DE1942958C - Hydrodynamisches Axiallager mit Kippsegementen - Google Patents

Description

einer gemeinsamen achsnormalen Ebene liegen.

Mit diesen Maßnahmen, die nur gemeinsam die 55 Erfindung bilden, wird Selbsthemmung verhütet, wei: die Bewegungen der einzelnen Elemente des Abstützwerkes gegeneinander so beschränkt sind, daß ersten;

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynami- kein labiles Gleichgewicht entsteht und zweitens die sches Axialgleitlager für eine Welle mit ringförmig Bewegungsrichtungen eindeutig festgelegt sind, alsc um die Welle gruppierten, einem Spurkragen der 60 jede andere ausgeschlossen ist. Ebenso sind auch die Welle zugeordneten Kippsegmenten, die jeweils im Auflagen der einzelnen Teile aufeinander in jedei Bereich des Druckmittelpunktes des Schmierkeils ge- ausgelenkten Lage statisch bestimmt, so daß bei Über· lenkig auf einem Tragbalken abgestützt sind, der bestimmung mögliche Ausweichbewegungen ver seinerseits kippbar auf einander benachbarten, etwa hindert werden.

radial gerichteten Enden von im Bereich ihrer Mitte 65 Die Dreipunktabstützung der Balken auf den Wie gegen das Lagergehäuse gelenkig abgestützten Wiegen gen kann z. B. dadurch erreicht werden, daß entwe aufliegt, von denen jede zwei einander benachbarten der jeder Balken oder jede Wiege zur Bildung vor Tragbalken zugeordnet ist. Auflagestellen an der einen radial gerichteten Auf-

lageseite im mittleren Bereich eine Erhebung und an der gegenüberliegenden Auflageseite zwei an den Seitenenden angeordnete Erhebungen aufweist.

Die Auflagestellen können leicht bombiert sein. Insbesondere ist es möglich, eine auf einer bombierten Auflagestelle aufliegende Gegenauflagesteile gleich und in gleicher Richtung bombiert auszuführen, so daß eine Flächenberührung entsteht.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren sind teilweise stark schematisch gehalten und zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch Welle und Lager eines Ausführungsbeispieles nach Linienzug I, Fig. 2,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Lager nach Linienzug II, Fig. 1,

F i g. 3 einen abgewickelten Querschnitt durch die Tragbalken und Wiegen nach dem gebogenen Linienzug III, Fig. 1,·

F i g. 4 a und 4 b die Wiegenlagerung aus F i g. 3 in vergrößertem Maßstab, dabei ist Fig. 4b ein Schnitt nach der Linie IV b-lV b der F i g. 4 a.

F i g. 5 die Ansicht eines Balkens mit Stützstellen in Richtung gegen das Kippsegment gesehen,

F i g. 6 die Ansicht einer Wiege mit Stüt/stellen in Richtung gegen das Lagergehäuse gesehen.

Die Welle 2 ist mittels eines Spurkragens 3 axial im Lagergehäuse 1 abgestützt. Welle und Spurkragen sind genau koaxial zueinander angeordnet. Sie können einstückig oder aus zwei Stücken hergestellt und miteinander vereinigt sein. Zur Übertragung der Axialkräfte der Welle 2 über den Spurkragen 3 auf das Lagergehäuse 1 ist zwischen dem Spurkragen 3 und dem Gehäuse ein Doppelsystem von z.B. je zehn Kippsegmenten 10, weiter je zehn Tragbalken 30 und je zehn Wiegen 50 zu beiden Seiten des Spurkragens angeordnet. Die Kippsegmente 10 sind je über ein Gelenk 4 in beschränktem Maß allseitig neigbar auf je einem zugehörigen Tragbalken 30 abgestützt. Die allseitige Neigbarkeit der Kippsegmente 10 ist notwendig, um zwischen dem Spurkragen 3 und den Gleitflachen der Kippsegmente einen den physikalischen Eigenschaften des Schmiermittels, der Belastung und der Drehgeschwindigkeit entsprechenden Schmierkeil zu bilden.

Die Tragbalken 30 sind an einer ihrer radial gerichteten Auflageseiten 71 mit zwei Erhebungen 83 und an der anderen Seite mit einer Erhebung 82 von Flächen 72 versehen (F i g. 5) und liegen mit diesen auf Stützflächen der ihnen zugeordneten Wiegen 50 auf. Es können aber auch entsprechende Erhebungen 87, 88 statt auf den Tragbalken auf Flächen 73 an den radial gerichteten Auflageseiten 74 der Wiegen angeordnet sein (Fig. 6), auf denen dann die Tragbalken aufliegen. In beiden Fällen wird zwischen Wiegen und Balken eine Dreipunktabstützung, also eine statisch bestimmte Abstützung, erreicht und dadurch die Möglichkeit eines Blockierens von Balken und Wiegen vermieden.

Die Wiegen 50 sind ihrerseits in ihrem mittleren Bereich in tangentialer Richtung mit Hilfe eines Gelenkes 5 (F i g. 2 und 3) in geringem Maß neigbar auf der Grundfläche 89 der zylindrischen Ringnut 70 des Lagergehäuses 1 abgestützt Jede Wiege 50 besitzt in radialer Richtung eine Nut 93 (F i g. 4 a und 4 b), in S welcher Walzen 94 eingelegt sind. Ein in eine Bohrung des Gehäuses gesteckter und in eine Wiegenbohrung 96 eingreifender Stift 95 verhindert eine tangentiale Verschiebung der Wiegen. Bei deren Neigung können sie sich nur um die Gelenkacbse 5 (F i g. 2

ίο und 3) bewegen, die in der Ebene 77 liegt.

Das Gelenk 4 zwischen Kippsegmenten und Tragbalken besitzt eine in einer Bohrung des Kippsegmentes eingesetzte Stützplatte 78 aus hartem Metall, welche auf einem ebenfalls aus hartem Metall hergestellten Zapfen 79 aufliegt. Der Zapfen 79 ist in eine Bohrung des Balkens eingesetzt und ragt aus dieser in die gegenüberliegende Bohrung des über ihm angeordneten Kippsegmentes hinein. Die Kippsegmente 10 liegen aber an zwei gegenüberliegenden Seiten mit

ao dem notwendigen Spiel — an den zylindrischen Innenwänden 91 und 92 der Ringnut 70 an. Damit ist die Stellung der Kippsegmente innerhalb des Lagers so weit festgelegt, daß sie sich nur in beschränktem Maß nach allen Seiten neigen, in radialer und in tangenti.iliT Richtung sich aber nicht verschieben können. Die absolute Größe dieser beschränkten Bewegungsfreiheit richtet sich nach den schon bei der Montage entstehenden und weiter nach den im Betrieb unter den Belastungen eintretenden Neigungen der Achsen von Welle 2 und Lagergehäuse 1 gegeneinander. In den meisten Fällen werden die Winkelabweichungen — auch bei Lagern für große Maschi nen — bedeutend oder weit unter 5 mm pro 1 m oder unter der Grenze von einem Bogenrad liegen.

Ebenfalls in die Ringnuten 70 sind die Wiegen 50 eingelegt. Ihr Spiel zwischen den Wänden 91 und 92 der Ringnut ist auch so bemessen, daß für sie wie für die Balken und die Kippsegmente nur eine beschränkte Freiheit fi·; Kippbewegungen besteht.

Sofern die Achse 6 der Welle mit derjenigen des Lagergehäuses identisch ist, liegen die Abstützelcmente auf der einen Seite des Spurkragens in bezug auf seine Mittelebene 97 genau symmetrisch zu denjenigen auf der anderen Seite. Dabei liegen die Stütz- bzw. Gegenstützflächen von Balken und Wiegen in gemeinsamen Ebenen 77. Die Mittelpunkte der Gelenke 4 und 5 von Balken und Wiegen liegen auf dem Mittelzylinder 9 der zylindrischen Ringnuten 70.
Erfährt die Welle eine Änderung ihrer Lage oder Form — z. B. infolge Biegung durch das eigenen Gewicht oder das Rotorgewicht oder äußerer exzentrischer Belastungen oder thermischer Veränderungen usw. — so kann die Wellenachse b sich gegenüber der Achse des Gehäuses 1 neigen und gegebenenfalls auch an der Stelle des Lagermittelpunktes 99 quer dazu verschieben. Damit wird der Spurkragen 3 um einen kleinen Winkel gegenüber der Lagerachse 6 geneigt. Die axialen Abstände der Laufflächen des Kragens vom Grund der Gehäusenuten 70 verändern sich ebenso, auf der einen Lagerseite vergrößern sie sich, auf der andern werden sie verkleinert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Lager der genannten Art sollen die Aufgabe lösen, PatentansDriiche.· die während des Betriebs auftretende Last möglichst Patentansprüche. Lichmäßig auf die Kippsegmente zu verteilen. Be-

1. Hydrodynamisches Axialgleitlager für eine kannt ist es dabei, die Wiegen Jeweüs mit<;»« radial Welle mit ringförmig um die Welle gruppierten, 5 gestellten Schneide oder e mer Kugel kuppe m.Lagereinem Spurkragen der Welle zugeordneten Kipp- gehäuse abzustutzen.Jjoic™ wicgcn^uwi uc» «cn, Segmenten, die jeweils im Bereich des Druckmit- da die durch sie gebildeten Mutete!Jen' J» ™^e f ™8" telpunktes des Schmierkeiles gelenkig auf einem balken axial naher zum ^SP"^rkra^"^h^" ^^s^^ie, ^als Tragbalken abgestützt sind, der seinerseits kipp- Kipplager für die Wiegen dien enden acmeiaen_dzw. bar auf einander benachbarten, etwa radial ge- ίο Kugelkuppen, im labilen Gleichgewicht Uleichgerichteven Enden von im Bereich ihrer Mitte gegen wicht herrscht nur in der einzigen Lage m welcher das Lagergehäuse gelenkig abgestützten Wiegen die Resultierende der Auilagedrucke der Balken aufliegtf von denen jede zwei einander benachbar- durch die Abstützmitte der Wiege geht. Schon beim ten Tragbalken zugeordnet ist, dadurch ge- geringsten Ausschwenken der Wiege aus dieser kennzeichnet; daß die Gelenklager zwi- ₁₅ Gleichgewichtslage entstehen Auslenkkrafte, die

sehen Lagergehäuse (1) und Wiegen (50) von ra- um so größer werden, je großer die Auslenkung wrd.

dial gestellten Walzen (94) gebildet sind, daß fer- Das Gleichgewicht kann deshalb nur durch äußere

ner jeder Tragbalken (30) gegen eine der beiden Beeinflussung wieder hergestellt werden. Erfahrung

ihm zugeordneten Wiegen nur im mittleren Be- gemäß verursachen solche Wiegen bei einer Μοπιι,ί

reich seiner einen radial gerichteten Auflageseite 20 durch Auslenkung der Wcllcnacnse gegenüber d..

(71), gegen die zweite dagegen an beiden Enden Gehäuseachse Selbsthemmung in dieser ausgden<Uu

seiner anderen Auflageseite (71) abgestützt ist, Lage. Erst nach Entlastung des Lagers ist es dam

und daß schließlich die Kippachsen (5) zwischen möglich, das Abstützwerk der Wiegen und Balkei

Walzen und Wiegen und zwischen Tragbalken mitsamt den Kippsegmenten wieder in die normal,

und Wiegen bei zur Achse (6) des Lagergehäuses as Betriebslage zurückzuführen.

senkrecht stehendem Spurkragen in einer ge- Weiter sind auch Lager bekanntgeworden, bei d^

meinsamen achsnormalen Ebene (77) liegen. nen die Abstützstellen des Lagergehäuses für d..-

2. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch Wiegen und die Stützflächen für die Tragbalken an gekennzeichnet, daß jeder Tragbalken (30) zur den Enden der Wiegen bei achsparalleler Stellung Bildung von Auflagestellen an der einen radial ge- 30 von Lagergehäuse und Welle in einer zu den Achsen richteten Auflageseite (71) im mittleren Bereich senkrechten Ebene liegen. Die Abstützstellen sind daeine Erhebung (82) und an der gegenüberliegen- bei jeweils durch eine kugelige Endfläche von Bolzen den Auflageseite (71) zwei an den Seitenenden gebildet, welche ins Lagergehäuse eingesetzt sind, angeordnete Erhebungen (83) aufweist (Fig. 5). Solche Kugelflächen erlauben den Wiegen und der

3. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch 35 Balken, Kippbewegungen nach allen Seiten auszufiihgekennzeichnet, daß jede Wiege (50) zur Bildung ren. Aus diesem Grunde kann auch das Abstützwerk von Auflagestellen an der einen radial gerichteten dieser bekannten Lager noch Bewegungen ausführen. Auflageseite (74) im mittleren Bereich eine Erhe- welche zur Selbsthemmung in seitlich ausgelenkter bung (87) und an der gegenüberliegenden Aufla- Stellungen führen können.

geseite (74) zwei an den Seitenenden angeordnete 40 Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde.

Erhebungen (88) aufweist (F i g. 6). die während des Betriebs auftretende Last möglichsi

4. Axialgleitlager nach Anspruch 2 oder 3, da- gleichmäßig auf alle Kippsegmente m verteilen. Sie durch gekennzeichnet, daß die Auflagestellen (82, besteht darin, daß die Gelenklager zwischen Lagerge· 83 bzw. 87, 88) leicht bombiert sind. häuse und Wiegen von radial gestellten Walzen gebil-

5. Axialgleitlager nach Anspruch 4," dadurch 45 det sind, daß ferner jeder Tragbalken gegen eine dei gekennzeichnet, daß wenigstens eine der auf den beiden ihm zugeordneten Wiegen nur im mittlerer bombierten Auflagestellen aufliegenden Gegen- Bereich seiner einen radial gerichteten Auflageseite flächen gleich und in gleicher Richtung bombiert gegen die zweite dagegen an beiden Enden seiner anist, so daß Flächenberührung entsteht. deren Auflageseite abgestützt ist, und daß schließlich

50 die Kippachsen zwischen Walzen und Wiegen und zwischen Tragbalken und Wiegen bei zur Achse de: Lagergehäuses senkrecht stehendem Spurkragen ir