DE1929815U

DE1929815U - Waelzlager, insbesondere schwenkwaelzlager.

Info

Publication number: DE1929815U
Application number: DEB52541U
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Bock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-03-18
Filing date: 1963-03-18
Publication date: 1965-12-23

Description

Irledrich Bock . _W:_Ä,^----^ 51 o2 Würselen, äen 2.

Dipl.-Ing. ψ""""^'""'"'.^'-' τ is Kai-serstr. 147»

it

χργΡ γορΐίηόίs * Wälzlager, insbesondere Schw enkwälζ 1 ager"zur 4ufng?ua.e ' großer Axiallasten und IC ippmomej +■ a-.—rTBTe" ^Torspannmittel_3m-4fefaj:ig· gleichmäßig oder auf "bestimmte

Wälzlager weisen aufgrund der erforderlichen Pertigungstolernzen ein besticimtes Spiel auf, das sich während des Betriebes fortlaufend erhöht infolge des unvermeidbaren natürlichen Yerschleisses.

In vielen Fällen, z.B.. bei den Wälzlagerungen der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen, ist jedoch eine weitgehende Spielfreiheit des Wälzlagers zur Sicherstellung seiner einwandfreien Funktion Bedingung». TJm dieser zu entsprechen, werden solche Lagerungen mit Schrägschulterlagern ausgerüstet, die über Spannmuttern oder dergleichen zur weitgehenden Beseitigung des Lagerspieles anstellbar eingebaut werden., Dennoch ist dabei keine effektive.Spielfreiheit erreichbar, dp, stets ein bestimmtes minimales Spiel vorhanden sein muß,, das sich dann während der Einstellintervalle abhängig von der Zeit ständig erhöht.

Bekannt ist z.B. bei Earussell-Drehbänken, Wälzlager über einen zentrisch in der Achse des Lagers angeordneten Eönigsza;;fen usw. anhand von ledern oder ähnlicher Mittel vorzuspannen, um die gewünschte Spielfreiheit und ein selbsttätiges nachstellen des Lagers zu ermöglichen.

Bei sehr großen Durchmessern, ivie sie vornehmlich bei den SchweJcwälzlagern gegeben sind, die zur Verbindung gegeneinander verdrehbarer schwerer Maschinenteile, z.B. der Unter- und Oberwagen von Baggern, Drehkränen usw., Verwendung finden, sind die beschriebenen Konstruktionen jedoch nicht mehr möglich» Grosse Ausladungen und grosse Turmhöhen bei extremen Belastungen und hohen Stossfaktoren lassen auch bei diesen lagern Spielfreiheit und Selbsteinstellung erwünscht erscheinen, um Laufbahneinbrüche infolge des !Era-gens nur weniger Wälzkörper zu vermeiden.

Brfindungsgeraäss wird daher vorgeschlagen, geeignete Vorspannung t el am Umfang derartiger Lager einzusetzen, di^ auf diesen gleichmässig verteilt oder an bestimmten Stellen des-

selben angeordnet, die Yo rs pannier aft einleiten, die ihrerseits Spielfreiheit und Selbsteinstellung des Lagers bewirkt .

Als ein geeignetes Kittel kann das Vorspannen eines Lagers durch auf den Umfang in be stimmt en Abständen verteilte,, vorgespannte federn oder federnde Stoffe angesehen werden«. Beim Auftreten von Kippmomenten kommt es jedoch an den verschiedenen Stellen des Lagers zu sjbärk unterschiedlichen Belastungen» Die Vorspannung müsste daher an allen Stellen so gross gewählt werden, dass sie grosser- ist als die an irgendeiner Stelle angreifende, sich aus dem Kippmoment und dem Las1?arm ergebende äussere Kraft»

Wird gedoch die Vorspannkraft durch ein in flüssigen Zustand in entsprechende Aggregate eingespeistes Medium bewirkt, dessen Rückfluss in die Einspeiseleitung durch ein Rückschlagventil oder dergleichen verhindert wird, so baut sich in dem Vorspännsystem ein der äusseren Kraft entsprechender Gegendruck auch dann auf, wenn einmal der Pumpendruck überschritten werden sollte« Dadurch bleibt die Spielfreiheit auf diese Weise auch dann noch erhalten, wenn es bei mechanischer Vorspannung nicht mehr der Fall sein kann»

Die Erfindung sieht daher vor, die Anstellung der Schulter eines Lagerringes gegen eine solche eines andren Lagerringes durch ein unter den erforderlichen Druck gesetztes Gasoder bevorzLigt flüssiges Medium einzuleiten»

Eine den Drfiiidim^egedanken entsprechende Konstruktion ei- ;ü3 dreiteiligen, zweireihigen Wälzlagers zeigt ]?ig„ 1). Hier werden durch das z, Bo, hydraulische System (6) die Wälzkörper (3) und (4) durch die Schultern der auseinanderfahrenden Lagerringe (1) und (2) gegen die Schultern'des Lagerringes (5) gedrückt, sodass das gesamte Lager in axialer Richtung mit der aus der Yorspannkraft, die sich aus Kolbenflächen und Mediumdruck errechnet, resultierenden axialen Reaktionskraft vorgespannt wird»

!fach Ί?ί.5» 1) sind die Innenringe zweiteilig ausgeführt» Die auf den Umfang verteilten Vorspannzylinder sind in den

Querschnitt des lageriiiges (1) eingearbeitet_s miteinander unabsperrbar verbinden und gemeinsam gegenüber der Druckquelle durch ein Rückschlagventil abgesperrt, das zwar den Zufluss von der Druckquelle zu den Zylindern, jedoch keinen -Rückfluss zulässt.*

Je nach dein Medium kommen als Druckquelle Kompressoren, Pumpen, in einschlägigen Behältern komprimierte Gase oder in Akkus vorgespannte Flüssigkeiten jiafrage«

Der Kolben ist durch eine Kolbenstange fest mit dem lagerring (2) verbunden»

Infolge der Längsbeweglichkeit des Kolbens im Zylinder passen sich die Laufbahnen der Ringe (1) und (2) an jeder Stelle denen des Lagerringes (5) an, wobei sie Spielfreiheit und Selbst einstellung je nach Verschleiss bewirken,,

Pig. 2) zeigt im Prinzip das gleiche Lager. Hier ist jedoch der Aussenring zweiteilig ausgeführt und die Vorspannkraft wird durch ausserhalb des Lagerringes liegende separate Zylinder mit Kolben und Kolbenstange eingeleitet,

3?igo 3) zeigt, wie die gleiche Aufgbe der Aufnahme von Axial-, Radiallasten und Kippmomenten auch spielfrei und selbsteinstellend von einem dreiteiligen, einreihigen Rollenlager, bei dem die Wälzkörper kreuzweise eingelegt werden, übernommen werden kann» Auch hier wird die Vorspannkraxt diirch aussen liegende, auf den Umfang verteilte Zylinder mit Kolben und Kolbenstange bewirkt.

Wurden bei den bisher gezeigten Konstruktionen, zur Anstellung der Lagerschultern die Lagerringe einer Seite gegeneinander verschoben, so zeigt Fig..4) eine andere Lösung, bei der erfindungsgemäss eine in den Lagerring (i) eingelegte, axialbewegliche Schulter (2) gegen die obere Schulter des Lagerringes (5) angestellt wird und so da,s Lager über die Wälzkörper (3) und (4) gegen die Schultern des Rings s (5) vorgespannte

Die Erfindung sieht ferner vor, dass anstelle einzelner Zy-

linder, die in den Querschnitt des iiagerringes eingearbeitet oder als selbstständige Aggregate am Umfang verteilt aufgesetzt sind5 ein in den lagerring (1) eingearbeiteter Eings'-liiider treten kann, in den ein an den Schult erring (2) angedrehter, kragenförmiger Singkolben eintaucht.,

Durch entsprechende Auslegung des Widerstandsmomentes der Schulter (2) im radialen Querschnitt wird erfindungsgemäss bewirkt, dass sich diese unter dem !Druck des Yorspannmittels auch an Stellen stärkeren Yerschleisses kraftSchlussig an die Wälzkörper und somit an die gegenüberliegende Schulter des Iiagerringes (5) anpresst, sodass an den Stellen besonders grossen Yerschleisses eine individuelle Selbsteinstellsun^ ermöglicht wird,'durch die 8-11 e Wälzkörper praktisch gleichmassig zum Tragen kommen.

Diese Sei'jsainstellung vermag such Bearbeitungsungenauigkeitsn an den Auflagerflachen ausreichend zu kompensieren.

In Fällen, in denen eine Zustellung' derartiger Schultern in axialer Richtung nicht möglich ist, kann diese erfindungsgemäss auch in jedem beliebigen Winkel zur lagerachse und radial erfolgen. Dabei wird entsprechend Pig. 5) der im Lagerring (1) geführte Schulterring (2), der als Kleinmoder Spreizring ausgebildet foe zw. aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist, beispielsweise radial gegen die obere Schulter des Lagerringes (5) angestellt»

Ist eine radiale Anstellung der Lagerschultern erforderlich, und kann die Anstellkraft aus zwingenden Gründen nur parallel zur Lagerachse oder in eiern bestimmten Winkel zu ihr eingeleitet werden, so kann erfindungsgemäss eine nach dem Prinzip der Ringfeder ausgebildete Schulter zur Anwendung kommen, bei der ein senkrechter oder schräger Druck eine konzentrische Anstellung bewirkt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass anstelle der oben erwähnten, sehr aufwendigen Zylinder oder Ringzylinder mit den entsprechenden Kolben nach Pig. 5) ein endloser oder endlicher, beliebig profilierter, allseitig von einem Lagerring und einer Schulter umschlossener, dehnbarer schlaoichähnlicher Behälter tritt, der sich unter dem Druck des Mediums an die

Wandung des in dem lagerring (1) eingebrachten Rille anlegt und infolge der sodann mir noch in radialer Richtung möglichen Ausdehnung nach Art eines Automobilschlauches gegen die Schulter (2) drückt und so, wie oben bereits beschrieben, gegen die gegenüberliegende Schulter des lagerringes (5) anstellt.

Das den Druck übertragende Medium wird hierbei an einer oder mehreren Stellen durch einen Ventilstutzen, zugeleitet.,

Die Herstellung einer besonderen Schulter, wie sie nach Pig. 5) erforderlich ist, wird erfindungsgemäss dadurch vermieden,, dass entsprechend Fig. 6) eine oder mehrere anstellbare Schultern dadurch gebildet werden, da.ssjdu.rch einen tiefen Einstich in die vorspringende Hase des lagerringes (1) aus dem. Querschnitt dieses Ringes zwei um die Binspannfläche zwischen dem Auslauf der Wälzkörperlaufbahn und dem Ende des Einstiches federnde, lippenförmige Schultern gebildet werden. Durch den in die so entstandene Aussparung eingelegten plastischen Behälter können beide lippen über die Wälzkörper gegen die gegenüberliegenden Schultern der lagerringe (4) und (5) vorgespannt v/erden, wobei sich der Druck in radialer Richtung gegen den Kemmring (3) abstützt»

Unabhängig von der Wahl der oben erwähnten verschiedenen Vorspannmittel kann erfindungsgemäss der Mediumdruck in Abhängigkeit von den angreifenden äusseren Kräften stets so eingestellt werden, dass die Vorspannkraft des lagers grosser als die in entgegengesetzter Richtung wirkenden äusseren Kräfte sind.

Infolge de3 durch den Anstellweg gegebenen lagerspieles gestattet die Erfindring bei Drucklosigkeit der Vor spannmittel ein leichtes Montieren derartiger Wälzlager auch dann, wenn die Wälzkörper durch Einfüllöffnungen eingebracht werden müssen.

Weiterhin ermöglicht die ·Erfindung, lager, die bisher aus drei Ringen hergestellt werden mussten, nunmehr aus nur zwei Ringen zu fertigen. So kann beispielsweise ein lager entsprechend Fig. 1) aus zwei Ringen gebaut werden, wenn anstelle der Ringe (1) und (2) ein Ring entsprechend

dem Aussenring (1) It. lig. 6) mit lippenspannung zum Einsatz kommt. Vorspannung, Spielfreiheit und Selbsteinstellung sind auch dann gewährleistet«

Um nicht vorgespannte dreiteilige Lager mit einer geforderten Toleranz zu montieren, war es bisher erforderlich, das Spiel durch eine Probemontage zu prüfen und dann unter Umständen in mehreren Arbeitsgängen die Berührungsflächen der beiden Ringe, die meist die äusseren Schultern des. Wälzlagers bilden, so nachzudrehen, bis die gewünschten Werte erreicht waren. Die Vorspannung mit den Mitteln der Erfindung lässt es zu, aufgrund des relativ grossen möglichen Anstellweges, die Lagerringe mit ausreichenden Toleranzen zu fertigen und sofort in die Endmontage zu geben.

Sind bei einem Lager grosse Unebenheiten der Auflagefläche oder sehr starker örtlicher Verschleiss zu erwarten, so kann bei Überschreitung bestimmter G-renzen die Zustellung einer Schulter oder Lippe nicht mehr ausreichen, da sonst der Bereich der elastischen Verformung überschritten wird. Zwar ist es nach den bisherigen Ausführungen erfindungsgemäss möglich, mehrere Vorspannsysteme an verschiedenen Schultern oder Lagerringen einzusetzen» Um jedoch den damit verbundenen Aufwand zu vermeiden, wird vorgeschlagen, entsprechend Fig.?) eine oder mehrere Schultern des Lagers so federnd vorzuspannen oder zu unterstützen, dass sie bei besonders starken Deformierungen oder ungewöhnlichem örtlichen Verschleiss einen Teil der notwendigen Verformung elastisch aufzunehmen vermögen. Als geeignete Mittel können Federn, Gummioder Kunststoffeinlagen entsprechend der Einlage (2) zwischen Lagerring (3) und Schulter (1) angewandt werden.

Eine auch für die Lagerung an Werkzeugmaschinen besonders vorteilhafte Lösung zeigt lig» 8), Sie stellt ein dreiteiliges zweireihiges Lager dar, bei dem anstelle von Käfigen oder Zwischenstücken Trennkugeln verwendet werden«, die von innen oder aussen radial in den Zwischenraum zwischen vier Kugeln zweier benachbarter Laufreihen eingedrückt werden. Diese Konstruktion gestattet eine Vorspannung des Lagers bei geringstmöglichem Abstand der Kugeln und damit grösster Tragfähig-

keit. Wie die Abbildung zeigt, stellt der plastische Behälter (1ο) unter Druck des Mediums, in die Aussparung in den Lagerringh>'.lften (8) und (9) eingebettet, über den Klemm ring (7), die Nadel oder Rolle (6) und den Laufring (5) die Trennkugel (4) gegen die ilugelreihen (2) und (3) an, sodass diese spielfrei an den Schultern der Lager-ringe (1) (8) und (9) anliegen. Infolge der Plastizität des Druckbehälters, des Klemmringes und des Laufringes können atich in diesem ErfindungSTorsciilag Einbauungenauigkeiten und örtlicher "Verschleiss ausgeglichen werden.

Allen erfindungsgemäss beschriebenen Lagern gemeinsam ist die Tatsache, dass je nach Angriffsrichtung der äusseren Kräfte und Momente durch eine geeignete Winkelstellung der Wälzkörperachsen zur Lagerachse VorsOaim^npn beliebiger Grossen in der einen oder anderen Richtung, z. B. axial oder radial, möglich sind.

Claims

Schutzansprüche

1.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringe eines 2- oder 3-teiligen Lagers z.B. die Ringe 1 und 2 der Fig. 1) durch ein am Umfang gleichmäßig oder auf bestimmte Stellen verteiltes Torspannmittel über die Wälzkörper 3 und 4 gegen den dritten Ring (5) vorgespannt werden,

2.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch eingeleitet wird·

3.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend Pig. 1) die Torspannmittel in die Lagerringe eingearbeitet sind.

4.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend Pig. 2) und 3) die Yorspannmittel auf die Lagerringe aufgebaut and.

5.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den Pig· 5) 6) 7) und 8) als Vorspannmittel ein endloser oder endlicher, dehnbarer sehlauchähnlicher Behälter eingebaut wird, der in eine in ein oder zwei Lagerringe oder Lagerschultern entsprechend seinem Querschnitt beliebig profilierte Ausnehmung eingebracht wird, so daß der erwähnte sehlauchähnliche Behälter allseitig fest umschlossen ist und sich unter dem Hediumdruck in der vorgesehenen Richtung zur Vorspannung des Lagers ausdehnt, wenn durch eine oder mehrere Anschlüsse ein unter Druck stehendes flüssiges oder gasförmiges Medium zugeleitet wird«

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6.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager nach Anspruch 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den Mg. 1), 2), 3), 4), 6) und 7) die Vorspannmittel eine Vorspannung in axialer Richtung oder entsprechend den Pig. 5) und 8) in radialer Richtung wirksam machen·

7·) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager nach Anspruch 1) bis 6), dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Schultern entsprechend den Abildungen 5), 6) und 7) durch Einstechen einer radialen oder axialen lute in den Querschnitt des Lagerringes gebildete Lippen, die um die Einspannfläche am Einstechende federn, gegen die Schultern der gegenüberliegenden Lagerringe zugestellt werden.

8.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager nach Anspruch 1) bis 7)j dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend Fig. 4), 5), 6) 7) und 8) eine oder mehrere in die Lagerringe eingelegte oder aus diesen durch einen entsprechenden Einstich erzeugten Schultern axial oder radial angestellt werden·

9.) Wälzlager, insbesondere Sehwenkwälzlager nach Anspruch 1) bis 8), dadurch gekennzeichnet, daß die anstellbaren Schultern als Klemm- oder Spreizringe ausgebildet werden.

10.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager nach Anspruch i)bis 8), dadurch gekennzeichnet, daß die anstellbaren Schultern als Ringfedern ausgebildet sind, die eine konzentrische Einstellung auch dann gewährleisten, wenn die Vorspannkräfte nicht radial, sondern axial oder in einem beliebigen Winkel zur Lagerachse eingeleitet werden.

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11.) Wälzlager, insbesondere Sehwenkwälzlager nach. Anspruch 1) bis 8), dadurch gekennzeichnet, daß die anstellbaren Lagerschultern aus mehreren Segmenten gebildet werden·

12.) Wälzlager, insbesondere Sehwenkwälzlager nach. Anspruch 1) bis 10), dadureh gekennzeichnet, daß die eingelegten Schultern oder durch Einstich gebildeten Lippen hinsichtlich ihres WiderStandmomentes bezogen auf die Kraftangriff srichtung so ausgelegt sind, daß sie sieh beim Wirksamwerden der Vorspannmittel TOn Wälzkörper zu Wälzkörper elastisch so verformen, daß sie die unterschiedliche Abnutzung der Laufbahnen oder den nicht vollkommen planen ₄, Einbau des lagers auszugleichen vermögen.

13.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzläger.v'naeh Anspruch 1) bis 11), dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend Fig. 8) anstelle einer oder mehrerer Lagersehultern !ragkugeln in den Raum zwischen 4 Wälzkörpem und zweier benach- · barter Reihen über einen als Klemm- oder Spreizring ausgebildeten Laufring (5) vorspannend eingedrükt werden, wobei der Laufring (5) seinerseits über Wälzkörper (β) gegen einen ebenfalls als Klemm- oder Spreizring bzw. ähnlich ausgebildeten Standring (7) in Umfangsriehtung beweglich abgestützt wird«

14.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager nach Anspruch 1) bis 12) dadureh gekennzeichnet, daß wahlweise die Schultern oder eingearbeitete Lippen z.B. entsprechend den Fig. 1) bis 3) 4) und 8) von innen oder entsprechend den Fig. 2), 5) und 6) von außen oder entsprechend Fig. 7) von innen und außen anstellbar sind.

15.) Wälzlager, insbesondere Schwenkwälzlager nach Anspruch 1) bis 137 dadureh gekennzeichnet, daß bei mehrfacher Zustellung entsprechend Fig. 7) an die Stelle weiterer hydraulischer oder pneumatischer Yorspannsysteme geeignete federnde Mittel z.B. Federn, Gummi- oder Kunstoffeinlagen usw. treten.