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Lageranordnung für Wellen, insbesondere für Messzwecke und Einrichtung zur Über- tragung von Kräften auf umlaufende Wellen.
Die Erfindung betriftt in erster Linie eine Lagerung von Wellen, bei welcher nicht wie bei ähnlichen bekannten Einrichtungen nur eine Reibungsverminderung bewirkt werden soll, sondern es soll die Lagerreibung einer Welle nicht nur in mechanischer, sondern auch in thermischer Beziehung vollständig ausgeschaltet werden. Die Wirkung wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Lager, deren Reibung unwirksam gemacht werden sollen, gleichsinnig mit der Welle umlaufen und ihnen verschiedene, der Wellendrehzahl nicht gleiche Drehzahlen erteilt werden, derait, dass das Mittel der Winkelgeschwindigkeiten der Lager gleich der Winkelgeschwindigkeit der Welle ist.
Würde man eine Anordnung so treffen, dass sich die Reibungsmomente in den Lagern dadurch aufheben, dass die umlaufenden Lager mit entgegengesetztem Drehsinn umlaufen, so würde man zwar die Reibungsmomente in ihrer Wirkung in bezug auf die Welle ausschalten, es bliebe aber noch die durch die Reibung in den Lagern hervorgerufene thermische Wirkung, die eben bei der Einrichtung auch ausgeschaltet wird.
Der Zweck der Erfindung ist die Ausschaltung von Nebenwiderständen, die bei Lageruntersuchungen andere Grössen fälschen oder verdecken würden. Die Erfindung wird also zweckmässig überall da verwendet, wo es darauf ankommt, alle Störungsmöglichkeiten und Fehlerquellen zu beseitigen, vor allen Dingen bei Versuchsanlagen und Prüfständen, z. B. bei Lagerprüfmaschinen, bei denen die Reibungsverlustleistungen und die Reibungswärme der Belastungslager die Reibungswerte der zu untersuchenden Lager überdecken und deren genaue Messung unmöglich machen würden.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Einrichtung zur Übertragung von Kräften auf umlaufende Wellen, bei welcher durch Anwendung von umlaufenden Lagern, wie sie vorstehend erläutert sind, gleichfalls der Einfluss der Reibung bei der Kraftübertragung ausgeschaltet wird.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt.
In Fig. 1 ist eine Lagerordnung schematisch dargestellt, bei welcher den beiden Wellenlagern 2 und 3, deren Reibungsmoment unwirksam gemacht werden soll, eine Drehbewegung erteilt wird, derartdass das eine Lager mit einer grösseren Drehzahl als die Welle 1 läuft, das andere Lager mit einer um ebensoviel kleineren, so dass das Mittel aus den Drehzahlen der Lager gleich der Drehzahl der Welle ist. Das schneller umlaufende Lager gibt vermöge seines Reibungsmomentes und entsprechend seiner Relativdrehzahl zur langsamer umlaufenden Welle an diese Energie ab, es sucht die Welle mitzunehmen. Die Welle hingegen, die schneller umläuft als das zweite Lager, sucht dieses mitzunehmen und gibt hiebei Energie an dieses ab.
In bezug auf die Welle haben somit die Momente der beiden Lager entgegengesetzte Vorzeichen, sie heben sich also, wenn man sie als gleich betrachten kann, in der Wirkung auf.
Die Drehzahlunterschiede zwischen Welle und Lagern können beliebig klein gehalten werden.
Damit wird nicht nur die Reibungsarbeit, sondern auch insbesondere die Reibundgswärme so vollständig ausgeschaltet, dass die Lagerung der Welle als energiefrei im Sinne der Erfindung zu bezeichnen ist.
Voraussetzung für die Erreichung der beabsichtigten Wirkung ist die Gleichheit der Reibungsmomente beider Lager, die sich mit neuzeitlichen Bauarten unter gleichen Betriebsbedingungen ohne weiteres erreichen lässt. Sind die Betriebsbedingungen nicht gleich, ist die Belastung beider Lager ver- schieden, so weisen die Gesetzmässigkeiten der Lagerreibung die Wege, um von aussen her, z. B. durch die Wahl der Lager und der Schmierung dite gleichheit der Momente herzustellen.
Für die gekennzeichneten Vorgänge sind die in Drehung zu setzenden Wellenlager 2 und 3 mit einer weiteren Lagerung 4, 5 und 6,7 und zur Deckung der für die Einleitung der beabsichtigten Vor-
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stehen kann. An Stelle des Zahntriebes kann auch ein Riemen-, Ketten oder ein anderer Antrieb mit regelbaren Motoren treten. Der Antrieb der umlaufenden Lager 2 und 3 kann auch zwangsläufig mit dem Antrieb der Welle 1 gekuppelt werden, wodurch'ein besonderer Antrieb fortfällt.
Die Drehzablunterschiede der beiden Lager gegen die Welle brauchen nur angenähert gleich zu sein. Sie werden in einfachster Weise durch verschiedene Bemessung der Übersetzung im Antrieb der Lager 2 und 3 (also der Zahnrädertriebe, der Riementriebe usw. ) und bei der Verwendung von Antriebs- motoren durch deren Regelung hergestellt..
Fig. 1 stellt eine Anwendung der Erfindung für die Hauptlagerung einer Welle dar. Es kommt aber in zahlreichen Fällen, insbesondere bei Versuchen an Maschinenelementen, die Anwendung der Erfindung auch bei der Übertragung von ruhenden Kräften auf umlaufende Wellen in Betracht, wie dies in Fig. 2-5 der Zeichnung beispielsweise erläutert ist.
Auf die irgendwie angetriebene Welle. M (Fig. 2 und 3) soll in der Richtung p senkrecht zur Achse eine Kraft ausgeübt werden. Hiezu wird mittels der Kräfte P/2 eine Welle 16 belastet und diese Belastung auf beide Hilfslager 14 und 15 auf der Welle 13 mittels der Zugglieder 17 übertragen, wobei gleichzeitig nach Massgabe der oben gekennzeichneten Forderungen den Hilfslagern eine Drehbewegung erteilt wird, deren Winkelgeschwindigkeiten durch Wahl verschiedener Übersetzungsverhältnisse verschieden sind.
Gemäss Fig. 4 und 5 ist an Stelle der Kraftübertragung durch Zugglieder eine solche durch Druckringe 18 und 19 gezeigt, wobei wieder die Kräfte P/2 über die Druckringe 18 und die Hilfslager 19 auf die Welle 13 übertragen werden.
Die Anordnung ist nicht nur, wie in der Zeichnung gezeigt, für radiale, sondern sinngemäss auch für axiale Beanspruchung und ebenso bei Gleitlagern wie bei Wälzlagern verwendbar. Es können auch statt nur jeweils eines Lagerpaares deren mehrere angeordnet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Lageranordnung für Wellen, insbesondere für Messzwecke unter Anwendung von zwischen den festen Lagern und der umlaufenden Welle angeordneten Zwischenlagern, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlager gleichsinnig mit der Welle umlaufen, u. zw. mit verschiedenen, der Wellendrehzahl nicht gleichen Drehzahlen, deren Mittel gleich der Drehzahl der Welle ist.
2. Einrichtung zur Übertragung von'Kräften auf eine umlaufende Welle, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle paarweise unter Zwischenschaltung von umlaufenden Zwischenlagern, welche gleichsinnig mit der Welle umlaufen, u. zw. mit von der Drehzahl der Welle verschiedenen Drehzahlen, deren Mittel gleich die Drehzahl der Welle ist, Riemenscheiben oder Druckrollen oder andere zur Kraftübertragung dienende Teile angeordnet sind, welche von gleichartigen Teilen auf einer zweiten parallelen Welle angetrieben werden, auf welche die auf die erstgenannte Welle zu übertragenden Kräfte ausgeübt werden.