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Lagerung einer Welle
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eingeschraubter Bolzen 25 mit Spiel hindurchgeht. Der Bolzen 25 durchdringt auch den Ansatz 21 der La- gerschale 15. An seinem oberen Ende ist eine Mutter 26 aufgesetzt, welche diesen Ansatz 21 gegen den
Drehzapfen22 andrückt, jedoch nur so stark, dass sich im Betrieb die Lagerschale 15 nicht nach oben ab- heben kann.
Der schlanke Bolzen 25 ist so wenig biegungssteif, dass er mit der aufgesetzten Mutter 26 einer Dre- hung der Lagerschale um die Achse des Drehzapfens 22 in dem in Betracht fallenden Winkelbereich kei- nen merklichen Widerstand entgegensetzt. Um eine solche Drehung zu gestatten, ist auch zwischen dem
Ansatz 21 der Lagerschale 15 und dem Tragkörper 23 ein Spiel 27 vorgesehen.
Die Steuerflächen 17, 18 des Axiallagers wirken zugleich als Steuerflächen für eine selbsttätige Ein- stellung der Lagerschale 15 nach der Neigung der Welle 12. Neigt sich diese beispielsweise links vom La- ger 13 (Fig. 1) nach unten, so wird der Ring 19 auf der Unterseite stärker an die Fläche 17 der Lagerscha- le 15 angepresst als auf der Oberseite. Es wird somit auf die Lagerschale 15 mit Bezug auf die Achsen der
Drehzapfen 22 ein Drehmoment ausgeübt, welches die Lagerschale entsprechend der Neigung der Welle einstellt. Entsprechend wirkt auch der mit der Steuerfläche 18 zusammenarbeitende Ring 20.
Es werden zweckmässigerweise hydrostatische Lager an sich bekannter Art verwendet. Dementspre- chend sind in der Lagerfläche der Lagerschale 15 auf dem Umfang verteilt einzelne Vertiefungen 28 vor- gesehen, welche durch unter Druck zugeführtes Schmiermittel Flüssigkeitspolster bilden. Jede dieser Ver- tiefungen wird gemäss Fig. 1 durch eine besondere Pumpe 29 mit Schmiermittel versorgt, welche eine bestimmte Schmiermittelmenge in die betreffende Vertiefung fördert.
Ein besonderer Vorteil wird dadurch erreicht, dass auch die Steuerflächen 17 und 18 der Lagerschale
15 mit einzelnen am Umfang verteilt angeordneten Vertiefungen 30 bzw. 31 versehen sind, welche durch
Pumpen32, 33 (Fig. 1) mit Schmiermittel unter Druck beliefert werden und so Flüssigkeitspolster bilden, gegen die die Ringe 19 bzw. 20 der Welle 12 anliegen. Dadurch wird nicht nur ein kleiner Reibungsver- lust an den Steuerflächen 17 und 18 erhalten, sondern es kann auch durch entsprechende Bemessung der
Schmiermittelzufuhr eine metallische Berührung der Steuerflächen 17 und 18 mit den Ringen 19 bzw. 20 zuverlässig vermieden werden.
Da sich in den Vertiefungen der Druck bei Veränderung der Weite des Ab- strömspaltes zwischen den zusammenarbeitenden Flächen sehr stark ändert, ergeben sich bei geringer-Nei- gung der Welle 12 gegen die Lagerschale 15 sofort grosse Verstellkräfte, so dass die Reibung in den Dreh- zapfen 22 leicht überwunden wird.
Es kann auch genügen, nur an einer der Steuerflächen 17 bzw. 18, beispielsweise an der Steuerflä- che 17, mehrere Vertiefungen anzubringen und bei der andern Fläche lediglich eine einzige ringförmige
Vertiefung vorzusehen.
Beim Lager 14 ist zur Ermöglichung der Einstellbarkeit im wesentlichen die gleiche Vorrichtung vor- gesehen, wie beim Lager 13. Die Lagerschale 16 ist gemäss den Fig. 4 und 5 seitlich mit Ansätzen 34 versehen, welche auf Drehzapfen 35 mit horizontaler Achse, die senkrecht zur Wellenachse stehen, drehbeweglich aufruhen. Die Drehzapfen 35 liegen mit ihrer unteren Hälfte in entsprechenden Ausnehmungen eines Tragkörpers 36 des Spindelstockes. Zum Festhalten der Lagerschale dient hier wieder ein den Drehzapfen 35 mit Spiel durchquerender Bolzen 37 mit Mutter 38.',
Auch das Radiallager 14 ist als hydrostatisches Lager ausgebildet.
In der Gleitfläche der Lagerschale 16 sind dementsprechend am Umfang verteilt mehrere Vertiefungen 39 vorgesehen, welche in gleicher Weise wie die Vertiefungen der Lagerschale 15 durch besondere Pumpen 40 (Fig. 1) mit Schmiermittel versorgt werden, somit ebenfalls Druckflüssigkeitspolster bilden.
Da in diesen Vertiefungen der Druck des Schmiermittels axial auf der ganzen Länge praktisch konstantist, sind die Flüssigkeitspolster bei Schiefstellung der Spindel 12 im Lager nicht imstande, ein Drehmoment auf die Lagerschale 16 auszuüben. Es ist daher in einem axialen Ansatz 41 der Lagerschale 16 eine besondere zylindrische Steuerfläche 42 vorgesehen, welche etwa mit gleichem Spiel wie die Lagerschale selbst die Welle 12 umschliesst. In dieser Fläche 42 sind zwei Vertiefungen 43 vorgesehen, welche wieder, wie dies bei den hydrostatischen Lagern bekannt ist, so mit Schmiermittel versorgt werden, dass sich in jeder Vertiefung ein von der Spaltweite zwischen Steuerfläche 42 und Welle 12 abhängiger Druck einstellt.
An die Vertiefungen 43 sind zu diesem Zweck besondere Pumpen 44 angeschlossen, von denen jede. der entsprechenden Vertiefung die gleiche Schmiermittelmenge unter Druck zuleitet.
Die Vertiefungen 43 sind in Achsrichtung der Welle 12 mit Bezug auf die Drehzapfen 35 um einen Betraga (Fig. 4) versetzt angeordnet, so dass durch den Schmiermitteldruck in den Vertiefungen 43 Drehmomente auf die Lagerschale 16 ausgeübt werden. Die eine der beiden Vertiefungen 43 liegt oben und die andere unten (Fig. 4). Liegt die Spindel 10 zentrisch in der Steuerfläche 42, so ist der Abströmspalt fürbeide Vertiefungen gleich gross. Es stellt sich somit in beiden Vertiefungen der gleiche Druck ein, und
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da die Vertiefungen einander diametral gegenüberliegen, heben sich die durch den Schmiermitteldruck auf den Ansatz 41 der Lagerschale 16 ausgeübten Kräfte gegenseitig auf.
Bewegt sich demgegenüber infolge einer Durchbiegung der Welle 12 der mit der Steuerfläche 42 zu- sammenarbeitende Teil nach oben, so wird der Abströmspalt der oberen Vertiefung 43 kleiner und jener der unteren Vertiefung 43 grösser. In der oberen Vertiefung steigt daher der Schmiermitteldruck, und in der unteren Vertiefung sinkt er. Das Gleichgewicht ist gestört. Die auf den Ansatz 41 der Lagerschale 16 ausgeübten Kräfte ergeben eine nach oben gerichtete Resultierende, welche mit Bezug auf die Drehzapfen 35 ein Drehmoment im Uhrzeigerdrehsinn auf die Lagerschale 16 ausübt. Diese schwenkt daher so lange im gleichen Drehsinn um die Zapfen 35, bis sie die gleiche Neigung wie die Welle erreicht hat und bis ) durch Zentrierung der Steuerfläche 42 mit Bezug auf die Welle 12 der Gleichgewichtszustand wieder her- gestellt ist.
Im vorliegenden Fall, in welchem nur eine Schwenkbarkeit der Lagerschale 14 um die horizontale
Achse vorgesehen ist, genügen die dargestellten zwei Vertiefungen 43 in der Steuerfläche 42. Bei all- seitiger Schwenkbarkeit müssten mindestens drei, vorzugsweise auf dem Umfang gleichmässig verteilte, mit Druckflüssigkeit beschickte Vertiefungen in der Steuerfläche vorgesehen werden.
Die Steuerfläche 42 mit den Vertiefungen 43 bildet für sich auch ein hydrostatisches Lager. Dieses könnte grundsätzlich gleich ausgeführt werden wie das eigentliche Radiallager mit den Vertiefungen 39 in der Lagerschale 16. Beide zusammen bilden ein hydrostatisches Radiallager mit zwei um den Betrag a axial gegeneinander versetzten Reihen von Vertiefungen. Infolge der axialen Versetzung der Vertiefungen vermögen dann die sich darin einstellenden Drücke zusammen ein Drehmoment um eine zur Spindel senk- recht stehende Achse auf die Lagerschale auszuüben. Bei gleichwertiger Ausbildung der beiden axial ne- beneinander liegenden Lagerhälften wird dann zweckmässig der Drehzapfen für die Schwenkung der Lager- schale in die Mitte zwischen die beiden Lagerhälften verlegt.
Die beschriebene Lagerung kann ausser für Spindeln von Werkzeugmaschinen auch für andere Wellen angewendet werden, die sich der jeweiligen Belastung im Betrieb anzupassen haben, beispielsweie für die durch den im Betrieb veränderlichen Strahldruck belastete Welle einer Peltonturbine.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lagerung einer Welle, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, vorzugsweise Drehbänken, mit schwenkbar angeordneter Lagerschale, dadurch gekennzeichnet, dass für die selbsttätige Einstellung der
Lagerschale nach der Neigung der Welle an der Lagerschale (15 bzw. 16) Steuerflächen (17,18 bzw. 42) angebracht sind, welche mit entsprechenden Flächen der umlaufenden Welle (12) zusammenarbeiten und mit Druckflüssigkeitspolstern (30, 31 bzw. 43) versehen sind, die auf die Lagerschale (15 bzw. 16)
Schwenkmomente auszuüben gestatten.