DE102008013132A1

DE102008013132A1 - Lageranordnung für eine Tragrolle

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Publication number: DE102008013132A1
Application number: DE102008013132A
Authority: DE
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2009-09-24
Also published as: WO2009109398A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) für eine zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildete Tragrolle, mit mindestens einem einen Tragrollenmantel (2) lagernden Lager (3), wobei zwischen einem Ring (4) des Lagers (3) und dem Tragrollenmantel (2) direkt oder indirekt eine Dämpfungsschicht (5) angeordnet ist und wobei in mindestens einem axialen Abschnittsbereich des Tragrollenmantels (2) zwischen der inneren zylindrischen Oberfläche des Tragrollenmantels (2) und der Dämpfungsschicht (5) ein hülsenförmiger Körper (6) angeordnet ist. Um den Verbund zwischen der Dämpfungsschicht und dem hülsenförmigen Körper zu verbessern, sieht die Erfindung vor, dass der hülsenförmige Körper (6) zumindest im Bereich der axialen Erstreckung der Dämpfungsschicht (5) eine Anzahl sich radial durch den hülsenförmigen Körper (6) erstreckender Ausnehmungen (7) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildete Tragrolle, mit mindestens einem einen Tragrollenmantel lagernden Lager, wobei zwischen einem Ring des Lagers und dem Tragrollenmantel direkt oder indirekt eine Dämpfungsschicht angeordnet ist und wobei in mindestens einem axialen Abschnittsbereich des Tragrollenmantels zwischen der inneren zylindrischen Oberfläche des Tragrollenmantels und der Dämpfungsschicht ein hülsenförmiger Körper angeordnet ist.
Für die Lagerung von Tragrollen sind im Stand der Technik diverse Möglichkeiten bekannt, die die spezielle Ausgestaltung mit einschließen, zwecks verbesserter Dämpfung eine Schicht Dämpfungsmaterial zwischen dem Tragrollenmantel und dem zumeist als Wälzlager ausgeführten Lager anzuordnen.
Die DE 1 738 837 U offenbart eine gattungsgemäße Lageranordnung. Hier kommt eine elastomere Dämpfungsschicht zum Einsatz, die im Radialschnitt blockförmig ausgebildet ist und in ihren beiden axialen Endbereichen Einschnürungen aufweist. Mit dieser Dämpfungsschicht kann ein hohes Dämp fungsvermögen der Lageranordnung erzielt werden. Eine ähnliche Lösung ist aus der GB 592 043 A bekannt.
Die DE 28 01 879 A1 zeigt eine weitere ähnliche Lageranordnung, wobei das Lager über eine elastomere Zwischenschicht eine Hülse trägt. Die Hülse verbreitert sich in einem axialen Endbereich radial und ist mit ihrem radial äußeren Bereich an der zylindrischen Innenfläche des Tragrollenmantels angeschweißt.
Ähnliche Lageranordnungen zur gedämpften Lagerung einer Tragrolle sind aus der AT 215 887 , aus der DE 24 00 701 A1 und aus der US 3 362 760 bekannt.
Das Einschnüren der Dämpfungsschicht insbesondere im stirnseitigen Bereich ist zumeist dadurch bedingt, dass das Material der Dämpfungsschicht nach seinem Anspritzen oder Anvulkanisieren an den Umgebungsbauteilen eine relativ hohe Volumenschwindung aufweist. Nach dem Spritzgießen von Elastomermaterial kann dessen Volumen um einige wenige Prozentpunkte, beispielsweise bis zu 4,5%, schwinden, so dass entsprechende Kontraktionen hervorgerufen werden.
Dies hat in nachteiliger Weise zur Folge, dass im Elastomermaterial Zugspannungen auftreten, infolge deren es an den angrenzenden Kontaktflächen zu einem Umgebungsbauteil zu Ablösungen des Elastomermaterials von diesem Bauteil kommen kann. Dadurch wird der mechanische Verbund geschwächt und im übrigen auch die Fähigkeit zur Dämpfung von Schwingungen reduziert. Bei einer gattungsgemäßen Lageranordnung kann dies zur Folge haben, dass sich zumindest in Teilbereichen das Elastomermaterial von ei ner angrenzenden Hülse oder vom Lagerring oder von einem Lagerträger ablöst und so die Haftung zu den genannten Teilen verloren geht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass sichergestellt wird, dass auch bei der Volumenschwindung des Materials der Dämpfungsschicht keine Materialablösung von Umgebungsbauteilen der Dämpfungsschicht stattfindet, so dass die Funktion der Dämpfungsschicht vollumfänglich erhalten bleibt.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Körper zumindest im Bereich der axialen Erstreckung der Dämpfungsschicht eine Anzahl sich radial durch den hülsenförmigen Körper erstreckender Ausnehmungen aufweist.
In diese Ausnehmungen kann gegebenenfalls Material der Dämpfungsschicht, evtl. auch nur temporär bei der Herstellung des Bauteils und bis zur Aushärtung des Materials, eindringen.
Die Ausnehmungen können dabei – in radialer Richtung gesehen – eine runde Form aufweisen. Eine bevorzugte Alternative hierzu sieht vor, dass die Ausnehmungen in radialer Richtung gesehen eine längliche Form aufweisen.
Die Oberfläche der Ausnehmungen beträgt gemäß einer Weiterbildung – in radialer Richtung gesehen – zwischen 25% und 60% der gesamten Oberfläche des hülsenförmigen Körpers. Ein besonders bevorzugtes Verhältnis beträgt zwischen 33% und 50%. Hiernach beträgt die Summe der durch die Ausnehmungen freigehaltenen Oberfläche den genannten Wert, bezogen auf die gesamte Oberfläche des hülsenförmigen Körpers.
Die Dämpfungsschicht kann aus Elastomermaterial bestehen, insbesondere aus Polyurethan. Sie kann auch aus Gummimaterial bestehen, insbesondere aus Nitrilkautschuk (NBR). Dieses hat bevorzugt eine Shore-Härte von mindestens 40.
Zwischen der Dämpfungsschicht und mindestens einem radial angrenzenden Bauteil ist bevorzugt ein Haftvermittler angeordnet, bevor die Dämpfungsschicht erzeugt wird.
Weiterhin kann zwischen dem einen Ring des Lagers und der Dämpfungsschicht ein Trägerkörper angeordnet sein.
Der hülsenförmige Körper und/oder der Trägerkörper können aus Metall bestehen. Der hülsenförmige Körper kann aus Eisen- oder Stahlblech bestehen.
Die Dämpfungsschicht ist vorzugsweise zwischen den einen Ring des Lagers oder den Trägerkörper und den hülsenförmiger Körper durch einen Spritzgießvorgang eingebracht.
Der hülsenförmige Körper kann den Tragrollenmantel einseitig axial überragen und im axialen Endbereich des Tragrollenmantels einen sich radial nach außen erstreckenden Bund aufweisen. Er kann mit Presspassung in dem hohlzylindrischen Abschnitt des Tragrollenmantels angeordnet sein.
Der Trägerkörper kann einen Bord aufweisen, der den Ring des Lagers axial übergreift.
Bei dem Lager handelt es sich bevorzugt um ein Wälzlager. Der Tragrollenmantel ist bevorzugt als Rohr konstanter Wanddicke ausgebildet, das in beiden axialen Endbereichen mit je einem Lager gelagert ist.
Die Dämpfungsschicht ist bevorzugt als dünnwandiges, hohlzylindrisches Element ausgebildet. Vorzugsweise beträgt dabei die radiale Dicke der Dämpfungsschicht maximal 10% des Außendurchmessers des Tragrollenmantels. Andererseits sollte die radiale Dicke der Dämpfungsschicht mindestens 1% des Außendurchmessers des Tragrollenmantels betragen.
Der erfindungsgemäße Vorschlag stellt zur Verhinderung eines Haftverlusts zwischen der Dämpfungsschicht und einem angrenzenden Bauteil sicher, dass ein bestimmtes Verhältnis von gebundenen und nicht gebundenen Oberflächenbereichen in der Randfläche des Materials der Dämpfungsschicht gegeben ist. Durch das Vorsehen von Ausnehmungen wird ein (Ober)Flächenbereich geschaffen, der eine nicht gebundene Oberfläche darstellt, der insoweit zum Volumenausgleich zur Verfügung steht. Das Material der Dämpfungsschicht kann während des Spritzgießvorgangs in die Ausnehmungen eintreten und bei der Volumenkontraktion des Materials aus den Ausnehmungen wieder teilweise in den Grundkörper der Dämpfungsschicht zurückkehren. Die oben genannten Flächenverhältnisse tragen dem bevorzugt Rechnung.
Die vorgesehene Dämpfungsschicht, die zumeist durch einen Spritzgießvorgang erzeugt ist, sorgt für einen hohen Grad an Koaxialität der Bauteile und für eine Schwingungsentkopplung. Ferner werden hierdurch stoßartige Lasten besser abgefangen. Es kommt dadurch also zu einem Selbstzentrierungseffekt.
Der hülsenförmige Körper samt Dämpfungsschicht, gegebenenfalls Trägerkörper und Lager können als Einheit ausgeführt sein, die als solche an der Förderanlage eingebaut wird, zu der die Tragrolle gehört. Dies hat logistische Vorteile zur Folge. Die Montage kann durch einfaches Einpressen des hülsenförmigen Körpers in den Tragrollenmantel erfolgen.
Die vorgeschlagene Lageranordnung wird bevorzugt im Tagebau eingesetzt und ist hier ein wesentlicher Bestandteil einer Tragrollenvorrichtung. Hier besteht ein hoher Bedarf an qualitativ hochwertigen und leichten Lageranordnungen, die sich durch eine hohe Lebensdauer und einen komfortablen Betrieb auszeichnen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch eine Lageranordnung mit einer Tragrolle, die von einem Lager gelagert wird,
2 die Einzelheit „Z” gemäß 1,
3 in radiale Richtung betrachtet einen Teil der Oberfläche eines hülsenförmigen Körpers der Lageranordnung mit Ausnehmungen nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
4 in der Darstellung gemäß 3 eine alternative Ausgestaltung der Ausnehmungen.
In 1 ist eine Lageranordnung 1 zu sehen, die dazu dient, einen Tragrollenmantel 2 einer Fördereinrichtung zu lagern. Die gesamte Anordnung, die in
1 dargestellt ist, kann als Tragrolle angesprochen werden. Dargestellt ist eine Welle 11, auf der ein Rillenkugellager 3 festgelegt ist. Der Außenring 4 des Rillenkugellagers 3 trägt einen Trägerkörper 8, der einen einseitigen Bord 10 aufweist, der den Außenring 4 axial umgreift und für ihn eine axiale Anlage bildet. Ansonsten sind in Nuten angeordnete Sprengringe 13, 14 und 15 vorgesehen, mit denen das Lager 3 relativ zur Welle 11 und das Lager 3 relativ zum Trägerkörper 8 axial festgelegt werden kann.
Der Tragrollenmantel 2 ist als hohlzylindrisches Bauteil, also als Rohr, ausgebildet, wobei in beiden axialen Endbereichen eine Lageranordnung 1 angeordnet ist, wie sie in 1 zu sehen ist. In die nach innen gerichtete Oberfläche des Tragrollenmantels 2 ist ein hülsenförmiger Körper 6 eingepresst, der mit Presspassung in dem Tragrollenmantel 2 sitzt. Zwischen dem hülsenförmigen Körper 6 und dem Trägerkörper 8 ist eine Dämpfungsschicht 5 aus Elastomer- oder Gummimaterial angeordnet, die vorliegend als hohlzylindrische Schicht ausgeführt ist. Das Elastomer- bzw. Gummimaterial kann mit dem hülsenförmigen Körper 6 und/oder mit dem Trägerkörper 8 durch einen Spritzgießprozess oder durch einen Vulkanisationsprozess direkt verbunden sein.
Dabei ist vorgesehen, dass der hülsenförmige Körper 6 zumindest im Bereich der axialen Erstreckung der Dämpfungsschicht 5 eine Anzahl sich radial (radiale Richtung r) durch den hülsenförmigen Körper 6 erstreckender Ausnehmungen 7 aufweist. Die Ausnehmungen 7 durchsetzen den hülsenförmigen Körper 6 vollständig, wie es aus 2 hervorgeht. Dabei ergibt sich aufgrund der Beschaffenheit bzw. Elastizität des Materials der Dämpfungsschicht 5, dass das Material zumindest teilweise in die Ausnehmungen 7 eintreten kann. In 2 ist ein „Meniskus” 12 skizziert, der andeutet, dass je nach den Spannungsverhältnissen im Material der Dämpfungsschicht Material in die Aus nehmungen 7 mehr oder weniger stark eintritt. Die in 2 dargestellten vier Ausnehmungen 7 in Form von Bohrungen zeigen vier verschiedene „Füllgrade” an, d. h. je nach den Verhältnissen bei der Herstellung der Dämpfungsschicht 5 tritt das Elastomermaterial mehr oder weniger stark in die Bohrungen ein und liegt nach der Aushärtung des Materials dann wie dargestellt vor.
Vorteilhaft ist, dass in mindestens einem axialen Abschnittsbereich des Tragrollenmantels 2 zwischen der inneren zylindrischen Oberfläche des Tragrollenmantels 2 und der Dämpfungsschicht 5 der hülsenförmige Körper 6 angeordnet ist, der den Tragrollenmantel 2 einseitig axial überragt und im axialen Endbereich des Tragrollenmantels 2 einen sich radial nach außen erstreckenden Bund 9 aufweist. Dieser Bund 9 kann auch als Auskragung angesprochen werden und bildet einen definierten axialen Anschlag für den Tragrollenmantel 2. Eine axiale Fixierung des Tragrollenmantels 2 relativ zum hülsenförmigen Körper 6 ist damit in vereinfachter Weise möglich.
Infolge des Anspritzens bzw. des Vulkanisierens der Dämpfungsschicht 5 können neben radialen Kräften auch axiale Kräfte über die Dämpfungsschicht 5 und damit zwischen Lager 3 und Tragrollenmantel 2 übertragen werden.
In den 3 und 4 sind Beispiele für die Ausgestaltung der Ausnehmungen 7 in dem hülsenförmigen Körper 6 zu sehen. Dabei kommen (gemäß 3) bevorzugt kreisrunde Ausnehmungen 7 (Bohrungen) zum Einsatz, die gleichförmig über die Oberfläche des hülsenförmigen Körpers 6 verteilt angeordnet sind.
Gemäß 4 sind auch Langlöcher möglich, die relativ zueinander gleichförmig versetzt angeordnet sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1738837 U [0003]
- GB 592043 A [0003]
- DE 2801879 A1 [0004]
- AT 215887 [0005]
- DE 2400701 A1 [0005]
- US 3362760 [0005]

Claims

Lageranordnung (1) für eine zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildete Tragrolle, mit mindestens einem einen Tragrollenmantel (2) lagernden Lager (3), wobei zwischen einem Ring (4) des Lagers (3) und dem Tragrollenmantel (2) direkt oder indirekt eine Dämpfungsschicht (5) angeordnet ist und wobei in mindestens einem axialen Abschnittsbereich des Tragrollenmantels (2) zwischen der inneren zylindrischen Oberfläche des Tragrollenmantels (2) und der Dämpfungsschicht (5) ein hülsenförmiger Körper (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Körper (6) zumindest im Bereich der axialen Erstreckung der Dämpfungsschicht (5) eine Anzahl sich radial durch den hülsenförmigen Körper (6) erstreckender Ausnehmungen (7) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) in radialer Richtung (r) gesehen eine runde Form aufweisen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) in radialer Richtung (r) gesehen eine längliche Form aufweisen.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Ausnehmungen (7) in radialer Richtung (r) gesehen zwischen 25% und 60% der gesamten Oberfläche des hülsenförmigen Körpers beträgt.
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Ausnehmungen (7) in radialer Richtung (r) gesehen zwischen 33% und 50% der gesamten Oberfläche des hülsenförmigen Körpers beträgt.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (5) aus Elastomermaterial besteht.
Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (5) aus Polyurethan besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (5) aus Gummimaterial besteht.
Lageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (5) aus Nitrilkautschuk (NBR) besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dämpfungsschicht (5) und mindestens einem radial angrenzenden Bauteil ein Haftvermittler angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem einen Ring (4) des Lagers (3) und der Dämpfungsschicht (5) ein Trägerkörper (8) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Körper (6) und/oder der Trägerkörper (8) aus Metall besteht.
Lageranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Körper (6) aus Eisen- oder Stahlblech besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (5) zwischen den einen Ring (4) des Lagers (3) oder den Trägerkörper (8) und den hülsenförmiger Körper (6) durch einen Spritzgießvorgang eingebracht ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Körper (6) den Tragrollenmantel (2) einseitig axial überragt und im axialen Endbereich des Tragrollenmantels (2) einen sich radial nach außen erstreckenden Bund (9) aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Körper (6) mit Presspassung in dem hohlzylindrischen Abschnitt des Tragrollenmantels (2) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (8) einen Bord (10) aufweist, der den Ring (4) des Lagers (3) axial übergreift.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Lager (3) ein Wälzlager ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrollenmantel (2) als Rohr konstanter Wanddicke ausgebildet ist, das in beiden axialen Endbereichen mit je einem Lager (3) gelagert ist.