DE2154836A1 - Ring-Tonnenlager - Google Patents
Ring-TonnenlagerInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem
6 Frankfurt am Main Frciherr-vom-Stein-Str. 18
In Sachen: s
SKF Industrial Trading and
Development Compnay NV
Overtoom 141-145, Amsterdam
Development Compnay NV
Overtoom 141-145, Amsterdam
Ring- Tonnenlager
Die Erfindung bezieht sich auf Ring- Tonnenlager.
Bei Zylinderrollenlagern treten nahe den Enden der Wälzkörper,
schon bei konstruktiver Auslegung als Radiallager in der Praxis Spannungsspitzen auf. Um diese zu vermeiden, ist es '·
bekannt, die Umfangsflächen der Wälzkörper und/oder der ,
Laufbahnen mit großem Radiaus gewölbt auszuführen. Hierdurch wird unabhängig von einer gewissen Einstellung der Lagerteile'_
mit Bezug auf die Lagerachse eine gleichmäßigere Verteilung,';
der Spannung über die Länge der Wälzkörper erreicht-.' Aber ■■,.-:/;
auch bei den bekannten Ring- Tonnenlagern, deren WÖlbungs- . ·:· .·;
radius im wesentlichen im Hinblick auf die Einstellbarkeit -v
gewählt ist, kommt es zu Spannungsspitzen nahe den Enden der';■ ..·
Wälzkörper infolge der Radiallast, wenn zu. dieser nur'eine.·.-:.'- :
verhältnismäßig geringe axiale Belastung hinzutritt. Die ungleichmäßige, sich auf die Enden der Wälzkörper.kcmaen- . ; :<;v'·
trierende Spannungsverteilung hat eine beträchtliche Verkürzung der Lebensdauer der Lager zur Folge.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ring- Tonnen-SKF
8292/1.11.1971 209822/0862 :.
lager zu schaffen, welches bei einer kombinierten radialen und axialen Belastung eine-längere Lebensdauer aufweist,
als die bisher bekannten Lager. Hiermit wird der Zweck verfolgt, für die infrage kommenden Anwendungsfälle'den auf die;.·· j
Wälzlagerung entfallenden Anteil der Kosten,, insbesondere ·Γ:
für den Austausch,zu senken. ' ·."-.- . . . ; λ.
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,;.:,
daß die Umfangsf lache der Wälzkörper und/oder ihrer' Laufbahn.. '"■'
(en) mit einem solchen Radius gewölbt sind, daß die entlang ''.
der Umfangsfläche verteilte Radiallast, die. Endkanten der ; , ^;
Wälzkörper erst bei einer bestimmten, verhältnismäßig "großen. ;■
Axiallast belastet.
Der Vorschlag gemäß der Erfindung führt dazu, daß mj.t zunehmender
axialer Belastung das Feld der auf den Kontaktbereich zwischen Laufbahn und Wälzkörpern verteilten radialen
Belastung je nach der Richtung der Axiallast zwar immer mehr zu dem dieser Richtung entsprechenden Ende der Wälzkörper
hin verschoben wird, die Endkante jedoch erst bei einer verhältnismäßig großen Axiallast erreicht wird, die beispielsweise
so gewählt ist, daß sie bei bestimmungsgemäßer Anwendung nicht oder gerade erreicht wird.
Solange die Spannungszone nicht bis zum Ende der Wälzkörper reicht, verursacht die axiale Belastungskomponente bei einer
gegebenen Radiallast noch keine Verkürzung der Lebensdauer der Laufbahnen des Lagers. Wenn also die Lebensdauer derjenigen
Teile der Lagerung, welche die axiale Laste aufnehmen und übertragen^
größer bemessen ist als die Lebensdauer der Laufbahnen,
so ist die Gesamtlebensdauer der Lagerung innerhalb einer gewissen Grenze der Axiallast von dieser unabhängig.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
SO 8292/1,11.1971
209822/0862
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein rein radial belastetes'^.;.
Ring.- Tonnenlager gemäß der Erfindung y' . . '' : - ■ :
Fig. 2 das Lager nach Fig. 1 unter.dem Einfluß einer '·"
zusätzlichen Axiallast,
Fig. J .
bis 5 weitere Lagerausführungen gemäß der Erfindung mit
gegenüber Fig. 1 und 2 abgewandelter Ausbildung der Umfangsflächen der Wälzkörper und Laufbahnen,
Fig. 6 ein Diagramm zur Auslegung eines Lagers gemäß
der Erfindung.
Bei dem in -Fig. 1 dargestellten Ring-Tonnenlager besitzen die
Wälzkörper!eine konvex gewölbte Umfangsflache, während die
Laufbahnen des inneren und äußeren Laufrings zylindrisch ausgebildet sind. Beide Laufringe sind mit radialen Flanschen 3 ·
bzw. 5 versehen, gegen welche die Stirnflächen 2 bzw. 7 der Wälzkörper 1 gedrückt werden, wenn'das Lager axial belastet
ist. Bei nur radialer Belastung mit einer Kraft Q ergibt sich im Prinzig eine Spannungsverteilung entsprechend dem
Feld S-, in Fig. 1. Es ist erkennbar, daß an den axialen Enden
der Wälzkörper keine Spannung auftritt. Venn nun auch eine axiale Last Q aufzunehmen ist, verlagert sich das Spannungsfeld,
wie in Fig. 2 durch S_ angedeutet. Bei steigender Axiallast
Q wird sich dabei das Spannungsfeld S0 allmählich immer
el ei
mehr zu dem mit Bezug auf Fig. 2 rechten Ende der Wälzkörper 1 hin verschieben und falls dann eine weitere Steigerung der
Axiallast eintritt, wird es dort zu einer Spannungskonzentration kommen, welche eine Verkürzung der Lebensdauer des Lagers zur
Folge hat. Solange jedoch die Axiallast Q, kleiner ist als der Grenzwert, bei welchem das Spannungsfeld Sp das Ende der
Wälzkörper erreicht, beeinflusst die axiale Lastkomponente nicht die Lebensdauer der Laufbahn(en).
SKF 8292/1.11.1971 20 9822/0862
Damit die Axiallast nicht die Gesamtlebensdauer der Lagerung
beeinflusst, muß die Lebensdauer der diese Last aufnehmenden und übertragenden Teile im Vergleich zur Lebensdauer der Laufbahnen
groß sein. Dies wird im Beispielsfall dadurch erreicht,
daß die Flansche der Lauf ringe und/oder die bei axialer Belastung mit diesen zusammenwirkenden Stirnflächen der Wälzkörper
in der Weise gewölbt werden, daß die Spannung im Berührungspunkt klein gehalten wird und gleichzeitig die zusammenwirkenden
Gleitflächen durch einen hydrodynamischen Druckaufbau eines Schmiermittels getrennt gehalten werden.
Als Beispiel für eine solche Ausführung sind in Fig, 1 und 2 Wälzkörper mit sphärischen Stirnflächen 2 und 7 gezeigt, die
mit konischen Flächen 4 und 6 der Flansche 3 bzw. 5 zusammen
wirken. Es sind jedoch auch andere Kombinationen von Flächen möglich.
In Fig. 3 ist ein Wälzlager gemäß der Erfindung dargestellt, bei welchem die Wölbung der Wälzkörper 8 bis zum Grenzfall
einer zylindrischen Umfangsflache abgeflacht ist. Dafür sind
jedoch die hier mit °/ und 1o bezeichneten Laufbahnen konvex gewölbt. Es lassen sich mit diesem Lager dieselben Vorteile
erzielen, wie mit dem nach Fig. 1 und 2.
In Fig. 4·- und 5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele erfindunggemäßer
Wälzlager gezeichnet, wobei gemäß Fig. 4 sowohl die Umfangsflachen der Wälzkörper 11 als auch die dort mit
12 und 13 bezeichneten Laufbahnen konvex gewölbt sind, während
bei dem Beispiel nach Fig. .5 die Umfangflächen der Wälzkörper
14 konvex und die dort mit I5 und 16 bezeichneten Laufbahnen
konkav sind. Bei dem Lager nach Fig. 4 können die Wölbungsradien größer sein als bei. den Auführungen, wo nur die Wälzkörper
eine gewölbte Umfangsfläche haben oder wo die Flächenkombination nach Fig. 5 gewählt ist.
Für ein bestimmtes, radial mit der Kraft F belastbares Lager
kann ausgerechnet werden, welcher Wölbungsradius notwendig ist, damit die Lebensdauer der I»au£bahnen nicht durch eine
209822/0862
SKF 8292/1,11.1971
axiale Last beeinflusst wird, die unterhalb eines bestimmten Grenzwertes bleibt, welcher in Abhängigkeit der radialen
Last als β F angegeben wird, worin ß meistens ein zwischen
O und 1 liegender Faktor ist. Dazu ein Beispiel.für ein bestimmtes
Lager:
Mittlerer Lagerdurchmesser Anzahl der Reihen Wälzkörper
Anzahl der Rollen Durchmesser der Rollen Länge der Rollen
Für eine radiale Last Fr = 432o Kp und
Wölbungsradius von 15o6 mm benötigt. Mit diesem Wölbungsradius ist "die Lebensdauer der Laufbahnen bei ^
Last von 432o Kp unabhängig von der axialen Belastung, solange diese weniger als 452o = 1449 Kp betragt.
112 | , 5 mm | |
1 | mm | |
11 | mm | |
23 | mm | |
23 | mm | |
β | 1 3= —■ |
wird |
Zeichnerisch lassen sind die vorstehend beschriebenen Verhältnisse
und andere Kombinationen radialer und axialer Belastungen in dem Diagramm nach Fig. 6 darstellen. Für radiale
und gleichzeitig axiale Belastungen, die innerhalb des durch die gestrichelten Linien eingegrenzten Feldes liegen,ist im
Beispielsfall die Lebensdauer der Laufbahnen unabhängig von der axialen Belastung.
Patentansprüche
SKF 8292/1.11.1971
209822/0862
Claims (7)
- PatentansprücheRing-Tonnenlager, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche der Wälzkörper (1; 8; 11; 14) und/oder ihrer Laufbahn(en) (9; 1o; 12; 13; 15; 16) mit einem solchen Radius gewölbt sind, daß die entlang der Umfangsfläche verteilte Radiallast (Q ) die Endkanten der Wälzkörper erst bei einer bestimmten, verhältnismäßig großen Axiallast (Q ) belastet.9.
- 2. Lager nach Anspruch· 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflachen der Laufbahnen zylindrisch und die der Wälzkörper gewölbt
- 3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflachen der Laufbahnen gewölbt und die der Wälzkörper zylindrisch sind»
- 4-. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Umfangsflachen der Laufbahnen als auch die der Wälzkörper konvex gewölbt sind.
- 5. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangflächen der -"aufbahnen konkav und die der Wälzkörper mit kleinerem Wölbungsradius konvex gewölbt sind.
- 6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch ge kennzeichnet, daß der innere und/oder äußere Laufring mit einem bei axialer Belastung mit den Stirnflächen (2;7) der Wälzkörper zusammenwirkenden Flansch (3>5) ausgebildet sind, wobei wenigstens eine der zusammenwirkenden Stirnflächen gewölbt ist.SKF 8292/1.11.1971 209822/0862
- 7. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennz e i c JbLJj. e t, daß die Stirnfläche (2;7) eier Wälzkörper konvex gewölbt und die mit ihr'zusammenwirkende Schulterfläche (4;6) am Plansch (5i5) konisch ist.SKF 8292/1.11.1971209822/086
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