DE2163199B1 - Mittenfreies grosslager - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein mittenfreies Großlager für die Aufnahme von axialen, radialen und Momentenbelastungen, wobei ein Vorsprung eines Nasenrings von dem zweiteiligen Tragring dreiseitig umfaßt ist. so

Derartige Großlager dienen zur Lagerung von beispielsweise Radarantennen, die bei hohem Gewicht und geringer Drehzahl wechselnden Beladungen durch VVindkräfte aus wechselnden Richtungen oder Vereisung ausgesetzt sind. Diese Belastungen erfolgen sowohl in axialer als auch radialer Richtung und rufen Kippmomente hervor, die von dem Großlager aufgenommen werden müssen.

Die für diesen Verwendungszweck eingesetzten bekannten Großwälzlager, die ein geringes Lagerspiel aufweisen müssen, haben den Nachteil, daß sie bei den oben beschriebenen Belastungs- und Witterungsbedingungen einem erhöhten Verschleiß unterliegen, der einen entsprechend großen Wartungsaufwand erfordert.

Ferner tritt bei der niedrigen Geschwindigkeit an den Wälzkörpern der sogenannte Stick-Slip-Effekt auf, das heißt, ein Rutschen der Wälzkörper im Bereich zwischen Haft- und Rollreibung, was ein Rucken innerhalb des Lagers zur Folge hat, wodurch bei der Lagerung von z. B. Präzisionsmeßinstrumenten eine Verfälschung der Meßwerte erfolgt.

DesweiterensindMagnetlagerbekannt,beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften 1 472 413 und 1 750 602, bei denen Teile gleichbleibenden Gewichts, z. B. die Läuferwelle eines Elektrizitätszählers oder Rotoren mit extrem hoher Drehzahl, gelagert sind. Es ist eine konstante Lagerbelastung gegeben. Der Rotor wird durch einen Tragmagnet, der ein gleichbleibendes Magnetfeld mit einer vertikalen Komponente erzeugt, in vertikaler Richtung in einer stabilen Lage auch bei Stillstand gehalten. Die seitlichen Abweichungen des Rotors von seiner vertikalen Drehachse werden durch gesteuerte Elektromagnete zurückgestellt. Hierbei ist es zur Aufnähme von Momentenbelastungen erforderlich, daß ύ'Λ radial angeordneten Stellmagnete in vertikaler Anordnung mit einem erheblichen Abstand zueinander angeordnet sind, um die erforderlichen Rückstellkräfte über einen Hebelarm aufbringen zu können. Diese hochbauende Ausführung ist für Großiager nicht geeignet.

Aus der erstgenannten Druckschrift sind magnetische Mittel zur Rückstellung von Höhenärderungen der Welle bekannt.

Der Erfindung liegt daher bei einem mittenfreien Großlager der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, eine flachbauende Lagerung zu schaffen, die für die berührungsi'reie Aufnahme von insbesondere hinsichtlich Richtung und Größe wechselnden axialen, radialen und Momentenbelastungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tragring an seinen Lagerfiächen mit am Umfang verteilt angeordneten, regelbaren Elektromagneten und der Nasenring mit am Umfang verteilt angeordneten nicht regelbaren Elektromagneten versehen sind.

Zur Regelung der Feldstärke der Tragringelektromagnete ist in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß ^;edem regelbarem Elektromagnet eine an sich bekannte Regeleinrichtung zur Lageregelung des Nasenrings zujeordnet ist, die wegabhängig den Erregerstrom steuert.

Der Fortschritt der erfindungsgemäßen Lagerung gegenüber den bekannten Großlagern liegt darin, daß sie ein verschleiß- und wartungsfreies Großlager zur Aufnahme von laufend wechselnden Kräften und Kraftrichtungen ohne starke Lageveränderungen der Lageringe zueinander ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Ouerschnitt schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Der Nasenring 1 ist der untere, der ihn dreiseitig umschließende Tragring 2 der obere Lagerring.

In dem drehbaren Tragring 2 sind dreiseitig jeweils eine Vielzahl von regelbaren Elektromagneten 3, 4, 5 am Umfang verteilt angeordnet. Ihre Anzahl richtet sich nach dem Durchmesser des Großlagers, sie soll jedoch zweckmäßigerweise jeweils mindestens sechs betragen.

Jeweils die gleiche Anzahl von nicht regelbaren Elektromagneten 6 ist im feststehenden Nasenring 1 am Umfang verteilt angeordnet.

Jeder Elektromagnet ist mit einer Erregerspule versehen.

Die Erregerspulen der Elektromagnete 3, 4, 5, 6 sind über einen Schalter 7 derart an eine Stromquelle angeschlossen, daß die Elektromagnete 3, 4, 5, 6 an den sich gegenüberliegenden Lagerflächen 8, 11; 9, 11; 10, 11 gleichnamige Pole besitzen und damit abstoßende Kräfte erzeugen. Wenn die Luftspalte zwischen den Lagerringen I₁ 2 klein sind, das heißt, ein geringes Lagerspiel vorhanden ist, so können mit geringen elektrischen Leistungen große Kräfte erzeugt werden, die nur durch die Sättigung des ferromagnetischen Werkstoffs, z. B. Eisen entsprechend der Magnetisierungskurve, begrenzt sind.

Der Tragring 2 wird durch die zwischen den Lagerringfiächen 8, 11 und 10, 11 wirksamen Kräfte im Schwebezustand gegenüber dem Nasenring 1 gehalten, ohne daß hierzu weitere mechanische Mittel erforderlich sind.

Entsprechend den äußeren auf das Lager wirkenden Belastungen, zusätzlich zum Eigengewicht des Tragrings 2 und der auf diesem montierten Konstruk-

tionen, ζ. B. einer Radarantenne, wird die Größe der magnetischen Kräfte bei den regelbaren Elektromagneten 3, 4, 5 eingestellt durch Änderung der Stärke des Stroms, der durch die betreffenden Erregerspulen fließt.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erfolgt die Stromregelung durch Widerstände 12, 13, 14, die jeweils einem Elektromagneten 3, 4, 5 zugeordnet sind und über Fühler 15, 16. 17 in ihrem Widerstandswert geändert werden. Die veränderliehen Widerstände 12, 13, 14 sind mit dem Tragring 2 in nicht dargestellter Weise fest verbunden, und die Fühler 15. 16, 17 suhen in Berührung mit den Flächen des Rings 18.

Wirkt eine durch ein Moment Λ/ hervorgerufene äußere Kraft P auf den Tragring 2, besteht die Bestrebung, daß sich an der der Kraft zugewandten Seite der oben liegende Spalt S₁ verkleinern und der unten liegende Spalt S₂ vergrößert.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegen an der um 180° gegenüberliegenden Stelle des Großlagers die Verhältnisse genau entgegengesetzt, su daß als der sich verkleinernde Spalt S₁ der unten liegende und als der sich vergrößernde Spalt S., der oben liegende Spalt bezeichnet ist.

In dem zuerst betrachteten Bereich nähert sich die Lagerringfläche 8 der Lagerringfläche 11, der Widerstand 12 wird relativ zum Fühler 15 verschoben und verringert seinen Widerstandswert, und der Strom in der dem Elektromagneten 3 zugeordneten Erregerspule und die abstoßende Kraft zwischen den Lagerringflächen 8 und 11 steigt. Gleichzeitig mit der Verringerung des Werts des Widerstands 12 erfolgt eine Vergrößerung des Werts des Widerstands 14, so dc.3 der Strom in der dem Elektromagneten 5 zugeordneten Erregerspule kleiner wird. Die abstoßende Kraft zwischen den Lagerringflächen 10, 11 wird verringert. An der um 180° gegenüberliegenden Stelle des Großlagers werden die Erregerströme der Elektromagnete sinngemäß genau entgegengerichtet verändert. Die Erregerströme der in den Kreisringbereichen zwischen diesen beiden Extremstellen angeordneten Elektromagnete werden entsprechend auf Zwischenwerte geregelt.

Eine horizontal wirkende Kraftkomponente des Moments M wird über den. durch den Widerstand 13 im Zusammenwirken mit dem Fühler 16 gesteuerten Erregerstrom des Elektromagneten 4 und der in der gleichen Ebene liegenden, nicht dargestellten regelbaren Elektromagnete aufgefangen.

Es ist ohne weiteres möglich, den Ring 1 drehend und den Ring 2 fest anzuordnen. Ferner kann es angebracht sein, die Lagerringe 1, 2 aus zwei verschiedenen ferromagnetischen Stoffen anzufertigen, deren Paarung Notlaufeigenschaften bei Stromausfall besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentanspruch:

1. Mittenfreies Großlager für die Aufnahme von axialen, radialen und Momentenbelastungen, wobei ein Vorsprung eines Nasenrings von einem zweiteiligen Tragring dreiseitig umfaßt ist. dadurch gekennnzeichnet, daß der Tragring (2) an seinen Lagerflächen (8, 9, 10) mit am Umfang verteilt angeordneten, regelbaren Elektromagneten (3, 4, 5) und der Nasenring (i) mit am Umfang verteilt angeordneten nicht regelbaren Elektromagneten (6) versehen sind.

2. Mittenfreies Großlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem regelbaren Elektromagnet (3, 4, 5) eine an sich bekannte Regeleinrichtung zur Lageregelung des Nasenrings (1) zugeordnet ist, die wegabhängig den Erregerstrom steuert.