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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranerdnung. Sie ist mit Fällen
befaßt, bei denen in ein Wälzlager eine extrem hohe m radiale Steifheit benötigt
wird. Es gibt viele Bereiche, wo man das haben weill, insbesondere sind aber die
Stützlager von Walzen gute Beispiele, mit denen beim Drucken, in der Stahlherstellung
und in der Papierherstellnng gearbeitet wird. In allen diesen Fällen ist es wünschenswert,
für eine maximale Steifheit zu sorgen, wobei die Walzenachze sowchl zur Verhinderung
einer radialen Verlagerung der Drehzchse der Walze alz auch hilfsweise zur Verhinderung
eines Durchbiegens der Walze abgesetützt ist.
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Erfindungsgemäß ist einmal eine Wälzlageranerdnung vorgeschen, die
mindestens zwei Wälzkörperkränze aufweist, welche im axialen Abstand angeordnet
sind und zwischen einem inneren und einem äußeren Laufring rotieren, wobei mindestens
einer der Lanfringe längs seiner arialen Länge geteilt ist, derart, daß der Teil
des Laufrings, an dem mindestens einer der Reihen Wälzkörper anliegt, dem anderen
Teil dieses Laufrings gegenüber bewegbar ist, an den mindestens ein anderer der
Kränze bzw. Reihen Wälzkörper anliegt, derart, daß ein Biegemoment um eine Achse
koarial zur Achze der relativen radialen Lagerbewagung des geteilten Laufrings ausgeübt
werden kann.
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Die Erfindung löst alse das aqngegebene Preblem dadurch, daß eim Vorbelasten
der
Wälzkörper gegen die erwartete Last, die von Lager aufzunehmen ist, zugelz@sen wird,
indem Wälzkörperkränze so eingesetzt werden, daß ein Biegemoment über die Achse
hinwog induziert wird, die dem Lager zugeordnet ist. Die Belastung kann entweder
als eine Folge der Konstruktion der Wälzkörper und des Lagers selbst (auf Grund
der Konstruktion mindestens eines seiner Laufringe) oder auf Grund der Konstruktion
der Lageranordnung ausgeübt werden, in die ein Einbau in der Maschine erfolgt.
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Weiter sieht due Erfindung eine Maschine itt einer Walze vor, die
in einer Lageranordnung gelagert ist, welche eine Anzahl axial im Abstand angeordneter
Wälzkörperkränze hat, forner Mittel zur Bekwkegung mindestens eines der Kränze radial
relativ zu mindestens einem anderen der Kränze.
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In einem bevorzagten Ausfüh@ungsbeispiel dieses Lagers ist für die
relative Bewegbaukoit eine Drehbarkeit vorgeschen, und es sind Mittel in dem Lager
vorgeschen, um eine gegenzeitige Exzentrizität der beiden Teile des Lanfrings herbeizuführen,
wenn eine relative Drehung der beiden Teile erfolgt. Das kann mittels exzentrischer
Flanschflächen geschehen, von denen jeweils eine an jedem der beiden Teile des Laufring@
sitzt und die jeweils auf einer Achse zentriert sind, die parallel zur Lagerachse
liegt, ihr gegenüber Jedoch versetzt ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine Lagergehäuseanordnung für
eine Achse vorgesehen, die aus einem äußeren Teil mit einem kreisrunden Loch darin
besteht, wobei in den Loch in der Abstützung ein Wälzlager sitzt und eine Achse
drchbar lagert und mindestens zwei Wälzkörperkränze aufweist sowie unabhängig bewegbare
Laufringe hat, die jeweils mit mindestens einem der Wälzkörperkränze zusammenwirken,
webei ferner Mittel zum Hervorrnfen einer relativenradialen Bewagung der relativ
bewegbaren Laufringe vorgeschen sind, derart, daß den jeweiligen Laufkörperkränzen
eine radiale Belastung auferlegt werden kann und dadurch das radiale Spiel zwischen
der Achse und dem äußeren
eeil beseitigt oder zumindest verringert
werden kann. Die radiale Bewegung wird vorzugsweize durch eine relative Drehung
der Teile im Zusammenwirken mit einer exzentrischen Fläche hervorgerufen. Erfindungsgemäß
ist es dabei möglicht, daß die Achse das fostztehende Elament und der äußere Teil
das rotierende Element ist, vorzugzkweise handelt es sich bei dem äußeren Teil jedoch
um eine Partie eines festkstehenden Maschinangestells, das eine drehbare Achse abstützt.
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Erfindungsgemäß kann es sich dabei bei dem Wälzlager um ein Lager
nach der allgemeinen Lehre der Erfindung oder um ein Mehrkranzlager mit zylindrischem
inneren und äußeren Laufring handeln, @b@i der innere Laufring allen Wälzkörperkränzen
gemeinsam ist, während der äußere Laufring axial geteilt ist, @elbzt jedoch keine
Mittel zum Bewirken einer ex@entrisehen Versetzung aufweist. Diese Mittel befinden
sich in einer axial geteilten Buch@e in äußeren Teil, webei die Buche mit Mitteln,
vorzugsweise exzentrischem Flächen, die miteinander in der Buchse oder mit dem Wälzkörpern
zusammanwirken, verschen ist, welche eine Belastung der Wälzkörper herbeiführen.
Im dieser Hinsicht kann es sich bei der Wälzlageranordnung erfindungagemäß um zwei
vollkemmen getrennte Wälzlager handeln, d.h. mit getrennten äußeren Laufringen und
inneren Laufringen, webei jeweils jede@ mit einem oder mehreren Wälzkörperkrämzen
bestückt ist.
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Bei den Wälzkörpern handelt es sich verzugzweize um Lagernadeln, d.h.
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um Wälzkörper, deren axiale Länge ein Vielfaches des Durahmes@er@
ist, da diese Wälzkörper das geringste Maß an radialer Nachgiebigkeit haben.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine Maschine vorgeschen, die entweder
mit einem Lager gemäß der allgemeinen Lehre der Erfindung oder mit einem Gehäuse
nach der Weiterbildung der allgemeinen Lehre der Erfindung be@tückt ist, inzbesondere
eine Druckmaschine, Maschinen für die Stahlerzeugung oder Maschinen für die Papierherstellung.
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Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand ven Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen
sind:
Fig. 1 eine schematische Endansicht einer Gehäuseanordnung in erfindungzgemäßer
Form, Fig. 2 ein Schnitt an der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 ein schematischer
Schnitt ii kleineren Maßstab an der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 eine Ansieht
in Richtung des Pfeils IV in Fig. 5, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt, wobei Jedoch zur klarheit Teile weggelassen sind, Fig. 5 ein Schnitt durch
die Lageranordnung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel und Fig. 6 und 7
schematische Darstellungen von Lageranordnungen gemäß der Erfindung.
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Bei den Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 und 2 gezeigten Gehäuseanordnung
handelt es sich um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Eine Abstützung 1 ist ein
Teil eines feststehenden Gestells einer Maschine, in der eine Walze 2 zu lagern
ist, die eine erhebliche axiale Länge haben kann und unter Umständen hohen radialen
Lasten widerstehen muß.
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Die Gehäuseanordnung, nittels der die Lagerung erfolgt, weist eine
Buchse 3 auf, die in zwei axiale Partien 4 und 5 geteilt ist. Diese Partien sind
gegenseitig in der zylindrischen Bohrung 6 in der Abstützung drehbar, in der sie
untergebracht sind. Die Buchsenpartie 4 hat einen nach außen vorstehenden Flansch
7, der sie teilweise in der Bohrung 6 hält, und die Buchzenpartie 5 hat einen Sicherungering
8 fUr den gleichen Zweck. Die Buchzenpartien 4 und 5 hoben die Formen von Hülsen,
die - ordnungsgemäß ausgerichtet - zusammenfallende innere zylindrische Flächen
10 und 11 haben, welche eine Rohre 12 umgeben, die exzentrisch zur rohre 13 der
zylindrischen Bohrung 6 und zu den äußeren zylindrischen Flächen 10 und 11' der
Hülsen liegt. Die Achse 12 ist auch die Achse der Rolle bzw. Walze 2. die Drehlage
der Buchse 3 als Ganzes in der zylindrischen Bohrung 6 bestimmt sich durch geeignete
Mittel, beispielzweise Stellschr@@ben 14 und 15 (Fig. 1), die
durch
Ansätze 16 und 17 an der Abztützung gehen und in Ansnehmungen 18 und 19 in der Buchse
3 eingreifen und die Buchse als Ganzes relativ zur Abstützung 1 verstellen und sperren
können. Alternativ kann die Buchse als Ganzes leichter drehbar gemacht sein, beispielsweise
durch einen Schneckentrieb. Die Drehung als Ganzes kann dazu verwendet werden, um
die Walze 2 hinin- oder hezauszubewegen, d.h. un sie in oder ausx ihren arbeitenden
und druckausübenden Zustand zu bewegen.
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Die beiden Partien 4 und 5 sind Jedoch rolativ ineinander na die Achse
13 herum drehbar, und eine Kontrolle dieser Drehung wird mit Hilfe zweier Wellen
20 und 21 erreicht, die an diametral gegenüberliegenden Stellen im Vergleich zur
Achse t3 Jeweils in einer Bohrung 22 und 23 in der Buchsenpartie 5 @itzen und einen
exzentrischen Auflaufteil 24 und 25 haben, der in eine Schlitz 26 und 27 wirksa
wird, derart, daß bei Drehung der Welle 20 eine relative Drehbewegung der Partien
4 und 5 hervorgerufen wird. Da ihre inneren Flächen 10 und 11 exzentrisch zur Bohrung
6 liegen, führt das zu einer Versetzung der inneren Flächen 10 und 11 gegeneinander
in radialer Richtung, ebenso wie zu einer relativen Drehung der Partien 4 und 5.
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Die Drehung der Welle 20 wird durch einen Stellhebel 28 bewirkt, wobei
ein entsprechender Hebel 29 für die Welle 21 vorgesehen ist. Dabei ist ein Konterstück
30 bzw. 31 auf das Ende der Welle 20 bzw. 21 aufgemehraubt, und es wird durch einen
Stellhebel 32 bzw. 33 betätigt.
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Die Duktion vom Konterstück nimmt ein Element 34 bzw. 35 auf, daz
an der zxial äußeren Stirnseite der Buchsenpartie 4 anliegt.
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Innerhalb der Flächen 10 und 11 der Buchsenpartien 4 und 5 befindet
sich der äußere Laufring 40 eines mehrreihigen Wälzlagers, dessen Wälzkörper in
diesem Fall Nadeln sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind fünf Nadelreihen 41
vorgeschen. Der äußere Laufring 40 ist axial zwischen zwei mebeneinanderliegenden
Reihen in einer Ebene 42 geteilt, in der auch die Buchsenpartien 4 und 5 aneinander
anliegen. die beidem äußeren Laufrinspartien 43 und 44 können unabhängig voneinander
retieren. Der innere Laufring 45 ist jedech allen Wälzkörperreihen gemeinsam.
Er
sitzt stramm auf der Außenfläche 46 der Achse 47 der Walze 2. An einer Endpartie
48 der Welle sitzt eine antrieb@-Ketktenradanordnung 49, zu der eine Hülse 50 gehört,
die dazu dient, den inneren Laufring 45 des Lagers 40 zu arretieren, wobei eine
Verkeilung mit der Achsenpartie 48 erfolgt. Zwischen der Achse 47 und der Walze
2 ist eine normale dichtungzanordnung 52 und eine Partie 53 vorgeschen, die konisch
ausgebildet ist, derart, daß man eine maximale Starrheit möglichst nahe am Gehäuse
orhält.
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Der äußere Laufring wird durch Sprengringe 51 und 9 an den Buchsenpartien
4 bzw. 5 axial arretiert.
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Um die Lageranordnung vorzubelz@ten, werden die Wellen 20 und 21 so
gedr@ht, daß eine relative Drehung der Buchzenpartien 4 und 5 bewirkt wird, und
dadurch entsteht eine radiale Verlagerung der äußeren Laufringteile 43 und 44 relativ
zueinander. Ein Druck wird dadurch in einer radialen Eichtung auf zwei Reihen Wälzkörper
ausgeübt, die in diesem Ausführungsbeispiel an dem äußeren Laufringteil 44 ablaufen,
und als Reaktion darauf entsteht ein radialer Druck in entgegengesetzter Richtung
auf drei Reihen, die an dem äußeren Laufringteil 43 ablaufen. Die Richtung, in der
diese Vorbelastung in einer Maschine ausgeübt wird, ist in Fig. 3 dargestellt. Mie
ist gegen die erwartete-@ast auf der Walze 2 gerichtet, d.h. alzo, wenn die Last
auf der Walze 2 durch den Pfeil A (Fig. 3) dargestellt werden kann, daß die Vorbelastung
in einer solchen richtung ausgeübt wird, daß auf die Achsenpartie 47 ein Moment
ausgeübt wird, wie das durch die Pfeile B und C dargestellt ist. Diese Vorbelaztung
beseitigt praktisch jedes radiale Spiel in der Wälzlageranerdnung, ohne daß jedoch
irgendeine besondere spangebende Bearbeitung irgendeiner der ausammengahörigen Flächen
oder irgendeine komplizierte Konu@ausbildung oder @onstige B@handlung erforderlich
wird.Die Wälzkörpor kännen für eine bestimmte Maschinengröße als ein Normelement
hergestellt werden, das bei Bedarf nach einer vergleichzweise einfachen Teildamentage
@@@ Maschine ersetzbar ist.
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Der mechanische litzen, den ian bei der Betätigung der Hebel 28 und
29 erhält, ist sehr groß, und diese Hebel können von Hand betätight werden, um die
Vorbelastung auszuüben. Es ist jedoch möglich, daß ein Vorbelaguten beispielsweise
itt Hilfe eines Druckluftzylinders erreicht wird, der mit einem festglegten Druck
arbeitet und dessen Kolbenstange mit eine Hebel gekoppelt ist, as eine Drehung der
Wellen 20 oder 21 n bewirken.
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Die für diese Lnordnang erforderlichen Arbeitzgänge sind ebenfalls
vergleichsweise einfach, da die Bohrung 6 in der Abstützung 1 und die Flächen 10
und 11 der Buchsen in Jeweils eine Arbeitsgang hergestellt werden können, woran
sich die normalen Montagearbeiten anschließen.
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Eine gleiche Lageranordnung ist vorzugsweise am anderen Ende der Walze
2 vorgesehen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 und 5 gezeigt. Dabei
ist gezeigt, wie eine Wellenpartie 60 @einer Walze 61 konzentrisch zu einer zylindrischen
Bohrung 67 in einer Abstützung 63 angeordnet sein kann, die einen Teil des Maschinengestells
bildet. In diese Bohrung 62 ist eine Buchse 64 eingepaßt. Eine Partie 65 der Buchse
64 hat die Forme einer geflanschten Hülse mit einer äußeren Fläche 67 und einer
konzentrischen inneren Fläche 66 ar eine Ende, an der sich eine Partie 68 befindet,
von der die innere Fläche 69 exzentrisch ist. Daran schließt sich ein vorstehender
gewölbter Flansch 70 an, der ans der Bohrung 67 vorsteht. In die exzentrische Fläche
69 paßt eine andere Buchzenpartie 71, die eine exzentrische Fläche hat, welche der
Fläche 69 entspricht, ferner eine innere Fläche 72, die einen Durchme@@er entsprechend
dem der Fläche 66 hat. Ferner ist ein Flansch 62 vorgeschen, der in die gewölbte
Partie des Flansches 70 paßt. Während einer relativen Drehung der beiden Buchsenpartien
71 und 65 bewirkt ein Aufeinanderlaufen der exzentrischen Flächen eine radiale Versetzung
der beiden Partian relativ zueinander. Die beiden Buchmenpartien wirken auf das
Lager 40 wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel ein, und e@ seinerseitz wirkt
auf
die Schzenpartie 60 ein.
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An der Hülse 50 ist eine Kettenradanordnung 49 vorgesehen, wobei eine
Verkeilung mit einer Endpartie der Achsenpartie 60 erfolgt; die Hülse greift an
einem Zwischenlaufring 73 eines Axiallagers an, das dazu dient, die Lageranordnung
40 m arretieren. Die Buchsenpartie 65 und dait die Buchse 64 eind durch Schrauben
74 axial mit der Abstützung 63 verbunden, und eine Drehverstellung der Buch@enpartie
71 wird durch tangential gegenüberliegende Stellschranben 75 erreicht, die in Gewindelöcher
im Flansch 70 eingreifen und an der Endfläche von Ausnehmungen 76 in dem Flansch
62 angreifen.
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In dem einen wie in dem anderen Ausführungzbeispiel kann der innere
Laufring 45 durch zwei innere Laufringe ersetzt werden, d.h. ii Enaeffekt handelt
es sich um zwei getrennte Wälzlager, von denen jedes mindestens eine Wälzkörperreihe
hat, wobei eine axiale Trennung vorgesehen sein kann, die so greS wie möglich sein
kann, so daß neben der ein fachen Beseitigung von Radialspiel der gesamten Konstruktion
auch effektiv eine erhöhte Steifheit verliehen werden kann. Dann kann es möglich
sein, außen sitzande Lagerstücke wogfallen zu lassen, wie das bei einigen bekannten
Walzenkonstruktiomen erforderlich ist, wobei diese Lagerstücke dazu diouen, die
Walze abzustützen, um ihr Durchbiegon zu verhindern.
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In Fig. 6 und 7 ist schematisch gezeigt, wie die Erfindung in einem
Wälzlageranordnung Anwendung finden kann, daie in sich geschlossen ist, insofern
nMilich, als Xtttel für eine relative radialer Verlegerung von Teilen eines ihrer
Laufrings vorgeschen sind.
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In Fig. 6 hat ein mebrreihiges Wälzlager mit fünf Nadolreihen einen
inneren Laufring 76, der axial von einem Ende des Lagers zum anderen durchgehend
ausgebildet ist, und einen äußeren Laufring 77, der axial goteilt ist und aus drei
Partien 78, 79 und 60 boztcht. Die Partien 78 und 80 mitzen an don axialen Enden
des äußeren Laufrings und bilden einen zylindrischen Absats 81, 82, wobei die Ab@@tze
exzentrisch
zur Achse 83 der Wälzlagernanordnung als Ganzes angeordnet
sind. Die Partie 79 ist den Partien 78 und 80 gegenüber drehbar und hat Abzätze
zur Anlage an den Absätzen 81 und 82, die Jeweils ein. entsprechende Exzentrizität
haben, so daß eine Drehung der Partie 79 den Partien 78 und 80 gegenüber eine relative
radiale Verlagerung des Teils 79 den Partien 78 und 80 gegenüber bewirkt und dadurch
eine Belastung zur Einwirkung auf das Lager und folglich zwischen irgendeinem Gehäuse,
in der der äußere Laufring sitzt, und einer Achse oder Welle gebracht werden kann,
auf der der innere Laufring sitzt.
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In Fig. 7 ist gezeigt, wie die Wälzlageranordnung 84 ausgebildet sein
kann, dritt der innere Laufring derjenige ist, der axial geteilt ist.
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Der äußere Laufring 91 ist dabei von einem axialen Ende zum anderen
durchgehend ausgebildet. Der innere Laufring 85 ist in drei Partien 86, 87 und 88
geteilt, die Absatzflächen 89, 90 haben, welche exzenfrisch zur Achse des Lagers
als Ganzes angeordnet sind, so daß das Drgebnis das gleiche ist, wie das vorstehend
beschrieben worden ist.
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Bin. Drehung der mittleren einer der Partien, in die der Laufring
geteilit ist, in dem vorliegenden Fall die Partie 87, bewirkt eine radiale@ Verlagerung
der Partien und ermöglicht die Ausübung einer Vorbelastung bzw. Vorspannung.
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P a t e n t a n s p r ü c h e