv- PQQR QÜÉflï-vfï 22 7aoa2ss-s påkänningar som uppträder i de fyra inre sektionerna 104, 105, 106 och 107, i vilka var och en av de elastiska lamellerna 96b antogs vara uppdelade. Icke des- to mindre visade datoranalysen väntat att de av tryck orsakade skjuvpåkänning- arna i varje lamell 96b minskar med ökat avstånd från lamellens kanter. Vid nå- gon punkt relativt nära varje elastisk lamells 96b centrum är den av tryck orsa- kade skjuvpåkänningen i huvudsak noll. Det skall även framhållas att i den före- gående datoranalysen antas, att om olika elastiska råmaterial utnyttjas i en lamell, råmaterialen ej blandas med varandra exempelvis för att erhålla en modifiering av deras respektive elasticitetsmoduler. Emellertid är i praktiken en klar separa- tion mellan intilliggandelelastiska råmaterial eller zoner ej möjlig. I I Som ovan nämnts innefattar framställning av ett lager såsom lagret 80, i vilket de elastiska lamellerna 96b varieras radiellt med avseende på deras elasti-- citetsmodul, framställningen av en uppsättning av tre koncentriska ringar av elastiskt material 118, 120 och 122 för varje lamell, som visas i fig. 6A. De kon- centriska ringarna 118 - 122 utskäres från kalendrerade råmaterial av enhetlig ”tjocklek och med de önskade elasticitetsmodulerna. I exempelvis fig. 6A har ring- en 118. den största elasticitetsmodulen, ringen 112 den minsta elasticitetsmodulen och ringen 12.0- en mellanliggande elasticitetsmodul. De olika uppsättningarna av koncentriska ringar placeras för *hand mellan de icke töjbara elementen i lagret 80, såsom ändelementen' 82 och 84 och de icke töjbara lamellerna 98. Det för hand monterade, men ej hopfästa lagret 80 placeras därefter i en form och utsättes för värme och tryck för att förbinda de elastiska komponenterna med de icke töjbara eller styva komponenterna i lagret. Som en del av formgjutningsförfaran- det mjuknar intill varandra belägna ringar i varje uppsättning av tre ringar som bildar en elastisk lamell 96b, och flyter förmodligen samman samt blandas med i varandra utmed deras gränsytor. Blandningen av intill varandra belägna elastis- ka ringar utmed deras gränsytor kommer att i någon utsträckning förändra de nominella elasticitetsmodulerna hos de elastiska råmaterial som användes i ringar- na. Dessutom anbringas i allmänhet ett tryck på en form genom insprutning i formen av ett flytande elastiskt råmaterial som har en elasticitetsmodul som i hu- vudsak ligger mellan elasticitetsmodulerna hos de övriga elastiska råmaterial som användes ilagret. Detta fyllnadsmaterial har en benägenhet att bilda en ytbelägg- ning på eller att flyta in i många av de elastiska komponenter som är placerade i lagret 80 för dess uppbyggnad. Även om fyllnadsmaterialet normalt utgör cirka 10% eller mindre av volymen hos det elastiska materialet som utnyttjas i ett lager, exempelvis lagret 80, kommer närvaron av fyllnadsmaterialet förmodligen att fór- ändra elasticítetsmodulerna hos de olika elastiska lamellema .och/eller de olika i zonerna i de elastiska lamellema från de nominella modulvärden som använts som utgångspunkt för uppbyggnaden av lagret. Föreliggande uppfinning är avsedd att betraktas utan hänsyn till en begränsad sammanblandning av råmaterial eller 7808265-8 23 till de små mängder av fyllnadsmaterial som normalt ingår i ett formgjutníngsför- farande, såsom det ovan beskrivna förfarandet. Samtidigt förväntas ej heller att fyllnadsmaterialet exempelvis är av sådan volym, elasticitetsmodul eller tjocklek, att ett lager som på annat sätt uppbygges enligt föreliggande uppfinning verk- ligen ej medför de resultat som förväntas på grundval av föregående diskussion. i Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningen visade utföringsexempel, utan en fackman kan utföra många variationer och modifika- tioner utan att avvika från uppfinningstanken' och skyddsomfånget. Exempelvis kan föreliggande uppfinning tillämpas på många lager, för vilka lamellerna kan uppvisa många olika former. Alla sådana modifikationer och variationer avses lig- ga inom omfånget för föreliggande uppfinning som den definieras i efterföljande patentkrav . i Pooa *mitt-mf

Claims (6)

i 'isnrssees-a i g PATENTKRAV I

1. l. Laniellbyggt lager (80) bestående av ett flertal alternerande, med varand- ra förbundna lameller (96a, 96b/98a, 98b) av ett elastiskt respektive ett i huvud- 'sak icke töjbart material, - vilka lameller är orienterade alternerande utmed en gemensam axel (92), som sträcker sig i lagrets längdriktning för att lagret skall kunna uppbära tryckbelastningar som appliceras i huvudsak vinkelrätt mot lamellerna och upptaga torsionsbelastningar som anbringas runt nämnda gemen- samma axel, varjäinte varje lamell är zingfonníg och uppvisar 'i förhållande .till nämnda gemensamma axel en radiellt inre períferi och en radiellt yttre periferi, varvid lamellerna innefattar åtminstone en lamell (96a, 96b) av elastiskt material, vilken under förutsättning att den vore utförd så, att den genomgående hade .en nominellt sett konstant elasticitetsmodul och utsattes för en förutbestämd tryckbelastning applicerad i huvudsak vinkelrätt mot lamellen i det förutsatta inbyggnadsfallet skulle uppnå enfstörre skjuvpåkänning intill den ena av den inre och den yttre periferin än intill den andra av den inre och den yttre periferin, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att åtminstone en av lamellerna av elastiskt material är så utförd; att den har högre nominell elasticitetsmodul intill den ena av sina periferier izförhållande till elasticitetsmodulen intill den andra av sina periferier, varvid nämnda nominella elasticitetsmoduler anpassas till sina inbördes, olika värden medelst val av egenskaper hos det ingående materialet, så att ett förhållande uppnås mellan den skjuvpåkänning, som orsa- kas av nämnda förutbestämda tryckbelastning intill den ena periferin av nämnda lamell, och den skjuvpåkänning, som orsakas av nämnda förutbestämdantryck- belastning intill den andra periferin av nämnda lamell; som är mindre än vad ett motsvarande förhållande mellan skjuvpåkänningar i nämnda elastiska lamell skulle vara, om den genomgående skulle uppvisa nämnda nominella konstanta elastici- g tetsmodul. i

2. Lamellbyggt lager enligt patentkrav 1, k än n e t e c k n a t d ä r - a v, att åtniíiistone en elastisk lamell (96a, i96b) har en större elastícitetsmodul intill sin inre periferi än sin yttre periferi.

3. Lamellbyggt lager enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att åtminstone en av de elastiska lamellerna (Qßa, 96b) innefattar åtminstone tre ringformiga och i huvudsak koncentriska zoner (103 - 108), vilka har olika nominella elasticitetsmoduler, varvid 'de olika elasticitetsmodulerna minskar från zon till zon i radiell riktning från den ena periferin och mot den andra periferin där- hos nämnda elastiska lamell. 4 sooßfiåüw ¿5g vsoazes-e

4. Lamellbyggt lager enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t d ä r - a v, att varje elastisk lamell (96a, 96b) har en större nominell elasticitetsmodul intill en av sina periferier än intill den andra av sina periferier, varvid den ena periferin i varje lamell motsvarar den ena periferin i varje annan lamell.

5. Lamellbyggt lager enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r - a v, att det består även av 1' huvudsak _icke töjbara ändelement (82, 84) vid varje ände av lagret, varvid varje ändelement har en yta som till sin kontur är utformad för anpassning till lamellerna och är förbunden med intilliggande la- mell (9621, 96b). _ i

6. Lamellbyggt lager enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r - a v, att åtminstone en av nämnda ringformiga lameller (96b) av elastiskt mate? rial innefattar åtminstone tre koncentriska ringar (118, 120, 122) av elastiskt material, av vilka varje ring är angränsande till och förbunden med åtminstone »_ en annan av nämnda ringar och har en elasticitetsmodul, som avviker från elas- ticitetsmodulen hos var och en av de andra ringarna, varvid elasticitetsmodu- lerna i ringarna i nämnda lamell ökar från ring till ring i radiell riktning från den ena av periferíerna i nämnda elastiska lamell till den andra av periferierna i nämnda lamell. W gifooa avatar-ii