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"Lager zwischen einem stationären und einem mit hoher Drehzahl rotierenden
-Element" tf Die Erfindung betrifft ein Lager zwischen einem stationären und einem
mit hoher Drehzahl rotierenden Element.
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Es hat sich gezeigt, daß bei manchen Anwendungsfällen die bisher üblichen
Lager den auftretenden Belastungen nicht standzuhalten vermögen, beispielsweise
bei Drahthaspeln, bei denen an einem mit hoher Drehzahl rotierenden Windearm eine
Umlenkrolle gelagert ist, die ihrerseits durch den zugeführten bzw. diese Rolle
passierenden Draht mit hoher Drehzahl angetrieben wird. Dabei hat sich ergeben,
daß bei sehr hohen Drehzahlen das Lager der Umlenkrolle schon nach wenigen Betriebsstunden
ausfällt und erneuert werden muß. Bisher ist es trotz Einsatzes hochwertigster Lager
der bekannten Art nicht gelungen, die Betriebsstundenzahl beim überschreiten bestimmter
Drehzahlen wesentlich zu verlängern, was u.a. darauf zurückgeführt wird, daß die
Schmierstoffe
im Lager durch die von der hohen Rotation der Umlenkrolle mit dem Windearm hervorgerufenen
Fliehkräfte von den Lagerflächen entfernt werden, so daß Überhitzungen infolge zu
hoher Reibungswärme auftreten, wodurch das betrefende Lager ausfällt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffuneiner Lösung, mittels welcher
auch bei schwierigen Anwendungsfällen der vorbeschriebenen und anderer Art wesentlich
höhere Drehzahlen als bisher aufgenommen werden können, ohne daß Ausfälle infolge
überhitzung auftreten.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
die beiden Elemente mindestens zwei Wälz- oder Gleitlager derart geschaltet sind,
daß die jeweils vorhandene Drehzahl zwischen den beiden Elementen auf die zwischengeschalteten
Wälz- oder Gleitlager aufgeteilt wird.
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Es hat sich gezeigt, daß aufgrund dieser Ausbildung beispielsweise
bei einem Drahthaspel, bei dem bisher die Umlenkrolle an einem mit einer Drehzahl
von ca. 750 U/min umlaufenden Windearm bei Drehzahlen über 2800 U/min und einer
EntSernung von ca. 500 mm von der Windearmachse nur eine Lebensdauer von wenigen
Stunden hat, eine wesentlich höhere Lebensdauer erreicht wird, wenn zwischen die
Umlenkrolle und deren Achse zwei Wälzlager hintereinander geschaltet werden.
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Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich
bei einem Lager mit einer Achse und einem um diese rotierenden Element, beispielsweise
einer Umlenkrolle der zuvor erwähnten Art, bzw. einem stationären Element und einer
in diesem umlaufenden Welle, wenn mindestens zwei Wälz- oder Gleitlager zwischen
Achse bzw. Welle und rotierendem bzw. stationärem Element in radialer Richtung hintereinander
geschaltet sind. Es zeigt sich dabei, daß die erforderlichen Betriebsdrehzahlen
auf die radial hintereinander geschalteten Wälz- bzw. Gleitlager aufgeteilt werden,
so daß die Beanspruchung der einzelnen Lagerflächen entsprechend reduziert wird
und damit auch die anfallende Reibungswärme, so daß auch unter verschlechterten
Schmierverhältnissen unzulässige Oberhitzfflngen vermeidbar sind.
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Eine weitere günstige Ausführungsform erhält man, wenn man zwischen
den beiden Elementen eine Welle und zwischen dieser Welle und jedem der beiden Elemente
ein Wälz- bzw. Gleitlager ter anordnet. Die Wirkungsweise ist dabei ganz ähnlich
wie im vorbeschriebenen Fall, d.h. die Relativdrehzahl zwischen den beiden Elementen
wird wiederum auf die beiden Wälz- bzw.
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Gleitlager aufgeteilt.
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Schließlich kann bei der letzterwähnten Ausführungsform das stationäre
Element zweiteilig gabelförmig ausgebildet sein, wobei zwischen dessen beiden Teilen
das rotierende Element und zwischen jedem Teil des stationären Elementes und der
Welle ein Wälz- bzw. Gleitlager angeordnet ist, um die gesamte Lagerung noch stabiler
auszubilden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 einen Schnitt durch ein Lager gemäß der Erfindung
mit zwei radial hintereinander geschalteten Wälzlagern, Fig. 2 einen Schnitt durch
eine weitere Ausführungsform eines Lagers gemäß der Erfindung mit zwei radial hintereinander
geschalteten Wälzlagerkombinationen, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Lager gemäß
der Erfindung mit radial hintereinander geschalteten Gleitlagern, Fig. 4 einen Schnitt
durch ein im Prinzip Fig. 1 ähnliches Lager mit zwei radial hintereinandedgeschalteten
Wälzlagern in vereinfachter Ausführung, Fig. 5 einen Schnitt durch ein Lager gemäß
der Erfindung mit zwei axial hintereinander geschalteten Wälzlagern und in Fig.
6 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Lagers gemäß der Erfindung
mit axial hintereinander geschalteten Wälzlagern.
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-Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist auf einem Achsstumpf einer
Achse 1 mittels einer Endscheibe 3.ein zweireihiges
Radial-Rillenkugellager
4 befestigt, auf dem mittels Zwischenscheiben 5 ein im Prinzip gleiches Radial-Rillenkugellager
6 mit größerem Durchmesser befestigt ist, auf dem wiederum ein zweiteiliger Außenkörper
2 montiert ist, der mit hoher Drehzahl rotieren soll.
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Wie erkennbar ist, hat bei einer eingeleiteten Drehbewegung am Außenkörper
2 der Außenkranz des Lagers 6 die gleiche Drehzahl wie der Außenkörper 2, während
der Innenkranz des äußeren Lagers 6 und der Außenkranz des inneren Lagers 4 durch
die Lagerreibung eine Zwischendrehzahl einnehmen, während der Innenkranz des inneren
Lagers 4 mit der Achse 1 stationär verbleibt. Durch diese stufenweise Herabsetzung
der Drehzahl wird die Reibungsbeanspruchung an den jeweiligen Lagerflächen wesentlich
herabgesetzt und damit die Lebensdauer eines derartigen Lagers wesentlich erhöht
bzw. die Erzielung besonders hoher Drehzahlen, insbesondere auch unter ungünstigen
Bedingungen, beispielsweise bei Fliehkrafteinfluß, erst ermöglicht.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen der vorbeschriebenen
gemäß Fig. 1, mit der Ausnahme, daß anstelle je eines zweireihigen Radial-Rillenkugellagers
jeweils zwei einrillige Radial-Rillenkugellager 4a für das innere Lager bzw. 6a
für das äußere Lager verwendet sind, wobei zwischen den Einzellagern Distanzringe
7, 8 und 9 vorgesehen sind. Die Wirkungsweise dieses Lagers entspricht der vorbeschriebenen
bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist auf dem Achsstumpf eins Achse
1 eine Gleitlagerschale 10 mittels einer Endscheibe-3 befestigt, auf der eine zweite
Gleit-Lagerschale 11 angeordnet ist, auf der wiederum ein Außenkörper 12 gleitbar
sitzt.
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Auch hier ist erkennbar, daß bei einer auf den Außenkörper 12 aufgebrachten
Drehbewegung die GIeit-LagerschaIen-lO~~~und~ 11 Zwischendrehzahlen zwischen der
stehenden Achse 1 und dem Außenkörper 12 einnehmen, wodurch in ähnlicher Weise wie
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Reibungskräfte an den jeweiligen
Lagerflächen entsprechend verringert werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist eine vereinfachte radiale
Hintereinanderschaltung zweier Wälzlager wiedergegeben, und zwar ist hier auf einer
Achse 1 ein Innenkranz 13 befestigt, zwischen dem und einem Mittelkranz 14 Kugeln
15 angeordnet sind, sowie weitere Kugeln 16 zwischen dem Mittelkranz 14 und einem
Außenkranz 17, dergleichzeitig einen rotierenden Außenkörper bildet. Die Wirkungsweise
entspricht vollständig derjenigen der vorbeschriebenen Ausführungsform gemäß Fig.
1.
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Natürlich versteht es sich, daß die Wirkungsweise bei allen vorbeschriebenen
Ausführungsformen gleich ist, wenn der jeweilige Außenkörper stationär verbleibt
und das innere Element als Welle umläuft.
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Bei der in Fig. 5 wiedergegebenen Ausführungsform ist an einem stationären
Teil 18 eine Welle 19 unter Zwischenschaltung zweier paralleler Radial-Rillenkugellager
20 gelagert, an deren anderem Ende unter Zwischenschaltung zweier weiterer paralleler
Radial-Rillenkugellager 21 ein Außenkörper 22 drehbar gelagert ist.
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Auch hier ist erkennbar, daß eine auf den Außenkörper 22 aufgebrachte
Drehbewegung nicht vollständig von einem Lager aufzunehmen ist, sondern sich auf
die beiden Lager 21 und 20 aufteilt, wobei die Welle 19 eine Zwischendrehzahl einnimmt,
derart, daß in ähnlicher Weise wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
die Beanspruchungen der Lagerflächenwesentlich herabgesetzt werden.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 entspricht im wesentlichen derjenigen
gemäß Fig. 5 mit der Ausnahme, daß das stationäre Element zweiteilig gabelförmig
ausgebildet ist, wobei zwischen den beiden Teilen 18a das rotierende Element 22
in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 und zwischen jedem Teil
18a des stationären Elementes und der Welle 19a ein Wälzlager 20a angeordnet ist.
Wie erkennbar ist, kann durch diese Ausbildung die Lagerung noch stabiler gestaltet
werden.
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Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele in vielfacher
Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der
Erfindung zu verlassen.
So könnten im Bedarfsfalle ohne weiteres auch noch mehr als zwei Wälz- bzw. Gleitlager
radial hintereinander geschaltet werden. Auch Kombinationen von radial und axial
hintereinander geschalteten Wälz- bzw. Gleitlagern gemäß den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
sind möglich, wie eine Ausbildung des rechten Teils des Gegenstandes gemäß Fig.
5, d.h. der Lagerung des rotierenden Außenkörpers, entsprechend einem der Ausführungsbeispiele
gemäß den Fig. 1 bis 4. Anstelle der gezeigten und beschriebenen Wälz- bzw. Gleitlager
könnten beliebige andere bewährte Gleit- bzw. Wälzlager Verwendung finden u. dgl.
mehr.
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Ansprüche