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Zweireihige, zur Aufnahme von Kippkräften bestimmte Kugeldrehverbindung
für Bagger und Krane Die Erfindung bezieht sich auf zweireihige, zur Aufnahme von
Kippkräften bestimmte Kugeldrehverhindungen für Bagger und Krane.
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Die Drehverbindungen zwischen dem Oberteil und dem Unterteil von Baggern
und Kranen sind vielfach Kippkräften ausgesetzt, d. h., der Schwerpunkt des drehbaren
Oberteils liegt oft außerhalb der Drehverbindung, und zwar meist im belasteten Zustand
des Gerätes in Richtung des Auslegers, vielfach aber auch im unbelasteten Zustand
in entgegengesetzter Richtung. Dadurch treten sowohl an der Auslegerseite wie an
der Gegengewichtsseite der Drehverbindung abwärts und aufwärts gerichtete Kräfte
auf, die sich nur bei spielfreiem Lager auf mehreren Kugeln abstützen können, also
äußerste Präzision und einwandfreie Härtung der Laufbahnen bei der Herstellung der
Lager voraussetzen. Bei zunehmendem Spiel werden die Laufeigenschaften schlechter,
und es tragen nur wenige Kugeln an der Auslegerseite und an der Gegengewichtsseite.
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Bei Kugeldrehverbindungen für Bagger und Krane ist es bereits bekannt,
zwecks Verteilung der Last auf eine möglichst große Anzahl von Kugeln auf dem Umfang
des Drehkranzes federnde und einstellbare Spannelemente zu verteilen. Es handelt
sich dabei um eine zweirillige Drehverbindung, die aus drei Laufringen besteht,
von denen ein oberer und ein unterer mit dem Oberteil des Gerätes umlaufen und der
dritte zwischen die Kugelreihen eingreift. Der obere und der untere Laufring sind
mit Hilfe von Schrauben unter Zwischenschaltung von Tellerfedern miteinander verbunden.
Es ist daher eine bestimmte Vorspannung vorhanden, welche die Wälzkörper und die
Laufringe ständig belastet, weil die Spielfreiheit erhalten bleiben muß. Es ist
also kaum ein Betriebszustand vorhanden, bei dem sich die Kugeln erholen können.
Eine entsprechend große Abnutzung aller vier Laufbahnen ist zu erwarten, die ein
wiederholtes Nachspannen der Federn nötig macht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, die
Lastverteilung über eine möglichst große Anzahl von Kugeln zu erreichen.
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Erreicht wird dies abweichend von dem bekannten Stand der Technik
dadurch, daß die am Oberteil des Gerätes anliegende Fläche des oberen Laufringes
an der Auslegerseite oder an der Ausleger- und Gegengewichtsseite abgefräst ist,
also hier vom Oberteil frei steht, wobei die Abfräsung innerhalb des Durchmessers
der oberen Kugellaufbahn beginnt und daß der obere Laufring gegenüber seinen Befestigungsmitteln
so viel Bewegungsfreiheit hat, daß er beim Kippen des Oberteils um die durch die
Abfräsung entstandene Kante auf den Kugeln der oberen Reihe liegenbleibt.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken ist vorgesehen, daß der sich
mit dem Oberteil des Gerätes drehende untere Laufring an der am Ringteil des zylindrischen
Teiles anliegenden Fläche an der Gegengewichtsseite oder an der Gegengewichts- und
Auslegerseite abgefräst ist, wobei die Abfräsung innerhalb des Durchmessers der
unteren Kugellaufbahn beginnt und der untere Laufring gegenüber seinen Befestigungsmitteln
so viel Bewegungsfreiheit hat, daß er beim Kippen des Oberteils um die durch die
Abfräsung entstandene Kante auf den Kugeln der unteren Reihe liegenbleibt.
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Der obere Laufring kann auch mit: einem Auflagerring verbunden sein,
der die Abfräsung bzw. die Abfräsungen aufweist.
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Die Erfindung hat den Vorteil, da.ß der obere Laufring gegenüber dem
Oberteil des Gerätes so viel Bewegungsfreiheit hat, wie die Drehverbindung Spiel
besitzt. Wandert also der Schwerpunkt des Oberteils so weit in Richtung auf den
Ausleger, daß er die Kante erreicht, an der die Abfräsung des oberen Laufringes
beginnt, dann kippt der Oberteil um diese innerhalb der Kugellaufbahn liegende Kante.
Der obere Laufring bleibt aber auf den Kugeln der oberen Reihe liegen. Die abwärts
gerichtete Kraft wird in diesem Fall von einer durch Rechnung genau zu
bestimmenden
Anzahl von Kugeln aufgenommen, deren Zahl sich auch nicht ändert, wenn der Schwerpunkt
noch weiter abwandert. Man kann daher dieses Lager vorteilhafterweise mit Sicherheit
für die geforderte Last dimensionieren. .Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
auch bei Abnutzung des Lagers der Laufzustand erhalten bleibt. Es treten also dadurch
keine Spitzenkräfte auf. Daraus entsteht der weitere Vorteil; daß dieses Lager ohne
Präzision mit ungehärteten Laufbahnen gefertigt werden kann, ohne Gefahr zu laufen,
daß die Bahnen zerstört werden.
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Wenn der Oberteil des Baggers oder Kranes bei Entlastung auch zum-Gegengewicht
hin kippen kann, dann ist auch die Abfräsung der an der Gegengewichtsseite am Oberteil
des Gerätes anliegenden Fläche des oberen Laufringes vorteilhaft. Sie schafft hier
dann die gleichen Verhältnisse, d. h., es verteilt sich die Last auf eine große
Anzahl von Kugeln, wenn der Schwerpunkt über die Kante hinauswandert, tn der die
Abfräsung beginnt. Es treten also auch hier durch die abwärts gerichtete Last keine
unkontrollierbaren Spitzenkräfte an der Drehverbindung auf.
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Die zugehörigen, aufwärts gerichteten Kräfte, die von dem unteren
Laufring aufgefangen werden, der unter die untere Kugelreihe greift, sind um das
Gewicht des Oberteils und der angehängten Last kleiner als die abwärts gerichteten
und betragen meist nur einen Bruchteil davon. Daher erbringt die beschriebene Ausbildung
des oberen Laufringes in den meisten Fällen eine zur Aufnahme von Kippkräften gut
geeignete Drehverbindung.
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Gemäß der -Ausbildung des unteren Laufringes kommt auch hier beim
Kippen des Baggers eine vorher zu bestimmende Anzahl der Kugeln in der unteren Reihe
zum Tragen, denn der untere Laufring legt sich dabei unter die Kugeln der unteren
Reihe in der gleichen Weise, wie sich beim Kippen der obere Laufring auf die Kugeln
der oberen Reihe gelegt hat. Man kann daher auch liier die Last pro Kugel genau
erfassen und den wirtschaftlichen Kugeldurchmesser dafür bestimmen. Ein solches
Lager kann Kippkräfte sicher aufnehmen und im gekippten Zustand ununterbrochen arbeiten.
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Bei Verwendung eines besonderen Auflagerringes besteht beim Arbeiten
mit schweren Lasten die Möglichkeit, den Beginn der Abfräsung weiter zur Mitte der
Drehverbindung -zu verschieben, weil dadurch eine größere Anzahl von Kugeln zum
Tragen kommt, ohne daß der teure obere Laufring verbreitert werden muß.
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Die Erfindung ist an Hand der Darstellungen, die aber lediglich bevorzugte
Ausführungsformen zeigen, beispielsweise näher erläutert. Es zeigt A b b. 1 einen
Bagger in der Seitenansicht, A b b. 2 einen Schnitt durch eine kippende Drehverbindung
mit übertrieben großem Spiel, A b b. 3 einen Schnitt durch eine Drehverbindung mit
Außenverzahnung, A b b. 4 einen Schnitt durch eine Drehverbindung mit Außenverzahnung
und Auflagerring, A b b. 5 einen Schnitt durch eine Drehverbindung mit Innenverzahnung
und Auflagerring.
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Der Löffelbagger 1 hat einen drehbaren Oberteil 2 und einen Unterteil
3. Zwischen beiden liegt die Drehverbindung 4: Ist der Löffel in der Stellung
5 gefüllt, liegt der Schwerpunkt des Oberteils schon etwa bei A, also in dem dem
Ausleger 7 zugekehrten Bereich der Drehverbindung. Greift aber die größte Grabkraft
P am Löffel an, wandert der Schwerpunkt weit über die Drehverbindung hinaus in Richtung
auf den Ausleger, und an der Drehverbindung greift an der Auslegerseite eine große
abwärts gerichtete Kraft Po und an der Gegengewichtsseite eine kleinere aufwärts
gerichtete Kraft Pb an. Beide Kräfte versuchen den Oberteil zu kippen und erzeugen
dadurch in den Kugeln und Laufbahnen der üblichen Drehverbindungen starke Drücke,
die von nur wenigen Kugeln getragen werden. Wird der Löffel in der Stellung 6 angesetzt
und mit einer Kraft D gegen den Erdboden gedrückt, damit er zum Schnitt ansetzen
kann, dann hebt die Reaktion dieser Kraft den Ausleger hoch und der Oberteil ist
plötzlich frei von den vorderen Lasten. Das schwere Gegengewicht 8 zieht seinen
Schwerpunkt über B hinaus aus der Drehverbindung heraus, und es entstehen bei B
und A die punktiert gezeichneten Kräfte P, und Pd. Diese versuchen die Drehverbindung
nach der entgegengesetzten Seite zu kippen und werden bei den bekannten Ausführungen
von nur wenigen Kugeln an der Ausleger- und Gegengewichtsseite aufgenommen: Die
nach A b b. 2 gekippte Drehverbindung mit übertrieben großem Spiel besteht aus einem
Mittelring 9, der auf einer Seite den Zahnkranz 10 und auf der andern die Laufbahn
11 für die obere und die Laufbahn 12 für die untere Kugelreihe enthält. Der Mittelring
9 ist mit dem Unterteil 3 fest verbunden. Der zum Oberteil gehörende Teil der Drehverbindung
besteht aus dem oberen Laufring 13, dessen Laufbahn 14 auf der oberen Kugelreihe
liegt und dem unteren Laufring 15, der mit der Laufbahn 16
die Kugeln der
unteren Reihe trägt. Der Laufring'15 hat einen zylindrischen Teil 17, der bis zur
Auflagerflache des Oberteils 2 reicht und hier durch eine Leiste zentriert ist.
Er ist fest mit dem Oberteil 2 verschraubt. Der obere Laufring 13 ist an der Auslegerseite
bei A abgefräst bis zur Kante 18 und hat auch an der Gegengewichtsseite bei B eine
Abfräsung. Er ist mit dem Vorsprung 19 gegen den zylindrischen Teil 17 zentriert
und muß so viel Spiel zwischen der Auflagerfläche des Oberteils und dem unteren
Laufring 15 haben; wie im Höchstfall bei etwaiger Abnutzung der Drehverbindung zugelassen
werden soll.
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Unter der Einwirkung der Kippkräfte P" und Pb kippt der Oberteil infolge
des hier absichtlich vergrößerten Spieles bei B an, wobei er auf der Kante 18 des
oberen Laufringes 13 lastet, der seinerseits flach auf den Kugeln der oberen Reihe
aufliegt. Diesen Lastzustand kann man rechnerisch genau erfassen und danach die
Drehverbindung wirtschaftlich bauen. Er bleibt vom Anfang bis zu diesem großen Spiel
unverändert, denn immer liegt bei kippendem Bagger die Last auf der Kante 18, und
der obere Laufring 13 liegt auf der oberen Kugelreihe. Sollte der Oberteil 2 bei
Entlastung des Baggers zur Gegengewichtsseite kippen, dann bringen ihn die Kräfte
P, und Pd nach A b b. 1 in gleicher Weise in die Schräglage nach der anderen Seite
bei B.
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Der untere Laufring 15 hat sich mit dem Oberteil 2 schräg gestellt
und liegt daher an nur wenigen Kugeln der unteren Reihe an. Das genügt in den meisten
Fällen, da die aufwärts gerichteten Drücke meist klein sind. Wo sie größere Werte
annehmen, empfiehlt es sich, auch den unteren Laufring 15 vom Oberteil zu trennen,
wie es in A b b. 3 gezeichnet ist. Hier ist der
zylindrische Teil
17 nicht mehr mix dem unteren Laufring 15 verbunden, sondern ein besonderer
Teil, der mit seinem unteren Ringteil 20 den unteren Laufring 15 trägt und damit
für ihn die Auflagerfläche bildet, die der Auflagerfläche des Oberteils 2 für den
oberen Laufring 13 entspricht. Der untere Laufring 15 ist am Ende abgefräst bis
zur Auflagerkante 21. Kippt der Oberteil, dann nimmt er den mit den Schrauben 22
an ihm befestigten Ringteil 20 mit, der sich gegen die Auflagerkante 21 des Laufringes
15 legt und diesen gegen die untere Kugelreihe drückt. Auch hier läßt sich dann
die Zahl der tragenden Kugeln rechnerisch genau erfassen. Hier lassen sich mit Vorteil
gegeneinander versetzte senkrechte Trennfugen vorsehen, weil die Laufringe 13 und
15 immer in ihrer normalen Lage bleiben können. Dadurch entstehen gut unterstützte
Laufbahnen 11. und 12 im Mittelring 9. Ein weiterer Vorteil ist die
hierdurch erzielte, gute Zentrierung des Oberteils 2 gegen den Unterteil 3.
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In A b b. 4 ist eine Drehverbindung gezeigt, bei der die Kante 18,
an der die Abfräsung beginnt, weiter zur Mitte hin verlegt wurde. Hierzu wurde ein
Auflagerring 23 mit dem oberen Laufring 13 verbunden und die Abfräsung am Auflagerring
vorgesehen bis zur Kante 18. Der untere Laufring 15 stützt sich über die Hülsen
24 gegen die Auflagerfläche des Oberteils 2 ab und ist mit den Schrauben 22 fest
mit diesem verbunden. Die Trennfugen sind hier geneigt ausgeführt, wodurch der Vorsprung
des Mittelringes 9, der die Laufbahnen 11 und 12 trägt, eine breite Basis erhält.
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Die A b b. 2 bis 4 zeigen Drehverbindungen mit Außenverzahnung
10 am Mittelring 9. Die A b b. 5 zeigt einen Mittelring 9 mit Innenverzahnung.
Hier hat der obere Laufring 13 auch Spiel zwischen der Auflagerfläche des Oberteils
2 und dem unteren Laufring 15. Hier ist die Verwendung eines Auflagerringes 23 besonders
vorteilhaft, um den oberen Laufring in wirtschaftlichen Abmessungen zu halten. Der
Auflagerring hat am Ende die Abfräsung bis zur Kante 1.8, auf der sich der kippende
Oberteil abstützt. Der untere Laufring 15 ist mit Schrauben 22 fest mit dem Oberteil
verbunden und ist durch den Kragen 25 zentriert. Der obere Laufring 13 zentriert
sich durch den Vorsprung 19 gegen den zylindrischen Teil 17 des unteren Laufringes.