RADIAL PLAIN BEARING

Abstract: 1. Hydrodynamic radial plain bearing for receiving a shaft (8) with an elastomeric slide shell (1) supported on a support bearing shell (2), the slide surface of said slide shell encompassing the shaft (8) along its full circumference, characterized in that the slide shell (1) is formed fully round, i.e. without bearing pockets, and that its inherent elasticity relative to the support bearing shell (2) respectively has in circumferential direction sections (3) of lesser effective value - thus sections which permit a lesser inward resiliency of the slide shell (1) subject to load there where the formation of pressure peaks (9) in the lubrication layer is desired.

Description: Radialgleitlager Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches, vollrundes Radialgleitlager mit vollumschliessender Gleitfläche zur Aufnahme einer Welle. Derartige Lager laufen mit Voll schmierung bei flüssiger Reibung. Hierzu wird in der Schmierschicht ein so hoher Druck erzeugt, dass der Schmierfilm die Welle von der Gleitfläche abhebt. Der Schmierdruck wird von selbst durch Bildung eines Schmierflüssigkeitteils erzeugt, in den das zugeführte Schmiermittel bei entsprechend hoher Relativgeschwindigkeit zwischen Welle und Gleitfläche so hineingezogen wird, dass sich die aufeinander gleitenden Teile durch den entstehenden Druckanstieg vollkommen voneinander trennen. Bei dem eingangs erläuterten Gleitlager ergibt sich eine passive Einstellung der Druckverteilung. Diese Druckverteilung und damit auch die Wellenposition im Lager kann nicht durch Variation der Winkelgeschwindigkeit der Welle oder der Viskosität des Schmiermittels beeinflusst werden. Die Schmierfilmdruckverteilung stimmt bei relativ niedriger Elastizität der Lagerschale mit der Pressungsverteilung in der Lagerschale überein. Es bildet sich bei konstanter Belastungsrichtung und homogener Lagerschale immer nur ein Druckberg aus. Eingehende Untersuchungen haben zu der Erkenntnis geführt, dass die Ausbildung mehrerer Druckberge vorteilhaft sein kann. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager der eingangs erläuterten Bauform mit passiver Einstellung der Druckverteilung von vornherein konstruktiv so zu gestalten, dass sich an gewünschten Umfangsabschnitten jeweils ein Druckberg bildet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Gleitfläche aus einer Elastomer-Gleitschale besteht, sich an einer Stützlagerschale abstützt und dieser gegenüber in Umfangsrichtung jeweils dort Abschnitte geringerer effektiver Elastizi- tät aufweist, wo die Bildung von Druckbergen erwünscht ist. Bei einem Radialgleitlager mit einer konstanten Belastungsrichtung ist es zweckmässig, wenn symmetrisch zur Belastungsrichtung zwei der genannten Abschnitte in der Tragzone angeordnet sind. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn bei Schmierflüssigkeiten mit abrasiven Bestandteilen zwischen den beiden Abschnitten eine Schmiernut angeordnet ist. In der einfachsten Form ist das erfindungsgemässe Lager also ausgeführt als Doppeldruckberg-Lager. Dies ist dann vorteilhaft, wenn eine einzige konstante Belastungsrichtung vorliegt. Durch die Doppel-Druckverteilung wird die Welle an zwei Stellen im Lager abgestützt. Dadurch ergibt sich zwar eine höhere maximale Flächenpressung in der Tragzone, jedoch werden das Anlaufdrehmoment und die Welleneinfederung wesentlich verringert. Derartige Lager sind für beide Drehrichtungen geeignet. Als Schmierflüssigkeit kann bei dem erfindungsgemässen Radialgleitlager Wasser verwendet werden. Bei einem Radialgleitlager mit unbestimmter oder sich ändernder Lastrichtung können erfindungsgemäss mehrere, gleichmässig über den Umfang v#erteilte Abschnitte geringerer Elastizität vorgesehen werden. Lager dieser Bauform lassen sich z.B. als Führung ski lager für vertikale Pumpen- oder Wasserturbinenwellen einsetzen. Zur Bildung mehrerer Druckberge wird erfindungsgemäss also die Gummieinfederung der Elastomer-Gleitschale partiell verändert. In den Umfangsabschnitten, in denen sich ein Druckberg ausbilden soll, wird die Gummieinfederung verringert; vorgesehen ist hier also eine härtere Lauffläche. Dies lässt sich einmal erzielen durch entsprechende Materialwahl. Erfindungsgemäss ist es aber auch möglich, die Abschnitte geringerer Elastizität durch einen verringerten Materialquerschnitt der Elastomer-Gleitschale in diesem Bereich zu bilden. Aus Fertigungsgründen kann es dann zweckmässig sein, wenn jeder der genannten Abschnitte durch ein in die Stützlagerschale eingesetztes Segment gebildet ist, das gegenüber der Elastomer Gleitschale eine geringere Elastizität bzw. grössere Härte aufweist. Dabei können die z.B. aus Hartgummi oder Kunststoff bestehenden Segmente in entsprechende Aussparungen der Stützlagerschale eingespritzt sein. In einer alternativen Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn jeder der genannten Abschnitte durch einen entsprechenden, in die Elastomer-Gleitschale eingreifenden Vorsprung der Stützlager- schale gebildet ist. Hierbei kann also auf separate Segmente verzichtet werden. Die genannten Vorsprünge können hinterschnitten sein, um eine feste Verbindung mit der Elastomer-Gleitschale sicherzustellen. Dann besteht aber auch die Möglichkeit, die Elastomer-Gleitschale zusammen mit der Stützlagerschale aus vorgefertigten Lagersegmenten zusammenzusetzen. Eine derartige Ausführungsform eignet sich vor allem für grosse Wasserturbinen als Wellenführungslager oder als Laufradspaltringlager. Zur exakten Ausbildung der gewünschten Druckberge ist es vorteilhaft, wenn in den genannten Abschnitten die Stützfläche der Segmente bzw. Vorsprünge einen Kreisbogenabschnitt bildet. Dabei beträgt der Radius des Kreisbogenabschnittes etwa das 1 bis 1,4fache des Durchmessers der aufzunehmenden Welle. Der Abrundungsradius kann variiert werden, um den Gradienten der Umfangsdruckverteilung und damit die Schmierspalthöhe zu beeinflussen. In den genannten Abschnitten geringerer Elastizität beträgt die Verringerung des Materialquerschnitts, der sogenannte Versatz, etwa 3 bis 4 % des Durchmessers der aufzunehmenden Welle. Dabei ist der Versatz abhängig von der Lagergrosse. In der Zeichnung sind einige als Beispiel dienende Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Figur 1 ein Radialgleitlager mit einer konstanten Belastungsrichtung im Querschnitt; Figur 2 einen Schnitt gemäss der Linie A - B in Figur 1; Figur 3 die Druckverteilung in einem Radialgleitlager gemäss Figur 1 mit eingelegter Welle; Figur 4 einen Schnitt gemäss der Linie A - B in Figur 3; Figur 5 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Dar stellung gemäss Figur 1; Figur 6 einen Schnitt gemäss der Linie A - B in Figur 5; Figur 7 eine abgewandelte Ausführungsform für ein Radial gleitlager mit unbestimmter oder sich ändernder Lastrichtung; Figur 8 einen Schnitt gemäss der Linie A - B in Figur 7 und Figur 9 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Dar stellung gemäss Figur 7. Figur 1 zeigt im Querschnitt ein hydrodynamisches, voll rundes Radialgleitlager mit vollumschliessender Gleitfläche, die aus einer Elastomer-Gleitschale 1 besteht. Diese stützt sich an einer Stützlagerschale 2 ab. Es handelt sich um ein Radialgleitlager mit einer einzigen konstanten Belastungsrichtung L. Symmetrisch zu dieser Belastungsrichtung sind in der Tragzone des Lagers in der Elastomer-Gleitschale 1 zwei Abschnitte 3 mit einem verringerten Materialquerschnitt der Elastomer-Gleitschale 1 vorgesehen. Diese Verringerung des Materialquerschnitts ist in der Zeichnung dargestellt als Versatz a. Der verringerte Materialquerschnitt ergibt sich durch einen entsprechenden Vorsprung 4 der Stützlagerschale 2. Die Stützfläche 5 dieser beiden Vorsprünge 4 bildet jeweils einen Kreisbogenabschnitt mit einem Radius R. Zwischen den beiden Abschnitten 3 geringeren Materialquerschnitts ist eine in axialer Richtung verlaufende Schmiernut6angeordnet. Figur 2 lässt zwei Schmierflüssigkeitsbohrungen 7 erkennen, durch die Schmierflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in das Lager eingeführt wird. I Die Darstellungen der Figuren 3 und 4 entsprechen denen der Figuren 1 und 2, wobei lediglich eine in das Lager eingelegte Welle 8 eingezeichnet ist. In Figur 3 gibt ML den Mittelpunkt des Lagers und MW den Mittelpunkt der Welle an. Es ist wiederum nur eine einzige Belastungsrichtung L vorgesehen. Im Bereich der beiden Abschnitte 3 geringeren Materialquerschnitts bilden sich die beiden eingezeichneten Druckberge 9. Der die Stützflächen 5 der beiden Vorsprünge 4 bildende Radius R beträgt etwa das 1 bis 1,4fache des Durchmessers D der Welle 8. Bei der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist ebenfalls nur eine konstante Belastungsrichtung L vorgesehen. Jedoch ergeben sich die Abschnitte 3 verringerten Querschnitts nicht durch Vorsprünge 4 der Stützlagerschale 2 gemäss Figur 1, sondern durch jeweils ein in die Stützlagerschale 2 eingesetztes Segment 10, das aus Hartgummi oder Kunststoff bestehen und in entsprechende Aussparungen der Stützlagerschale 2 eingespritzt werden kann. Im zweiten Arbeitsgang kann dann die eigentliche Elastomer-Gleitschale 1 eingebracht werden. Die Konstruktion gemäss Figur 5 lässt sich auch auf ein Radialgleitlager mit unbestimmter oder sich ändernder Lastrichtung übertragen. Einen derartigen Lösungsvorschlag zeigen die Figuren 7 und 8. Hier sind mehrere gleichmässig über den Umfang verteilte Abschnitte 3 geringerer Elastizität vorgesehen, die jeweils durch Segmente 10 gebildet sind. Die in Figur 9 dargestellte Alternativlösung entspricht hinsichtlich der Lagerbelastung der Ausführungsform gemäss Figur 7. Jedoch sind hier die Abschnitte 3 verringerten Querschnitts innerhalb der Elastomer-Gleitschale 1 wiederum gebildet durch Vorsprünge 4 der StUtzlagerschale#2, wobei jedoch diese Vorsprünge4 hinterschnitten ausgebildet sind und so eine feste Verbindung mit der Elastomer-Gleitschale 1 sicherstellen. Die Elastomer Gleitschale 1 ist zusammen mit der Stützlagerschale 2 aus vorgefertigten Lagersegmenten 11 zusammengesetzt, die durch Schrauben 12 in ihrer Position fixiert werden können. Diese Konstruktion eignet sich insbesondere für grosse Wasserturbinen als Wellenführungslager oder als Laufradspaltringlager.

Claims: Patentansprüche: 1. Hydrödynamisches,vollrundes Radialgleitlager mit vollum schliessender Gleitfläche zur Aufnahme einer Welle (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche aus einer Elastomer-Gleitschale (1) besteht, sich an einer Stütz lagerschale (2) abstützt und dieser gegenüber in Umfangs richtung jeweils dort Abschnitte (3) gerin#effr####Y#srtizi tät aufweist, wo die Bildung von Druckbergen (9) er wünscht ist. 2. Radialgleitlager mit einer konstanten Belastungsrichtung(L), dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch zur Belastungs richtung (L) zwei der genannten Abschnitte (3) in der Tragzone angeordnet sind. 3. Radialgleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Abschnitten (3) eine Schmiernüt (6) angeordnet ist. 4. Radialgleitlager nach Anspruch 1 mit unbestimmter oder sich ändernder Lastrichtung, gekennzeichnet durch mehrere gleich mässig über den Umfang verteilte Abschnitte (3) geringerer Elastizität. 5. Radialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (3) geringerer Ela stizität durch einen verringerten Materialquerschnitt der Elastomer-Gleitschale (1) in diesem Bereich gebildet sind. 6. Radialgleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der genannten Abschnitte (3) durch ein in die Stütz lagerschale (2) eingesetztes Segment (10) gebildet ist, das gegenüber der Elastomer-Gleitschale (1) eine geringere Elastizität bzw. grössere Härte aufweist. 7. Radialgleitlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (10) in entsprechende Aussparungen der Stütz lagerschale (2) eingespritzt sind. 8. Radialgleitlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, dass die Segmente (10) aus Hartgummi oder Kunststoff be stehen. 9. Radialgleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der genannten Abschnitte (3) durch einen entsprechenden, in die Elastomer-Gleitschale (1) eingreifenden Vorsprung (4) der Stützlagerschale (2) gebildet ist. 10.Radialgleitlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (4) hinterschnitten sind. 11.Radialgleitlager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, dass die Elastomer-Gleitschale (1) zusammen mit der Stütz lagerschale (2) aus vorgefertigten Lagersegmenten (11) zusam mengesetzt ist. 12. Radialgleitlager nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den genannten Abschnitten (3) die Stützfläche (5) der Segmente (10) bzw. Vorsprünge (4) einen Kreisbogenabschnitt bildet. 13. Radialgleitlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R) des Kreisbogenabschnittes etwa das 1 bis 1,4fache des Durchmessers (D) der aufzunehmenden Welle (8) beträgt. 14. Radialgleitlager nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den genannten Abschnitten (3) die Verringerung des Materialquerschnitts (Versatz a) etwa 3 bis 4 % des Durchmessers (D) der aufzunehmenden Welle (8) beträgt.

Inventors: PIEPER, PROF. DR. ING.
Applicants: KUNSTSTOFFTECHNIK RODENBERG GMBH & CO KG
Application year: 1985
Main classification: F16C33
IPC codes: F16C33