DE2843658C - Laufbüchse in einem Ölfilmlager für einen Walzenzapfen in einem Walzgerüst - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufbuchse in einem Ölfilmlager für einen Walzenzapfen in einem Walzgerüst mit einer konischen Längsbohrung zum Aufsetzen auf einen konischen Abschnitt des Walzenzapfens und einer zylindrischen Außenfläche zur Lagerung in einer ortsfesten Lagerbuchse, mit über den Umfang der Längsbohrung verteilten, entlang von Mantellinien verlaufenden Längsnuten und mit in diese mündenden, zur Außenfläche führenden radialen Bohrungen.

Laufbuchsenausbildungen dieser Art (US-PS 55 002) sollen den Reibungsverschleiß zwischen den aufeinandergesetzten Flächen des Walzenzapfens und der Laufbuchse verringern. Der Reibungsverschleiß entsteht während des Walzbetriebes, weil der jeweils vom unter hoher Walzkraft stehenden Walzenzapfen belastete Abschnitt der Laufbuchse in Umfangsrichtung eine Streckung erfährt, die bei jedem Umlauf von dem Keil aufgehalten wird, der Walzenzapfen und Laufbuchse verbindet. Diese zwar außerordentlich geringe Streckung hat eine erhebliche Scheuerwirkung zwischen den aufeinanderliegenden Flächen von Walzenzapfenaußenseite und Laufbuchseninnenseite zur Folge. Mit der Anordnung der auf der Laufbuchseninnenseite verteilten Längsnuten ist es bisher nicht gelungen, die Folgen dieserScheuerwirkung zu vermeiden. Dies aus folgenden Gründen: Das öl wird aus dem ölfümraum über die radialen Bohrungen jeweils in die Längsnuten gedrückt, wenn die radialen Bohrungen in der

ίο Laufbuchse den Belastungsbereich (Hochdrjckbereich) des Lagers durchlaufen, anschließend aber wieder aus diesem zurückgesaugt, wenn die radialen Bohrungen den Entlastungsbereich (Niederdruckbereich) des Lagers, in dem etwa atmosphärische Druckbedingungen

is herrschen, durchlaufen. Bei jedem Umlauf scheuern die aufeinanderliegenden Flächen von Walzenzapfen und Laufbuchse partiell mehr oder weniger ungeschmiert übereinander. Der ölabfluß beim Durchlauf durch den Niederdruckbereich wird noch durch die Wirkung der Zentrifugalkraft auf das öl verstärkt, da Walzenzapfen und Laufbuchse gemeinsam rotieren.

Eine etwaige Vergrößerung der Zahl der Längsnuten und der radialen Bohrungen könnte das Problem des ölrückflusses nicht beseitigen und brächte die Gefahr

eines Abreißens des Ölfilms mit sich. Ein solcher Abriß des Hochdruckölfilms würde Ölfilmlager dieser Art sofort zerstören.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausbildung der Laufbuchse nach der genannten US-PS 29 55 002 so zu verbessern, daß eine ausreichende ununterbrochene Versorgung der aufeinanderliegenden Flächen des Walzenzapfens und der Laufbuchse mit Schmieröl gewährleistet ist und dabei die Größe der aus dem Bereich des Hochdruckölfilms heraus und in diesen Bereich zurückfließenden ölströme so klein gehalten wird, daß ein Abreißen dieses Films sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Mittel gelöst. Das beim Durchlauf der Radialbohrungen der jeweiligen Längsnut durch den Belastungsbereich des Lagers in die Längsnut gedrückte Öl fließt über die Quernuten in die Blindnuten, sorgt hier für eine gute Verteilung des Öls und kann beim anschließenden Durchlauf der radialen Bohrungen durch den Niederdruckbereich des Lagers innerhalb der dazu zur Verfügung stehenden kurzen Zeitspanne nur zu einem sehr geringen Teil in den Hochdrucklagerraum zurückfließen, da die über den inneren Umfang der Laufbuchse verteilte Vielzahl von Netzwerken aus Längs-, Quer- und Blindnuten wesentliche Teile des Öls zurückzuhalten vermag. Durch die in den Ansprüchen 2 bis 7 niedergelegten besonderen Ausbildungsformen der Laufbuchse läßt sich diese Wirkung noch erheblich verstärken.

Es ist zwar seit langem bekannt, (DE-PS 8 32 968 und 8 42 877) im Lagerspalt von üblichen Wellen- oder Zapfenlagern Längsnuten und an diese anschließende Nutenzweige an den Innenseiten der Lagerschalen oder den Außenseiten der Zapfen oder Wellen anzuordnen, um eine gute und gleichmäßige Verteilung des Öls im Lagerspalt zu erreichen und einen ständigen ölaustausch sicherzustellen. Dazu sind bei den in diesen Druckschriften beschriebenen Ausführungsbeispielen den verschiedenen Nuten jeweils besondere Zu- und

Abflußbohrungen zugeordnet. Dieser gute ölaustausch soll bei der erfindungsgemäßen Lösung der erläuterten Aufgabenstellung ja gerade vermieden werden. Auch tritt bei diesen bekannten Ausbildungen das Problem

des ölrückflusses bei Durchlauf eines rotierenden Lagerteils durch eine Niederdruckzone im Lagerölfilm gar nicht auf. Ebenso wenig wie das der Verstärkung der Wirkung dieses Rückflusses durch die Zentrifugalkraft, weil bei diesen Lagerausbildungen die, die Nuten und die radialen Bohrungen tragenden Teile des Lagers nicht, wie bei der Ausbildung der Erfindung Walzenzapfen und Laufbuchse gemeinsam mit dem jeweiligen Zapfen oder der Welle rotieren.

Die Erfindung wird nachstehend an den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die Lagerausbildung in Teilansicht eines Axialschnittes,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 die Stirnansicht einer Einzelheit (Laufbuchse), F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 3,

F i g. 4A einen Schnitt nach der Linie AA-4A in F i g. 4 in vergrößertem Maßstab und

F i g. 5 und 6 Teilansichten zweier anderer Ausführungsbeispiele der Lagerbuchse nach F i g. 4.

Ein Ölfilmlager 10 gehört zu einer Unterwalze 16 eines Walzgerüstes. Der Walzenzapfen 12 weist einen konischen Walzenzapfenabschnitt 14 auf, der sich von der Walze 16 bis zu einem Ansatz 18 erstreckt, der zu einem im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 20 mit kleinerem Durchmesser überleitet. Auf diesen Abschnitt 20 folgt dann wieder ein Ansatz 22 und auf diesen ein Abschnitt 24, dessen Durchmesser noch kleiner bemessen ist. Zum Lager gehört ferner eine rotierende Laufbuchse 26 mit einer konischen Längsbohrung 28. Diese Laufbuchse 26 ist auf den konischen Abschnitt 14 des Walzenzapfens aufgesetzt. In die jeweils zum Walzenzapfenabschnitt 14 bzw. zur Laufbuchse 26 gehörenden Keilnuten 32 und 34 ist ein Keil 30 eingesetzt. Die zylindrische äußere Umfangsfläche 36 der Laufbuchse 26 lagert in einer ortsfesten Lagerbuchse 38, die in das Einbaustück 40 eingesetzt ist.

Die Laufbuchse 26 wird in Axialrichtung von dem Buchsenring 42 gehalten. Der Buchsenring 42 liegt dabei an dem einen Ende des inneren Laufrings 44a eines Rollenlagers 44 an, während das andere Ende an dem Ring 46 anliegt, der von der auf den Schlitzring 50 aufgeschraubten Schraubenmutter 48 gehalten wird. Der äußere Laufring 44b des Rollenlagers 44 wird von einem Rollenlagergehäuse 52 gehalten. Dieses befindet sich zwischen dem Innenflansch 54 auf einer inneren und einer äußeren Endplatte 56 bzw. 58 und wird von diesen gehalten. Die innere Endplatte 56 ist mit Schrauben 60 an das Einbaustück 40 angeschraubt und die äußere Endplatte 58 mit Schrauben 62 an die innere Endplatte 56. Den Abschluß bildet der Lagerschild 64.

Wie aus F i g. 2 zu ersehen, wird über pinen in das Einbaustück 40 eingebauten Zuführungskanal 66, der zu einer Vertiefung 68 in der Innenfläche der Lagerbüchse 38 führt, öl zwischen die Lagerbuchse 38 und die Laufbuchse 26 geführ}.

Während der Rotation der Laufbuchse 26 (vgl. F i g. 2) bildet sich zwischen deren Außenseite und der Innenseite der Lagerbuchse 38 ein Ölfilm in der Belastungszone Z des Lagers als Hochdruckfilm 70. In der Entlastungszone 71 dagegen entsprechen die Drücke etwa dem Atmnsphärendruck. Beim Walzbetrieb tritt laufend öl aus den beiden Enden 72 des Spalts zwischen Laufbuchse 26 und Lagerbuchse 38 aus. Die Dichtungsvorrichtungen 74 dienen dazu, dieses austretende öl aufzufangen und den Eintritt von Schmutzstoffen wie Kühlwasser und Walzzunder zu verhindern. Das ausfließende öl wird in den ölsümpfen 76 und 78 aufgefangen und dann über (nicht dargestellte) Rücklaufleitungen ab- und nach Filterung und Kühlung dem Kreislauf wieder zugeführt.

Der Preßsitz zwischen den konischen Flächen des Waizenzapfenabschnittes 14 und der Laufbuchse 26 darf nicht zu stark sein, damit die Laufbuchse 26 bei der Wartung leicht vom Walzenzapfenabschnitt 14 abgenommen werden kann. Der deshalb angewandte leichte

ίο Preßsitz führt aber zu der bereits geschilderten Scheuerwirkung zwischen beiden Flächen.

Aus den F i g. 3 und 4 geht hervor, daß in der Fläche der konischen Längsbohrung 28 der Laufbuchse 26 neben den Längsnuten 82 weitere blind endende Nuten 84 angeordnet sind. Diese Blindnuten verlaufen auf der Konus-Mantellinie zwischen den Längsnuten im Abstand von diesen. Sie sind bei diesem Ausführungsbeispiel kürzer als die Längsnuten 82 bemessen. In diese Blindnuten 84 münden jedoch keine Radialbohrungen der Laufbuchse 26. Das öl fließt diesen Blindnuten 84 über die Quernuten 86 von den Längsnuten 82 her zu. Wie aus Fig.4 zu ersehen, bilden die miteinander verbundenen Längsnuten 82, Blindnuten 84 und Quernuten 86 eine Vielzahl von über den Umfang der Längsbohrung 28 der Laufbuchse 26 verteilten, voneinander getrennten Netzen. Die Nuten 82, 84 und 86 weisen vorzugsweise die in Fig.4A dargestellte Querschnittsform auf. Die Längsnuten 82 und die Blindnuten 84 weisen vorzugsweise gleiche Querschnitte auf, während die Querschnitte der Quernuten 86 kleiner gehalten werden können. Damit läßt sich erreichen, daß die Strömungswiderstände in den Quernuten 86 größer sind als die in den anderen Nuten und ein Differenzdruck zwischen den Längsnuten 82 und den Blindnuten 84 entsteht, der dem Ölrückfluß entgegenwirkt.

Während des Walzbetriebes werden die voneinander getrennten Nutennetze nacheinander durch den Wirkungsbereich der Belastungszone Z des Lagers 12

bewegt und dabei mit unter hohem Druck stehendem Öl über die radialen Zuführungsbohrungen 80 versehen. Der hohe Öldruck überwindet den Strömungswiderstand der Längsnuten 82 und das öl gelangt über die Quernuten 86 in die Blindnuten 84, bevor die radialen Zuführungsbohrungen 80 den Bereich der Belastungszone Z des Lagers 12 verlassen haben. Bei der Bewegung des Nutennetzwerkes in die unter Atmosphärendruck stehende Entlastungszone 71 wirkt die Zentrifugalkraft der Rotation der Laufbuchse 26 auf das

in den Zuführungsbohrungen 80 befindliche öl entgegen der bisherigen Zuflußrichtung. Der von der Zentrifugalkraft hervorgerufene Druck ist aber relativ klein; er beträgt weniger als 10% des Strömungswiderstandes der Quernuten 86, die damit den ölrückfluß wirkungsvoll hemmen. Im Ergebnis verbleibt eine ausreichende Menge Öl in dem jeweiligen Nutennetzwerk.

Bei einer Laufbuchse 26 mit einem Außendurchmesser von etwa 762 mm wurden 8 Längsnuten 82 und acht Blindnuten 84 angeordnet (vgl. F i g. 4), diese wiesen eine Breite von etwa 6,7 mm und eine Tiefe von etwa 3,35 mm auf. Die Quernuten 86 wiesen eine Breite W von 3,35 mm und eine Tiefe d von 0,4 mm auf. Diese Abmessungen gewährleisteten eine ausreichende Schmierung der Flächen während des Betriebs.

Die Ausbildung nach F i g. 5 zeigt eine Längsnut 82a, der das öl über die Radialbohrungen 80a zugeführt wird und eine Blindnut 84a, die mit der Längsnut 82a über eine Quernut 86a in Verbindung steht. Diese Quernut

86a verläuft, wenn man sie in Richtung der Konusverjüngung (Pfeil A) betrachtet, geneigt zur Längsnut 82a. Diese Neigung a ist kleiner als 90°. Bei einer mit solcher Neigung verlaufenden Quernut 86a ist es nicht erforderlich, eine Strömungsdrossel in Form kleinerer Nutquerschnitte vorzusehen, da der Radialabstand zwischen der Rotationsachse der Laufbuchse 26 und einem Punkt auf der Quernut 86a immer größer wird, je näher dieser Punkt zur Blindnut 84a liegt. Dies hat die Wirkung, daß die auf die Ölpartikel in der Quernut 86a einwirkende Zentrifugalkraft in Richtung des ölzuflusses von der Längsnut 82a zur Blindnut 84a größer wird und dadurch ein Differenzdruck entsteht, der dem ölrückfluß entgegenwirkt, wenn sich das Nutennetzwerk aus dem Bereich der Lagerbelastungszone Z herausbewegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 sind zusätzliche Hilfsnuten 88 so angeordnet, daß sie zur Seite hin von den Längsnuten 82a und den anderen Blindnuten 84 wegführen. Diese Hilfsnuten 88 verlaufen mit Bezug auf die Längsnuten 82a und die Blindnuten 84a ebenfalls geneigt, wenn man sie in Richtung der Konusverjüngung (Pfeil A)betrachtet. Die Neigung eist

ίο auch hier kleiner als 90°. Im Vergleich zu den Blindnuten 84a sind die Hilfsnuten 88 relativ flach ausgebildet. Sie bewirken eine besonders gute ölverteilung zwischen dem Walzenabschnitt 14 und der Laufbuchse 26.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   Ι. Laufbuchse in einem Ölfilmlager für einen Walzenzapfen in einem Walzgerüst mit einer konischen Längsbohrung zum Aufsetzen auf einen konischen Abschnitt des Walzenzapfens und einer zylindrischen Außenfläche zur Lagerung in einer ortsfesten Lagerbuchse, mit über den Umfang der Längsbohrung verteilten, entlang von Mantellinien verlaufenden Längsnuten und mit in diese mündenden, zur Außenfläche führenden radialen Bohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsbohrung (28) mit Abstand von den Längsnuten (82) entlang von Mantellinien verlaufende Blindnuten (84) vorgesehen sind, und daß jede Längsnut mit der zugeordneten Blindnut über eine in der Fläche der Längsbohrung (28) angeordnete Quernut (86) verbunden ist
2. 2. Laufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quernuten (86) geneigt zu den Längs- und den Blindnuten (82,84) verlaufen.
3. 3. Laufbuchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung (a) zwischen den Längsnuten (82a,} und den Quernuten (86a) in Richtung der Konusverjüngung gesehen kleiner als 90° ist.
4. 4. Laufbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Längsnut (82a; bzw. die Blindnut (84a; eine Hilfsnut (88) oder mehrere, etwa parallel zueinander verlaufende Hilfsnuten (88) anschließt bzw. anschließen.
5. 5. Laufbuchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsnut bzw. die Hilfsnuten (88) geneigt zu den Längs- bzw. Blindnuten (82a, 84a) verläuft bzw. verlaufen.
6. 6. Laufbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung (ic·; zwischen Hilfsnut (88) und Längsnut bzw. Blindnut (82a, 84a; in Richtung der Konusverjüngung gesehen kleiner als 90° ist.
7. 7. Laufbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Quernuten (86, 86a; kleiner bemessen ist als der Querschnitt der Längs- und der Blindnuten (82, 84 bzw. 82a, 84a;