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Die Erfindung befasst sich mit einer verbesserten Ausbildung von Zylinderrollenlagern sowie einer Lagerung einer Stranggießanlage.
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Sollen Wellen besonders preiswert drehgelagert werden, wird gerne auf Rillenkugellager zurückgegriffen. Allerdings sind die Traglasten von Rillenkugellagern eher gering, so dass für Anwendungen mit höheren Traglasten oftmals auf Zylinderrollenlager zurückgegriffen werden muss.
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Allgemein umfassen Zylinderrollenlager einen ersten Lagerring, einen zweiten Lagerring und Wälzkörper in der Form von Rollen, die auf von den Lagerringen bereitgestellten Laufbahnen während des Betriebs des Zylinderrollenlagers abrollen. Zur Übertragung von axialen Kräften ist die Laufbahn eines der beiden Lagerringe zwischen zwei, einen gegenseitigen axialen Abstand zueinander einhaltenden Borden angeordnet, wobei die beiden Borde und die Stirnseiten der Rollen, die auf dieser Laufbahn abrollen, einen geringen, gemeinsamen Überdeckbereich haben. Diese beiden Borde, welche insofern aus dem Niveau, welches von der Laufbahn gebildet wird, heraustreten und somit vereinfacht ausgedrückt ein u-förmiges Profil bilden, sind in der Regel zur Reduzierung von Kosten einstückig zusammen mit der entsprechenden Laufbahn verbunden.
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Bis auf wenige Ausnahmen ist der dem zwei Borde umfassenden Lager koaxial zugeordnete Lagerring mit keinem oder nur mit einem Bord versehen. So ist etwa die Bauform NJ/HJ mit einem Winkelbord versehen, welcher zwar die Laufbahn dieses Lagerrings durch zwei Borde begrenzt. aber die axiale Erstreckung dieses Lagerrings gegenüber dem anderen Lagerring vergrößert und daher besondere Einbaugegebenheiten erfordert. Diese axiale Vergrößerung des anderen Lagerrings ist dann nicht gegeben, wenn auf NUP, NP, NJP Lagerbauformen zurückgegriffen wird. Während bei der Bauform NJ/HJ die Verbindung zwischen dem entsprechenden Lagerring und dem Winkelbord sehr einfach, etwa durch Aufpressen oder Aufschrumpfen realisiert werden kann, erfordern andere Bauformen zur Befestigung des insofern vierten Bords aufwändige Schraub- oder Schweißverbindungen.
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Auch wenn Bauformen durch die vier Borde einen hohen Reibungswiderstand haben, wird gegenüber den Bauformen NJ oder NF -um nur einige zu nennenals positiv angesehen, dass diese Bauformen einbaufähige Zylinderrollenlager bilden und somit ausgeschlossen wird, dass stets werkseitig vorgenommene Paarungen von beiden Lagerringen und Rollen verbaut werden, die aufeinander abgestimmt sind, und nicht Paarungen realisiert werden, die einfach aus den dem Nutzer zur Verfügung gestellten Einzelkomponenten gebildet werden.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, einbaufertiges Wälzlager mit hoher Tragzahl anzugeben.
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Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Erfindung geht von einem Zylinderrollenlager aus. Dieses Zylinderrollenlager umfasst einem ersten Lagerring mit einer in Ihrer Hauptform zylindrischen, sich axial in Richtung der Drehachse DA des Zylinderrollenlagers erstreckenden ersten Laufbahn, die einen ersten und einen zweiten Bord aufweist, wobei der erste Bord das erste Ende der ersten Laufbahn und der zweite Bord das dem ersten gegenüberliegende zweite Ende der ersten Laufbahn bildet. Unter zylindrischer Hauptform ist zu verstehen, dass es sich zwar um ein typisches Zylinderrollenlager handelt, es jedoch nicht ausgeschlossen ist, dass eine Profilierung der Laufbahn, abweichend von einer vollkommen zylindrischen Grundform, vorgesehen sein kann. Ferner ist ein zweiter Lagerring gegeben, der ebenfalls in Ihrer Hauptform eine zylindrische, sich axial in Richtung der Drehachse DA des Zylinderrollenlagers erstreckende, koaxial zur ersten Laufbahn verlaufende zweite Laufbahn hat. Diese zweite Laufbahn wird auch durch zwei Borde begrenzt, die das jeweilige Ende der zweiten Laufbahn bilden. Die Borde sind jeweils als einstückige Einheit ausgeführt, was eine schnelle und kostengünstige Herstellbarkeit sicherstellt. Unter Borden sind im Rahmen der Erfindung nicht nur die bekannten, zumeist symmetrische ausgeführten Borde zu verstehen, welche deutlich erhaben aus dem Niveau, welches von der Laufbahn gebildet wird, heraustreten und somit vereinfacht ausgedrückt ein u-förmiges Profil bilden, sondern auch deutliche reduzierte, minimaldimensionierte Erhebungen, welche in selbiger Richtung aus dem Niveau, welches von der Laufbahn gebildet wird, heraustreten.
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Diese beiden Borde, welche insofern aus dem Niveau, welches von der Laufbahn gebildet wird, heraustreten und somit vereinfacht ausgedrückt ein u-förmiges Profil bilden,
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Auf den beiden Laufbahnen wälzen während des Betriebs Rollen ab, deren axiale Längen L2 etwas kleiner sind als die axiale Länge L1 eines ersten, sich zwischen den beiden Borden am ersten Lagerring ausdehnenden axialen Zwischenraums.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung einer verbesserten Lagerung beispielsweise einer Welle wird dadurch sichergestellt, dass die zweite Laufbahn axial derart dimensioniert ist, dass sich gegenüber dem dritten Bord und vierten Bord ein ausreichender axial ausdehnender Zwischenraum ergibt. Um den Wälzkörpersatz auf den Lagerinnenring montieren, das heißt aufschieben zu können, aber trotzdem sicherzustellen, dass das Lager beim Transfer zum Montageort verliersicher zusammengehalten wird, kann dieser demontierbar gestaltet sein, beispielsweise geschraubt oder mittels eines Fey-Rings. Erfindungsgemäß wird jedoch mindestens ein Bord des Lagerinnenrings, sprich der dritte und/oder der vierte Bord in seiner radialen Ausdehnung stark reduziert ausgeführt, dass unter Erwärmung die Montage des im ersten Lagerring befindlichen Rollensatzes gewährleistet ist. Erstaunlicherweise hat sich herausgestellt, dass eine radiale Ausdehnung von 0,5 bis 2 ‰ des Laufbahndurchmessers ausreichend ist, um einen sicheren Halt zu gewährleisten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden sowohl der dritte, als auch der vierte Bord in dem vorgenannten Bereich dimensioniert. Dies gewährleistet die Montagefähigkeit von beiden Seiten. Zudem muss der Innenring nicht besonders gerichtet montiert werden, was das Fehlerrisiko minimiert.
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Des Weiteren ist bevorzugt, dass der dritte oder der vierte Bord eine radiale Ausdehnung aufweist, die mindestens der Kantenverrundung des Wälzkörpers entspricht.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass der dritte Bord und der vierte Bord eine kleinere axiale Ausdehnung als der erste Bord und der zweite Bord aufweisen. Dies ist im Hinblick auf die Fertigung sowie die geometrischen Verhältnisse des Innenrings besonders vorteilhaft.
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Es ist denkbar, dass bei Ausrichtung der axialen Mitten M von erstem und zweitem Lagerring und den Rollen sich zwischen den Stirnflächen der Rollen und dem dritten und vierten Bord und der Schulter jeweils axiale Abstände A2, A3 einstellen, die sehr viel größer sind als die axialen Abstände A1 zwischen den beiden Borden am ersten Lagerring und den Stirnflächen der Rollen. Dies ist besonders bevorzugt, um ein Lager bereitzustellen, dass eine große axiale Beweglichkeit ermöglicht.
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Halten der dritte und der vierte Bord zu den entsprechenden Stirnseiten der Rollen große, die Rollen freistellende axiale Abstände A2, A3 ein, wird während des Betriebs des Lagers durch die Festlegung der Rollen zwischen beiden Borden am anderen Lagerring ein nachteiliger reibender Kontakt zwischen dem dritten und dem vierten Bord und dem Wälzkörper ausgeschlossen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Laufbahn profiliert ausgebildet. Dies ermöglicht eine ideale, gleichmäßige Krafteinleitung, zum Beispiel bei hohen Relativkräften.
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Es ist weiterhin denkbar, sowohl die erste, als auch die zweite Laufbahn profiliert auszuführen, um ein besonders ebenmäßige Krafteinleitung auch am Innenring sicherzustellen.
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Eine besonders robuste Stranggießanlage ist dann gegeben, wenn die Rollen der Strangführung mittels eines Festlagers und eines weiteren Lagers, das die Eigenschaften eines Loslagers aufweist, drehgelagert angeordnet ist, wobei das Lager, dass die Eigenschaften des Loslagers aufweist ein Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
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Bildet das, im weiteren der Einfachheit „Loslager“ genannte Lager, wegen der vorgesehenen reduzierten radialen Ausdehnung des oder der Borde am inneren Lagerring eine verliersichere Einheit aus den beide Lagerringen und den Rollen, sind Beschränkungen des Einbauorts in der Stranggießanlage überwunden, die sich sonst aus der Montage anderer Lagerbauformen ergeben.
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Besonders geeignet ist des Weiteren, das andere Lager der Rollen der Stranggießanlage mit einem Pendelrollenlager auszuführen, wobei Kipp- oder Biegemomente an der Welle weitgehend vermieden werden können.
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Es zeigen:
- 1 ein Zylinderrollenlager nach der Erfindung;
- 2 eine Detailausschnitt Y des in 1 dargestellten Lagers; und
- 3 eine schematische Ansicht einer Rollenlagerstelle einer Stranggießanlage quer zur Vorschubrichtung
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Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.
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Das in 1 gezeigte Zylinderrollenlager 1 wird von einem ersten Lagerring 2, einem zweiten Lagerring 3, einer Mehrzahl von zylindrischen Rollen 4 gebildet. Dabei bildet der erste Lagerring 2 den äußeren Lagerring und der zweite Lagerring 3 den inneren Lagerring ab, wie die radiale Lage der beiden Lagerringe zur gezeigten Drehachse DA zeigt,
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Der erste Lagerring 2 ist mit einer ersten, sich in axialer Richtung erstreckenden Laufbahn 6 versehen. Das erste axiale Ende der ersten Laufbahn 6 wird von einem ersten Bord 9.1 und das andere axiale Ende 8 dieser Laufbahn 6 wird von einem zweiten Bord 9.2 gebildet, wobei die beiden Borde 9.1, 9.2 aus dem Niveau, welches von der ersten Laufbahn 6 gebildet wird, in Richtung der Drehachse DA heraustreten, wobei die beiden Borde 9.1, 9.2 eine einstückige Einheit des ersten Lagerrings 2 sind und wobei die beiden Borde 9.1, 9.2 zwischen sich einen ersten Zwischenraum 10.1 bereitstellen, der eine axiale Länge L1 hat.
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Ist das Zylinderrollenlager 1, so wie in 1 gezeigt, montiert, greifen die Rollen 4 teilweise in den ersten Zwischenraum 10.1 ein. Da allerdings die axiale Länge L2 der Rollen 4 etwas geringer ist als die axiale Länge L1 des Zwischenraums, stellt sich zwischen den Stirnseiten 11.1, 11.2 und den Borden 9.1., 9.2 jeweils ein sehr kleiner axialer Abstand A1 ein, wenn die Rollen 4 zu dem ersten Lagerring 2 zentrisch ausgerichtet sind.
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Der zweite Lagerring 3 ist ebenfalls mit einer Laufbahn versehen, welche zur besseren Unterscheidung der Laufbahnen als zweite Laufbahn 12 bezeichnet ist. Diese zweite Laufbahn 12 ist von einem, sich in Richtung des ersten Bordes 9.1 erstreckenden dritten Bord 9.3 und einem sich in Richtung des zweiten Bordes 9.2 erstreckenden vierten Bord 9.4 begrenzt, die ebenso wie die Borde 9.1, 9.2 einstückiger Teil des in diesem Fall zweiten Lagerrings 3 sind. Der dritte Bord 9.3 und der vierte Bord 9.4 haben jeweils im Vergleich zu den Borden 9.1 und 9.2 eine reduzierte radiale Ausdehnung C, wobei diese bei den Borden 9.3 und 9.4 unterschiedlich ausgeprägt sein kann. Der vierte Bord 9.4 weist in 1 eine radiale Ausdehnung von 0,5 bis 2 ‰ des Laufbahndurchmessers LD auf.
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Die Laufbahn kann zudem eine in der zweiten Laufbahn 11 eingebrachte Nut 14 aufweisen, die die Kerbspannungen zwischen der Laufbahn 11 und dem Bord 9.4 oder Kerbspannungen zwischen der Laufbahn 11 und dem Bord 9.3 minimiert.
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Zwischen den beiden koaxial zueinander angeordneten Lagerringen 2, 3 sind Rollen 4 angeordnet, die während des Betriebs des Zylinderrollenlagers 1 auf den von den Lagerringen 2, 3 bereitgestellten Laufbahnen 6, 12 abrollen.
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Wie anhand von 1 leicht nachvollzogen werden kann, weist der vierte Bord 9.4 eine radiale Ausdehnung von 0,5 bis 2 ‰ des Laufbahndurchmessers LD auf. Diese Dimensionierung ist ausreichend, um eine verliersichere Einheit aus den beiden Lagerringen 2, 3 und den Rollen 4 zu bilden, welche durch den Zusammenhalt aller zu einem erfindungsgemäßen Lager 1 gehörenden Bauteilen dessen Nutzbarkeit und Verwendungsfähigkeit erhöht. Gleichzeitig ist die Montagefähigkeit des gesamten im ersten Lagerring eingesetzten Rollensatzes mit dem zweiten Lagerring gewährleistet. Dies kann zudem dadurch verbessert werden, dass der Bord 9.4 in Richtung der Laufbahn 12 eine zylindrische Fläche E aufweist, die ein Herausrutschen der Wälzkörper beim Transport des Lagers verhindert, und dass sich in entgegengesetzter Richtung der Bord in seiner radialen Ausdehnung dem Laufbahndurchmesser LD annähert, was die Funktion einer Einführschräge für den Rollensatz ausbildet.
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Des Weiteren ist aus 1 ersichtlich, dass die Borde 9.3 und 9.4 des zweiten Lagerrings eine kleinere axiale Ausdehnung B1 und B3 als der erste Bord 9.1 und der zweite Bord 9.2 aufweisen. Im Grunde ist es so, dass durch die geringere axiale Breite B1 des dritten Bordes 9.3 und des vierten Bordes 9.4 gegenüber der axialen Breite des ersten Bordes 9.1 und 9.2 sich bei axialer Ausrichtung der Mitten M von erstem und zweitem Lagerring 2, 3 ein axialer Abstand A2 zwischen dem dritten Bord 9.3, bzw. ein axialer Abstand A3 zwischen dem vierten Bord 9.4 und der dem jeweiligen Bord zugewandten Stirnflächen 11.1, bzw. 11.2 der Rollen 4 einstellt.
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Im Vergleich zu den geringeren Abständen A1 zwischen den Stirnflächen 11.1, 11.2 der Rollen 4 zu den Borden 9.1, 9.2 ist der axiale Abstand A 4 zwischen dem Bord 9.3 und dem Bord 9.4 sehr groß, so dass der zweite Zwischenraum 10.2 im zweiten Lagerring 3 auch axial größer ausfällt als der erste Zwischenraum 10.1 im ersten Lagerring 2.
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Bedingt durch die großen Abstände A2, A3 zwischen den Stirnflächen 11 und dem Bord 9.3 bzw. Bord 9.4 wird eine gewünschte, geringe axiale Beweglichkeit des zweiten Lagerrings 3 gegenüber dem ersten Lagerring 2 nicht behindert. Vielmehr ist es so, dass während des Betriebs des erfindungsgemäßen Zylinderrollenlagers 1 gerade diese großen axialen Abstände A2, A3 sicherstellen, dass ein reibungserhöhender körperlicher Kontakt des Bord 9.3 bzw. dem Bord 9.4 mit den Stirnflächen 11.1 und 11.2 vollständig ausgeschlossen wird.
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2 zeigt einen vergrößerten Detailausschnitt Y des in 1 dargestellten Lagers 1, wobei die radiale Ausdehnung von 0,5 bis 2 ‰ des Laufbahndurchmessers LD des vierten Bord 9.4, sowie die weiteren damit im Zusammenhang stehenden und zuvor beschriebenen Merkmale des Bordes 9.4 verdeutlicht werden.
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Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die in den 1 und 2 gezeigten gleichgroßen Abstände A2, A3 zwischen den Stirnflächen 11 und dem dritten Bord 9.3 bzw. dem Bord 9.4 nicht erfindungswesentlich sind, solange zum Ausschluss von Reibung sichergestellt ist, dass unter Betriebsbedingungen ein körperlicher Kontakt zwischen den Stirnflächen 11.1, 11.2 der Rollen 4 und dem dritten Bord 9.3 bzw. Bord 9.4 ausgeschlossen ist. So kann etwa in einen anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der axiale Abstand A2 geringer dem axialen Abstand A3 sein, während in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Verhältnisse auch umgekehrt realisiert sein können.
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3 zeigt eine Strangführungsrolleneinheit 15, welche aus mehreren Strangführungsrollen 20 bestehen kann, die mittels einer Kombination aus Zylinderrollenlagern 1, welche als Lager mit der Funktion eines Loslagers dienen, sowie Pendelrollenlager 18 als Festlager, gelagert ist. Stranggießen ist ein kontinuierliches Gießverfahren zum Herstellen von Halbzeug aus Eisen- und Nichteisenlegierungen. Beim Stranggießen wird das Metall durch eine gekühlte bodenlose Kokille gegossen und mit erstarrter Schale und meist noch flüssigem Kern nach unten, seitwärts oder oben abgezogen. Der Strang 19 wird dabei durch Rollen, bzw. Rolleneinheiten gestützt, um das Ausmaß des Ausbauchens zu verringern, das wegen des auf die Strangschale wirkenden ferrostatischen Druckes erfolgt. Diese Strangführungsrolleneinheiten 15, die höchsten Beanspruchungen ausgesetzt sind, gehören wegen ihres Einflusses auf die Strangoberfläche zu den zentralen Bauteilen einer Stranggießanlage.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderrollenlager
- 2
- erster Lagerring
- 3
- zweiter Lagerring
- 4
- Rollen
- 5
- -
- 6
- erste Laufbahn
- 7
- erstes Ende
- 8
- anderes Ende
- 9.1; 9.2, 9.n
- Borde
- 10.1, 10.2
- Zwischenraum
- 11.1, 11.2
- Stirnflächen
- 12
- zweite Laufbahn
- 13
- -
- 14
- Nut
- 15
- Strangführungsrolleneinheit
- 16
- -
- 17
- -
- 18
- Pendelrollenlager
- 19
- Strang
- 20
- Strangführungsrollen
- A1, A2, AN
- Axialer Abstand 1, 2, N
- B1, B2, B3
- Axiale Breite des Bordes 1, 2, 3
- C
- Radiale Ausdehnung des Bords
- DA
- Drehachse des Lagers
- E
- Koaxialer Bereich des Bordes
- LD
- Laufbahndurchmesser
