DE10235290A1

DE10235290A1 - Lager

Info

Publication number: DE10235290A1
Application number: DE2002135290
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Schweitzer; Paul Dietl; Andreas Urban; Andreas Lulek; Rupert Huber
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager (1) zur Lagerung eines Maschinenteils zur Drehung um eine Achse (2), mit mindestens einem Innenring (3), mindestens einem Außenring (4), der eine Laufbahn bzw. Laufbahnen (5, 6, 7) aufweist, die durch eine Bohrung oder mehrere Bohrungsabschnitte mit einer Achse (8) gebildet wird bzw. werden, und zwischen Innenring (3) und Außenring (4) angeordneten Wälzkörpern (9). Um Durchbiegungen des zu lagernden Maschinenteils aufnehmen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Achse (8) der Laufbahn bzw. Laufbahnen (5, 6, 7) des Außenrings (4) und die Achse (2) der Drehung des Maschinenteils einen Winkel (alpha) einschließen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager zur Lagerung eines Maschinenteils zur Drehung um eine Achse, mit mindestens einem Innenring, mindestens einem Außenring, der eine Laufahn bzw. Laufbahnen aufweist, die durch eine Bohrung oder mehrere Bohrungsabschnitte mit einer Achse gebildet wird bzw. werden, und zwischen Innenring und Außenring angeordneten Wälzkörpern.
Insbesondere bei der Lagerung von Druckzylindern in Druckmaschinen werden Lageranordnungen mit mehreren Reihen Wälzkörper eingesetzt, um die Kräfte vom Druckzylinder in das Gehäuse übertragen zu können und eine präzise Lagerung des Druckzylinders sicherzustellen. Im Betrieb unterliegt der Druckzylinder einer hohen Belastung, weshalb es zu gewissen Durchbiegungen des Druckzylinders und der am axialen Ende des Druckzylinders angeordneten Zapfen kommt. Die Durchbiegung führt zu unterschiedlicher Belastung in den einzelnen Wälzkörperreihen der mehrreihigen Lageranordnung. Dies hat eine Reduzierung der Lebensdauer der Lager zur Folge, da zumindest eine Wälzkörperreihe eine relativ höhere Belastung aufnehmen muss.
Aus der DE 33 23 900 A1 ist eine mehrreihige (hier: dreireihige) Lageranordnung bekannt, mit der die Zapfen einer Walze gelagert werden. Auf dem konisch ausgebildeten Zapfen der Walze sind drei Lagerinnenringe angeordnet, wobei der Durchmesser der Laufbahnen jeweils verschieden ist. Die zugehörigen drei Lageraußenringe sind geometrisch alle gleich ausgebildet, so dass hier Wälzkörper mit unterschiedlichen Durchmessern zum Einsatz kommen, um eine stabile und präzise Lagerung der Walze zu gewährleisten.
Ähnliche Lösungen für die Lagerung des Zapfens einer Walze sind aus der DE 200 11 947 U1 , der DE 200 11 948 U1 und der DE 200 16 713 U1 bekannt.
Bei all diesen vorbekannten Lösungen werden jedoch keine speziellen Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass auch bei Durchbiegung der Walze und gegebenenfalls der Zapfen eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Lagerkräfte auf die mehreren Wälzkörperreihen der Lageranordnung erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Lageranordnung derart weiterzubilden, dass sichergestellt ist, dass auch bei Durchbiegung der Welle, d.h. insbesondere bei Durchbiegung des Druckzylinders in einer Druckmaschine, eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung auf die einzelnen Wälzkörperreihen der Lageranordnung erfolgt, um die Lebensdauer der Lageranordnung zu erhöhen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Laufbahn bzw. Laufbahnen des Außenrings und die Achse der Drehung des Maschinenteils einen Winkel einschließen.
Erfindungsgemäß wird also die Verformung der Wellenachse bei den zu erwartenden Belastungen konstruktiv dadurch "vorgehalten", dass die Achse der Laufbahn bzw. der Laufbahnen des Außenrings und die Achse der Drehung des Maschinenteils nicht – wie üblich – identisch, sondern so angeordnet sind, dass sie einen geringfügigen Winkel untereinander anschließen. Damit wird erreicht, dass sich bei der erwarteten Durchbiegung der Welle (Biegelinie) eine optimale Verteilung der Kräfte auf die mindestens eine Wälzlagerreihe der Lageranordnung ergibt. Ein "Kantentragen" wird verhindert.
Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Lager mindestens zwei Reihen Wälzkörper aufweist.
Der Winkel zwischen der Achse der Laufbahn bzw. Laufbahnen des Außenrings und der Achse der Drehung des Maschinenteils liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 Winkelminute und 0,5°.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen Laufbahnen des Innenrings und den Laufbahnen des Außenrings in jeder Wälzkörperreihe gleich groß ist.
Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Idee ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Außenring einen zylindrischen Außenumfang aufweist, der in einer Bohrung eines Gehäuses angeordnet ist, wobei die Achse des Außenumfangs des Außenrings und die Achse der Drehung des Maschinenteils identisch sind.
Eine alternative Lösungsmöglichkeit besteht darin, dass der Außenring einen zylindrischen Außenumfang aufweist, der in einer Bohrung eines Gehäuses angeordnet ist, wobei die Achse des Außenumfangs des Außenrings und die Achse der Laufbahn bzw. Laufbahnen des Außenrings identisch sind.
Der Außenring kann mit einem Flansch verbunden sein, wobei der Flansch am Gehäuse befestigt ist.
Das erfindungsgemäße Konzept kommt besonders gut zum Einsatz, wenn es sich bei dem Lager um ein Zylinderrollenlager handelt.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung einer Lageranordnung wird erreicht, dass die eine Wälzkörperreihe des Lagers oder – im Falle mehrerer Reihen – dass alle Wälzkörperreihen der Lageranordnung bei einer angenommen bzw. zu erwartenden Durchbiegung der Welle gemäß ihrer (im voraus berechenbaren) Biegelinie gleichmäßig belastet wird bzw. werden. Dies hat zur Folge, dass die Lageranordnung eine deutlich höhere Lebensdauer erreicht, vergleicht man es mit vorbekannten Lösungen. Im Stand der Technik wurde bisher ein "Kantentragen" der Wälzkörperreihe bzw. einzelner Wälzkörperreihen in Kauf genommen, was jedoch zur Folge hatte, dass die betroffenen Wälzkörperreihen vorzeitig ausfielen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Schnitt durch eine Lageranordnung, die für die Lagerung des Zapfens eines Druckzylinders in einer Druckmaschine vorgesehen ist,
2 den Druckzylinder einer Druckmaschine mit beidseitiger Lagerung in dreidimensionaler Darstellung und
3 eine zu 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform.
Zunächst wird auf 2 Bezug genommen, wo zu sehen ist, wie ein Druckzylinder einer Druckmaschine durch zwei an den axialen Enden des Druckzylinders angeordnete Lager gelagert wird. Der Druckzylinder weist endseitig jeweils einen Zapfen auf, der von einem Lager-Innenring umfasst und relativ zum Gehäuse gelagert wird.
In 2 ist schematisch mit strichpunktierten Linien illustriert, wie sich die Achse 2, um die sich der Druckzylinder dreht, verformt, wenn Kräfte auf den Druckzylinder wirken. Es ergibt sich die "Biegelinie", die in den axialen Endbereichen des Druckzylinders zur Folge hat, dass die Zapfenachse hier unter einem geringfügigen Winkel in die Lagerung eintritt.
In 1 ist zu sehen, wie erfindungsgemäß vorgegangen wird, um die zu erwartende und im voraus berechenbare Durchbiegung des Druckzylinders so aufzunehmen, dass es zu keinem "Kantentragen" der Wälzkörper der Lageranordnung kommt.
Das Lager 1 weist einen Innenring 3 und einen Außenring 4 auf, wobei das Lager 1 dazu dient, ein Maschinenteil (hier: den Zapfen des Druckzylinders) so zu lagern, dass dieses um eine Achse 2 rotieren kann. Das Lager 1 ist als dreireihiges Zylinderrollenlager ausgebildet. Hierzu weist der Außenring 4 drei Laufbahnabschnitte 5, 6 und 7 auf, auf denen Wälzkörper 9 in Form von Zylinderrollen abrollen; die drei Laufbahnabschnitte 5, 6 und 7 werden vorliegend durch eine einheitliche zylindrische Fläche des Außenrings 4 gebildet, weshalb das Lager 1 hier als Loslager ausgebildet ist.
Der Innenring 3 weist gleichermaßen drei Laufbahnen 14, 15 und 16 auf, in denen die Zylinderrollen 9 laufen können. Um die Zylinderrollen 9 axial führen zu können, weisen die Laufbahnen in ihrem jeweiligen axialen Endbereich nicht bezeichnete Borde auf.
Der Außenring 4 ist in einer Bohrung 17 eines Gehäuses 18 untergebracht und weist einen seitlichen Flansch 19 auf, über den er mittels einer Schraubverbindung am Gehäuse 18 festgelegt ist.
Während die Achse 2 diejenige Achse bezeichnet, um die das gelagerte Maschinenteil (hier: der Druckzylinder) drehen soll, definiert die Achse 8 die Symmetrieachse des Lageraußenrings 4 und die Achse 13 die Symmetrieachse des Lagerinnenrings 3.
Wie aus 1 hervorgeht, schließt die Achse 2 einerseits und die Achsen 8 und 13 andererseits einen geringfügigen Winkel α ein, der üblicherweise zwischen 0,02° und 0,5° beträgt und der der im Betrieb zu erwartenden Schrägstellung des Zapfens des Druckzylinders entspricht.
Der Winkel α wird dadurch realisiert, dass die Laufbahnbohrung (für die Laufbahnen 5, 6 und 7) im Außenring 4 unter diesem Winkel eingearbeitet ist; der Innenring 3 des Lagers ist indes diesbezüglich ohne jegliche Modifikation ausgeführt.
Es ergibt sich damit, dass der Abstand α zwischen den Laufbahnen 5, 6 bzw. 7 des Außenrings 4 und den Laufbahnen 14, 15 und 16 des Innenrings 3 gleich groß sind (a₁ = a₂ = a₃); es liegen also gleiche Abstände zwischen den Außenring- und Innenringlaufbahnen für alle drei Lagerreihen 10, 11 und 12 vor.
Zum selben Ergebnis gelangt man auch, wenn man gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, das in 3 skizziert ist, vorsieht, dass zwar ein üblicher hohlzylindrisch aufgebauter Lageraußenring 4 zum Einsatz kommt, dieser jedoch um den Winkel α relativ zur Achse des Flansches 19 gedreht ist, so dass in der skizzierten Einbausituation sich – wie bei 1 – die Ausgestaltung ergibt, gemäß der der Winkel α zwischen der Drehachse 2 des Druckzylinders und der Achse 8 bzw. der Achse 13 des Außen- bzw. Innenrings ergibt.
Aufgrund der vorgeschlagenen Ausgestaltung des Lagers ergibt sich, dass bei einer Durchbiegung der Welle des Druckzylinders gemäß der zu erwartenden Biegelinie eine gleichmäßige Belastung der drei Wälzkörperreihen 10, 11 und 12 erfolgt. Alle drei Lagerreihen werden also gleichmäßig belastet, so dass kein vorzeitiger Verschleiß bei einer Lagerreihe auftritt. Die Lebensdauer der gesamten Lageranordnung ist damit erhöht. Dies gilt grundsätzlich auch, wenn nur eine einzige Lagerreihe vorgesehen wird; für die wird dann "Kantentragen" durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen verhindert.

1: Lager
2: Achse
3: Innenring
4: Außenring
5: Laufbahn des Außenrings
6: Laufbahn des Außenrings
7: Laufbahn des Außenrings
8: Achse
9: Wälzkörper
10: Lagerreihe
11: Lagerreihe
12: Lagerreihe
13: Achse
14: Laufbahn des Innenrings
15: Laufbahn des Innenrings
16: Laufbahn des Innenrings
17: Bohrung des Gehäuses
18: Gehäuse
19: Flansch
α: Winkel
a1: Abstand
a2: Abstand
a3: Abstand

Claims

Lager (1) zur Lagerung eines Maschinenteils zur Drehung um eine Achse (2), mit: - mindestens einem Innenring (3), - mindestens einem Außenring (4), der eine Laufbahn bzw. Laufbahnen (5, 6, 7) aufweist, die durch eine Bohrung oder mehrere Bohrungsabschnitte mit einer Achse (8) gebildet wird bzw. werden, und - zwischen Innenring (3) und Außenring (4) angeordneten Wälzkörpern (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (8) der Lauf ahn bzw. Laufbahnen (5, 6, 7) des Außenrings (4) und die Achse (2) der Drehung des Maschinenteils einen Winkel (α) einschließen.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei Reihen (10, 11, 12) Wälzkörper (9) aufweist.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 1' und 0,5° beträgt.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (13) der Laufbahn bzw. der Laufbahnen (14, 15, 16) des Innenrings (3) mit der Achse (8) der Laufbahn bzw. der Laufbahnen (5, 6, 7) des Außenrings (4) zusammenfällt.
Lager nach einem der Ansprüche 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a₁, a₂, a₃) zwischen den Laufbahnen (14, 15, 16) des Innenrings (3) und den Laufbahnen (5, 6, 7) des Außenrings (4) in jeder Reihe (10, 11, 12) gleich groß ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (4) einen zylindrischen Außenumfang aufweist, der in einer Bohrung (17) eines Gehäuses (18) angeordnet ist, wobei die Achse des Außenumfangs des Außenrings (4) und die Achse (2) der Drehung des Maschinenteils identisch sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (4) einen zylindrischen Außenumfang aufweist, der in einer Bohrung (17) eines Gehäuses (18) angeordnet ist, wobei die Achse des Außenumfangs des Außenrings (4) und die Achse (8) der Laufbahn bzw. Laufbahnen (5, 6, 7) des Außenrings (4) identisch sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (4) mit einem Flansch (19) verbunden ist, wobei der Flansch (19) am Gehäuse (18) befestigt ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Zylinderrollenlager ist.