DE102016213861A1 - Spherical roller bearings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager (70) zum Lagern einer schweren Last (10), beispielsweise eines kippbaren Tiegels (12) oder eines Stahlkonverters (14), welches einen Innenring (72) und einen koaxial dazu angeordneten Außenring (74) aufweist, zwischen denen in zwei Wälzkörperreihen (86, 88) tonnenförmige Wälzkörper (84, 85) angeordnet sind, und bei dem die Wälzkörper (84) der ersten Wälzkörperreihe (86) auf einer ersten Innenringlaufbahn (76) sowie einer ersten Außenringlaufbahn (78) und die Wälzkörper (85) der ersten Wälzkörperreihe (88) auf einer zweiten Innenringlaufbahn (80) und einer zweiten Außenringlaufbahn (82) abrollen. Außerdem ist bei diesem Pendelrollenlager (70) vorgesehen, dass der Innenring (72) eine Innenringbohrung (90) und der Außenring (74) eine zylindrische Außenmantelfläche (120) aufweist, dass die Innenringbohrung (90) eine Innenringlängsachse (100) und die zylindrische Außenmantelfläche (75) des Außenrings (74) eine Außenringlängslachse (102) aufweist, und dass die Innenringlängsachse (100) in Bezug zur Außenringlängsachse (102) um einen Schrägstellungswinkel (α) schräg ausgerichtet ist. Infolgedessen ergibt sich eine signifikante Verschleißminderung des Pendelrollenlagers (70), wenn eine mittels des Pendelrollenlagers (70) zu lagernde schwere Last (10) gleichfalls einen geneigt bzw. schief ausgerichteten Lagerzapfen (16, 18) aufweist. Außerdem kann das Pendelrollenlager (70) vorteilhaft als Austauschlager für schwere Lasten (10) mit beidseits schief ausgerichteten Lagerzapfen (16, 18) verwendet werden.The invention relates to a spherical roller bearing (70) for supporting a heavy load (10), for example a tiltable crucible (12) or a steel converter (14), which has an inner ring (72) and an outer ring (74) arranged coaxially therebetween in two rows of rolling elements (86, 88) barrel-shaped rolling elements (84, 85) are arranged, and in which the rolling elements (84) of the first row of rolling elements (86) on a first inner ring raceway (76) and a first outer ring raceway (78) and the rolling elements ( 85) of the first row of rolling elements (88) roll on a second inner ring raceway (80) and a second outer ring raceway (82). In addition, it is provided in this spherical roller bearing (70) that the inner ring (72) has an inner ring bore (90) and the outer ring (74) has a cylindrical outer circumferential surface (120) that the inner ring bore (90) has an inner ring longitudinal axis (100) and the cylindrical outer circumferential surface (75) of the outer ring (74) has an outer ring longitudinal axis (102), and that the inner ring longitudinal axis (100) with respect to the outer ring longitudinal axis (102) is inclined by a skew angle (α). As a result, there is a significant reduction in the wear of the spherical roller bearing (70) when a heavy load (10) to be supported by the spherical roller bearing (70) also has a tilted or skewed journal (16, 18). In addition, the spherical roller bearing (70) can be advantageously used as a replacement bearing for heavy loads (10) with on both sides obliquely aligned bearing journals (16, 18).
Description
Die Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager zum Lagern einer schweren Last, beispielsweise eines kippbaren Tiegels oder eines Stahlkonverters, welches einen Innenring und einen koaxial dazu angeordneten Außenring aufweist, zwischen denen in zwei Wälzkörperreihen tonnenförmige Wälzkörper angeordnet sind, und bei dem die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe auf einer ersten Innenringlaufbahn sowie einer ersten Außenringlaufbahn und die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe auf einer zweiten Innenringlaufbahn und einer zweiten Außenringlaufbahn abrollen.The invention relates to a spherical roller bearing for supporting a heavy load, such as a tiltable crucible or a steel converter, which has an inner ring and a coaxially arranged outer ring between which barrel-shaped rolling elements are arranged in two rows of rolling elements, and wherein the rolling elements of the first row of rolling elements on a roll the first inner ring raceway and a first outer ring raceway and the rolling elements of the first row of rolling elements on a second inner ring raceway and a second outer ring raceway.
Aus dem Stand der Technik sind sehr schwere Tiegel oder Stahlkonverter bekannt, die zwei gegenüberliegend abstehende Tragzapfen aufweisen, mittels denen der Tiegel oder Stahlkonverter über Wälzlager verschwenkbar beziehungsweise kippbar an einem Traggerüst gelagert ist. Derartige Tiegel oder Stahlkonverter kommen zum Beispiel bei der Produktion von Stahl aus flüssigem Roheisen zum Einsatz. Aus Gründen der Kosteneffizienz ist man bestrebt, möglichst große Chargen von bis zu 1000 t zu erzeugen. Demzufolge hat ein solches Lager außerordentlich hohen mechanischen und thermischen Anforderungen dauerhaft standzuhalten. Die hohe Masse des Stahlkonverters kann in Verbindung mit der Temperaturbelastung darüber hinaus zu einer temporären oder dauerhaften Geometrieänderung an Teilen des Tiegels oder Stahlkonverters führen, insbesondere zu einer Schiefstellung der Tragzapfen, wodurch die mechanische Belastung der Wälzlager beträchtlich zunehmen kann.Very heavy crucibles or steel converters are known from the prior art, which have two opposing projecting trunnions, by means of which the crucible or steel converter is mounted on a support frame so as to be pivotable or tiltable via rolling bearings. Such crucibles or steel converters are used, for example, in the production of steel from molten pig iron. For reasons of cost efficiency, efforts are being made to produce as large as possible batches of up to 1000 t. Consequently, such a bearing has to withstand extremely high mechanical and thermal requirements permanently. In addition, the high mass of the steel converter in combination with the temperature load can lead to a temporary or permanent geometry change on parts of the crucible or steel converter, in particular to a misalignment of the trunnions, whereby the mechanical load of the rolling bearings can increase considerably.
Die
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein betriebssicheres, langlebiges sowie kostengünstig herstellbares und montierbares Pendelrollenlager zur Lagerung einer schweren Last, wie beispielsweise einen kippbaren Tiegel, einen Stahlkonverter oder dergleichen vorzustellen, welche schräg gestellte Lagerzapfen aufweist. The invention is therefore based on the object to present a reliable, durable and cost-producible and mountable spherical roller bearings for supporting a heavy load, such as a tilting pot, a steel converter or the like, which has inclined journal.
Diese Aufgabe wird durch ein Pendelrollenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an. Zudem wird eine vorteilhafte Verwendung eines solchen Pendelrollenlagers beansprucht. This object is achieved by a spherical roller bearing with the features of claim 1. The dependent claims indicate advantageous developments. In addition, an advantageous use of such a spherical roller bearing is claimed.
Demnach geht die Erfindung aus von einem Pendelrollenlager zum Lagern einer schweren Last, beispielsweise eines kippbaren Tiegels oder eines Stahlkonverters, welches einen Innenring und einen koaxial dazu angeordneten Außenring aufweist, zwischen denen in zwei Wälzkörperreihen tonnenförmige Wälzkörper angeordnet sind, und bei dem die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe auf einer ersten Innenringlaufbahn sowie einer ersten Außenringlaufbahn und die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe auf einer zweiten Innenringlaufbahn und einer zweiten Außenringlaufbahn abrollen.Accordingly, the invention is based on a spherical roller bearing for supporting a heavy load, such as a tiltable crucible or a steel converter, which has an inner ring and a coaxially arranged outer ring between which barrel-shaped rolling elements are arranged in two rows of rolling elements, and wherein the rolling elements of the first Rolling element row rolling on a first inner ring raceway and a first outer ring raceway and the rolling elements of the first row of rolling elements on a second inner ring raceway and a second outer ring raceway.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist vorgesehen, dass der Innenring eine Innenringbohrung und der Außenring eine zylindrische Außenmantelfläche aufweist, dass die Innenringbohrung eine Innenringlängsachse und die zylindrische Außenmantelfläche des Außenrings eine Außenringlängslachse aufweist, und dass die Innenringlängsachse in Bezug zur Außenringlängsachse um einen Schrägstellungswinkel schräg ausgerichtet ist.To achieve the above object, it is provided that the inner ring has an inner ring bore and the outer ring has a cylindrical outer circumferential surface, that the inner ring bore has an inner ring longitudinal axis and the cylindrical outer surface of the outer ring Außenringlängslachse, and that the inner ring longitudinal axis is inclined with respect to the outer ring longitudinal axis by a skew angle ,
Durch die schräge Innenringbohrung wird mit geringem Aufwand der nachteilige Einfluss einer taumelnden Bewegung eines schief stehenden Lagerzapfens der schweren Last auf den Verschleiß des Pendelrollenlagers verringert. Beispielsweise lässt sich das erfindungsgemäße Pendelrollenlager in vorteilhafter Weise als Austauschlager für vorhandene Tiegel oder Stahlkonverter mit betriebsbedingt schräg gebogenen Schenkzapfen verwenden.Due to the oblique inner ring bore, the disadvantageous influence of a tumbling movement of a skewed bearing journal of the heavy load on the wear of the spherical roller bearing is reduced with little effort. For example, the spherical roller bearing according to the invention can advantageously be used as a replacement bearing for existing crucible or steel converter with operating obliquely bent Schenkzapfen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen sein, dass der Schrägstellungswinkel α der Innenringbohrung den gleichen Wert aufweist wie derjenige Winkel β, unter dem der jeweilige Lagerzapfen geneigt ausgerichtet von der schweren Last absteht. Infolgedessen erreicht das Pendelrollenlager eine maximale Gebrauchsdauer bei minimalem Verschleiß.According to an advantageous development, it can be provided that the skew angle α of the inner ring bore has the same value as the angle β under which the respective bearing pin projects inclinedly away from the heavy load. As a result, the spherical roller bearing reaches a maximum service life with minimal wear.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die axiale Breite der ersten Innenringlaufbahn und die axiale Breite der zweiten Innenringlaufbahn jeweils ausgehend von einem ersten Breitenminimum beziehungsweise einem zweiten Breitenminimum in Umfangsrichtung der beiden Innenringlaufbahnen bis zu einem ersten Breitenmaximum beziehungsweise einem zweiten Breitenmaximum linear breiter werden, und dann im weiteren Verlauf bis zu dem ersten Breitenminimum beziehungsweise dem zweiten Breitenminimum linear schmaler werden. It can further be provided that the axial width of the first inner ring raceway and the axial width of the second inner ring raceway become linearly wider, starting from a first minimum width or a second minimum width in the circumferential direction of the two inner ring raceways, up to a first maximum width or a second maximum width, respectively, and then further course to the first width minimum or the second width minimum linearly narrower.
Weiter ist in diesem Zusammenhang eine Weiterbildung vorteilhaft, bei der vorgesehen ist, dass die erste Innenringlaufbahn und die zweite Innenringlaufbahn axial innen durch einen kreisförmigen Mittelsteg voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Innenringlaufbahnen hinsichtlich ihrer axialen Breite und auf den Umfang des Innenrings bezogen derart zueinander versetzt ausgebildet sind, dass das Breitenminimum der ersten Innenringlaufbahn dort ausgebildet ist, wo das Breitenmaximum der zweiten Innenringlaufbahn ausgebildet ist, und dass das Breitenmaximum der ersten Innenringlaufbahn dort ausgebildet ist, wo das Breitenminimum der zweiten Innenringlaufbahn ausgebildet ist. Infolgedessen ist eine axial großflächigere Führung der Wälzkörper bei schief- beziehungsweise schräg stehenden Lagerzapfen gegeben, so dass insbesondere deren teilweises seitliches Herausrutschen aus dem Pendelrollenlager vermieden wird.Further, in this context, a development is advantageous in which it is provided that the first inner ring raceway and the second inner ring race are axially spaced from each other by a circular central web, wherein the two inner ring tracks with respect to their axial width and relative to the circumference of the inner ring relative to each other are formed so that the width minimum of the first inner ring raceway is formed where the maximum width of the second inner ring raceway is formed, and that the maximum width of the first inner ring raceway is formed where the width minimum of the second inner ring raceway is formed. As a result, an axially larger-scale guidance of the rolling elements is given in skewed or inclined journal, so that in particular their partial lateral slipping out of the spherical roller bearings is avoided.
Vorzugsweise ist der Außenring axial geteilt ausgebildet, so dass dieser aus einem ersten halbkreisförmigen Teilaußenring sowie einem zweiten halbkreisförmigen Teilaußenring zusammengefügt wird. Hierdurch wird eine besonders einfache Montage sowie im Fehlerfall eine Demontage des Pendelrollenlagers ermöglicht. Die beiden Teilaußenringe können dazu durch Bolzenverbindung miteinander verbunden sein. Alternativ dazu kann der Außenring auch ungeteilt ausgeführt sein.Preferably, the outer ring is formed axially divided, so that it is assembled from a first semicircular part outer ring and a second semicircular part outer ring. As a result, a particularly simple assembly and disassembly of the spherical roller bearing is possible in case of failure. The two partial outer rings can be connected to each other by bolt connection. Alternatively, the outer ring can also be designed undivided.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In der Zeichnung zeigtFor a better understanding of the invention, the description is accompanied by a drawing of an embodiment. In the drawing shows
Demnach zeigt
Der Stahlkonverter
Die
Der Innenring
Der Außenring
Der Schrägstellungswinkel α der Innenringbohrung
Wie
Die erste Innenringlaufbahn
Aufgrund der speziellen Geometrie der beiden Innenringlaufbahnen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Schwere Last Heavy load
- 1212
- Tiegel crucible
- 1414
- Stahlkonverter steel converter
- 1616
- Erster Lagerzapfen First journal
- 1818
- Zweiter Lagerzapfen Second journal
- 2020
- Erstes Pendelrollenlager (Stand der Technik) First spherical roller bearing (prior art)
- 2222
- Zweites Pendelrollenlager (Stand der Technik) Second spherical roller bearing (prior art)
- 2626
- Horizontale horizontal
- 2828
- Symmetrieachse, Hochachse des Stahlkonverters Symmetry axis, vertical axis of the steel converter
- 3030
-
Längsachse des ersten Lagerzapfens
16 Longitudinal axis of thefirst journal 16 - 3232
-
Längsachse des ersten Lagerzapfens
18 Longitudinal axis of thefirst journal 18 - 4242
-
Innenring des Pendelrollenlagers
20 Inner ring of thespherical roller bearing 20 - 4444
-
Außenring des Pendelrollenlagers
20 Outer ring of thespherical roller bearing 20 - 4646
-
Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe der Pendelrollenlager
20 ,22 Rolling elements of the first row of rolling elements of thespherical roller bearings 20 .22 - 4747
-
Wälzkörper der zweiten Wälzkörperreihe der Pendelrollenlager
20 ,22 Rolling elements of the second row of rolling elements of thespherical roller bearings 20 .22 - 4848
-
Axialbewegung der Wälzkörper
46 Axial movement of the rollingelements 46 - 5050
-
Axialbewegung der Wälzkörper
47 Axial movement of the rollingelements 47 - 5252
- Hauptlastrichtung Main load direction
- 5454
-
Erste Verschleißzone am Außenring des Pendelrollenlagers
20 First wear zone on the outer ring of thespherical roller bearing 20 - 5656
-
Zweite Verschleißzone am Außenring des Pendelrollenlagers
20 Second wear zone on the outer ring of thespherical roller bearing 20 - 5858
- Erste Außenringlaufbahn First outer ring raceway
- 6060
- Zweite Außenringlaufbahn Second outer ring raceway
- 6262
-
Längsmittelachse des Pendelrollenlagers
20 Longitudinal center axis of thespherical roller bearing 20 - 6464
-
Durchgangsbohrung im Außenring
44 Through hole in theouter ring 44 - 7070
- Pendelrollenlager Spherical roller bearings
- 7272
-
Innenring des Pendelrollenlagers
70 Inner ring of thespherical roller bearing 70 - 7474
-
Außenring des Pendelrollenlagers
70 Outer ring of thespherical roller bearing 70 - 7575
-
Zylindrische Außenmantelfläche des Außenrings
74 Cylindrical outer circumferential surface of theouter ring 74 - 7676
-
Erste Innenringlaufbahn des Pendelrollenlagers
70 First inner raceway of thespherical roller bearing 70 - 7878
-
Erste Außenringlaufbahn des Pendelrollenlagers
70 First outer ring raceway of thespherical roller bearing 70 - 8080
-
Zweite Innenringlaufbahn des Pendelrollenlagers
70 Second inner raceway of thespherical roller bearing 70 - 8282
-
Zweite Außenringlaufbahn des Pendelrollenlagers
70 Second outer ring raceway of thespherical roller bearing 70 - 8484
-
Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe
86 Rolling elements of the first row of rollingelements 86 - 8585
-
Wälzkörper der zweiten Wälzkörperreihe
88 Rolling elements of the second row of rollingelements 88 - 8686
- Erste Wälzkörperreihe First row of rolling elements
- 8888
- Zweite Wälzkörperreihe Second row of rolling elements
- 9090
- Innenringbohrung Inner ring bore
- 9292
- Absatz am Lagerzapfen Paragraph on the journal
- 9494
-
Durchgangsbohrung im Außenring
74 Through hole in theouter ring 74 - 9696
- Bohrung, Aufnahme im Gehäuse oder Traggerüst Bore, housing in the housing or support frame
- 9898
- Gehäuse, Traggerüst Housing, support frame
- 100100
- Innenringlängsachse Inner ring longitudinal axis
- 102102
- Außenringlängsachse Outer ring longitudinal axis
- 110110
-
Erster Rand des Mittelstegs
114 First edge of thecentral pier 114 - 112112
-
Zweiter Rand des Mittelstegs
114 Second edge of thecentral pier 114 - 114114
-
Mittelsteg am Innenring
72 Center bar on theinner ring 72 - 116116
-
Erste Stirnfläche des Innenrings
72 First end face of theinner ring 72 - 118118
-
Zweite Stirnfläche des Innenrings
72 Second end face of theinner ring 72 - 120120
-
Außenmantelfläche des Außenrings
74 Outer shell surface of theouter ring 74 - αα
- Schrägstellungswinkel der Innenringbohrung Inclined angle of the inner ring bore
- ββ
-
Winkel, Schrägstellung der Lagerzapfen
16 ,18 Angle, inclination of thejournals 16 .18 - B1B1
- Umfangsseitige Breite erste Innenringlaufbahn Peripheral width first inner ring raceway
- B2B2
- Umfangsseitige Breite zweite Innenringlaufbahn Peripheral width second inner ring raceway
- B_min1B_min1
- Erstes Breitenminimum First latitude minimum
- B_max1B_max1
- Erstes Breitenmaximum First latitude maximum
- B_min2B_min2
- Zweites Breitenminimum Second latitude minimum
- B_max2B_max2
- Zweites Breitenmaximum Second latitude maximum
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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