滑動止推軸承的製作方法

2023-05-18 00:27:36 4

滑動止推軸承的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種滑動推力軸承，具有設置在兩個平面的、圓環形的、彼此壓力加載的滑動面之間的滑環，該滑動推力軸承是過負荷可靠的，同時還相對於軸向振動是不易振動的，在加工技術上簡單地製成並且易於裝配，並且沒有卡住效應。按照本發明的滑動推力軸承，具有設置在平面的、圓環形的軸承面（2）與平面的、圓環形的、壓力加載的滑動面之間的滑環（3），其特徵尤其在於，所述滑環由內部的支承環（4）構成，在其圓周上均勻分布地、射線形地設置多個短臂（5），其中在每個短臂（5）上與支承環以環縫（6）間隔地分別這樣設置徑向滑動扇形段（7），使每個滑動扇形段具有平面的、徑向連接在短臂上的、在軸承的起動狀態平面地頂靠在滑動面上支承面（8），在其上在兩側這樣設置在軸承面方向（9）上略微傾斜角度的圓環扇形面，在滑環的每個支承面上在滑動面的旋轉方向上設置導向面（10）和與滑動面旋轉方向（9）相反地設置承載面（11），其中所述承載面遠大於導向面。
【專利說明】滑動止推軸承

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種滑動止推軸承，具有設置在兩個平面的、環形的、彼此壓力加載的滑動面之間的滑環。

【背景技術】
[0002]在徑向滑動軸承中在彼此滑動的圓柱形外殼之間的圓周上、可能根據潤滑間隙、潤滑劑粘度並且與所期望的最低轉速相結合建立楔形的潤滑間隙，具有液力的潤滑壓力，在滑動軸承裡面旋轉的軸懸浮在潤滑壓力上並且保證在絕對耐磨性時的最低摩擦損失。
[0003]現在為了在滑動止推軸承中產生這種對於承載的液力潤滑壓力所需的、楔形潤滑間隙，需要特別高的加工技術方面的費用。因此在現有技術中一方面使滑動面配有在迴轉方向上收縮的楔形面，它們分別從徑向延伸的潤滑槽開始並且在其上連接用於在靜止狀態支承軸的定位面。但是這種略微傾斜的楔形面必需以高昂的加工費用通過銑削或磨削加入。現在為了降低在加工這種楔形面時的加工費用，在DE I 208 952 A中並且也在DE 102009 031 760 Al中已經建議，在平面的彼此加載的壓力面之間設置一通過塑性變形由彈簧鋼加工的、均勻波浪形的滑環片，它在軸承圓周上構成許多楔角，它們由於彈性變形根據軸向負荷變化並因此可以在壓力面之間建立動態的浮力。
[0004]由於在按照DE I 208 952 A和DE 10 2009 031 760 Al的解決方案中所建議的通過衝壓強烈變形的幾何形狀，必需使壁厚適配於所力求的輪廓環幾何形狀，因此壁厚必需相對較薄。
[0005]在DE I 208 952 A中設想的、波浪形的滑環片僅僅懸浮地設置在滑動推力軸承的兩個壓力面之間，而在DE 10 2009 031 760 Al中建議的、設置在兩個彼此加載的壓力面之間的波浪形的滑環片不僅懸浮地、而且一側或兩側位置固定地設置在滑動推力軸承的壓力面之間。
[0006]由於零部件造成使用薄壁板/彈簧鋼用於加工這種波浪形滑環片，隨著楔形面部位在軸向負荷下增加的變形產生楔形部位不利的幾何形狀變化，它在軸向負荷進一步增加時導致楔形作用的損失。上述解決方案的波浪形滑環片存在缺陷，在超過極限負荷時(它在常見的楔扇形軸承中對應於每個扇形段約30至40bar的平均壓力加載)產生薄板環的薄壁弧形扇形的變形，由此由於薄壁結構產生滑環片承載部位的展平，它不可避免地對於所期望的楔形面「承載」功能產生不利影響。
[0007]其中隨著軸向負荷繼續增加通過「波浪」給定的楔形斜度嚴重地這樣變化，使得產生盤簧效應，它在潤滑楔作用完全損失時明顯地對於滑動推力軸承的液力承載性產生不利影響。由此與混合摩擦部位的過渡相關，它與由彈簧鋼製成的強烈預緊的波浪形滑環片相結合導致明顯的磨損，並且由此可能導致滑動推力軸承的完全失效。
[0008]因此在DE I 065 671 A中已經建議，使靜止的止推面在背面配有徑向空隙，由此使止推面只平放在各個小底面上。通過定位背面的這種結構可以使滑動面在無承載的位置上通過百分之幾毫米的壓力頂壓。由此產生楔形的、細分的滑動面，它們在對應滑動盤旋轉時建立液力的壓力，並由此保證承載能力。但是這個解決方案的缺陷是，通過尚存的變形構成的楔面對於所有的應用情況具有相同的形狀。
[0009]潤滑間隙不能自動最佳地適配於那些負荷特性，用於由此保證軸承的最佳承載能力，由此在這種軸向軸承中要考慮劇烈的混合摩擦，它可能在持續運行中導致軸承失效。
[0010]現在在DE I 957 058 A中建議，使由軸承材料、尤其複合軸承材料製成的平面環片在兩面鋸齒形地變形「凹凸」，並且接著平面地加工作為定位背面的側面，其中在滑動面上存在的楔面具有0.5%。至3%。、最好1%。的升高。
[0011]在按照DE I 957 058 A的這個解決方案中也仍然存在重要缺陷，楔面的那個固定的升高隨著軸向力的增加不再變化，由此使滑動推力軸承總是只對於運行狀態(轉速、負荷等)最佳地設計。在此這種軸承對於軸的略微傾斜位置是特別敏感的，因為由於一側的過負荷引起環片的個別部位稜邊擠壓，因此在這個解決方案中仍然要考慮劇烈的混合摩擦，對於在困難的運行條件下使用的軸承，例如在泵結構中水潤滑時，可能在持久運行中導致軸承失效。
[0012]此外由US 3495 886 A已知一種用於推力軸承的軸承結構，它由衝壓板件構成，並且它由於加工工藝與已經結合DE 1208 952 A和DE 10 2009 031 760 Al的解決方案一樣，仍然要使用薄板。
[0013]這種由薄板製成的薄板軸承的系列實驗已經證實，這種薄板軸承是非常易于振動的，並且在出現軸向振動時薄壁的薄板軸承在非常短的時間以內被損壞。其中在發生這種損壞的時間經常位於5分鐘以下。
[0014]但是由於在US 3 495 886 A中選擇的衝壓技術不能增加在按照US 3 495 886 A
解決方案中的壁厚。


【發明內容】

[0015]因此本發明的目的是，研製一種滑動推力軸承，具有設置在兩個平面的、環形的、彼此壓力加載的滑動面之間的滑環，該滑動推力軸承克服上述現有技術的缺點，在此尤其比在楔扇形軸承中常見的每個楔扇形約30至40bar的平均壓力加載以約30%至80%更加抗過負荷，同時還更加不易於軸向振動，同時加工技術簡單地加工並且易於裝配，並且潤滑楔作用在任何情況下都不會引起極為不利的「卡住效應」，由此即使在困難的運行條件下也總是保證有針對性地適配於運行條件的最佳楔角變化，並且在明顯擴大最佳動態承載範圍的同時總是可以保證滑動推力軸承在長使用壽命時的高度可靠性。
[0016]按照本發明這個目的通過一個滑動推力軸承得以實現，它具有按照本發明的獨立權利要求特徵的襯入到滑動推力軸承裡面的滑環。
[0017]本發明的有利實施例、細節和特徵由從屬權利要求以及下面按照本發明的解決方案的描述結合本發明的五個附圖給出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]附圖示出:
圖1按照本發明的推力軸承俯視圖，具有襯入到外殼固定的軸承面2裡面的滑環3 圖2按照圖1的A-A剖面線的按照本發明的推力軸承剖面圖，具有滑環， 圖3 按照本發明的沒有滑環3的推力軸承的外殼固定的滑環容納體的俯視圖，具有軸承面2，
圖4按照圖3的B-B剖面線的按照本發明的推力軸承的外殼固定的滑環容納體剖面圖，
圖5按照本發明滑環3的俯視圖。

【具體實施方式】
[0019]圖1示出按照本發明的滑動推力軸承俯視圖，具有在平面的、圓環形的、壓力承載的、配有一個或多個潤滑槽I的外殼固定的軸承面2和與這個軸承面2對置的、在圖1中未示出的、平面的、圓環形的、壓力承載的、在推力軸承運行狀態中在旋轉方向9上迴轉的滑動面之間的、具有如圖1所示襯入到外殼固定的軸承面2裡面的滑環3。
[0020]在圖2中以按照圖1的A-A剖面線的剖面圖示出按照本發明的推力軸承，具有襯入的按照本發明的滑環3。
[0021]圖3以俯視圖示出按照本發明的沒有滑環3的推力軸承的外殼固定的滑環容納體。
[0022]在圖4中以按照圖3的B-B剖面線的剖面圖示出按照本發明的外殼固定的滑環容納體。
[0023]圖5示出按照本發明的滑環3俯視圖，按照本發明其特徵是，這個按照本發明的滑環3由內部的支承環4構成，在其圓周上設置均勻分布的、射線形的多個短臂5，其中在每個短臂5上與支承環4以環縫6間隔地分別設置徑向滑動扇形段7。在此特徵是，按照本發明的每個扇形段7具有平面的、徑向連接在短臂5上的、在軸承的起動狀態直接頂靠在滑動面上的支承面8。
[0024]按照本發明在這個支承面8兩側、在外殼固定的軸承面方向上設置兩個略微傾斜(楔形)角度的圓環扇形面。這些略微傾斜(楔)角度的圓環扇形面的特徵是，它們在滑動面的旋轉方向9上在滑環3的每個支承面8上構成導向面10和對置的、即與滑動面旋轉方向9相反地在滑環3的每個支承面8上構成承載面11。按照本發明，承載面11遠大於導向面10。
[0025]特徵還是，承載面11的有角度的自由稜邊在軸承的起動狀態如圖2所示平面地頂靠在軸承面2上，其中在滑動扇形7之間、即在各相鄰的滑動扇形7的導向面10與承載面11之間總是設置潤滑縫隙12。
[0026]按照本發明「安裝的」導向面10在負荷下還使有角度的承載面11穩定，由此即使在困難的運行條件下也總是保證有針對性地、適配於運行條件的最佳楔角變化，在明顯擴大最佳動態承載範圍的同時總是可以保證滑動推力軸承在長使用壽命時的高度可靠性。
[0027]在此本解決方案由於按照本發明的環縫6的布置結合按照本發明的多功能的潤滑縫隙12保證最佳地解決按照本發明提出的任務，潤滑縫隙使滑動扇形7不僅靜態地而且動態地去耦聯，同時由潤滑槽I最佳地以潤滑劑供給承載面11。
[0028]在此設置在每個滑動扇形7兩側的潤滑縫隙12與按照本發明的滑環結構相結合，對於在頂靠在滑環3上的壓力承載的滑動面，隨著軸向力的增加按照本發明同時能夠有目的地使承載面上的潤滑楔角展平，由此可靠地避免滑動扇形7「卡住」，通過按照本發明的解決方案完全排除極大損害潤滑楔效果的「卡住效應」。
[0029]由於按照本發明隨著軸向負荷的增加引起的、在承載面上潤滑楔角的確定的展平，同時實現按照本發明總是擴大動態承載範圍。與此相關有利的是，承載面11大約是導向面10的3倍至5倍。
[0030]但是本發明重要的也是，滑環3外徑在承載面11部位與滑環3板厚的比例小於/等於33比1，由此避免推力軸承的損壞。在這個發明申請準備階段進行的實驗範圍裡面，對於在這裡所建議的解決方案已經求得滑環3外徑在承載面11部位與滑環3板厚的比例小於/等於33比1，抑制自振動的危險。滑環3外徑在承載面11部位與滑環3板厚的比例在33:1至20:1的範圍是特別有利的。即使上述比例繼續下降到16:1，對於在這裡所建議的解決方案在技術上也沒有問題並且與特別高的單位負荷相結合是有意義的。
[0031]但是重要的也是，如同在圖1，2和5中所示的那樣，承載面11的大小約為導向面10尺寸的4倍。
[0032]滑環3的加工最好由鋁板、黃銅板或者青銅合金板製成。
[0033]在滑環上相對於支承面8成角度設置的承載面11在未承載的狀態以約0.3%。至5%。傾斜，如同例如在圖2中所示的那樣。
[0034]按照本發明這一點在加工技術上在加工由上述金屬/金屬合金製成的上述滑環時由此實現，通過在兩個平板之間平面地擠壓完成預壓制的滑環到一起，分別使成對地在預壓制後倒稜邊的承載面11部位、也包括導向面10的部位又局部地再變形。由此根據所使用的材料並且與對於剩餘變形按照專業選擇的滑環毛坯厚度相結合、根據在材料中的彈性調整按照本發明所期望的承載面11偏角作為剩餘變形。
[0035]對於特殊的應用條件、例如使用水或者冷卻水作為潤滑劑的推力軸承按照本發明的滑環3當然也可以由耐溫塑料預成形地製成。按照本發明也能夠在外殼固定的軸承面2的外圓周上設置定心環帶13，它在推力軸承的運行狀態中最佳地穩定所建立的潤滑楔，由此也在低轉速範圍中保證滑動面在滑環3的承載面11部位中懸浮在按照本發明構成的潤滑楔上。
[0036]按照本發明與此相關地如圖1所示，所有支承面8(它們在連接在其上的導向面10和承載面11上分別以定位短臂14徑向突出)和在用於容納定位短臂14的定心環帶13中設置定位槽15，由此可以保證滑環3在外殼固定的軸承面2部位中的旋轉固定。但是不必一定需要滑環3的這種旋轉固定。
[0037]由於在滑環兩側上的不同摩擦特性按照本發明還產生自優化效應，它使得滑環3也在軸承面上/裡面沒有形狀鎖合的定位時不旋轉地或者在起動狀態只略微旋轉地在滑動面的旋轉方向9上一起運動。
[0038]附圖標記清單
1潤滑槽
2軸承面
3滑環
4支承環
5短臂
6環縫7滑動扇形段
8支承面
9(相鄰設置的滑動面的)旋轉方向
10導向面
11承載面
12潤滑縫隙
13定心環帶
14定位短臂
15定位槽。
【權利要求】
1.一種滑動推力軸承，具有設置在平面的、圓環形的、壓力加載的、配有一個或多個潤滑槽(I)的外殼固定的軸承面(2)和與這個軸承面(2)對置的、平面的、圓環形的、壓力加載的滑動面之間的滑環(3)，其特徵在於， -所述滑環(3)由內部的支承環(4)構成，在其圓周上均勻分布地、射線形地設置多個短臂(5)，其中在每個短臂(5)上與支承環(4)以環縫(6)間隔地分別這樣設置徑向滑動扇形段(7)， -使每個滑動扇形段(7)具有平面的、徑向連接在短臂(5)上的、在軸承的起動狀態平面地頂靠在滑動面上的支承面(8)，在其上在兩側這樣設置在軸承面(2)方向上略微傾斜角度的圓環扇形面， -在滑環(3)的每個支承面(8)上在滑動面的旋轉方向(9)上設置導向面(10)和與滑動面的旋轉方向(9)相反地設置承載面(11)，它們這樣構成， -所述承載面(11)遠大於導向面(10)，其中在軸承的軸向未承載狀態所述承載面(11)的有角度的、自由稜邊平面地放置在軸承面(2)上，並且在滑動扇形段(7)之間、即在每個導向面(10)與每個承載面(11)之間分別設置潤滑縫隙(12)，並且 -所述滑環(3)的外徑在承載面(11)部位與滑環(3)壁厚的比例為小於/等於33比1
2.如權利要求1所述的滑動推力軸承，其特徵在於，所述承載面(11)具有約3至5倍的導向面(10)尺寸。
3.如權利要求1所述的滑動推力軸承，其特徵在於，在滑環未承載時所述承載面(11)與支承面(8)相比具有0.3%。至5%。斜度的角度。
4.如權利要求1所述的滑動推力軸承，其特徵在於，在外殼固定的軸承面(2)外圓周上設置定心環帶(13)。
5.如權利要求1所述的滑動推力軸承，其特徵在於，多個或者所有的支承面(8)分別以定位短臂(14)突出於連接在支承面上的導向面(10)和承載面(11 )。
6.如權利要求4所述的滑動推力軸承，其特徵在於，在定心環帶(13)裡面為了容納定位短臂(14)設置定位槽(15)。
【文檔編號】F16C17/04GK104169597SQ201280063414
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年12月20日 優先權日:2011年12月21日
【發明者】A.布萊赫施密特, S.基爾希納 申請人:歐根·施密特博士儀器和泵製造有限責任公司