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Zweirillige, zur Aufnahme von Kippkräften geeignete Kugeldrehverbindung für schwere Geräte, insbesondere für Bagger und Krane
Die Erfindung bezieht sich auf eine zweirillige, zur Aufnahme von Kippkräften geeignete Kugeldrehverbindung für schwere Geräte, insbesondere für Bagger und Krane, bestehend aus drei Laufringen, von denen ein oberer und ein unterer mit dem Oberwagen des Gerätes umlaufen und der dritte zwischen die Kugelreihen eingreift und am Unterwagen befestigt ist.
Die Drehverbindung zwischen dem Oberwagen und dem Unterwagen von Baggern, Kranen oder beispielsweise Absetzern ist vielfach Kippkräften ausgesetzt, d. h. der Schwerpunkt des drehbaren Oberwagens liegt oft ausserhalb der Drehverbindung, u. zw. meist im belasteten Zustand des Gerätes in Richtung des Auslegers, vielfach aber auch im unbelasteten Zustand in entgegengesetzter Richtung. Dadurch treten an der Auslegerseite und auch an der Gegengewichtsseite am Rande der Drehverbindung abwärts-und aufwärtsgerichtete Kräfte auf, die sich nur bei spielfreiem Lager auf mehreren Kugeln abstützen können, also äusserste Präzision und einwandfreie Härtung der Laufbahnen bei der Herstellung der Lager voraussetzen.
Bei zunehmendem Spiel werden die Laufeigenschaften schlechter, und es tragen nur wenige Kugeln an der Ausleger-und an der Gegengewichtsseite.
Hat man aber z. B. einen Kran, dessen Schwerpunkt infolge seiner grossen Ausladung dauernd in Richtung des Auslegers ausserhalb der Drehverbindung liegt, dann müssen die bisher bekannten Ausführungen mit zwei Reihen Kugeln versagen, denn die Zahl der tragenden Kugeln verringert sich nach einer gewissen Betriebszeit infolge zunehmenden Spiels auf eine oder zwei, und es treten unkontrollierbare Spitzenkräfte auf, die oft zur Zerstörung der gehärteten Laufbahnen führten. Man kann sie nur durch ein stark überdimensioniertes Lager mit unwirtschaftlichen Abmessungen auffangen.
Bei Kugeldrehverbindungen für Bagger und Krane ist es bereits bekannt, die Laufbahnen der Kugeln der Drehverbindungen so zu härten, dass die Abnutzung während der Arbeit gering und eine grosse Anzahl von tragenden Kugeln erhalten bleibt. Dabei wird die Laufbahn des mit dem Unterwagen verbundenen Laufringes mit erheblich grösserer Härte ausgestattet als die Laufbahn des mit dem Oberwagen verbundenen Laufringes.
Um zu vermeiden, dass bei Drehverbindungen das in axialer Richtung der Drehverbindung wirkende Gewicht des Geräteoberbaues von der unteren Kugelreihe aufgenommen und auf den unteren Laufring übertragen wird, während die auf den Geräteoberbau wirkenden, oft erheblichen Kippkräfte auf der einen Seite der Drehverbindung ausschliesslich von der oberen Kugelreihe und auf der andern Seite von der unteren Kugelreihe zusätzlich aufgenommen und übertragen werden, wurde bereits vorgeschlagen, dass der Steg des Z-förmigen oberen Laufringes eine solche Höhe aufweist und der untere Laufring derart der Z-Form des oberen Laufringes angepasst ist, dass die zweite Kugelreihe zwischen dem oberen Schenkel des oberen Laufringes und dem unteren Laufring in gleicher Höhe wie die erste Kugelreihe angeordnet werden kann.
Ferner ist es bekannt, schlagartige Belastungen der Drehverbindungen, die insbesonders die Lager-und Sicherungselemente belasten dadurch herabsetzen, dass zwischen die Drehringe Federelemente eingeschaltet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lastverteilung über eine möglichst grosse Anzahl von Kugeln zu gewährleisten.
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dgl.--5-- gefüllt, dann liegt der Schwerpunkt des Oberwagens schon etwa bei--A--, also am zum Ausleger liegenden Rande der Drehverbindung--4--. Greift aber die grösste Grabkraft--P--am Löffel an, dann wandert der Schwerpunkt weit über die Drehverbindung hinaus zum Ausleger hin und an der Drehverbindung greift bei--A--eine grosse, abwärtsgerichtete Kraft --Pa-- und bei --B-- eine kleinere, aufwärtsgerichtete Kraft-Pb--an. Beide Kräfte versuchen den Oberwagen zu kippen und erzeugen dadurch in den Kugeln und Laufbahnen starke Kräfte, die bei den üblichen Drehverbindungen nur von wenigen Kugeln getragen werden.
Wird der Löffel in die Stellung-6gebracht und mit einer Kraft-D-gegen den Erdboden gedrückt, damit er zum Schnitt ansetzen kann, dann hebt die Reaktion dieser Kraft den Ausleger hoch und der Oberwagen ist plötzlich frei von den vorderen Lasten. Das schwere Gegengewicht --8-- zieht seinen Schwerpunkt über --B-hinaus nach hinten und es entstehen bei-B und A-die punktiert gezeichneten Kräfte-Pc und Pd--. Diese versuchen die Drehverbindung nach der entgegengesetzten Seite zu kippen und werden bei den bekannten Ausführungen nur von wenigen Kugeln vorn und hinten aufgenommen.
In Fig. 2 ist eine gekippte Drehverbindung mit übertrieben grossem Spiel schematisch dargestellt.
Sie besteht aus einem Mittelteil-9--, der auf einer Seite den Zahnkranz --10-- und auf der andern die Laufbahn --11-- für die obere und die Laufbahn --12-- für die untere Kugelreihe enthält. Der Mittelteil --9-- ist mit dem Unterwagen --3-- fest verbunden. Der zum Oberwagen gehörende Teil der Drehverbindung besteht aus dem oberen Laufring-13--, dessen Laufbahn --14-- auf der oberen Kugelreihe liegt und dem unteren Laufring der mit der Laufbahn - die Kugeln der unteren Reihe trägt.
Der Laufring--15--hat einen zylindrischen Steg
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-17--,--17-- zentriert und muss so viel Spiel zwischen der Auflagerfläche des Oberwagens und dem unteren Laufring --15-- haben, wie im Höchstfalle bei etwaiger Abnutzung der Drehverbindung zugelassen werden soll. Es handelt sich dabei nur um Millimeter.
Unter der Einwirkung der Kippkräfte-Pa und Pb-kippt der Oberwagen infolge des hier absichtlich vergrösserten Spiels der Drehverbindung hinten bei-B-an, wobei er auf der Kippkante --18-- des oberen Laufringes-13-lastet, der seinerseits flach auf den Kugeln der oberen Reihe aufliegt. Diesen Lastzustand kann man rechnerisch genau erfassen und danach die Drehverbindung wirtschaftlich bauen. Er bleibt vom neuen bis zum abgenutzten Zustand der Kugeldrehverbindung unverändert, denn immer liegt bei nach vom kippendem Bagger die Last auf der Kippkante-18- und der obere Laufring --13-- liegt auf der oberen Kugelreihe.
Sollte der Oberwagen --2-- bei Entlastung des Baggers nach der Gegengewichtsseite kippen, dann bringen ihn die Kräfte--Pc und Pd-nach Fig. l in gleicher Weise in die Schräglage nach der andern Seite bei-B--. Auch dann bleibt der obere Laufring --13-- auf der oberen Kugelreihe liegen.
Der untere Laufring --15-- hat sich in Fig. 2 mit dem Oberwagen-2-schräg gestellt und liegt daher nur an wenigen Kugeln der unteren Reihe an. Das genügt in den meisten Fällen, da die aufwärtsgerichteten Drücke meist sehr klein sind. Wo sie grössere Werte annehmen, empfiehlt es sich, auch den unteren Laufring --15-- vom Oberwagen zu trennen, wie es in Fig. 3 gezeichnet ist.
Hier ist der zylindrische Steg--17--nicht mehr mit dem unteren Laufring--15--verbunden, sondern ist ein besonderer Teil, der mit seinem unteren Ringteil --20-- den unteren Laufring-15-trägt und damit für ihn die Auflagerfläche bildet, die der Auflagerfläche des Oberwagens --2-- für den oberen Laufring --13-- entspricht. Der untere Laufring--15--hat eine Abschrägung --27-- bis zur Kippkante-21-. Kippt der Oberwagen, dann nimmt er den mit den Schrauben --22-- an ihm befestigten Ringteil --20-- mit, der sich gegen die Kippkante-21-des Laufringes-15legt und diesen gegen die untere Kugelreihe drückt. Auch hier lässt sich dann die Zahl der tragenden Kugeln rechnerisch genau erfassen.
Hier lassen sich mit Vorteil gegeneinander versetzte senkrechte
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Mittelstück-9-.Unterwagen-13--.
In Fig. 4 ist eine Drehverbindung gezeigt, bei der die Kippkante-18-, an der die Abschrägung - beginnt, weiter zur Mitte hin verlegt wurde. Hiezu wurde ein Auflagerring --23-- mit dem oberen Laufring --13-- verbunden und die Abschrägung-26-am Auflagerring vorgesehen bis zu der Kante--18--. Der untere Laufring --15-- stützt sich über die Hülsen--24--gegen die
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Auflagerfläche des Oberwagens --2-- ab und ist mit den Schrauben --22-- fest mit diesem verbunden. Die Trennfugen sind hier geneigt ausgeführt, wodurch der Vorsprung des Mittelteiles - -9--, der die Laufbahnen --11 und 12-trägt, eine breite Basis erhält.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen Drehverbindungen mit Aussenverzahnung-10-am Mittelteil-9-.
Die Fig. 5 zeigt einen Mittelteil --9-- mit Innenverzahnung. Hier hat der obere Laufring--13-- auch Spiel zwischen der Auflagerfläche des Oberwagens --2-- und dem unteren Laufring-15-.
Auch hier ist ein Auflagerring --23-- vorgesehen, um den oberen Laufring in wirtschaftlichen Abmessungen zu halten. Der Auflagerring --23-- hat am Ende die Abschrägung-26-bis zur Kippkante-18-, auf der sich der kippende Oberwagen abstützt. Der untere Laufring --15-- ist
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zentriert. Der obere Laufring --13-- zentriert sich durch den Vorsprung --19-- gegen den zylindrischen Steg--17-des unteren Laufringes.
Die Kippkanten-18 und 21-können als gerade Linie senkrecht zu der zwischen Auslegerund Gegengewicht gezogenen Verbindungslinie verlaufen. Dann schneiden sie die Kugellaufbahn in der hochbelasteten Zone. Man kann sie auch bogenförmig ausbilden. Dann liegen die Schnittpunkte an weniger belasteten Stellen. Man kann auch einen Teil gerade lassen und daran Kreisbögen anschliessen lassen, die innerhalb der Kugellaufbahn bleiben.
Die Erfindung soll auch für Drehverbindungen gelten, bei denen statt der Kugeln in der oberen oder unteren Reihe oder in beiden Reihen andere Wälzkörper eingesetzt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zweirillige, zur Aufnahme von Kippkräften geeignete Kugeldrehverbindung für schwere Geräte, insbesondere für Bagger und Krane, bestehend aus drei Laufringen, von denen ein oberer und ein unterer mit dem Oberwagen des Gerätes umlaufen und der dritte zwischen die Kugelreihen eingreift
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untere Laufring (15) an der dem Ringteil (20) des zylindrischen Teiles (17) zugewandten Fläche (27) an der Gegengewichtsseite oder an der Gegengewichts-und Auslegerseite von einer Kippkante (21) nach aussen ansteigend abgeschrägt ist und der obere bzw. untere Laufring (13, 15) gegenüber seinen Befestigungsbolzen, Befestigungsschrauben (22) od. dgl. mit Bewegungsspiel angeschlossen ist, so dass beim Kippen des Oberwagens (2) um die Kippkanten (18, 21) der obere bzw. untere Laufring (13, 15)
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