DE1966974U - Kugel-segmentlagerung. - Google Patents

Description

Kugel-Segmentlagerung

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Kugel-Segmentlagerung für schwenk— "bzw. drehbare Maschinenteile großer Abmessungen.

In der Technik, insbesondere im öroßmaschinenbau, ist es bekannt und üblich, in den Fällen, wo große Maschinenteile Drehbewegungen oder langsame, oszillierende Schwenkbewegungen ausführen sollen, wobei aber diese Teile aus konstruktiven Gründen nicht in einem großen, geschlossenen Lager abgestützt werden können, wie z.B. bei Mischtrommeln, Trockentrommeln, usw., die zu lagernden Maschinenteile mit Bandagen zu versehen, welche auf jeweils zwei oder mehr Laufrollen ablaufen. Diese Lagerungen weisen den lachteil auf, daß auch bei relativ kur'zen Trommeln mindestens zwei Bandagen zu ihrer radialen Abstützung angeordnet werden müssen, wobei die eine dieser beiden Bandagen auch die axiale Führung nach beiden Richtungen hin zu übernehmen hat, ferner ist nachteilig, daß in den meisten Fällen eine Sicherung gegen das Kippen oder das Abheben des sieh drehenden Maschinenteiles nicht möglich ist oder nur mit unwirtschaftlichem Aufwand erreicht werden kann und endlich beruht noch ein Nachteil darin, daß bei der Abrollbewegung zwischen den Laufrollen und der Bandage bzw. den Bandagen eine verhältnismäßig große Energiemenge dureh Hei-

bung vernichtet wird und somit verloren gent.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile der bekannten Lagerung von drehbaren Teilen großen Durchmessers durch eine Kugel-Segmentlagerung für schwenk- bzw. drehbare Maschinenteile großer Abmessungen behoben, bei welcher ein an dem zu drehenden Maschinenteil befestigtes Innenelement der Lagerung auf einem mit dem feststehenden Maschinenteil verbundenen, ringsegmentartigen Außenelement der Lagerung über mindestens zwei Reihen von Kugeln abrollt, die in rillenförmigen Laufbahnen rollen, welche im Innenelement und an der entsprechenden Stelle im Außenelement in der Weise angebracht sind, daß sich an den Kugeln bei Belastung ein Druekwinkel in der gewünschten G-rö'ße einstellt, und die an den Enden ihrer Laufbahnen in Umlenkkanäle und anschließende Rüeklaufkanäle im Außenelement hineinlaufen und je eine endlose Kugelkette bilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das an dem zu drehenden Maschinenteil befestigte Innenelement der Lagerung entweder ein geschlossener Ring sein oder in einer anderen Ausführungsform der Erfindung ebenfalls als Ringsegment ausgebildet werden.

Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge weisen in einer Ausführungsform der Erfindung alle Kugeln denselben Durehmesser auf, während sie sieh bei einer anderen Ausführungsform aus Tragkugeln und aus Trennkugeln mit einem etwas kleineren Durchmesser zusammensetzen, wobei zwischen je zwei Tragkugeln eine Trennkugel angeordnet 1st.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die aus den rillenförmigen Laufbahnen im Innen- und Außenelement der Lagerung, den Umlenkkanälen und dem Rücklaufkanal im Außenelement zusammengesetzten Kugelumläufe für die Kugeln entweder bei einer Ausführungsform axial nebeneinander liegen oder bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung radial übereinander angeordnet sind.

Bei einer besonderen Ausführungsform· der Erfindung rollt das am zu drehenden Maschinenteil befestigte kreisbogenförmige Innenelement der Lagerung auf dem mit dem feststehenden Maschinenteil verbundenen ringsegmentartigen Außenelement der Lagerung über drei oder Tier Reihen von Kugeln spielfrei ab. -· "

Einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung zufolge ist das Innenelement der Lagerung so geteilt und diese Teile sind so anstellbar, daß ein bestimmtes Lagerspiel bzw. jede gewünschte Vorspannung eingestellt werden kann.

Schließlieh 1st nach einer letzten Ausgestaltung der Erfindung an dem mit dem zu drehenden Maschinenteil verbundenen Innenelement der Lagerung eine Terzahnung vorgesehen, welche in den Antriebsmechanismus für den gelagerten Maschinenteil eingreift, über welche also das zu drehende Maschinenteil angetrieben werden kann.

Im folgenden werden vier Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen besehrieben, in denen die

Mg. 1 die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform zeigt, bei welcher zwei tragende Kugelreihen vorgesehen sind und wobei der eine Kugelumlauf axial neben dem anderen angeordnet ist; dabei ist diese Ansieht so aufgeschnitten, daß im unteren Teil der senkrechte Schnitt durch die erfindungsgemäße Kugelsegmentlagerung sichtbar wird, während im oberen Teil, aber unterhalb der Mittellinie des zu drehenden Maschinenteiles, ein Schnitt durch die nebeneinanderliegenden Kugelumläufe gezeigt wird»

fig. 2 stellt die teilweise aufgeschnittene Vorderansicht der Ausführungsform nach fig. 1 dar.

fig. 3 zeigt die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ebenfalls zwei tragende

Kugelreinen vorgesehen sind, wobei aber der:eine Kugelumlauf radial über dem anderen angeordnet istj dabei ist diese Ansicht so aufgeschnitten, daß im unteren Teil der senkrechte Schnitt durch die erfindungsgemäße Kugelsegmentlagerung sichtbar wird, während im oberen !eil, unterhalb der Mittellinie des zu drehenden Maschinenteiles ein Schnitt durch den außenliegenden Kugelumlauf gezeigt wird.

Fig. 4 stellt die teilweise aufgeschnittene Vorderansicht der Ausführungsform nach I¹Xg. 3 dar.

Pig. 5 stellt den senkrechten Schnitt durch die erfindungsgemäße Kugelsegmentlagerung gemäß einer dritten spielfreien Ausführungsform dar, bei welcher vier tragende Kugelreihen vorgesehen sind und wobei zwei axial nebeneinanderliegende Kugelumläufe radial über zwei ebenfalls axial nebeneinanderliegenden Kugelumläufen angeordnet sind.

Fig. 6 zeigt den senkrechten Schnitt durch die erfindungsgemäße Kugelsegmentlagerung gemäß einer vierten Ausführungsform mit geteiltem Innenelement.

Fig. 7 zeigt in größerem Maßstab den senkrechten Schnitt durch die zwei tragenden Kugelreihen der erfindungsgemäßen Kugelsegmentlagerung nach Fig. 1.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Kugel-Segmentlagerung aus einem Innenelement 1, welches in diesem Falle als ein geschlossener Innenring mit Schultern 1a ausgebildet ist, welche an den beiden Sandern des Innenelementes 1 mansehettenartig um den gesamten Umfang des Innenelementes 1 herumlaufen und in deren einander zugekehrten Wandungen rillenförmige Laufbahnen 2 eingearbeitet sind, wie es von Wälzlagern her bekannt ist. Dieses Innenelement 1 stützt sich über zwei Reihen von Kugeln auf einem Außenelement 4 ab, welches die Form eines Eingsegmentes aufweist und in das ebenfalls rillenfÖrmige Laufbahnen eingearbeitet sind, und zwar in der Weise, daß sieh an den

Kugeln 3 "bei belastetem lager ein Druckwinkel p{ in der gewünschten Größe einstellt. Dabei sind in diesem !Falle die Kugeln alle von gleicher Größe, so daß sie alle an der Übertragung der Lagerbelastung beteiligt sind. Es können aber auch zwischen,je zwei Iragkugeln Kugeln mit etwas kleinerem Durehmesser, sogenannte Trennkugeln, eingelegt werden, die wegen derjdann günstigeren Abwälzverhältnisse im Lager die Reibung noch weiter herabsetzen. Die rillenförmigen Laufbahnen 2 im Innenelement 1 der Lagerung laufen an den Innenwandungen der Schultern 1a rund um das ringförmige Innenelement 1 herum, während die diesen gegenüberliegenden, in den Seitenflächen des ringsegmentförmigen Außenelementes 4,vorgesehenen Laufbahnen 5 sich von dem einen Ende des ringsegmentförmigen Außenelementes 4 bis zum anderen Ende desselben hin erstrecken. Angenommen, in den beiden durch die je zwei rillenförmigen Laufbahnen 2 und 5 gebildeten Kanälen befänden sich soviel Kugeln 3» claß die Kanäle vollbesetzt wären, dann würden bei einer Drehung des Innenelementes 1 und einem genügend großen Schwenkwinkel des beweglichen Innenelementes 1 gegenüber dem feststehenden Außenelement 4 die Kugeln 3, auf denen sich das Innenelement 1 abwälzt und die somit in dessen Drehrichtung in den Kanälen mitrollen, aus diesen Kanälen an ihrem einen Ende herausfallen. Dieses Herapsfallen der Kugeln 3 aus den durch die rillenförmigen Laufbahnen 2 und 5 gebildeten Kanälen bei einer Schwenkbewegung des Innenelementes 1 gegenüber dem Außenelement 4 wird durch Umlenkkanäle 6 und Rücklaufkanäle 7 verhindert. Sowohl die Umlenkkanäle 6 als auch die Rücklaufkanale 7 liegen im ringsegmentförmigen Außenelement 4 der Lagerung und sind gegeneinander, ebenso wie nach außen hin, abgeschlossen, z.B. durch ein ringsegmentförmiges Abschlußteil 8 mit T-förmigem Querschnitt, welches an der inneren Fläche des Außenelementes so angebracht ist, daß es mit dem Quersteg eine auf der Innenseite des Außenelementes 4 in dessen Mitte vorgesehene und über die gesamte Bogenlänge des Außenelementes 4 laufende Nut 9 verschließt und mit dem Mittelsteg diese Hut in zwei Kanäle aufteilt. Die Enden des ringsegmentförmigen Außenele-

mentes 4 werden durch je ein Absehlußstüek 10 gebildet, welche durch geeignete Mittel, z.B. Schrauben, mit dem Außenelement verbunden sind und wobei jedes Absehlußstüek 10 zwei halbkreisförmige ümlenkkanäle 6 aufweist, welehe so angeordnet sind, daß sie den jeweiligen durch die rillenförmigen Laufbahnen 2 und 5 gebildeten Kanal mit dem zugehörigen Hüeklaufkanal 7 verbinden. Auf diese Weise werden die Kugeln 3, welehe bei einer Schwenkbewegung des beweglichen Innenelementes 1 gegen-* über dem feststehenden Außenelement 4 die beiden durch die rillenförmigen Laufbahnen 2 und 3- gebildeten Kanäle verlassen , über die Umlenkkanäle 6 und die Rücklaufkanale 7 und die sich daran wieder anschließenden zweiten Rücklaufkanäle 6 durch das ringsegmentfärmige Außenelement 4 hindurch an das andere Ende der durch die rillenförmigen Laufbahnen 2 und 5 gebildeten Kanäle zurückgeführt, von dem aus sich die Kugeln 3 auf Grund der Drehung des Innenelementeg 1 gegenüber dem Außenelement 4 zum anderen Kanalende hin bewegen. Somit läuft das bewegliche Innenelement 1 auf zwei Reihen von Wälzkörpern, deren Bahnen kreisbogenförmig gekrümmt sind, in ihrer Länge aber nur einen Bruchteil, z.B. ein Drittel, des entsprechenden Kreisumfanges ausmachen, und die jeweils nur einen Teil einer endlosen Kette von Wälzkörpern darstellen.

Bei der in den Pig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung sind zwei aus den rillenförmigen Laufbahnen 2 und 5, den ümlenkkanäleη 6 und dem Rücklaufkanal 7 gebildete Kugelumläufe vorgesehen, wobei der eine Kugelumlauf axial neben dem anderen angeordnet ist} dadurch erhält man eine in radialer Richtung niedrig bauende, in axialer Richtung breite Konstruktion. Bei der zweiten Ausführungsform nach S¹Xg. 3 und ist der eine Kugelumlauf über dem anderen angeordnet, wodurch eine in radialer Richtung höhere, dafür aber in axialer Richtung schmalere Kugel-Segmentlagerung erhalten wird. Diese Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform nach !ig. 1 und-2 dadurch, daß die Schultern 1a des Innenelementes 1, welches in diesem Falle wieder als geschlos-

sener Innenring ausgebildet ist, höher sind, um die Übereinanderliegenden Kugelumläufe aufnehmen zu körnen, ferner liegen die in die einander zugekehrten flächen der Schultern 1a eingearbeiteten rillenförmigen Laufbahnen 2 und die diesen gegenüberliegenden, rillenförmigen Laufbahnen 5 im ringsegmentförmigen Außenelement 4, welche zusammen die Kanäle zur Aufnahme der beiden tragenden Kugelreihen des Kugelsegmentlagers bilden, in verschiedenen Höhen in den Schultern 1a, ebenso wie die Rücklaufkanäle 7, welche durch Hüten 9a bzw. 9b gebildet werden, die in die Seitenflächen des Außenelementes 4 so gingestochen sind, daß jeder Laufbahn 5 in den Seitenflächen des
Außenelementes 4 eine Nut 9a bzw. 9b in derselben Höhe auf der anderen Seitenfläche entspricht. Ein dem Absehlußteil 8 in
den I¹Xg. 1 und 2 entsprechendes Teil ist bei der Ausführungsform nach Pig. 3 und 4 nicht erforderlich. Die Abschlußstüeke 10 an den beiden Enden des ringsegmentförmigen Außenelementes 4 enthalten je zwei übereinanderliegende, halbkreisförmige
Umlenkkanäle 6, wobei jeder ümlenkkanal 6 jeweils einen Rücklaufkanal 7 mit einem in derselben Ebene liegenden, aus den
Laufbahnen 2 und 5 gebildeten Kanal verbindet. Wie aus I¹Ig. 4 ersichtlich, liegt jeder aus einem Rücklaufkanal 7, zwei Umlenkkanälen 6 und einem durch die Laufbahnen 2 und 5 erzeugten
Kanal bestehende Kugelumlauf in einer Zylinderflache, wobei
die beiden Zylinderflächen der übereinanderliegenden Kugelumläufe konzentrisch sind, aber unterschiedliche Durchmesser
haben; außerdem sind die Kugelumläufe in axialer Richtung um annähernd den Halbmesser der Kugeln 3 gegeneinander versetzt.

Bei den in den I¹Xg. 1 bis 4 dargestellten Kugel-Segmentlagerungen handelt es sieh um Lager mit jeweils zwei tragenden Kugelreihen und ungeteiltem Innenelement 1. Indem drei oder vier Reihen von Kugeln 3 vorgesehen werden, kann die Lagerung auch spielfrei ausgeführt werden.

Fig. 5 zeigt eine spielfreie Kugelsegmentlagerung
gemäß der Erfindung, bei welcher vier tragende Kugelreihen
vorgesehen sind. Dabei sind die Schultern 1a des Innenelementes

gegenüber der Ausführungsform nach fig. 1 und 2 höher und weisen jeweils zwei übereinanderliegende rillenförmige Laufbahnen 2 auf. Ebenso sind in die Seitenflächen des ringsegmentförmigen Außenelementes 4 jeweils zwei, also insgesamt vier, Laufbahnen 5 eingearbeitet. Die Rücklaufkanäle werden, ähnlich der Ausführungsform nach fig· 1 und 2 durch luten 9a bzw. 9b im Außenelement 4 gebildet, welche jeweils durch ein ringsegmentförmiges Absehlußteil 8 mit T-förmigem Querschnitt abgeschlossen werden, wobei jede Hut durch den Mittelsteg des Abschlußteiles 8 in zwei Rüeklaufkanäle aufgeteilt wird. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung liegen jeweils zwei Kugelumläufe in einer Zylinderflache axial nebeneinander, und zwei derartige Lagen sind übereinander angeordnet, so daß sieh zwei konzentrische Zylinderflachen mit unterschiedlichem Durchmesser ergeben, in denen jeweils zwei Kugelumläufe 3a bzw. 3b liegen.

Teilt man das Innenelement 1, welches die Reihen der tragenden Kugeln von außen umsehließt, wie z.B. in fig. 6 dargestellt, und macht diese Teile anstellbar mittels Schraube und Scheibe 11, dann ergeben sieh Kugel-Segmentlagerungen mit genau einstellbarem Spiel oder "Vorspannung. Außerdem kann man bei den in den fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kugel-Segmentlagerung noch eine Verzahnung zum Antrieb des drehbaren Innenelementes 1 vorsehen. Schließlieh ist es in lallen, in denen das Innenelement 1 gegenüber dem feststehenden Außenelement 4 nur um kleine Winkel geschwenkt wird, zweckmäßig, das Innenelement 1 als ein Ringsegmant auszuführen, anstatt einen Ringkörper vorzusehen.

Die Abhängigkeit des sieh bei radialer Belastung an den Kugeln 3 einstellenden Druekwinkels C⁷C von der Anordnung der Krümmungsmittelpunkte der Laufbahnen 2, 5 zueinander wird durch die vergrößerte Darstellung des senkrechten Schnittes durch die tragenden Kugelreihen der Kugelsegmentlagerung in fig. 7 gezeigt. Man erkennt, daß der Krümmungsmittelpunkt der rillenförmigen Laufbahn 2 im Innenelement 1 auf einem größeren

Durchmesser liegen muß als der Krümmungsmittelpunkt der rillenförmigen laufbahn 5 im Außenelement 4, und daß der Abstand zwischen den Krümmungsmittelpunkten A der rillenförmigen Laufbahnen 2 im Innenelement 1 kleiner sein muß als der Abstand der Krümmungsmittelpunkte B der Laufbahnen 5 im Außenelement 4 voneinander.

Die erfindungsgemäße Kugel-Segmentlagerung weist den Vorteil einer geringen Reibung, wie sie nur bei Wälzlagern auftritt, auf, ferner den Vorteil, daß man die zu drehenden bzw. zu verschwenkenden Maschinenteile größerer Abmessungen auf einer einzigen, schalenförmigen Lagerung abstützen kann, die sowohl die Radialkräfte als auch die axialen Führungskräfte und die Kippkräfte aufnimmt, und schließlich ist noch von Vorteil, daß bei der erfindungsgemäßen Lagerung ohne* zusätzlichen Aufwand Sicherheit gegen das Abheben des sieh drehenden Maschinenteiles vom feststehenden Teil und gegen das Kippen gegeben ist.

Claims (10)

RA. 5 Τ'β 259*22.7.64 ansprüehe

1. Kugel-Segmentlagerung für schwenk- bzw. drehbare Maschinenteile großer Abmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß das am zu drehenden Maschinenteil befestigte kreisbogenförmige Innenelement (1) der Lagerung auf dem mit dem feststehenden Maschinenteil verbundenen ringsegmentartigen Außenelement (4) der Lagerung übarmindestens zwei Reihen von Kugeln (3) abrollt, die in rillenförmigen Laufbahnen (2,5) rollen, welche im Innenelement (1) und an der entsprechenden Stelle im Außenelement (2) in der Weise angebracht sind, daß sich an den Kugeln (3) bei Belastung ein Druekwinkel in der gewünschten G-röße einstellt, und die an den Enden ihrer Laufbahnen (5) in Umlenkkanäle (6) und anschliessende Eücklaufkanale (7) im Außenelement (4) hineinlaufen und je eine endlose Kugelkette bilden.

2. Kugel-Segmentlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am zu drehenden Maschinenteil befestigte Innenelement (1) der Lagerung ein geschlossener King ist.

3. Kugel-Segmentlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am zu drehenden Maschinenteil befestigte Innenelement (1) der Lagerung ein lingsegment ist.

4. Kugel-Segmentlagerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kugeln (3) denselben Durchmesser aufweisen.

5. Kugel-Segmentlagerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (3) sich aus Tr§gkugeln und aus Trennkugeln mit etwas kleinerem Durchmesser zusammensetzen, wobei zwischen je zwei Tragkugeln eine Trennkugel angeordnet ist.

6. Kugel-Segmentlagerung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den rillenförmigen Laufbahnen (2, 5) den Umlenkkanälen (6) und dem Rücklaufkanal (7) zusammengesetzten Kugelumläufe für die Kugeln (3) axial nebeneinander-liegen.

7. Kugel-Segmentlagerung nach den Ansprüchen 4 oder 5» dadureh gekennzeicnnet, daß die aus den rillenförmigen Laufbahnen (2,5), den Umlenkkanälen (6) und dem Rücklaufkanal (7) zusammengewetzten Kugelumläufe für die Zugein (3) radial übereinander liegen.

8. Kugel-Segmentlagerung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeiehnet, daß das am zu drehenden Maschinenteil befestigte kreisbogenförmige Innenelement (1) der Lagerung auf dem mit dem feststehenden Maschinenteil verbundenen ringsegmentartigen Außenelement (4) der Lagerung über drei oder Tier Eeihen von Kugeln (3) spielfrei abrollt.

9. Kugel-Segmentlagerung nach Anspruch J_t dadurch gekennzeichnet, daß das Innenelement (1) der-Lagerung so geteilt und die Teile so anstellbar sind, daß ein bestimmtes Lagerspiel bzw. jede gewünschte Vorspannung eingestellt werden kann.

10. Kugel-Segmentlagerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit dem zu drehenden Maschinenteil verbundenen Innenelement (i) der Lagerung eine Verzahnung vorgesehen ist, welche in den Antriebsmechanismus für den gelagerten Maschinenteil eingreift.