DE2747399A1

DE2747399A1 - Hydrodynamisches fluidfilm-lager

Info

Publication number: DE2747399A1
Application number: DE19772747399
Authority: DE
Inventors: Lazar Licht
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1979-04-26
Also published as: DE2747399C2

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Fluidfilm-
Lager gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es sind hydrodynamische Lager bekannt, bei denen entweder elastisch nachgiebige Stützblätter verwendet werden, die sich im Umfang um nur einen Teil einer Welle erstrecken, oder bei denen eine Anzahl von getrennten Stützblättern miteinander derart verbunden sind, daß sie sich schindelförmig überlappen und eine elastische, zusammenhängende Einheit um die Welle herum bilden.
Die Ligerblätter stützen die Welle nachgiebig aufgrund ihrer Federsteifigkeit ab.
Ein weiterer Typ eines hydrodynamischen Lagers ist in der US-PS 3 809 443 beschrieben. Der dort gezeigte elastische Lagereinsatz umfaßt in Kombination ein erstes Lagerelement und ein zweites Lagerelement, die oben und unten gegenüberliegend angeordnet sind und miteinander zusammenwirken. Das erste Lagerelement ist mit einer Anzahl von im Abstand liegenden, elastischen Oberflächen-Ausbuchtungen einer geeigneten Formgebung versehen, die das zweite Lagerelement berühren und abstützen, während das Lager in Betrieb ist, und die eine Verbiegung des zweiten Lagerelements zwischen den angrenzenden elastischen Oberflächen-Ausbuchtungen bewirken und hydrodynamische Stütz filme hervorrufen.
Das Lager der zuvor genannten US-PS ist im wesentlichen für zahlreiche Anwendungsformen gut geeignet. Da jedoch das erste und zweite Lagerelement getrennt hergestellt werden, müssen sie miteinander so verbunden werden, daß eine begrenzte relative Gleitverschiebung zwischen ihnen ermöglicht wird. Dies geschieht mit Hilfe einer Punktschweißung oder dergleichen, die Probleme in Bezug auf die Haltbarkeit des Verbindungsbereiches hervorrufen kann und einen zusätzlichen Herstellungsschritt erfordert.
Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein hydrodynamisches Lager zu schaffen, das mit geringen Kosten hergestellt werden kann und hohe Drehzahlen ermöglicht.
Es soll ein Betrieb mit allen geeigneten Schmiermitteln einschließlich gasförmiger Flüssigkeiten, Mehrphasen-Fluiden, Prozeßfluiden und deren Mischungen in Frage kommen.
Das erfindungsgemäße Lager soll keine hohe Herstellungsgenauigkeit erfordern und auf einfache Weise angefertigt und montiert werden können, so daß die Herstellungskosten gering gehalten werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.
Das erfindungsgemäße Lager umfaßt ein Gehäuse, eine drehbar innerhalb des Gehäuses angeordnete Welle, die einen Abstand zu der gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuses aufweist, und einen elastischen Lagereinsatz in dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Lager. Der elastische Lagereinsatz umfaßt einen ersten Abschnitt, der ein Anzahl von in Abstand liegenden, elastischen Oberflächen-Ausbuchtungen vorgegebener Formgebung aufweist, und einen zweiten Abschnitt mit glatter Oberfläche, der zusammenhängend mit dem ersten Abschnitt ausgebildet ist.
Der erste Abschnitt liegt auf der dem Gehäuse zugewandten Seite, während der zweite Abschnitt der Welle zugewandt ist oder diese umgibt.
Der elastische Lagereinsatz ist in Bezug auf das Gehäuse an einem Ende verankert, und zwar derart, daß eine begrenzte Bewegung zwischen dem elastischen Lagereinsatz und der angrenzenden Gehäusefläche möglich ist, so daß beim Betrieb des Lagers der zweite Abschnitt des Lagereinsatzes mit der Welle und mit dem ersten Abschnitt des Lagereinsatzes zusammenwirkt und eine ausreichende örtliche Verformung des zweiten Abschnitts des Lagereinsatzes angrenzend an die elastischen Ausbuchtungen hervorruft, so daß lasttragende, hydrodynamische Fluidfilme gebildet werden.
Der Ausdruck "Lagereinsatz" bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf einen dünnen, flexiblen, film-geschmierten Steg oder Streifen aus Metall oder anderen geeigneten Materialien, dessen Dicke in Bezug auf seine anderen Abmessungen derart gewählt ist, daß eine Verbiegung durch die beim Betrieb entstehenden Kräfte des hydrodynamischen Films eintritt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lagers mit einem elastischen Lagereinsatz in der Betriebsposition; Fig. 2 zeigt den Lagereinsatz in gestreckter Stellung.
Eine Welle 10 erstreckt sich durch ein Gehäuse 11. Eine Anzahl von elastischen Lagereinsätzen 14, die jeweils eine Anzahl von im Abstand liegenden Wellen oder Oberflächen-Ausbuchtungen 12 und einen glatten Abschnitt 13 aufweisen, sind zwischen der Welle 10 und dem Gehäuse 11 derart angeordnet, daß die mit Ausbuchtungen 12 versehenen Abschnitte dem Gehäuse 11 zugewandt sind, während die glatten Abschnitte 13 auf der Seite der Welle 10 liegen und damit ermöglichen, daß die Ausbuchtungen 12 für Flexibilität sorgen und die glatten Abschnitte 13 Lagerflächen für die Welle 10 bilden. Die Ausbuchtungen 12 sind derart angeordnet, daß ihre Kämme dem Gehäuse 11 zugewandt sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind drei elastische Lagereinsätze um die Welle 10 herum angeordnet. Jeder der Lagereinsätze 14 weist einen umgebogenen Haken 15 am Ende des mit Ausbuchtungen 12 versehenen Abschnitts auf, die in Nuten 16 im Winkelabstand von 1200 befestigt sind. Die Ausbuchtungen 12 erstrecken sich kontinuierlich über die innere Oberfläche des Gehäuses 11, während die glatten Abschnitte 13 die Welle 10 jeweils in einer Wicklung umgeben.
Die Länge 11 des mit Ausbuchtungen 12 versehenen Abschnitts der Lagereinsätze 14 ergibt sich aus der folgenden Gleichung: 11 - 1 WIrD.
In dieser Gleichung ist n die Anzahl der elastischen Lagereinsätze und D der Außendurchmesser der Welle 10.
Es liegt auf der Hand, daß ein einzelner oder mehrere elastische Lagereinsätze verwendet werden können. Die glatten Abschnitte 13 der elastischen Lagereinsätze 14 können um die Welle 10 einmal oder mehrmals herumgewickelt sein. Im Falle mehrerer Wicklungen ergibt sich nicht nur eine Reibung zwischen den Ausbuchtungen und dem glatten Abschnitt, sondern auch eine Dämpfung aufgrund der Reibung zwischen den glatten Abschnitten.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ergibt sich auf- grund der Flexibilität der Ausbuchtungen 12 eine Verformung der glatten Abschnitte 13, bevor diese mit der Welle 10 in Berührung kommen, so daß der Abstand zwischen den glatten Abschnitten 13 und der Welle 10 auf einem angemessenen Wert gehalten werden kann.
Daher kann ein möglicher Kontakt zwischen der Welle 10 und den glatten Abschnitten 13 durch Verformung der Welle 10 und der glatten Abschnitte 13 aufgrund von Schwingungen und Reibungswärme der Welle 10 vollständig verhinderc werden. Wenn weiterhin ein gasförmiges Fluid als Schmiermittel zwischen die Welle 10 und die glatten Abschnitte 13 eingefüllt ist, besteht auch dann, wenn der Abstand zwischen der Welle 10 und den glatten Abschnitten 13 zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Lagers verringert ist, kein Risiko, daß die Welle 10 die glatten Abschnitte 13 berührt.
Da weiterhin die Federkonstante der elastischen Lagereinsätze 14 geändert werden kann durch Änderung der Abmessungen der Ausbuchtungen 12 und der glatten Abschnitte 13, beispielsweise der Materialdicke t1, t2, des Radius r und der Länge 12 der glatten Abschnitte 13, liegt die kritische Drehzahl der Welle außerhalb des Betriebsbereiches der Welle 10, so daß Schwierigkeiten mit dem Lager aufgrund einer kritischen Drehzahl vollständig ausgeschlossen werden können.
Da weiterhin die Ausbuchtungen 12 und die glatten Abschnitte 13 als zusammenhängende Einheit ausgebildet sind, besteht im Gegensatz zu herkömmlichen Lagern keine Notwendigkeit, sie durch Schweißen und dgl. zu verbinden, und das Lager kann auf einfache Weise hergestellt werden, während die Haltbarkeit und die Lebensdauer des Lagers beachtlich erweitert werden.
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Claims

Hydrodynamisches Fluidfilm-Lager Patentansprüche Hydrodynamisches Fluidfilm-Lager mit einem Gehäuse, einer drehbar in dem Gehäuse mit Abstand zu dessen innerer Oberfläche angeordneten Welle und einem elastischen Lagereinsatz in dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Welle, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der elastische Lagereinsatz (14) einen ersten Abschnitt (12) mit einer Anzahl von in Abstand liegenden elastischen Oberflächen-Ausbuchtungen vorgegebener Form und einen mit diesem zusammenhängenden zweiten Abschnitt (13) mit glatter Oberfläche umfaßt, daß der erste Abschnitt dem Gehäuse (11) zugewandt ist und der zweite Abschnitt (13) der Welle (10) zugewandt ist oder diese umgibt und daß Einrichtungen (15,16) zum Verankern des elastischen Lagereinsatzes (14) in Bezug auf das Gehäuse (11) mit einer begrenzten relativen Gleitbewegung zwischen dem Lagereinsatz (14) und der angrenzenden Gehäuse-Oberfläche vorgesehen sind.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der elastische Lagereinsatz (14) mehrere Einsätze umfaßt, die in dem Gehäuse (11) in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.