DE19755000C1

DE19755000C1 - Verschleißmessvorrichtung für Großwälzlager

Info

Publication number: DE19755000C1
Application number: DE19755000A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Claus
Original assignee: Fried Krupp AG Hoesch Krupp
Current assignee: ThyssenKrupp Rothe Erde Germany GmbH
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: DK0922870T3; ES2219827T3; EP0922870A3; CA2250660A1; EP0922870B1; US6119504A; CA2250660C; ATE270755T1; JPH11237313A; EP0922870A2; PT922870E; AU716865B2; AU9702198A; SI0922870T1; DE59811652D1; JP4253382B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschleißmeßvorrichtung für Großwälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Verschleißmeßvorrichtung ist aus der DE-OS 27 03 800 bekannt. Großwälzlager nach der Erfindung werden nachfolgend definiert. Es handelt sich um Wälzlager (Kugellager, Rollenlager oder eine Kombi nation aus beiden), deren Innendurchmesser frei bleibt und nicht von einer im wesentlichen massiven Welle verschlossen wird. Wenigstens ein Lagerring wird über parallel zur Drehachse des Lagers angeordnete Schraubverbindungen mit der Anschlußkonstruktion verbunden.

Bei Wälzlagern, und damit auch bei Großwälzlagern, besteht nach längerer Be triebszeit die Gefahr der Erschöpfung der Gebrauchsdauer durch Zerstörung der Laufbahnen oder der Wälzkörper. Dabei ist der Zeitpunkt der Erschöpfung nicht von vornherein bestimmbar, da er wesentlich auch von Material-, Fertigungs- und Ein satzbedingungen abhängt. Die Zerstörung beginnt üblicherweise mit der Bildung von Pittings, also Vertiefungen, vorwiegend in der Laufbahn, da überwiegend die Lauf bahn weicher ist als die mit ihnen zusammenwirkenden Wälzkörper. Die Pittings werden ständig größer und führen zu Ausbröckelungen in der Laufbahn in der Größe von Erbsen oder Bohnen. Bei weiterem Gebrauch des Wälzlagers führen diese Ausbröckelungen zu größeren Werkstoffausbrüchen, die dann ein plötzliches Blockieren des Lagers hervorrufen können, was zum Ausfall des gesamten Großge rätes, beispielsweise Bagger, Kran oder Tagebauabraumgerät, führen kann.

Da Großwälzlager für die vorgenannten Einsatzfälle aufgrund ihrer Größe und ihrer jeweils dem Gerät angepaßten Form in Einzelfertigung hergestellt werden, beträgt ihre Lieferzeit häufig mehrere Monate. Darüber hinaus sind die Einsatzorte häufig sehr weit vom Herstellungsort der Großwälzlager entfernt, so daß auch der Trans port durchaus mehrere Wochen dauern kann. Von daher wäre mit einem mehrmo natigen Ausfall des Großgerätes zu rechnen oder es müßte ein Ersatzlager in der Nähe des Einsatzortes des Großwälzlagers bereitgestellt werden, was eine unnötige Kapitalbindung darstellt, insbesondere, wenn dieses Ersatzlager später nicht zum Einsatz gelangt, weil die Gebrauchsdauer des Erstlagers die Gebrauchsdauer des Großgerätes übertrifft.

Nach der DE-OS 24 18 056 ist es bekannt, eine Anzeigevorrichtung an das Lager anzubauen, das eine vorgegebene Auslenkung in einer Richtung zwischen den Lagerringen anzeigt. Nachteilig ist diese Anzeigevorrichtung außerhalb des Lager bauraums angeordnet, wodurch die Gefahr der Beschädigung und sogar Zerstörung der Anzeigevorrichtung besteht. Darüber hinaus gleitet eine Sonde mit ihrem Ende ständig auf dem sich relativ zu ihr drehenden Lagerring, was beim Einsatz über Jahre hinaus zu einem Verschleiß der Anzeigevorrichtung und damit zu einer Fehl anzeige führt, bevor ein Verschleiß des Lagers eintritt.

Aus der eingangs genannten DE-OS 27 03 800 ist bekannt, eine Sonde durch eine Öffnung eines Lagerringes zu führen. Dabei gleitet das Ende der Sonde jedoch auch ständig auf der sich hierzu relativ bewegenden Oberfläche des Lagergegenringes. Das ist beim hier vorgesehenen Einsatz Zweck der Sonde, jedoch nicht erheblich, da hier die Sonde für einen Wägevorgang eingesetzt wird und regelmäßig gegen eine neue Sonde ausgetauscht werden kann, die sich auch bezüglich ihrer Aufgabe des Wägens jederzeit wieder leicht eichen läßt. Die hier gezeigte Sonde weist je doch beim Einsatz für die Verschleißmessung an Großwälzlagern die gleichen Nachteile auf, wie sie zu der vorbeschriebenen DE-OS 24 18 056 aufgezeigt worden sind.

Die DE 34 16 343 A1 zeigt eine kontinuierliche Verschleißüberwachung für Lager, bei welcher in einem bestimmten Abstand von der Wellenhülse mindestens ein Meßfühler angeordnet ist. Der Meßfühler bekommt Kontakt im vorgesehenen Kon taktbereich, sobald die Welle mit der darauf befindlichen Wellenhülse das vorgese hene Lagerspiel überschreitet. Der geschlossene Stromkontakt wird als Signal an einem Anzeigegerät sichtbar. Als Meßfühler werden ringförmige, metallische Scheiben verwendet. Diese Verschleißeinrichtung ist innerhalb des Lagerbauraums angeordnet und benötigt viel Raum. Ihre Funktion kann ohne eine Demontage des Lagers nachteilig nicht geprüft werden. Weiterhin nachteilig kann das Ver schleißmaß nicht eingestellt werden.

Aus der DE 41 03 151 C2 ist eine Meßsonde bekannt, die mit ihrem Ende mit einer Fläche des gegenüberliegenden Lagerringes in Kontakt treten kann, wobei der der Sonde gegenüberliegende Lagerring mit einer Nut ausgebildet ist, in die das Ende der Meßsonde hineinragt.

Die aus der DE 41 03 151 C2 bekannte Meßsonde, die im Wälzkörperbauraum eines Wälzlagers angeordnet ist, weist die gleichen Nachteile, wie der aus der DE 34 16 343 A1 bekannte Meßfühler, auf. Mit ihr kann weiterhin der Verschleiß nicht kontinuierlich kontrolliert werden.

Auch die aus dem DE-GM 82 10 726 bekannte Verschleißmeßvorrichtung für Lager ist nicht dazu geeignet, kontinuierlich den Verschleiß zu kontrollieren. Denn es ist vorgesehen, daß die hier gezeigte Meßsonde nicht ständig am Lagerinnenring anliegt.

Ausgehend von einer Verschleißmeßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Verschleißmeßvorrichtung für Großwälzlager derartig weiterzubilden, daß sie auch noch nach Jahren ihres Einsatzes eine eindeutige und sichere Anzeige des Lagerverschleißes gibt, daß sie einfach gestaltet ist und nicht durch äußere Einflüsse am Lager beschädigt oder zerstört werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildung einer Verschleißmeßvor richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiter bildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Die Anordnung des Endes der Sonde und der Nut entsprechend den Merkmalen nach Anspruch 5 ermöglicht eine besonders zerstörungssichere Anordnung. Wenn dann noch die Sonde entsprechend Anspruch 6 über eine Dichtung gegen Einflüsse von außen geschützt ist und alternativ oder zusätzlich dazu entsprechend Anspruch 7 gegen Fetteintrag und Abrieb aus dem Wälzkörperbauraum durch eine Dichtung geschützt wird, wird vorteilhaft die Möglichkeit geschaffen, die Verschleißmeßvor richtung dauerhaft funktionsbereit zu halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Hälfte eines Großwälzlagers und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Fig. 1 im Bereich der Verschleißmeßvor richtung.

Großwälzlager weisen einen inneren Lagerring 1 und einen äußeren Lagerring 2 auf, zwischen denen Wälzkörper 3 angeordnet sind. Diese Wälzkörper 3 können kugel-, rollen- oder tonnenförmig ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel sind als Wälzkörper 3 Kugeln vorgesehen. Der innere Lagerring 1 und/oder der äußere Lagerring 2 können aus mehreren Einzelringen oder Ringsegmenten zusammenge setzt sein.

Großwälzlager nach der Erfindung werden dadurch definiert, daß die Mittenbohrung 4 des inneren Lagerrings 1 normalerweise im wesentlichen frei bleibt. Der innere Lagerring 1 umgibt somit üblicherweise nicht eine massive Achse. Von daher wird bei Großwälzlagern wenigstens ein Lagerring über parallel zur Drehachse 5 ange ordnete Schraubverbindungen mit der Anschlußkonstruktion verbunden. Im Ausfüh rungsbeispiel ist diesbezüglich im inneren Lagerring 1 eine von mehreren auf einem Schraubenkreis angeordnete Befestigungsbohrung 6 gezeigt.

Der die Wälzkörper 3 aufnehmende Wälzkörperbauraum ist üblicherweise mit Schmiermittel, wie Fett, gefüllt und kann durch nicht dargestellte Dichtungen be grenzt werden, die den zwischen Lagerring 1 und Lagerring 2 angeordneten Lager spalt 7 gegen das Austreten von Schmiermittel abdichten. Darüber hinaus können auch keine Verunreinigungen in den Wälzkörperbauraum eindringen. Anstatt oder zusätzlich zu den vorbeschriebenen Dichtungen zwischen Wälzkörperbauraum und Lagerspalt 7 können, wie in Fig. 1 dargestellt, an den Lagerringen 1, 2 Dichtungen 8 angeordnet sein, die den Lagerspalt 7 nach außen abdichten.

Die Verschleißmeßvorrichtung weist eine Sonde 9 auf, die durch eine sich radial zur Drehachse 5 erstreckende Öffnung 10 geführt wird und sich mit ihrem Ende 11 über die Innenkontur des äußeren Lagerringes 2 erstreckt und frei in eine an ent sprechender Position des inneren Lagerringes 1 eingebrachte Nut 12, ohne diese zu berühren, eingreift.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist zwischen dem Ende 11 der Sonde 9 und den Nutflä chen jeweils axial, aber auch radial, ein Abstand. Dieser Abstand hat ein Maß, das der jeweils vorgegebenen maximalen Verschiebung der Lagerringe 1, 2 gegenein ander bei maximalem Verschleiß entspricht. Der jeweilige Abstand ist bei der Mon tage einstellbar. Die Summe der beiden axialen Abstände zwischen dem Ende der Sonde 9 und der Breite der Nut 12 ergibt sich aus der Differenz zwischen Nutbreite und Dicke des Endes 11 der Sonde 9. Dieser Wert kann in einfacher Weise durch unterschiedlich dicke Enden 11 der Sonde 9 eingestellt werden. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß für verschiedene Verschleißsummenwerte gleiche Nutmaße und auch gleiche Einbaumaße für die Sonde mit ihrer Befestigung verwendet werden können. Im Ausführungsbeispiel ist die, die Sonde 9 aufnehmende Öffnung 10 als Bohrung mit einem Innengewinde 13 ausgebildet. Das Durchmessermaß und das Gewindemaß des Innengewindes 13 der Öffnung 10 kann bei der vorstehend be schriebenen Ausbildung auch stets gleichbleiben.

Die Sonde 9 ist in einem Halteteil 14 axial und radial fixiert. Dieses Halteteil 14 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Öffnung 10 und kann somit in dieser be züglich ihrer Lage eingestellt werden. Diese Einstellung erfolgt über eine Einstell schraube 15, die die Lage der Sonde 9 in Richtung der Drehachse 5, also quer zur Nut 12, verstellen kann. Durch diese Maßnahme können die jeweiligen, auch unter schiedlichen axialen Abstände zwischen Nut 12 und Ende 11 der Sonde 9 einge stellt werden, nachdem ihre Summe bereits nach der Auswahl einer Sonde 9 mit einem entsprechend dicken Ende 11 eingestellt wurde. Der bezüglich der Drehachse 5 des Lagers vorgesehene radiale Abstand zwischen dem Ende 11 der Sonde 9 und dem Boden der Nut 12 wird durch ein Verschieben der Sonde 9 im Halteteil 14 ein gestellt und anschließend fixiert. Das Fixieren kann beispielsweise durch Verkleben oder Versiegeln von Sonde 9 und Halteteil 14 erfolgen. Über einen Andruckring 16 wird das Halteteil 14 mittels einer Mutter 17 in der als Sackbohrung ausgebildeten Öffnung 10 fixiert.

Die Sonde 9 ist gegenüber dem Lagerring 2 elektrisch isoliert. Im Ausführungsbei spiel ist in der Aufnahmebohrung des Halteteils 14 eine Isolierschicht eingebracht. Die beiden Lagerringe 1, 2 sind elektrisch miteinander verbunden. Üblicherweise erfolgt diese elektrische Verbindung über die metallische Berührung vom Lagerring 1 über die Wälzkörper 3 auf den Lagerring 2. Sobald die vorgegebene maximale Verschiebung der Lagerringe gegeneinander, hervorgerufen durch den Verschleiß der Laufbahn des Lagers, erreicht ist, kommt es zu einer Berührung des Endes 11 der Sonde 9 mit einer Fläche der Nut 12. Damit wird eine elektrische Verbindung zwischen der Sonde 9 und dem sie tragenden äußeren Lagerring 2 geschlossen. Über entsprechende elektrische Leitungen an der Sonde 9 und am äußeren Lager ring 2 kann dieses elektrische Signal (Schließen eines Stromkreises) an entspre chende Warn- oder Auswerteeinrichtungen weitergeleitet werden. Dadurch erhält der Betreiber die Information, daß der Verschleiß des Lagers so weit fortgeschritten ist, daß dieses Lager in absehbarer Zeit zerstört ist und kann entsprechende Maß nahmen einleiten.

Die Auslösung der elektrischen Information, daß der vorgegebene Verschleiß des Lagers eingetreten ist, kann auch in beliebiger anderer Weise erfolgen. Alternativ und nicht dargestellt kann die Sonde 9 in einer Aufnahme gehalten sein, die als Signal eine Ausbiegung der Sonde bei Anstoßen ihres Endes 11 an eine der Flä chen der Nut 12 registriert und diese Information an eine entsprechende Warn- oder Meßschaltung weitergibt.

Bezugszeichenliste

1

Lagerring

2

Lagerring

3

Wälzkörper

4

Mittenbohrung

5

Drehachse

6

Befestigungsbohrung

7

Lagerspalt

8

Dichtung

9

Sonde

10

Öffnung

11

Ende

12

Nut

13

Innengewinde

14

Halteteil

15

Einstellschraube

16

Andruckring

17

Mutter

18

Leitung

Claims

1. Verschleißmeßvorrichtung für Großwälzlager, bestehend aus zwei Lagerringen (1, 2) und zwischen ihnen angeordneten, einen Wälzkörperbauraum bildenden Wälzkörpern (3), mit einer Anzeige, die eine vorgegebene Auslenkung zwi schen den Lagerringen (1, 2) anzeigt und einer Sonde (9), die in einer Öffnung (10) eines Lagerringes (2) angeordnet ist und mit ihrem Ende (11) in einen Hohlraum ragt und mit einer Fläche des anderen Lagerringes (1) in Kontakt treten kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum eine Nut (12) in dem der Sonde (9) gegenüberliegenden Lagerring (1) ist und daß die Flächen der Nut (12) jeweils einen Abstand zur Sonde (9) aufweisen, der einem in der zuge hörigen Richtung vorgegebenen Verschleißmaß entspricht.

2. Verschleißmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (9) gegenüber dem sie tragenden Lagerring (2) elektrisch isoliert eingebaut ist und zwischen den beiden Lagerringen (1, 2) eine elektrische Ver bindung besteht.

3. Verschleißmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Sonde (9) an dem sie tragenden Lagerring (2) über eine, eine Auslenkung der Sonde (9) registrierende Meßvorrichtung erfolgt.

4. Verschleißmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (10) zur Aufnahme der Sonde (9) radial in bezug auf die Drehachse (5) des Lagers erstreckt.

5. Verschleißmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) und das Ende (11) der Sonde (9) im Bereich des Lagerspaltes (7) zwischen den Lagerringen (1, 2) außerhalb des Wälzkörperbauraums angeordnet sind.

6. Verschleißmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerspalt (7) zwischen den Lagerringen (1, 2) außerhalb des Wälzkörperbauraums und jenseits des Endes der Sonde mittels einer Dichtung (8) nach außen verschlossen ist.

7. Verschleißmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Lagerspalt (7) zwischen den Lagerringen (1, 2) zwischen dem Wälzkörperbauraum und dem Ende (11) der Sonde (9) eine Dichtung angeordnet ist.