DE1075901B

DE1075901B - Thrust bearing with load compensation for large thrust forces with at least two axial roller bearings

Info

Publication number: DE1075901B
Application number: DEH30085A
Authority: DE
Inventors: Hans Vogtmann
Original assignee: Hydraulik GmbH
Current assignee: Hydraulik GmbH
Priority date: 1957-05-09
Filing date: 1957-05-09
Publication date: 1960-02-18

Description

Drucklagerung mit Belastungsausgleich für große Schubkräfte mit mindestens zwei Axial-Wälzlagern Bei Drucklagerungen für große Schubkräfte ist der Aufnahmefähigkeit einer einzelnen Drucklagerstelle häufig eine Grenze gesetzt, sei es, weil man bei z. B. im Turbinenbau vielfach verwendeten Klotzlagern aus baulichen Gründen nicht beliebig große Druckflächen unterbringen kann oder weil Wälzdrucklager nur bis zu einer zulässigen Belastung von etwa 1000 t serienmäßig hergestellt werden. Bei Kammlagern ist es bekanntlich so gut wie unmöglich, alle Kämme gleichmäßig zum Tragen zu bringen. Das gleiche gilt für den Einbau mehrerer Wälzdrucklager hintereinander.Pressure bearing with load compensation for large shear forces with at least two axial roller bearings With thrust bearings for large thrust forces, the capacity is Often a limit is set for a single pressure bearing location, be it because one is involved in z. B. block bearings often used in turbine construction for structural reasons can accommodate any large pressure areas or because roller pressure bearings only up to with a permissible load of around 1000 t. With comb bearings It is well known that it is practically impossible to wear all the combs evenly. The same applies to the installation of several roller pressure bearings one behind the other.

Andererseits sind Wälzlager hinsichtlich Verschleiß, Schmierung und innerem Widerstand den Gleitlagern, auch Klotzlagern, überlegen. Zweck der Erfindung ist es, eine Drucklagerung mit serienmäßigen Wälzdrucklagern zu schaffen, die zur Aufnahme größter Axialschübe geeignet ist.On the other hand, rolling bearings are in terms of wear, lubrication and Internal resistance superior to plain bearings, including block bearings. Purpose of the invention is to create a thrust bearing with standard roller thrust bearings that are used for It is suitable to accommodate the largest axial thrusts.

Es ist bei der Drucklagerung bekannt, Wälzlager durch Flüssigkeitsdruck zu entlasten, so weit, daß schließlich nur noch das Flüssigkeitspolster trägt. Die gelagerte Welle muß dann eine Axialbewegung ausführen, was nicht immer zulässig ist (deutsche Patentschrift 308 243).It is known in thrust bearings, rolling bearings by fluid pressure to relieve so much that finally only the liquid cushion carries. the The shaft on bearings must then execute an axial movement, which is not always permissible is (German patent specification 308 243).

Bei Preßschnecken für Kabelummantelungspressen hat man auch schon unter Verzicht auf ein Wälzlager den Axialschub allein durch ein hydraulisches Druckkissen aufgenommen und unerwünschte Axialbewegungen dadurch verhindert, daß der Druck des Druckkissens in Abhängigkeit vom Drehmoment der Schnecke steht, indem zum Antrieb der Schnecke ein statisch wirkendes hydraulisches Regelgetriebe verwendet wird (deutsche Patentschrift 946 341), mit dem das Druckkissen in Verbindung steht.Screw presses for cable jacketing presses are also used without the need for a roller bearing, the axial thrust is achieved solely by a hydraulic pressure cushion recorded and unwanted axial movements prevented that the pressure of the Pressure pad depending on the torque of the screw stands by to the drive a statically acting hydraulic control gear is used for the worm (German Patent specification 946 341), with which the pressure pad is in connection.

Es sind weiterhin hydraulisch entlastete Lagerungen für große Schubkräfte bekannt, bei denen sich mehrere Druckkugellager auf ein gemeinsames oder auf mehrere miteinander in Verbindung stehende Druckkissen abstützen. Bei diesen Anordnungen ist die Welle in Achsrichtung nicht am Gehäuse abgestützt, so daß unbeabsichtigte und nicht kontrollierbare Axialbewegungen der Welle auftreten können.There are still hydraulically relieved bearings for large thrust forces known, in which several thrust ball bearings on a common or on several Support connected pressure pads. With these arrangements the shaft is not supported on the housing in the axial direction, so that unintentional and uncontrollable axial movements of the shaft can occur.

Ferner ist eine genaue Einstellung nicht gewährleistet, da infolge von Herstellungsungenauigkeiten der die Lager abstützenden Druckringe eine gleichmäßige Verteilung der Lagerkräfte nicht immer möglich ist, so daß teilweise Paßstücke, wie bei Kammlagern, vorgesehen werden müssen. Außerdem ist bei solchen Lagerungen noch nachteilig, daß der gesamte Druck von einem gemeinsamen Druckkissen aufgenommen werden muß, so daß sich bei großen Axialschüben entweder sehr hohe Drücke, die oft Dichtungsschwierigkeiten verursachen, oder aber sehr große Druckflächen ergeben.Furthermore, an exact setting is not guaranteed, as a result from manufacturing inaccuracies of the pressure rings supporting the bearings a uniform Distribution of the bearing forces is not always possible, so that partially fitting pieces, as with comb bearings, must be provided. In addition, with such storage still disadvantageous that the entire pressure is taken up by a common pressure pad must be, so that with large axial thrusts either very high pressures, which often Cause sealing difficulties, or result in very large pressure areas.

Demgegenüber löst die Erfindung bei Drucklagerungen mit Belastungsausgleich für große Schubkräfte mit mindestens zwei Axialwälzlagern die Aufgabe, die Drücke und Druckflächen für die Druckkissen zu verringern dadurch, daß ein Drucklager sich unmittelbar am feststehenden Gehäuse abstützt, während mindestens ein weiteres Drucklager sich auf ein hydraulisches Druckkissen abstützt, dessen Druckkraft unabhängig vom ersten Drucklager einstellbar ist.In contrast, the invention solves pressure bearings with load compensation for large thrust forces with at least two axial roller bearings the task of reducing the pressures and to reduce pressure areas for the pressure pad by having a pressure bearing supported directly on the stationary housing, while at least one further thrust bearing is supported on a hydraulic pressure cushion, the pressure force of which is independent of the first thrust bearing is adjustable.

Durch diese Lageranordnung wird die Aufteilung der Aufnahme des Axialschubes in genau einstellbarer Weise auf mehrere Drucklager geschaffen, so daß jedes Lager mit Sicherheit höchstens bis an die Grenze seiner zulässigen Aufnahmefähigkeit belastet werden kann, was sonst bei der Hintereinanderschaltung vom Drucklager aus genannten Gründen nicht sichergestellt werden kann.This bearing arrangement enables the distribution of the absorption of the axial thrust created in a precisely adjustable manner on several thrust bearings, so that each bearing with certainty no more than the limit of his admissible absorption capacity can be what is otherwise mentioned in the series connection from the thrust bearing Reasons cannot be guaranteed.

Das oder die sich auf einem Druckkissen abstützenden Lager entlasten das sich am Gehäuse unmittelbar abstützende Lager in einem genau festlegbaren Maße, aber niemals so, daß ein Lager völlig entlastet würde, denn dann müßten das oder die restlichen Lager doch wieder den vollen Axialschub aufnehmen.Relieve the bearing or bearings supported on a pressure pad the bearing directly supported on the housing to a precisely definable dimension, but never in such a way that a camp would be completely relieved, because then it would have to or the remaining bearings take up the full axial thrust again.

Das Wesen der Erfindung liegt also in der bestimmten Verteilung des Axialschubes auf mindestens zwei Drucklager. Es können somit beliebig große maximale Axixalkräfte auftreten, die von Drucklagern begrenzter Ausmaße, auch Klotzlagern, aber insbesondere von handelsüblichen Wälzdrucklagern aufgenommen werden. Die Tatsache, daß beispielsweise zwei gleiche Drucklager gleichmäßig tragen, bedeutet für das Druckkissen, daß es nur die halbe Entlastungskraft aufzubringen hat und aufbringen darf. Da .das die Druckfläche darstellende Ringteil einen Durchmesserbereich etwa der Lager hat, ist auch die Druckfläche groß und der Druck der Flüssigkeit geringer als sonst, so daß Abdichtungsschwierigkeiten weitgehend behoben sind.The essence of the invention lies in the specific distribution of the Axial thrust on at least two thrust bearings. It can thus be of any size maximum Axixal forces occur which are caused by thrust bearings of limited dimensions, including block bearings, but in particular are absorbed by commercially available roller pressure bearings. The fact, that, for example, two identical thrust bearings bear evenly, means for that Pressure pad that it only has to apply and apply half the relief force allowed. Since the ring part representing the pressure surface has a diameter range approximately the bearing has, the pressure area is also large and the pressure of the liquid is lower than usual, so that sealing problems are largely eliminated.

Für veränderliche Schubkräfte, insbesondere für die Aufnahme des Axialschubes von Preßschnecken in Metallstrangpressen, z. B. Kabelummantelungspressen für Aluminium, sieht die Erfindung vor, daß der Druck in dem oder den hydraulischen Druckkissen in bekannter Weise selbsttätig in Abhängigkeit vom Drehmoment der Welle veränderbar ist und die beaufschlagten Flächen der Ringteile in an sich bekannter Weise derart bemessen sind, daß bei Anordnung von n Drucklagern etwa gleicher zulässiger Belastung das oder die n-1 hydraulisch abgestützten Lager stets den 29 Teil der jeweiligen Schubkraft aufnehmen. Auf diese Weise wird die beabsichtigte Lastverteilung bei wechselnden Schüben selbsttätig eingestellt. Obwohl man meist wegen Einsatzmöglichkeit gleicher Lager eine gleichmäßige Lastverteilung haben wird, liegt es doch im Rahmen der Erfindung, hiervon abzuweichen und die Entlastungsdrücke bzw. -flächen so einzustellen, daß jedem der ungleichen Lager gerade das seiner Tragfähigkeit entsprechende Lastteil zugewiesen wird.For variable shear forces, especially for absorbing the axial thrust of screw presses in metal extrusions, e.g. B. cable jacketing presses for aluminum, the invention provides that the pressure in the hydraulic pressure pad or pads can be changed automatically in a known manner depending on the torque of the shaft and the applied surfaces of the ring parts are dimensioned in a manner known per se such that when arranged of n thrust bearings with approximately the same permissible load, the n-1 hydraulically supported bearing or bearings always absorb the 29 part of the respective thrust force. In this way, the intended load distribution is set automatically with changing thrusts. Although the load distribution will usually be even due to the possibility of using the same bearings, it is within the scope of the invention to deviate from this and to adjust the relief pressures or areas so that each of the unequal bearings is assigned the load part corresponding to its load capacity.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Drucklagerung mit zwei Wälzdrucklagern dargestellt.In the drawing, a thrust bearing is an exemplary embodiment of the invention shown with two roller pressure bearings.

Das rotierende, einem großen Axialschub von rechts unterliegende Teil 1 trägt zwei Radialdrucklager 2, 3, die gleichzeitig die Führung der Welle 1 und den Axialschub aufnehmen. Selbstverständlich könnten auch reine Drucklager Verwendung finden, nur bedingt dies die Anordnung zusätzlicher Längslager mit zusätzlicher Baulänge. Das Lager 2 stützt sich unmittelbar auf einer inneren Ringnase 4a des feststehenden Gehäuses 4 ab.The rotating part, subject to a large axial thrust from the right 1 carries two radial thrust bearings 2, 3, which simultaneously guide the shaft 1 and absorb the axial thrust. Of course, pure thrust bearings could also be used find, only conditionally this requires the arrangement of additional longitudinal bearings with additional Overall length. The bearing 2 is based directly on an inner annular nose 4a of the fixed housing 4 from.

Das Lager 3 stützt sich über eine durch Paßfeder 5 urdrehbar, aber axial beweglich im Gehäuse 4 geführtes Ringteil 6 auf einem hydraulischen Druckkissen 7 ab, dessen Druck einstellbar ist. 8 ist die Zuleitung für das Druckmittel zum ringförmigen Druckraum. Die Druckkraft ist auch abhängig von der axial beaufschlagten Fläche 6 a des Ringteiles 6. Mit 6 b ist ein plungerartiger Vorsprung des Ringteiles 6 bezeichnet, der die innere radiale Begrenzungsfläche des Druckkissen-Ringraumes 7 darstellt. Das Ringteil 6 hat gegenüber der Welle 1 geringes Spiel. Gegen den Vorsprung 6 b wird das Druckkissen durch eine stopf- ; büchsenähnliche Dichtung 9 im Gehäusedeckel 10 abgedichtet. Durch den Vorsprung 6 a und die urdrehbare Anordnung des Ringteiles 6 wird erreicht, daß keine rotierende Bewegung an dieser Stelle auftritt. Weitere Dichtungen sind bei 11 und 12 vorgesehen.The bearing 3 is supported by a feather key 5 that can be rotated, but Ring part 6 guided axially movably in the housing 4 on a hydraulic pressure pad 7, the pressure of which is adjustable. 8 is the supply line for the pressure medium to annular pressure space. The compressive force is also dependent on the axially applied Area 6 a of the ring part 6. With 6 b is a plunger-like projection of the ring part 6 denotes, which is the inner radial boundary surface of the pressure pad annular space 7 represents. The ring part 6 has little play compared to the shaft 1. Against the Projection 6 b is the pressure pad by a stuffing; can-like seal 9 sealed in the housing cover 10. Through the projection 6 a and the rotatable arrangement of the ring part 6 it is achieved that no rotating movement occurs at this point. Additional seals are provided at 11 and 12.

Das Drucklager 3 dient im Verein mit dem einstellbaren Druckkissen 7 gewissermaßen als Entlastungslager für das Lager 2. Haben beide Lager die gleiche axiale Belastbarkeit P, so wird eine Stützkraft an der Ringfläche 6a unter Last eingestellt. Für eine Axialbelastung von 2P steht dann noch das Lager 2 zur Aufnahme einer weiteren Last P zur Verfügung. Beide Lager tragen also je die Hälfte der Axiallast 2P.The thrust bearing 3 is used in conjunction with the adjustable pressure pad 7 as a kind of relief camp for camp 2. Both camps have the same axial load capacity P, a supporting force is applied to the ring surface 6a under load set. For an axial load of 2P, the bearing 2 is then still available to accommodate another load P is available. Both bearings therefore each carry half the axial load 2P.

Kann man den Axialschub nicht mehr mit zwei handelsüblichen Wälzdrucklagern aufnehmen, so können auch mehr als ein Entlastungslager 3 vorgesehen werden, in dem hinter dem Deckel 10 weitere Drucklager 3 mit Druckkissen 7 und Ringteilen 6 vorgesehen werden, wobei dann der Deckel zu einer Erweiterung des Gehäuses 4 ausgebildet ist. Von n Drucklagern insgesamt muß dann - bei gleicher Belastbarkeit -jedes Lager den Teil der Axiallast aufnehmen, was durch Einstellung des Druckes in den Druckkissen erreichbar ist.If you can no longer absorb the axial thrust with two commercially available roller pressure bearings, more than one relief bearing 3 can be provided in which further pressure bearings 3 with pressure pads 7 and ring parts 6 are provided behind the cover 10, the cover then being an extension of the housing 4 is formed. Of n thrust bearings in total, each bearing must then - with the same load-bearing capacity - absorb the part of the axial load, which can be achieved by adjusting the pressure in the pressure pad.

Das gezeichnete Ausführungsbeispiel einer Drucklagerung gemäß der Erfindung ist abgestellt auf die Verwendung bei der Preßschnecke einer Kabelummantelungspresse insbesondere für die Verarbeitung von Granulat, bei der sehr hohe Axialdrücke auftreten. Auf Grund der erfindungsgemäßen Axiallagerung, die eine gewisse erhöhte Baulänge erfordert, läßt sich eine Besonderheit in der Kraftübertragung ausführen, die einen leichten Ausbau der Schnecke gestattet.The illustrated embodiment of a pressure bearing according to FIG The invention is directed to use in the screw press of a cable jacketing press especially for processing granules with very high axial pressures. Due to the axial bearing according to the invention, which has a certain increased length requires, a special feature in the power transmission can be carried out, the one easy removal of the screw is permitted.

Voraussetzung hierfür ist die Anordnung einer bekannten Zahnkupplung zwischen einer angetriebenen, mit Innenzähnen 13 versehenen Hülse 1 und dem mit Außenzähnen 14 versehenen Schneckenende 15. Die Drucklager 2, 3 werden von der Kuppelhülse 1 getragen, wobei der Axialdruck der Schnecke über den auf- und abschraubbaren Stellring 16 auf die Stirnfläche der Kuppelhülse 1 übertragen wird.The prerequisite for this is the arrangement of a known tooth coupling between a driven, provided with internal teeth 13 sleeve 1 and the with External teeth 14 provided worm end 15. The thrust bearings 2, 3 are from the coupling sleeve 1, the axial pressure of the worm via the screw-on and screw-off adjusting ring 16 is transferred to the end face of the coupling sleeve 1.

Die für die Mehrfachlagerung erforderliche Hülsenlänge wird gemäß der Erfindung für eine derartige Tiefe des mit Innenzähnen versehenen Innenraumes der Hülse 1 ausgenutzt, daß die Schnecke mit ihrem Ende 15 beim Herausdrehen aus dem Schneckengehäuse in die Kuppelhülse 1 zurücktreten kann, so weit, bis sie aus dem Schneckengehäuse herausgetreten ist. Der Stellring 16 muß dazu gelöst werden.Die Schnecke dreht sich bei Wegfall der axialen Abstützung durch den Stellring aus der im Schneckengehäuse verfestigten Masse, die gewissermaßen eine feststehende Mutter darstellt, heraus, wenn der Antrieb eingeschaltet wird.The sleeve length required for multiple storage is in accordance with of the invention for such a depth of the interior provided with internal teeth the sleeve 1 exploited that the screw with its end 15 when unscrewing the worm housing can withdraw into the coupling sleeve 1 until it comes out stepped out of the worm housing. The adjusting ring 16 must be loosened If the axial support by the adjusting ring is no longer available, the worm rotates out of the Solidified mass in the worm housing, which is a kind of fixed nut out when the drive is turned on.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pressure bearing with load compensation for large Thrust forces with at least two axial roller bearings, characterized in that a Thrust bearing (2) is supported directly on the stationary housing (4) while at least another pressure bearing (3) is supported on a hydraulic pressure cushion (7), whose compressive force can be adjusted independently of the first thrust bearing (2).

2. Pressure bearing according to claim 1, in particular for receiving the axial thrust of screw presses in metal extrusion presses, characterized in that the pressure in the hydraulic pressure pad or pads (7) can be changed automatically in a known manner as a function of the torque of the shaft (1) and the acted upon surfaces of the one or more thrust bearing (3) supporting ring parts (6) are dimensioned in a manner known per se in such a way that when it is thrust bearings approximately the same permissible load, the n-1 hydraulically supported bearing or bearings always have the Absorb part of the respective thrust.

3. thrust bearing according to claim 2, characterized characterized in that in a screw press with tooth coupling between a driven, with internal teeth (13) provided sleeve (1) and the one provided with external teeth (14) Screw end (15) .the thrust bearings (2, 3) are carried by the sleeve and the Sleeve length required for multiple storage for such a depth of the with The interior of the sleeve (1) provided with internal teeth is used is that the screw with its end (15) when unscrewing from the screw housing can withdraw into the coupling sleeve so far that it is out of the worm housing stepped out after a supporting on the end face of the coupling sleeve, with the screw end connectable adjusting ring (16) is released. Considered References: U.S. Patent No. 1510,814; British Patent No. 517 418