Rollenlager. Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die Schmierung zwischen den Rollenenden und dem Führungsflansch bezw. den Füh rungsflanschen solcher Rollenlager zu ver bessern, bei denen die Rollen durch Anliegen der Rollenenden gegen einen oder mehrere Flansche geführt sind. Das Rollenlager nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche des Rollenendes eine Rotationsfläche mit gekrümmter Erzeugen den ist, und dass die Führungsfläche des Flan sches in bezug darauf in solcher Weise ge formt und dimensioniert ist, dass die mathe matische Berührungsstelle zwischen Rollen ende und Führungsflansch im unbelasteten Zustand und symmetrischer Lage der Rolle in einer die Achsenlinien der Rolle und des Lagers enthaltenden Ebene liegt,
und dass die Flächen sich dabei so nahe aneinander an schliessen, dass beim Laufen des Lagers ein über den grösseren Teil der Projektion der Arbeitsfläche des Rollenendes auf die Flansch- fläche sich erstreckender und tragender Schmiermittelfilm erzeugt wird.
Einige Ausführungsformen des Rollen lagers gemäss der Erfindung sind auf den bei gefügten Zeichnungen veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines kegeligen Lagerringes, sowie durch eine damit zusammenarbeitende Rolle, wobei die Führungsfläche des Flansches und das Rol lenende sphärisch ausgeführt sind und der mathematische Berührungspunkt auf der Rollenachse gelegen ist, Fig. 2 einen Teil desselben Lagerringes mit der Rolle vom Ende aus gesehen, Fig.
3 und 4 entsprechende Ansichten eines Lagers, bei dem die mathematische Be rührung zwischen dem Rollenende und dem Flansch ungefähr im Schwerpunkt der Ar beitsfläche gelegen ist, Fig. 5 eine den Fig. 2 und 4 entspre chende Ansicht, aber wo die Berühung zwi- sehen Rolle und Flansch nach einer radialen Linie erfolgt, Fig. 6 eine Ansicht in Richtung der Pfeile VI-VI der Fig. 1, mit der Rolle in symmetrischer Lage und Fig. 7 in grösserem Massstabe eine ent sprechende Ansicht mit der Rolle in schräger Lage.
Beim Lager nach Fig. 1 ist der Lager innenring 1 mit einem Führungs- oder Druck flansch 2 versehen, dessen Führungs- und Druckfläche 3 die Form einer sphärischen Zone hat, deren sphärischer Mittelpunkt 1 auf der Lagerachse 5 gelegen ist. Das Ende. 7 der Rolle 6 stellt auch einen Teil einer Sphäre dar, die ihren Mittelpunkt in 8 hat. Der Sphärenhalbmesser des Rollenendes ist also kürzer als derjenige des Führungsflan sches. obgleich der Unterschied zwischen den Halbmessern in der Figur bedeutend übertrie ben ist, um die Art der Berührung deutlicher hervorzuheben. Der mathematische Berüh rungspunkt zwischen dem Rollenende und dem Flansch liegt auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Krümmungszentren 4 und B.
Diese Verbindungslinie 9 bildet gleich zeitig die Rotationsachse der Rolle 6 und schneidet das Rollenende und die Flansch fläche im Punkt 10, der also den mathema tischen Berührungspunkt zwischen den bei den Flächen darstellt. Da die beiden Flächen sphärisch sind, wobei die eine einen kürzeren Krümmungshalbmesser als die andere hat, wird die Berührung, wenn von elastischen Deformationen in den Lagerteilen unter Druck abgesehen wird, ein mathematische r Punkt sein. Die in Fig. 1 gezeigte Rolle 6 hat eine kegelige Mantelfläche. Der Spitz winkel der kegeligen Rolle und die Neigung der Rollbahn 11 sind so gewählt, dass die Konusspitze auf der Lagerachse liegt, wo durch reines Abrollen zwischen der Rolle und der Rollbahn 11 erfolgt.
In diesem Falle fällt die Konusspitze mit dem Zentrum 4 für den Krümmungshalbmesser der sphärischen Führungsfläche 3 zusammen.
Fig. 3 und 4 zeigen entsprechende An sichten eines Lagers, bei dem die gegenein- ander liegenden Flächen immerhin sphärische Flächen sind. aber wobei die Höhe des Flan sches \? vermindert und der Berührungspunkt zwischen Rolle und Flansch gegen das Lagerzentrum zu, hineingetragen ist. Das Krümmungszentrum 4 der sphärischen Füh rungsfläche 3 liegt wie vorher auf der Lager achse 5. Der mathematische Berührungs punkt 10 liebt indessen nicht mehr auf der Pollenachse 9, sondern etwa im Schwerpunkt der Projektion der Arbeitsfläche des Rollen endes auf dem Führungsflansch.
Das Krüm mungszentrum 8 des sphärischen Rollen endes 7 ist so gelegen, dass die Verbindungs linie 13 zwischen den Punkten 4 und 8 das Rollenende und den Flansch in dem ge- wünschten Berührungspunkt 10 trifft. Die Konusspitze der Rolle liegt im Punkt 14, wo die Rollenachse 9 und die Lagerachse 5 ein ander schneiden, weshalb auch in diesem Falle ein reines Abrollen bei der Bewegung der Rolle erzielt wird. Die Berührungsstelle zwischen den Flächen 3 und 7 wird wie bei der bereits beschriebenen Ausführungsform ein mathematischer Punkt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungs formen ist vorausgesetzt worden, dass die Fläche des Führungsflansches eine sphärische Zone bildet. Diese Fläche kann indessen bei spielsweise einen Teil eines Torus bilden, der durch Rotation eines Kreisbogens 15 um die Lagerachse 5 herum erzeugt wird, dessen -Mittelpunkt mit dem Krümmungszentrum 8 des sphärischen Endes der Rolle zusammen fällt, und dessen Halbmesser gleich dem<B>Ab-</B> stand zwischen den Punkten 8 und 12 ist.
hi diesem Falle wird also volle Berührung z -iehen den beiden Flächen in einer Radial ebene durch die Lagerachse erzielt. Die Be rührungsverhältnisse in Umfangsrichtung des Lagers längs dem Flansch sind indessen mit den bereits beschriebenen Flächen überein stimmend, und die Berührung erfolgt also längs einer mathematischen Linie 16, die in einer sowohl die Lagerachse 5 als auch die Rollenachse 9 bei symmetrischer Lage der Rolle enthaltenden Ebene liegt. Diese Be- rühungslinie ist in Fig. 5 veranschaulicht.
Eine alternative Ausführungsform wird erhalten, wenn die Flanschfläche 3 die durch die Rotation einer geraden Linie 20 um die Lagerachse 5 herum erzeugte Form eines Kegels hat, wobei die Linie 20 die sphärische Fläche 7 .des Rollenendes im Berührungs punkt 10 tangiert. In diesem Falle erfolgt die mathematische Berührung in einem an 10 der Fig. 4 gelegenen Punkt.
Fig. 6 zeigt eine Teilansicht des Lagers nach Fig. 1 in einer Ebene längs der Rollen achse winkelrecht zu einer Ebene, die die Lagerachse und Rollenachse enthält, und in der durch Pf eile IV-IV in Fig. 1 ange gebenen Richtung gesehen. Die Figur zeigt die Rolle in symmetrischer Lage, weshalb die Lagerachse 5 und die Rollenachse 9 in der Figur zusammenfallen. Der mathematische Berührungspunkt zwischen dem Führungs flansch 3 und dem Rollenende 7 liegt im Punkt 10 auf der Rollenachse.
Da der Ra dius für die sphärische Endfläche 7 der Rolle, der gleich dem Abstand zwischen den Punkten 8 und 10 ist, kürzer als der Radius der sphärischen Fläche 3 ist, der gleich dem Abstand zwischen den Punkten 4 und 10 ist, so ist die mathematische Berührung, wie oben erwähnt, ein mathematischer Punkt, und bei symmetrischer Lage der Rolle, wie in Fig. 6 veranschaulicht, entstehen schwach keilför mige Zwischenräume zwischen dem Rollen ende und dem Führungsflansch.
Die Dicke der keilförmigen Zwischen räume ist, um auf der Zeichnung ersichtlich zu werden, bedeutend übertrieben, woraus sich ergibt, dass der Unterschied zwischen dem Halbmesser des Rollenendes und dem jenigen der Führungsfläche, das heisst der Abstand zwischen den Punkten 4 und 8 be deutend grösser ist als in Wirklichkeit. Die keilförmigen Zwischenräume zwischen Rol lenende und Führungsflansch ermöglichen auch die Erzeugung eines Schmiermittelfil mes zwischen den zusammenwirkenden Flä chen, unabhängig davon, in welchen der bei den mit Doppelpfeil 17 bezeichneten Bewe gungsrichtungen die Bewegung der Rolle relativ zum Lagerring erfolgt.
Die mitein- ander zusammenwirkenden Flächen werden also immer sehr gut geschmiert, und die Mög lichkeit des Entstehens einer metallischen Be rührung durch unvollständige Schmierung wird auf ein Minimum vermindert.
Die Rolle wird nur ausnahmsweise die in Fig. 6 gezeigte symmetrische Lage einneh men. Im. allgemeinen wird die Rollenachse bei bewegender Rolle etwas schräg gestellt werden, und zwar in solcher Weise, dass eine stabile Gleichgewichtslage entsteht. Eine solche Lage der Rolle wird in Fig. 7 veran schaulicht, die in grösserem Massstabe als die übrigen Figuren gezeichnet ist. In dieser Figur wird vorausgesetzt, dass die Rolle sich relativ zum Flansch in der durch den Pfeil 18 angegebenen Richtung bewegt.
Da die Flächen 3 und 7 im Verhältnis zueinander so geformt und dimensioniert sind, dass immer keilförmige Zwischenräume zwischen den Flächen vorhanden sind, unabhängig davon, welche Lage die Rolle unter Beeinflussung der auf dieselbe wirkenden und im übrigen von der Bauart des Lagers bestimmten Kräfte einnimmt, so wird ein Schmiermittelfilm zwi-- scheri den Flächen sich ausbilden, wobei die Druckverteilung innerhalb des Filmes bei richtiger Ausbildung desselben eine solche wird, dass eine Schrägstellung, wie in Fig. 7 gezeigt, entsteht.
Mit andern Worten, der in bezug auf die Bewegungsrichtung der Rolle relativ zum Flansch vordere Zwischenraum wird erweitert, während der hintere Zwi schenraum sich etwas schliesst. Gleichzeitig verschiebt sich der mathematische Berüh rungspunkt, der sich bei symmetrischer Lage der Rolle in einer Ebene befindet, die sowohl die Lagerachse als auch die Rollenachse ent hält, etwas nach hinten und nimmt zum Bei spiel die mit Ziffer 110 in Fig. 7 angegebene Lage ein. Der Punkt 110 ist ebenfalls in den Fig. 2 und 4 angegeben.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform verschiebt sich die Berührungslinie 16 in ähnlicher Weise und nimmt zum Beispiel die mit Ziffer 116 bezeichnete Lage ein.
Bei stillstehendem Lager können die Rol len eine beliebige Lage innerhalb der durch die Lagerbauart bestimmten Schrägstellungs grenzen einnehmen. Wenn man sich denkt, dass eine Rolle beim Ingangsetzen des Lagers in einer Richtung, die eine Bewegung der Rolle 6 relativ zum Flansch 3 in der durch den Pfeil 19 in Fig. 7 bezeichneten Richtung verursacht, die in Fig. 7 gezeigte Lage ein nimmt, so wird die Schrägstellung der Rolle bei richtiger Schmierung herumgeworfen, so dass die Verhältnisse analog mit den bereits im Zusammenhang mit den in Fig.7 beschrie benen werden.
Dass eine stabile Gleichgewichtslage dabei eintritt, ist leicht aus einem Vergleich der Rolle mit dem Block eines Blockgleitlagers zu ersehen. Ein solcher Block nimmt, wie be kannt, eine stabile Gleichgewichtslage ein unter Wirkung der entgegengesetzt der Be wegungsrichtung tätigen Reibungskraft, her vorgerufen durch den winkelrecht dazu wir kenden Lagerdruck, und der Reaktionskraft im Stütztpunkt des Blockes, der etwas vor dem Schwerpunkt der Arbeitsfläche in bezug auf die Bewegungsrichtung des Blockes liegt. Entsprechende Verhältnisse treten bei einer Rolle auf, deren wirksam arbeitender Teil der Endfläche in der Bewegungsrichtung 1.8 der Rolle relativ zum Flansch vor dem Punkt 110 liegt.
Die Resultante der in der effek tiven Arbeitsfläche wirkenden hydrodyna mischen Kräfte liegt in einer Ebene, die die Berührungsstellen der Rolle mit den Lager ringen enthält, also etwas hinter dem Schwerpunkt der effektiven Arbeitsfläche. Bei Rollenführungsbauarten, wo eine mathe matische Berührung zwischen Rollenende und Flansch bis zur Rollenkante hinaus möglich ist, wird hingegen bei einer solchen falschen Lage der Rolle die Rollenkante das Schmier mittel vom Flansch wegkratzen, so dass die Schmierung unvollständig wird, wodurch metallische Berührung mit diesen Teilen und hiermit verbundene Störungen entstehen. Eine solche Bauart gestattet auch nicht eine stabile Gleichgewichtslage der Rolle.
In sämtlichen Figuren ist, sowohl die Schrägstellung als auch der Unterschied zwi schen der Form der Flächen bedeutend über- trieben worden. In der Wirklichkeit beträgt der maximale Schrägstellungswinkel nicht mehr als einige Minuten. und der maximale Abstand 21 zwischen den Flächen in Fig. 6 bei symmetrischer Lage der Rolle übersteigt nicht das zirka 0,003fache des maximalen Durchmessers der Arbeitsfläche des Rollen endes.
Als Beispiel geeigneter Anordnungen der zusammenwirkenden Flächen mag er wähnt werden, dass bei vorgenommenen Prü fungen eines normal belasteten Lagers mit sphärischer Flanschfläche und sphärischem Rollenende und einem Durchmesser der Ar beitsfläche des Rollenendes von zirka 45 mm und bei einer Grösstentfernung zwischen den zusammenwirkenden Flächen bei symmetri scher Lage der Rolle in unbelastetem Zu stande von zirka, 0,02 mm gute Resultate er zielt wurden. Die Arbeitsfläche des Rollen endes bei dem in Frage kommenden Lager hatte einen Krümmungsradius, der 98,5 ,"r', desjenigen der Flanschfläche betrug bezw. um 1.,5;'o kleiner war als der Krümmungs halbmesser der letzteren.
Man erhält beim Laufen des Lagers einen Schmiermittelfilm, der sich über den grössten Teil der Projektion von der Arbeitsfläche des Rollenendes auf die Flanschfläche erstreckt. Mit Arbeits fläche des Rollenendes wird hierbei der Teil der Rollenendfläche verstanden, der als tra gende Fläche bearbeitet ist, also abzüglich Fasen an den Rollenkanten sowie eventueller Aussparungen in der Mitte des Rollenendes.
Dadurch, dass die Arbeitsfläche der Rolle eine Rotationsfläche mit gekrümmter Erzeugen den darstellt, verschiebt sich. der mathema tische Berührungspunkt allmählich bei Än derung der Rollenschrägstellung, und die Rolle wird also deshalb immer die von der Druckverteilung im Schmiermittelfilm und von andern auf dieselbe wirkenden Kräften bestimmte Gleichgewichtslage ohne Gefahr metallischer Berührung zwischen Rollenende und Führungsflansch einnehmen.
Die obigen Ausführungsbeispiele erstrek- ken sich auf Rollenlager mit kegeligen Rol len und kegeligen Laufbahnen auf den Lagerringen. Man kann sieh natürlich eine Mehrzahl anderer Ausführungsformen des Rollenlagers nach der Erfindung denken. Das Rollenlager kann auch zum Beispiel ein selbsteinstellendes Rollenlager sein, bei dem die Mantelflächen sowohl der Rollbahnen als auch diejenigen der Rollen gekrümmte Er zeugende haben. Die Lager können zur Auf nahme von radialen, achsialen und kombi nierten Belastungen ausgebildet sein.
Das Rollenlager kann mit zusammenwirkenden Flanschen auf den beiden Lagerringen ver sehen sein, oder die Rollen können zwischen zwei Flanschen geführt sein, wie dies zum Beispiel in zylindrischen Rollenlagern der Fall ist. Die Flansche werden im letzteren Falle aus Fabrikationsgründen in der Regel eben ausgeführt, können aber auch gekrümmte Erzeugende haben, während die Arbeitsfläche des Rollenendes eine Rotationsfläche mit ge krümmter Erzeugenden darstellt. Die Arbeits fläche des Rollenendes oder die Führungs fläche des Flansches, oder beide, können fer ner aus mehreren ineinander übergehenden Rotationsflächen bestehen.
Hierbei können die Flächen Rotationsflächen mit stetig (dauernd) gekrümmten Erzeugenden sein, die allmählich in konische oder ebene Flächen übergehen, und zwar so, dass die oben er wähnten Eigenschaften der Schmierung er halten bleiben.
Roller bearings. The present invention has the purpose of the lubrication between the roller ends and the guide flange BEZW. the Füh approximately flanges of such roller bearings to improve ver in which the roles are guided by the roller ends against one or more flanges. The roller bearing according to the invention is characterized in that the working surface of the roller end is a rotational surface with a curved generation, and that the guide surface of the flange is shaped and dimensioned in relation to it in such a way that the mathematical point of contact between the roller ends and The guide flange lies in the unloaded state and the roller is in a symmetrical position in a plane containing the axis lines of the roller and the bearing,
and that the surfaces adjoin one another so closely that when the bearing is running, a lubricant film is generated that extends and carries over the greater part of the projection of the working surface of the roller end onto the flange surface.
Some embodiments of the roller camp according to the invention are illustrated on the attached drawings.
1 shows a section through part of a tapered bearing ring and through a roller that cooperates therewith, the guide surface of the flange and the Rol lenende being spherical and the mathematical point of contact being located on the roller axis, FIG. 2 shows a part of the same Bearing ring with the roller seen from the end, Fig.
3 and 4 corresponding views of a bearing in which the mathematical contact between the roller end and the flange is located approximately in the center of gravity of the work surface, FIG. 5 shows a view corresponding to FIGS. 2 and 4, but where the contact is between The roller and flange follow a radial line, FIG. 6 is a view in the direction of arrows VI-VI in FIG. 1, with the roller in a symmetrical position and FIG. 7 on a larger scale, a corresponding view with the roller in an inclined position.
In the bearing of Fig. 1, the bearing inner ring 1 is provided with a guide or pressure flange 2, the guide and pressure surface 3 has the shape of a spherical zone, the spherical center 1 is located on the bearing axis 5. The end. 7 of the roller 6 also represents part of a sphere which has its center in FIG. The radius of the sphere at the end of the roll is therefore shorter than that of the guide flange. although the difference between the radii in the figure is significantly exaggerated to more clearly show the nature of the touch. The mathematical contact point between the end of the roller and the flange is on the line connecting the two centers of curvature 4 and B.
This connecting line 9 simultaneously forms the axis of rotation of the roller 6 and intersects the roller end and the flange surface at point 10, which is the mathematical point of contact between the two surfaces. Since the two surfaces are spherical, one having a shorter radius of curvature than the other, if elastic deformations in the bearing parts under pressure are ignored, the contact will be a mathematical r point. The roller 6 shown in Fig. 1 has a conical outer surface. The acute angle of the tapered roller and the inclination of the runway 11 are selected so that the cone tip lies on the bearing axis, where the roller and the runway 11 simply roll off.
In this case, the cone tip coincides with the center 4 for the radius of curvature of the spherical guide surface 3.
3 and 4 show corresponding views of a bearing in which the surfaces lying opposite one another are at least spherical surfaces. but where the height of the flange \? decreased and the point of contact between the roller and flange against the bearing center is carried into it. The center of curvature 4 of the spherical Füh approximate surface 3 is as before on the bearing axis 5. The mathematical contact point 10, however, no longer loves on the pollen axis 9, but approximately in the focus of the projection of the working surface of the roller end on the guide flange.
The center of curvature 8 of the spherical roller end 7 is located such that the connecting line 13 between points 4 and 8 meets the roller end and the flange at the desired contact point 10. The cone tip of the roller is at point 14, where the roller axis 9 and the bearing axis 5 intersect one another, which is why in this case, too, pure rolling is achieved during the movement of the roller. The point of contact between surfaces 3 and 7 becomes a mathematical point, as in the embodiment already described.
In the embodiments described above, it has been assumed that the surface of the guide flange forms a spherical zone. This surface can, however, form part of a torus, for example, which is generated by rotating an arc 15 around the bearing axis 5, the center of which coincides with the center of curvature 8 of the spherical end of the roller, and whose radius is equal to <B> Ab - Stand between points 8 and 12 is.
In this case, full contact is achieved with the two surfaces in a radial plane through the bearing axis. The contact conditions in the circumferential direction of the bearing along the flange are, however, consistent with the surfaces already described, and the contact is thus along a mathematical line 16 in a plane containing both the bearing axis 5 and the roller axis 9 with a symmetrical position of the roller lies. This contact line is illustrated in FIG.
An alternative embodiment is obtained when the flange surface 3 has the shape of a cone generated by the rotation of a straight line 20 around the bearing axis 5, the line 20 being tangent to the spherical surface 7 of the roller end at the point of contact 10. In this case, the mathematical contact takes place at a point located at 10 in FIG.
Fig. 6 shows a partial view of the bearing of FIG. 1 in a plane along the roller axis at right angles to a plane containing the bearing axis and roller axis, and seen in the direction indicated by arrows IV-IV in FIG. The figure shows the roller in a symmetrical position, which is why the bearing axis 5 and the roller axis 9 coincide in the figure. The mathematical point of contact between the guide flange 3 and the roller end 7 is at point 10 on the roller axis.
Since the radius for the spherical end surface 7 of the roller, which is equal to the distance between points 8 and 10, is shorter than the radius of the spherical surface 3, which is equal to the distance between points 4 and 10, so is the mathematical Contact, as mentioned above, a mathematical point, and with a symmetrical position of the roller, as illustrated in Fig. 6, there are weakly wedge-shaped spaces between the roller end and the guide flange.
The thickness of the wedge-shaped spaces is, as can be seen in the drawing, significantly exaggerated, which means that the difference between the radius of the end of the roll and that of the guide surface, i.e. the distance between points 4 and 8, is significantly greater is than in reality. The wedge-shaped spaces between Rol lenende and guide flange also allow the creation of a lubricant film between the interacting surfaces, regardless of which of the directions of movement indicated by the double arrow 17, the movement of the roller takes place relative to the bearing ring.
The interacting surfaces are therefore always very well lubricated, and the possibility of metallic contact occurring due to incomplete lubrication is reduced to a minimum.
The role will only exceptionally men take the symmetrical position shown in Fig. 6. In general, when the roller is moving, the roller axis will be tilted somewhat, in such a way that a stable equilibrium is created. Such a position of the role is illustrated in Fig. 7, which is drawn on a larger scale than the other figures. In this figure it is assumed that the roller is moving relative to the flange in the direction indicated by arrow 18.
Since the surfaces 3 and 7 are shaped and dimensioned in relation to one another in such a way that wedge-shaped spaces are always present between the surfaces, regardless of which position the roller assumes under the influence of the forces acting on it and otherwise determined by the design of the bearing, a lubricant film will thus form between the surfaces, the pressure distribution within the film, if it is formed correctly, being such that an inclination, as shown in FIG. 7, arises.
In other words, the front gap with respect to the direction of movement of the roller relative to the flange is expanded, while the rear inter mediate space closes somewhat. At the same time, the mathematical contact point, which is in a symmetrical position of the roller in a plane that holds both the bearing axis and the roller axis ent, shifts slightly backwards and takes the position indicated by number 110 in FIG. 7, for example . Point 110 is also indicated in FIGS. 2 and 4.
In the embodiment shown in FIG. 5, the contact line 16 shifts in a similar manner and assumes, for example, the position designated by the numeral 116.
When the warehouse is stationary, the Rol len can assume any position within the inclination limits determined by the type of bearing. If one thinks that a roller, when the bearing is started up in a direction which causes a movement of the roller 6 relative to the flange 3 in the direction indicated by the arrow 19 in FIG. 7, assumes the position shown in FIG. 7, so the inclined position of the roller is thrown around with correct lubrication, so that the conditions are analogous to those already described in connection with those in FIG.
The fact that a stable equilibrium occurs can easily be seen from a comparison of the roller with the block of a block sliding bearing. As is known, such a block assumes a stable equilibrium position under the effect of the frictional force acting in the opposite direction of movement, caused by the bearing pressure at right angles to it, and the reaction force in the support point of the block, which is slightly in front of the center of gravity of the work surface is in the direction of movement of the block. Corresponding conditions occur in the case of a roller whose effectively working part of the end surface lies in the direction of movement 1.8 of the roller relative to the flange in front of point 110.
The resultant of the hydrodynamic forces acting in the effective work surface lies in a plane that contains the points of contact between the roller and the bearing, ie a little behind the center of gravity of the effective work surface. In the case of roller guide designs, where a mathematical contact between the end of the roller and the flange up to the roller edge is possible, however, if the roller is in such an incorrect position, the roller edge will scrape the lubricant away from the flange, so that the lubrication is incomplete, which means that metallic contact with these parts and associated disturbances arise. Such a design also does not allow a stable equilibrium position of the role.
In all the figures, both the inclination and the difference between the shape of the surfaces have been significantly exaggerated. In reality, the maximum skew angle is no more than a few minutes. and the maximum distance 21 between the surfaces in Fig. 6 with a symmetrical position of the roller does not exceed approximately 0.003 times the maximum diameter of the working surface of the roller end.
As an example of suitable arrangements of the interacting surfaces, it should be mentioned that when tests are carried out on a normally loaded bearing with a spherical flange surface and spherical roller end and a diameter of the working surface of the roller end of around 45 mm and with a maximum distance between the interacting surfaces with symmetrical Position of the roller in an unloaded state of about 0.02 mm, good results have been achieved. The working surface of the roller end in the bearing in question had a radius of curvature which was 98.5 '' r 'of that of the flange surface and was 1, 5' 'o smaller than the radius of curvature of the latter.
When the bearing is running, a film of lubricant is obtained which extends over the greater part of the projection from the working surface of the roller end to the flange surface. The work surface of the roll end is understood to mean that part of the roll end surface that is processed as a tra lowing surface, that is, minus bevels on the roll edges and any recesses in the middle of the roll end.
The fact that the working surface of the roll represents a surface of revolution with a curved generation shifts. The mathematical point of contact gradually changes when the roller inclination changes, and the roller will therefore always assume the equilibrium position determined by the pressure distribution in the lubricant film and other forces acting on the same, without the risk of metallic contact between the end of the roller and the guide flange.
The above embodiments extend to roller bearings with tapered Rol len and tapered raceways on the bearing rings. A number of other embodiments of the roller bearing according to the invention can of course be envisaged. The roller bearing can also be, for example, a self-adjusting roller bearing, in which the lateral surfaces of both the runways and those of the rollers have curved heights. The bearings can be designed to take on radial, axial and combined loads.
The roller bearing can be seen ver with cooperating flanges on the two bearing rings, or the rollers can be guided between two flanges, as is the case, for example, in cylindrical roller bearings. In the latter case, for manufacturing reasons, the flanges are usually made flat, but they can also have curved generatrix, while the working surface of the roller end is a surface of revolution with a curved generatrix. The working surface of the end of the roll or the guide surface of the flange, or both, can fer ner consist of several merging surfaces of rotation.
Here, the surfaces can be surfaces of revolution with constantly (permanently) curved generators that gradually merge into conical or flat surfaces, in such a way that the lubrication properties mentioned above are retained.