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Doppelreihiges Rollenlager.
Bei doppelreihige Rollentagern liegen verschiedene schwierige Probleme in konstruktiver Hinsieht vor, die gelöst werden müssen, um ein Lager zu erhalten, das einserseits eine wirksame Rollenführung und somit geringe Reibung aufweist und anderseits möglichst grosse Tragfähigkeit und billigste Herstellung gewährleistet. In manchen Fällen, besonders bei Lagern kleiner Dimensionen und kleiner Breite, erfordert die Verwendung von mit einem der Laufring fest verbundenen Flanschen so hohe Herstellungskosten, dass die Lagerkonstruktion unwirtschaftlich wird. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, lose Flanschen oder lose Führungsringe verschiedener Art zu verwenden, u. zw. sowohl bei Lagern mit Kegelrollen als auch bei solchen mit Rollen anderer Form.
Bei doppelreihige Kegelrollenlagern hat man die Verwendung eines zwischen die Rollenreihen eingelegten Druck-oder Führungsringes vorgesehen, eventuell gleichzeitig als Rollenkäfig dienend.
Dieser Gedanke lässt sich indessen in der Praxis nicht verwirklichen, da ein solcher Druckring sich nur dann im Gleichgewicht befinden kann, wenn der axiale Druck gegen denselben von beiden Seiten gleich gross ist. Diese Bedingung wird nur dann erfüllt, wenn die beiden Bollenreihen genau gleich belastet sind, was indessen nicht der Fall sein kann, wenn das Lager einseitiger Axialbelastung ausgesetzt wird.
Eine Folge dessen, dass der Druckring durch einen der Laufringe keine axiale Fixierung hat, ist, dass der Druck auf die Rollen in der Unendlichkeit zunimmt, wenn das Lager axial belastet wird. Empirische Versuche haben auch bestätigt, dass solche Lager bereits bei geringer Belastung einem Warmlaufen ausgesetzt werden.
Bei doppelreihigen Lagern mit Rollen gekrümmten Profiles, beispielsweise bei sphärischen Rollenlagern, ist die Verwendung einer zwischen die Rollenreihen eingelegten, von den Rollen ganz unbelasteten Führungsflansche vorgeschlagen worden. Die Rollen müssen hiebei eine Gleichgewichtslage einnehmen, da sie nur von den zwischen Rolle und Laufbahnen entstehenden Kräften beeinflusst werden, d. h. die Rollen müssen in diesem Falle hauptsächlich als rein zylindrische Rollen wirken. Da es indessen praktisch genommen unmöglich ist, den Führungsring mit so grosser Genauigkeit herzustellen, dass kein Spielraum zwischen Rollenenden und Führungsring entsteht, wird auch diese Anordnung nicht zufriedenstellen.
In den Fällen, wo sie bei Lagern mit Rollen von hauptsächlich konischer Form zur Anwendung gelangt, erfolgt eine mehr oder weniger grosse Ungleichmässigkeit in der Verteilung der Belastung der Länge der Rolle entlang, was die Tragfähigkeit des Lagers erheblich herabsetzen kann.
Die vorliegende Erfindung löst alle diese Schwierigkeiten durch eine Kombination konstruktiver Details. Mt Rücksicht auf die Herstellungskosten des Lagers werden keine festen Flanschen auf den Lagerringen, sondern es wird nur ein loser Druckring vorgesehen. Dieser Druckring ist zwischen die beiden Rollenreihen eingelegt und wird axial von denselben fixiert. Er ist ferner so dimensioniert, dass er gegen die Rollenenden eine Kraft ausübt, die, um den Gleichgewichtsbedingungen einer Rolle zu entsprechen, die beiden zwischen Rolle und Laufbahnen wirkenden Kraftresultanten zwingt, einen Winkel zueinander zu bilden. Diese Anordnung, die sich bei einem Lager mit rein konischen Rollen als zwecklos erwiesen hat, wird nicht nur möglich, sondern äusserst wertvoll, unter der Voraussetzung, dass die Rollen ein gekrümmtes Profil haben.
Wenn nämlich das Lager einer Axialbelastung ausgesetzt wird, der in der Praxis ganz vorzubeugen unmöglich ist, so verschieben sich die Rollen in axialer Richtung im Verhältnis zu den Lagerringen. Die
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Wirkungslinien der an den Laufbahnen angreifenden Kräfte werden hiebei sehr schnell verschoben, so dass sie bereits nach einer sehr kleinen axialen Verschiebung des Druckringes mit derjenigen Ebene zusammenfallen, in welcher der grösste Durchmesser der Rolle liegt. Die Rolle geht somit über als Zylinder zu fungieren, der keine Kraft gegen die Endfläche erfordert, um im Gleichgewicht zu bleiben. Die axialen Verschiebungen sowohl der Rollen als auch des Druckringes hören dann automatisch auf, und der Druckring bleibt gegen die Rollenenden anliegend und führt die'Rollen, ohne dass irgendwelcher Druck gegen dieselben ausgeübt wird.
Die Erfindung besteht also in der Hauptsache aus einem doppelreihigen Rollenlager mit Rollen gekrümmten Profils und mit einem zwischen den Rollenreihen befindlichen Druckring, dessen axiale Lage im Lager durch die beiden Rollenreihen bestimmt wird, wobei der Druckring grössere Breite hat
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Die Erfindung-wird durch die Zeichnung veranschaulicht, die Beispiele von drei Ausführungsformen der Erfindung enthält. Fig. 1. zeigt einen Schnitt eines Lagers in einer Achsebene gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Schnitt einer zweiten Ausführungsform und Fig. 3 gleichfalls einen Schnitt einer dritten Ausführungsform.
Das Lager gemäss Fig. 1 besteht aus einem Innenring 1. und einem Aussenring 2, zwischen denen zwei Rollenreihen 3 und 4 liegen. Diese Rollen haben ein nach aussen gekrümmtes Profil und laufen in den Rillen 5, 6,7, 8 der Ringe, wobei die Rillen mit entsprechenden Profilen ausgeführt sind. Die
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ebene der Rolle wird nämlich durch diese Kraft gezwungen, die durch die ebene Seitenfläche 11 des Druckringes bestimmte, zur Lagerachse völlig winkelgerechte Lage einzunehmen.
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Zwischen den Rollenreihen liegt der Druckring 9, der infolge seiner axialen Ausdehnung die Rollen aufwärts in der. Richtung der betreffenden Seitenebenen hin mit der Kraft 14 drückt.
Die beiden Kräfte 12 und 13 zwischen Rolle und Ringen greifen infolgedessen die Rolle in Punkten seitlich-der Mittelebene
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empfiehlt sich dabei, die Tangenten des Rollenmantels zu den Angriffspunkten der Kräfte 12 und 13 auf der Rolle in der Weise zu verlegen, dass sie sich in der Nähe des Schnittpunktes zwischen den Rotationsachsen der Rolle und der Rotationsachse des Lagers schneiden. Diese Verlegung der Druckpunkte bzw.
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Radialebene. Die Rollen erhalten hiedurch eine unsymmetrische Form und sind in-der Hauptsache gleich Kegeln. Zwischen den Rollenreihen liegt der Druckring 9 in der Nähe der sphärischen Laufbahn-M der Rollen im Aussenring 2.
Der Druckring ist mit diesem Aussenring nicht fest verbunden, sondern kann um das Zentrum der sphärisehen Lauffläche herum schwingen und in gewissem Masse seitlich verschoben werden, wenn die Rollenreihe axial verschoben werden. Der Druckring ist so breit,. dass er die Rollen aufwärts nach den Seitenebenen des Lagers hm zwingt, so dass die Kraftresultaten 12, 13 an den Laufbahnen nicht an den grössten Durchmesser der Rollen, sondern in die Nähe der Mitte derselben verlegt werden.
Wie bei den übrigen Ausführungsformen bilden also die Kräfte 12, 13 einen gewissen Winkel-
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Halbierungspunkt 19 der Erzeugenden der Rolle zu verlegt ; und die Rolle ist in der Weise geformt und eingelegt, dass die Tangente in diesem Punkt durch den Schnittpunkt-20 zwischen den Rotationsachsen der Rollen und der Rotationsachse des Lagers geht. Auf Grund des Ümstandes, dass die Kraft 14¯die Rolle in der Nähe der Mantelfläche angreift, wird der Angriffspunkt 22 der Kraft 12-auf die Rolle etwas näher zu ihrer kleineren Endfläche 2 als die Kraft 13 verlegt. Die Tangente zum Rollenmantel an diesem Punkt 22 kann daher nicht durch den Punkt 20 gehen, sondern geht in der Nähe dieses Punktes vorbei.
Durch eine kleine Änderung der axialen Ausdehnung des Druckringes 9 können indessen die Punkte 19 und 22'so verschoben werden, dass die Tangenten derselben sich näher beim Punkt 20 schneiden.
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Das Lager gemäss Fig. 3 ist mit einem Rollenkäfig 17 versehen, der nur den Zweck hat, eine Berührung zwischen naheliegenden Rollen zu verhindern und die Rollen zusammenzuhalten, wenn der Aussenring 2 so viel zur Seite ausgeschwenkt wird, dass die Berührung zwischen Rollen und Aussenring aufhört. Das Lager ist ferner mit Punktberührung zwischen Rollen und Aussenring versehen, d. h. der Krümmunghalbmesser des Rollenprofils ist etwas kleiner als der Halbmesser der sphärischen Laufbahn des Aussenringes. Diese Laufbahn stellt eine sphärische Fläche dar, die für die beiden Rollenreihen gemeinsam ist.
Um die bestmögliche Rollenführung zu erzielen, sind die an den Rollen anliegenden Seitenflächen des Druckringes 9 als eine Kugel geformt, u. zw. mit Zentrum in den betreffenden Schnittpunkten zwischen den Rotationsachsen der Rollen und der Rotationsachse des Lagers. Auch die an dem Druckring anliegenden Flächen der Rollen sind Kugeln, deren Zentrum mit dem Zentrum der entsprechenden Fläche des Druckringes zusammenfällt. Diese beiden Krümmungen, wie auch der Unterschied zwischen den Krümmungen des Rollenprofils und den Krümmungen der äusseren Laufbahn sind so unbedeutend, dass sie auf der Zeichnung nicht deutlich veranschaulicht werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in einer Anzahl verschiedenartiger Formen ausgeführt werden. Bei sämtlichen Ausführungsformen kann man Punktberührung oder Linienberührung an einem oder beiden Ringen wählen. Bei allen Ausführungsformen mit schräg gestellten Rollen kann man eine oder beide Führungsflächen der Rollen und des Druckflansches sphärisch machen. Die Endflächen der Rollen können auch plan oder in irgendwelcher Weise geformt sein. Die Druckflächen des Druckringes können plan, kugelig oder anders geformt sein. Der Druckring kann bei allen Ausführungen in die Nähe des Innen-oder Aussenringes oder irgend anderswo zwischen diese Ringe eingelegt sein.
Die Lagerringe können ungeteilt oder in verschiedener Weise geteilt sein, u. zw. z. B. mit Rücksicht auf die Möglichkeit, den Druckring in das Lager einzuführen. Bei sphärischen Lagern von verhältnismässig geringer Breite erfolgt die Einführung des Druckringes gewöhnlich nach elastischer Ovalklemmung desselben, so dass er durch die Seitenöffnung des Aussenringes eingeführt werden kann. Der Druckring kann ferner auf verschiedene Weise in der Axial-oder Radialebene oder in anderer Weise geteilt sein.
Die Laufflächen für die Rollen können in den gelagerten Maschinenteilen direkt ausgeformt sein. Der Rollenkäfig kann schliesslich in beliebiger zweckmässiger Weise ausgeführt sein. Auch Rollen konkaven Profiles sowie Rollen, deren Mantelflächen durch verschiedene Kombinationen von konkaven, konvexen oder geradlinigen Profilen gebildet werden, können eventuell zur Verwendung gelangen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Doppe1reilrlges Rollenlager mit Rollen gekrümmten Profils, gekennzeichnet durch einen zwischen den Rollenreihen befindlichen Druckring, dessen axiale Lage im Lager durch die beiden Rollenreihen bestimmt ist, und der grössere Breite hat als der für denselben in axialer Richtung zwischen belasteten Teilen der Rollenreihen erforderliche Raum, der unter rein radialer Belastung vorhanden sein sollte, wenn kein Druckring vorgesehen wäre.