DE1002170B - Lagerung von Spindeln, Zapfen od. dgl. fuer gleichzeitig Radial- und Axialkraefte aufnehmende Waelz- oder Gleitlager - Google Patents

Description

• Lagerung von Spindeln, Zapfen od. dgl. für gleichzeitig Radial- und Axialkräfte aufnehmende Wälz- oder Gleitlager Die Erfindung betrifft eine Lagerung und Führung von Spindeln, Zapfen od. dgl. für die gleichzeitige Aufnahme von Radial- und Axialkräften, durch die mittels hydrodynamisch wirkender Schmierkeil sowohl eine Schwingungsdämpfung der Spindeln und eine Lagestabilität als auch eine Vorspannung erzielt wird.
• Um große Drehzahlen und Genauigkeiten an Spindeln zu erreichen, wie sie z. B. im Werkzeugmaschinenbau gefordert werden, stehen Gleit- und Wälzlager zur Verfügung. Mit Gleitlagern erzielt man große Rundlaufgenauigkeiten und eine gute Dämpfung. Sie gestatten aber keine Vorspannung und erfordern bei hohen Drehzahlen ein Spiel, das die Rundlaufgenanigkeit beeinträchtigt und zusammen mit der Schmierwirkung zu einer Mittenverlagerung der Spindel führt. Wälzlager sind demgegenüber unempfindlich gegen Mittenverlagerung bei verschiedenen Drehzahlen; sie lassen sich darüber hinaus spielfrei einstellen und vorspannen. Die Wälzkörper bilden jedoch wegen der Punkt- bzw. Linienberührung keine zusammenhängende Tragfläche, so daß Wälzlager schwingungsanfällig sind, ja sogar als Schwingungserreger wirken und nur eine sehr geringe Dämpfung besitzen. Es ist bisher nicht gelungen, die Vorteile beider Lagerarten zu nutzen, ohne die Nachteile zu vermeiden.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß außer den Gleit- und Wälzlagern zusätzliche, schmierkeilbildende Teile so angeordnet werden, daß eine Dämpfung der Schwingungen in den drei Raumrichtungen, eine Verhinderung der Mittenverlagerung und eine Vorspannwirkung ausgeübt werden. Diese Wirkungen sind um so ausgeprägter, je größer die Relativgeschwindigkeit zwischen den schmierkeilbildenden Teilen ist.
• Bei der praktischen Ausführung sind parallel und zusätzlich zu jedem ortsfesten Quer- und Längslager mehrere mit jedem Lager fest verbundene, ein- oder beidseitig abgeschrägte Lagerstücke vorgesehen. Diese bilden mit den sich bewegenden Flächen eines Führungsringes od. dgl. in an sich bekannter Weise einen keilförmigen Schmierspalt. Bei. einer Querbewegung der Spindel oder des Zapfens wird das Kräftegleichgewicht in den Schmierspalten gestört und sofort wiederhergestellt durch die Wirkung des in dem enger gewordenen Schmierspalt hervorgerufenen, vergrößerten Flüssigkeitsdrucks. Hierdurch wird eine Schwingungsdämpfung und eine Lagestabilität der Spindel oder des Zapfens erreicht. Bei wachsender Drehzahl erzeugen die zu den Längslagern parallelen und keilförmigen Schmierspalte eine Vorspannung auf die Wälzlager.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Lagerung gemäß der Erfindung an einer Planscheibenlagerung einer Karusselldrehbank dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Seitenschnitt durch die Lagerung, Fig.2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1. Die Planscheibe 1 wird über den Zahnkranz 2 angetrieben und nimmt Radialkräfte über den Königszapfen 3 im Querlager 4 auf. Die Axialkräfte wirken über einen. Führungsring 6 auf das Längslager 5. Der Führungsring 6 bewegt sieh bei einer Drehung der Planscheibe: an den Lagerstücken 7a und 7b vorbei, die mit dem Ring Schmierkeile 8a und 8b bilden.
• Bei Betrachtung einer Querbewegung, d. h. einer ausschwingenden Bewegung des Zapfens 3 erzeugen die aus der Flüssigkeit in den Spalten gebildeten Schmierkeile 8a zwischen dem Führungsring 6 und den Lagerstücken 7a Normalkräfte, deren Größe von der Spalthöhe und der Relativgeschwindigkeit zwischen den sich mit der Spindel bewegenden Flächen des Führungsringes 6 und dem stillstehenden Lagerstück 7a abhängig ist und die unter anderem um so größer ist, je kleiner der Spalt und umgekehrt ist. Schwingt der Zapfen 3 aus, so verringert sich die Höhe des Spaltes auf der einen Seite, während die Spalthöhe der dem Zapfen diametral gegenüberliegenden Seite vergrößert wird. Das hierduirch gestörte Kräftegleichgewicht wird sofort wiederhergestellt durch die Wirkung des im engeren Spalt herrschenden, größeren Flüssigkeitsdruckes gegenüber dem geringeren Druck im größeren Spalt. Der Zapfen wird also sofort in seine normale Mittellage zurückgestoßen. Mit dem Beginn des Einschwi,ngens in die Mittellage beginnt auch die gleichmäßige Ausbildung der Drücke in den einzelnen Spalten, so daß bei Erreichen der Mittellage des Zapfens die Druckverteilung in allen keilförmigen Spalten gleich ist.
• Für Bewegungen in Längsrichtung des Königszapfens ergeben sich etwas andersgeartete Vorgänge, die jedoch auf dem gleichen Prinzip beruhen. Während sich bei radialer Anordnung der Lagerstücke die Kräfte in den Spalten aufzuheben versuchen, summieren sie sich für die Längsrichtung und drücken mit wachsender Drehzahl die Planscheibe 1 immer kräftiger auf das Längslager 5. Dieses Lager kann sowohl als Gleit- als auch als Wälzlager ausgebildet sein. N N eben der Dämpfung wird also hier eine von der Winkelgeschwindigkeit abhängige Kraft erzeugt, die in ihrer Wirkung einer Vorspannung gleichkommt. Man hat ferner den Vorteil, unabhängig von durch Temperaturänderungen verursachten Längenänderungen zu sein, die bei einer mechanischen Vorspannung zu berücksichtigen sind. Außerdem lassen sich auf diese Weise auch Gleitlager vorspannen, was auf anderem Wege nicht möglich ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Lagerung von. Spindeln, Zapfen od. dgl. für gleichzeitig Radial- und Axialkräfte aufnehmende Wälz- oder Gleitlager, dadurch gekennzeichnet, daß parallel und zusätzlich zu jedem ortsfesten Quer- und Längslager (4, 5) mehrere mit jedem Lager fest verbundene, ein- oder beidseitig abgeschrägte Lagerstücke (7a, 7b) angeordnet sind, die mit den sich bewegenden Flächen eines Führungsringes (6) od. dgl. in an sich bekannter Weise einen keilförmigen Schmierspalt bilden und hierdurch eine Schwingungsdämpfung und Lagestabilität der Spindeln, Zapfen od. dgl. sowie eine Vorspannung auf die Wälzlager bewirken.