Das sphärische hydrostatische Lager mit zentraler Drucktasche unter schräger Last

Übersicht

Es wird untersucht, innerhalb welcher Grenzen das sphärische hydrostatische Lager mit einzelner zentraler Tasche schräg zur Achse wirkende Lasten aufnehmen kann. Ausgehend von der Reynoldsschen Gleichung, werden zunächst an einem schwach gekrümmten Lager Lösungsansätze nach der Methode der Störungsrechnung und nach einem Fourier-Ansatz hinsichtlich ihres Konvergenzverhaltens miteinander verglichen, wobei sich der Fourier-Ansatz deutlich als geeigneter erweist. Es wird dann der Rechnungsgang für Lager beliebiger Geometrie bis zur zweiten Fourier-Ordnung entwickelt und als Ergebnis axiale und radiale Tragfähigkeitszahlen berechnet. Damit sind Unterlagen für den Entwurf konstruktiv einfacher hydrostatischer Schräglager gegeben, die vor anderen Bauformen mit einer Vielzahl von Drucktaschen oder Stützquellen den Vorzug wesentlich geringeren technischen Aufwands und Energieumsatzes haben. Dafür muß allerdings in Kauf genommen werden, daß der zulässigen radialen Belastbarkeit engere Grenzen gesetzt sind. Auch ist die radiale Steifigkeit unter Umständen etwas unterlegen. An Hand von Meßergebnissen an einem ausgeführten Lager wird gezeigt, wie eng die Leistungsfähigkeit des Lagers mit der Formgüte der Lagerflächen verflochten ist. Der dargestellte Lösungsweg erfordert nicht den Einsatz größerer Rechenanlagen, sondern kommt mit programmierbaren Kleingeräten aus.

Summary

It is investigated within which limits the spherical hydrostatic bearing with single central recess is able to support oblique loads. First, applying the Reynolds equation to a bearing of only slight sphericity, a preliminary comparison of convergence behavior is made between a perturbation solution and a Fourier solution, showing the latter distinctly to be more suitable. A second-order Fourier solution is then derived for bearings of any geometry. Results are presented for the axial and radial load component coefficients to serve as a basis for the design of structurally simple combined bearings. Compared with other designs of the multi-recess or multi-pad type, the bearing analyzed here has the advantage of reducing technical expenditure as well as energy dissipation. But it must be accepted that its load-carrying capacity becomes more narrowly limited. Also the radial stiffness tends to decrease. Measurements taken on a fabricated bearing confirm how closely bearing performance is related to bearing precision. The analysis presented is not based on using larger digital computers but can be evaluated with small-capacity calculators.