DE1525146A1 - Waelz-Gleitlager - Google Patents

Waelz-Gleitlager

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DE1525146A1
DE1525146A1 DE19651525146 DE1525146A DE1525146A1 DE 1525146 A1 DE1525146 A1 DE 1525146A1 DE 19651525146 DE19651525146 DE 19651525146 DE 1525146 A DE1525146 A DE 1525146A DE 1525146 A1 DE1525146 A1 DE 1525146A1
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Germany
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cage
bearing
bearing according
rolling elements
shaft
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Application number
DE19651525146
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English (en)
Inventor
Korrenn Dipl-Ing Heinz
Otto Lang
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IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA
Kugelfischer Georg Schaefer and Co
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Publication date
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Publication of DE1525146A1 publication Critical patent/DE1525146A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C21/00Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

  • Wälz-Gleitlager-Die Beanspruchung der Lagerungen von Maschinen, Fahrzeugen und Geräten aller Art - gekennzeichnet durch die spezifische Belastung der Lager und durch die Relativgeschwindigkeit der Lagertefle zueinander -- ist sehr unterschiedlich. Konverter-Lagerungen in Stahlwerken sind spezifisch hoch belastet, führen aber nur Schwenkbeweguhgen aus, während Lagerungen der handelsüblichen Elektromotoren bei geringer spezifischer Belastung und mittleren Geschwindigkeiten umlaufen. Bei hoben und höchsten Umlaufgeschwindigkeiten, wie sie beispielsweise bei Sobleifspindeln, Tärbomaschinen, Kreiselkompassen, Textilspindeln usw. vorliegen, sind die von der äußeren Belastung herrührenden spezifischen Lagerbelastungen meistens gering, so daß hier bei der Ausbildung der Lagerung vor allem darauf geachtet.wird, die von den h oben Geschwindigkeiten herrührenden besonderen Verhältnisse in den Kontaktstellen der Wälzlager und im Spalt der Gleitlager zu beherrschen. Die nachstehenden Ausführungen betreffen im besonderen Lager für solche hochtourigen, gering belasteten Lagerungen. Von allen Wälzlagertypen sind unter diesen Bedingungen Kugellager am geeignetsten. Sie sind bei hoher Betriebssicherheit anspruchslos in der Wartung. Meistens werden die beiden die Welle tragenden Lager axial durch Federn mit einer bestimmten Vorlast gegeneinander angestellt. Dadurch wird ein Kreiseln der Kugeln verhindert und auch bei wechselnden und stark unterschiedlichen Drehzahlen eine exakte und genaue Wellenführung erreicht. Mit zunehmender G eschwindigkeit machen sich die den Wälzlagern eigenen Relativbewegungen der Kugeln und des Käfigs g egenüber den Ringen nachteilig bemerkbar.
  • Durch die kleinsten Oberflächen-Unregelmäßigkeiten der Kugeln und der Ringlaufbahnen werden bei der teilweisen direkten metallischen Berührung Schwingungen angeregt. Auch die ausreichende Schmierung insbesonders der-Käfigkontaktflächen wird problematisch. Diese beiden Einflüsse bestimmen auch die Grenzgeschwindigkeiten der Kugellager, die heute - ausgedrückt durch die Umfangsgeschwindigkeit an der Welle - bei Werten von etwa 120 m/Sek. liegen.
  • Bei den hydrodynamisch, hydrostatischg aerodynamisch oder-aerostatisch geschmierten Gleitlagern ist der Spalt zwischen Welle und Lagerschale mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium ausgefüllt. Diese Lager laufen in der Regel ruhiger als Wälzlager, weil bei ordnungsgemäßem Betrieb keine unmittelbaren Kontaktbrücken zwischen der drehenden Welle und dem Gehäuse vorhanden sind. Jedoch ist im Gegensatz zum Wälzlager die Lage der Welle exzentrisch-und von der Belastung und Drehzahl abhängig. A-uch bereit-et es - besonders bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten - Schwierigkeiten, eine zur Vermeidung von' Schwingungen und Tragfähigkeitsverlusten notwendige geschlossene Schmiermittelströmung im Spali zu erreichen.
  • Die Aufgabeg verhältnismäßig niedrig belastete und mit hohen Geschwindigkeiten umlaufende Wellen mit geringem Aufwand genau und schwingungsfrei zu führen, wird erfindungsgemäß mit einem Lager gelöst, das die geschilderten Vorteile der Wälz- und Gleitlager vereinigt und deren Nachteile vermeidet. Es besteht aus mindestens drei in dem Zwischenraum zwischen Welle und Gehäuse angeordneten und durch einen Käfig in Umfangsrichtung auf Abstand gehaltenen mit Öl benetzten Wälzkörpern und ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die nach Maßgabe der Dimensionierung der einzelnen Lagerbestandteile entstehende Wälzkörper--und Käfigbewegung durch Vor-.richtungen wie Federn, Reibscheiben und dergl. teilweise oder ganz abgebremst wird. Durch eine derartige Anordnung wird die Welle - wie bei einem Wälzlager - auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen genau und starr geführt. Weiterhin entsteht durch die Abbremsung von Käfig oder Wälzkörpern in den Kontaktetellen zwischen den Wälzkörpern und den Ringlaufbahnen eine dem Rollen überlagerte Gleitgeschwindigkeit, so daß sich weiterhin in Zusammenwirken mit dem vorhandenen Schmiermittel und der elastischen Nachgiebigkeit der Oberflächen ein dünner, tragfäbiger und starrer Schmierfilm aufbaut. Die äußere Belastung wird von diesem elasto-hydrodynamischen Schmierfilm getragen, wodurch sich aber wegen der Aufhebung der unmittelbaren metallischen Berührung zwischen den Wälzkörpern und den Ringlaufbahnen der gewünschte ruhige Lauf einstellt. Wegen der nur geringen Ausdehnung-des tragenden Öl- filmes an einer Kontaktstelle und der durch die äußere,Anordnung bedingten leichten Zugänglichkeit des Schmiermittels zur Kontaktstelle, ist der Schmiermittelbedarf niedrig und ist meistens allein mit dem in der Lagerstelle gebildeten Ölnebel zu decken. Dadurch ergibt sich für ein solches Lager noch der Vorteil eines geringen Aufwandes.' Die teilweise oder vollständige Abbremsung von Käfig oder Wälzkörpern hat noch weitere Vorzüge. Sie liegen darin, daß die Wälzkörper einen Freiheitsgrad der Bewegung um ihre eigene Achse behalten und - bei teilweiser Abbremsung - auch noch lancsam in Umfangsrichtung des Lagers bewegt werden. Die Folge davon ist, daß immer neue, mit Öl benetzte Wälzkörperoberflächen und Wälzkörper in Kontakt mit den Laufbahnen-in der belasteten Zone des Lagers gelangen, wodurch eine einseitige örtliche Abnützung und etwaiger Verschleiß vermieden und eine möglichst gute Ausnutzung der gesamten Oberflächen der Wälzkörper erreicht wird.
  • In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann die Bremsung durch eine Reibungsvermittlung zwischen mindestens einem Wälzkörper und seiner Käfigtasche erfolgen. In diesem. Fall handelt es sich also um eine sich über die Wälzkörper vollziehende und deshalb mittelbare Abbremsung des Käfigs. Die Käfigtasche kann dabei in einer besonderen Ausführungsform dieser Aüsgestaltung mit wenigstens einer auf dem Wälzkörper anliegenden federnden Zunge versehen sein.
  • In einer anderen Ausgestaltung der-Erfindung kann aber auch auf den-Käfig eine vorgespannte Feder oder ein änderweitiger Kraftspeicher einwirken. In diesem Fall handelt es sich` um eine unmittelbare Abbremsung des Käfigs. In einer besonderen gleichfalls erfinderischen Ausführungsfo-rm kann die Feder dabei als vorzugsweise einstellbare Tellerfeder ausgebildet sein und auf einen am Käfig vorgesehenen Flansch einwirken.
  • Eine besondere bevorzugte Ausbildung kommt erfindungsgemäß dadurch zustandeg daß der Käfig die Wälzkörper bis au,f deren mit der welle zusammenwirkende Oberflächenteile vollständig umschließt. In Abkehr vom sonstigen Aufbau eines Wälz.-lagers stehen die Wälzkörpe . r hierbei nicht mehr sowohl mit der Welle als auch mit dem Außenrin,9 in sich aufeinander abwälzender Berührung, sondern eine solche ist nur noch an der zuerst. erwähnten Stelle, also mit der Welle vorhanden. Besonders bevorzugt ist diese Ausführungsart deshalbp weil hierbei durch die Wälzkörper jeweils eine besonders gute Scbmierstofförderung vermittelt wird. Kommen in weiterer erfinderischer Anordnung Kegelrollen als Wälzkörper zur Anwendung, dann erweisen sich diese .-dann als-besonders vorteilhaft, wenn je zwei von ihnen so vorgesehen werden, daß sie sich mit ihren jeweils gleichen Basisflächen einander zuwenden. Ob die sich mit ihren Basisflächen in dieser Weise einander zuwendenden Kegelrollen dabei einer oder mehreren Lagerstellen angehören, ist eine Folge der je- weils beabsichtigten besonderen Lagerung der Welle. In jedem derartigen Fall jedoch bringt die Benutzung der Kegelrollen den Vorteil mit sich, daß die betreffende gelagerte Welle auch in axialer Richtung in ihrer Lage gesichert ist. Die radiale und axiale Führung der Welle wird auch -erreicht, wenn als Wälzkörper Kugeln verwendet werden.
  • Um die voraussetzungsgemäße erforderliche Benetzung der Wälzkörper mit einem Schmiermittel in besonders zuverläs-. siger, aber gleichzeitig auch sparsamer Weise zu erzielen, können die Wälzkörper in weiterer Ergänzung der erfinderischen Ausgestaltung in eine aus porösem Sinterwerkstoff bestehende Halterung eingebettet sein, über die die Schmierstoffzuführung erfolgt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Z eichnung erläutert. Darin -sind mehrere Ausführungsbeispiele dafür dargestellt. Insbesondere zeigen di'e Fig. 1 und 2 einen Längs- sowie einen Querschnitt (entlang der Linie A-A) eines erfindungsgemä ßen Lagers, bei welchem eine Abfederung des Käfigs mittels einer Tellerfeder erfolgt. Die Fig. 3 gibt im Querschnitt die'bereits er-Wähnte Anordnung wieder, bei der der Käfig die Wälzkörper bis auf deren mit der Welle zusammenwirkenden Oberflächenteil vollständig umsebließt. Aus den Fig. 4 und 5 schließlich sind Wellen-Lagerungen mit erfindungegemäßen Lagern im Längsschnitt ersichtlich, bei welchen Kegelrollen als Wälzkörper dienen. Dem in der Fig. 4 eingetragenen Querschnitt entlang der Linie B-B entspricht die schon erwähnte Fig. 3.
  • Nach den Fig. 1 und 2 sind zwischen einer umlaufenden Welle 1 und einem Außenring 2 im gleichen Abstand untereinander die drei Wälzkörper 3, 4 und 5 angeordnet. Sie sind durch den Käfig 6 gehalten. Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Wälzkörper als Zylinderrollen ausgebildet sind. Sie können aber auch als Kugeln mit entsprechend ausgeführter Kugellaufbahn auf der Welle 1 ausgeführt sein. Darüber hinaus sind aber auch andere bekannte Wälzkörperformen verwendbar. Stirnseitig ist die hier in Rede stehende Lagerung durch die Begrenzungsseheiben 7 und 8 abgedeckt und abgedichtet, so daß sich am Boden des aus diesen Scheiben und dem Mantel 9 bestehenden Gefässes der Schmiermittelsumpf 10 befinden kann.
  • Der Käfig 6 weist den Flansch 11 auf, der sich gegen den Außenring 2 der Lagerung abstützt. Gegen ihn ist die Stahlscheibe 12 gelegt, auf die die Tellerfeder 13 einwirkt. Sie ist zwischen der Stahlscheibe 12 und der Abdecksebeibe 8 eingespannt. Wird die.Welle 1 angetrieben, so würde'sicb ohne Einwirkung der bremsenden Tellerfeder 13 auf den KäfigS eine Umlaufgeschwindigkeit dieses Käfigs ergeben, die sich alleindurch die Dimensionierungen der Radien der Welle und der Wälzkörper einstellte.#Der bremsende Einfluß der Tellerfeder bewirkt jedoch in der schon geschilderten Weise die Entstehung einer Gleitreibung, wobei der Schmierstoff des Sumpfes 10 zwisehen die aufeinander abgleitenden Lager-Bestandteile (z.B. 1 und 5) geführt wird und dadurch eine bydrodynamisch wirkende' lag erung zustande bringt. Diese Lagerung weist den Vorteil auf, daß die einerseits um ihre -eigene Achse, dann aber auch um die Welle, und zwar nach Maßgabe der jeweiligen Größe der Abbremsung kreisenden Wälzkörper 3, 4 und 5 eine zuverlässige Schmiermittelförderung zustande bringen und andererseits dadurch dann aber auch wägen der vorhandenen Umkreisung der Welle 1 durch die Wälzkörper deren Verschleiß in geringen Grenzen hält. .Nach Fig. 3 umschließt der Käfig 14 die Wälzkörper 15 bis 20 bis auf deren mit der Welle 21 zusammenwirkenden Oberflächenteil vollständig. Bei einer derartigen Ausbildung entsteht zwischen der Oberfläche der Welle 21 und,der Bohrung 22 des Käfigs 14 ein Spalt, in den die erwähnten Oberflächenteile der Wälzkörper 15 bis 20 hineinragen. Der Käfig 14 ist von dem Gehäusemantel 23 umgeben, gegen den er nach Maßgabe der Größe der auch hierbei wieder auf ihn einwirkenden Tellerfeder 24 (vgl. Fig. 4) umläuft. Auch hi " erbei sind die Wälzkörper 15 bis 20 als Zylinderrollen ausgeführt, sie-können jedoch unter Beachtung der bereits erwähnten näheren Ausbildungseinzelheiten auch als Kugeln oder andersartig geformten Wälzkörpern bestehen.
  • -Nach Fig. 4 ist die Welle 25 an zwei voneinander entfernten Stellen im Gehäuse 26 gelagert. Diejenige Lagerstelle, durch die-der Schnitt B-B gelegt ist, weist den Aufbau auf, der sich aus Fig. 3 ergibt, insbesondere wirkt dabei also die Tellerfeder 24 über die Stahlscheibe 27 auf den Käfig 14 ein Als'Wälzkörper sind hier wieder, wie ebenfalls bereits erwähnt, Zylinderrollen (z.B. 15) vorgesehen. Der Käfig 14 besteht aus porösem S.interwerkstoff, welchem über die Filzeinlage 28 das mit ihr in Verbindung stehende Schmiermittel zugeführt wird.
  • Die andere Lagerstelle der Welle ist mit Kegelrollen 29 bis 32 ausgestattet) die ihre gieichen Basieflächen einander -zuwenden. Achsparailel zu den Kegelrollen ist die Welle 25 an der Stelle, an der diese Rollen auf sie einwirken, ebenfalls entsprechend kegelig gestaltet. Auch hierbei wird Schmiermittel über die. Filzeinlage 33 zu den Käfigen 34 und 35 geleitet, in denen die Kegelrollen eingebettet -sind. Die Tellerfeder 36 zwischen dem Deckel 37 und der Stahlscheibe 38 führt in der schon mehrfach erwähnten Weise die Käfig-Abbremsung herbei.
  • Die Anordnung nach Fig. 5 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 lediglich dadurch-, daß hier die beiden voneinander entfernten Lagerstellen der Welle 25' völlig gleich, jedoch spiegelsymmetrisch zu-einander ausgeführt sind. Dementsprechend sind in den Käfigen 359 und 40--Kegelroll-en (z.B..41-9 42. bzw. 43, 44) untergebracht. Die Abbremsung der Käfige 39 und 40 erfolgt durch die Tellerfedern 45 und 46.

Claims (2)

  1. Ansprüche 1. Lager zur Abstützung von Wellen, bestehend aus mindestens drei in dem Zwischenraum zwischen-Welle und Gehäuse angeordneten und durch einen Käfig in Umfangsrichtung auf Abstand gehaltenen mit Öl benetzten Wälzk#rpern"dadurch gekennzeichnet, daß die sieh nach Maßgabe der Dimensionierung der einzelnen Lagerbestandteile einstellende Wälzkbrper- und Käfigbewegung durch Vorrichtungen wie Federn, Reibscheiben und dergl. teilweis,e oder ganz abgebremst wird.
  2. 2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsung (13) durch eine Reibungsv.ermittlung zwischen mindestens einem *älzkörper und seiner Käfigtasche erfolgt. 3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigtaaabe mit wenigstens einer auf dem Wälzkörper anliegenden federnden Zunge versehen ist. 4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Käfig (6) eine vorgespannte Feder (13) einwirkte I 5. Lag er nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als vorzugsweise einstellbare Tellerfeder (13) ausgebildet ist und auf einen am Käfig (6) vorgesehenen Plansch (11) einwirkt. 6. Lager nach Anspruch 1 oder einem der darauf-folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (14) die Wälz--körper (15 bis 20) bis auf deren mit der Welle (21) zusammenwirkenden Oberflächenteil vollständig umschließt (Fig. 3). 7. Lager nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kegelrollen (z.B. 2«9 bis 32) als Wälzkörper. 8. Lager nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch je zwei, sich mit ihren jeweils gleichen Basisflächen einander zuwendenden Keg elrollen (z.B. 42 und 44). 9. Lager nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einbettung der Wälzkörper -(z.B. 43 und 44) in eine-aus porösem Sinterwerkstoff bestehende Halterung (40) über die die Schmierstoffzuführung erfolgt.
DE19651525146 1965-07-27 1965-07-27 Waelz-Gleitlager Pending DE1525146A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522643A1 (de) * 1975-05-22 1976-11-25 Duerkoppwerke Rollenkaefig fuer losradlagerungen
DE4322729C1 (de) * 1993-07-08 1994-09-01 Daimler Benz Ag Drehlageranordnung mit Wälz-Gleitlager-Kombination
DE102021112134B3 (de) 2021-05-10 2022-09-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lageranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Lageranordnung

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