DE675698C - Lager - Google Patents

Description

Lager

Die Erfindung betrifft ein radial schwer belastbares, vorzugsweise für Walzwerke, im übrigen aber auch für noch andere Verwendungszwecke geeignetes Lager mit zwischen den Laufkörpem. angeordneten, selbsttätig sich einstellenden Lagerblöcken halbkreisförmigen Querschnitts. Bei Axiallagern sind derartige Lagerblöcke bereits bekannt, doch kann man bei solchen Lagern nicht behaupten, daß die betreffenden Lagerblöcke belastete 'und unbelastete Umfangsabschnitte des Lagers abwechselnd durchlaufen und sich dabei einen den Lagerdruck aufnehmenden Ölfilm, auf der Gegenfläche bzw. Tragfläche des Lagers aufbauen.

Lager zum Aufnehmen großer Radialdrücke sind schon in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, und zwar in der Mehrzahl der Fälle als Wälzlager. Wo die Belastungen jedoch so außergewöhnlich hoch bzw. groß sind und der für die Unterbringung des Lagers verfügbare Raum, wie z. B. bei Walzwerken u. dgl., ein verhältnismäßig geringer ist, sind Kugeloder Rollenlager nicht besonders zu empfehlen. D er Grund hierfür Hegt in der Tatsache, daß bei derartigen Lagern, die Gesamtlast gewissermaßen niur- in einer Vielzahl von Punkten oder Linien getragen wird und die Lagerdrücke pro Flächeneinheit viel zu groß werden, so daß die Lebensdauer sich viel zu. kurz erweist. Es kommt noch hinzu, daß Wälzlager bzw. Kugel- oder Rollenlager verhältnismäßig teuer sind 'und für besonders hohe Lagerdrücke !ungewöhnlich groß dimensioniert werden müssen. «

Eine noch andere schon bekannte Lagerbauart sieht auf einem der Lagerkörper eine Reihe kippbarer Lagerblöcke vor, wobei es nun sehr darauf ankommt, einen Ölfilm zwischen den kippbaren Lagerblöcken und dem 4» anderen Lagerkörper, auf welchem die Lagerblöcke laufen bzw. tragen sollen, zu unterhalten. Derartige Lager haben zwischen den Lagerkörpern !und den kippbaren Lagerblöcken eine sehr große Trag- oder Beruhrungsfläche, so daß keine so hohen spezifi-

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sehen Lagerdrücke wie bei Kugel-oder Rollenlagern sich, ergeben werden. Indes ist es jetzt üblich gewesen, die kippbaren blöcke auf Stifte oder verhältnismäßig s kantige Schneiden zu setzen. Somit sich für diesa Stellen des Lagers wiede: nur eine Linienberührung bzw. eine ver* . hältnismäßig schmale Trag- oder Berührungsfläche, auf der sich die Belastung ίο spezifisch sehr groß erweist. Auch, ergaben sich bis jetzt immer noch Schwierigkeiten, eine angemesseine Ölzufuhr zwecks Bildung der: die Lagerdrücke und Lagerreibung aufnehmenden Ölfilme sicherzustellen und eine ausreichende Kühlung des Öles zu unterhalten. Weiterhin sind die Lager dieser besonderen Bauart noch nicht so beschaffein, daß man Lagerspiel und Abnutzung durch einfaches Nachstellen ausgleichen könnte. zo Der Hauptzweck der Erfindung ist, alle diese Mangel zu beseitigen und ein Lager zu schaffen, welches dem beabsichtigten Zweck in jeder Hinsicht vollauf genügt.

Ein erfindungsgemäß verbessertes Lager ag- der eingangs erwähnten Bauart ist nun in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß in dem drehbaren Lagerkörper eine Reihe eng zusammengerückter, im Querschnitt halbzylindrischer Nuten angeordnet und in diese Nuten genau passende Lagerblöcke eingesetzt sind, deren Laufflächen der Lauffläche des anderen Lagerkörpers angepaßt sind. Ein so verbessertes Lager, insbesondere mit Anordnung der Lagerblöcke in dem drehbaren Lagerkörper, hat nun vor allem den Vorteil, daß die sich selbsttätig einstellenden, im Querschnitt halbzylindrischen Lagerblöcke mit um-' laufen müssen und bei jedem Umlauf aus einer belasteten in eine unbelastete Lagerzone überwechseln, so daß sie sich in der unbelasteten Zone einen Ölfilm zwischen der eigenen Lauffläche und der des feststehenden Lagerkörpers aufbauen können, und zwar einen Ölfilm, der als solcher den Lagerblöcken beim Durchlaufen der belasteten Zone des Lagers vollkommen genügt. Die halbzylindrische Ausbildung der Lagerblöcke und ihre Unterbringung in entsprechenden Nuten des drehbaren bzw. umlaufenden Lagerkörpers bringt weiterhin den Vorteil geringer Leibungsdrücke der Lagerblöcke, so daß ein solches Lager für sehr große Belastungen bzw. Lagerdrücke bestens geeignet ist, insbesondere für Walzwerklager, aber auch für alle ande:· ren Lager, die, wie z. B. Achslager für Eisenbahnwagen usw., sehr hohe Drücke aufzunehmen haben.

Auf Einzelheiten der Erfindung wird im folgenden noch näher eingegangen werden. Es sei nunmehr auf die-beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.

Fig. ι veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel, und zwar ein Walzwerklager in ,■axialem Schnitt.

:*».;;. uFig. 2 bringt einen Querschnitt nach der *tS|iie II-II der Fig. 1.

j·;'." "Fig· 3 veranschaulicht ein zweites Aüsführungsbeispiel, und zwar ebenfalls ein Walzwerklager, teils im Schnitt und teils in Ansicht. '

Fig.. 4 bringt einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Zunächst sei auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Auf dem Lagerzapfen 2 einer Walze ι sind im vorliegenden Ausf ührungsbeispiel zwei Lagerkörper 11 befestigt, von denen der eine gegen einen Stützring 9 gestoßen ist und mitsamt dem anderen Lägerkörper 11 durch einen D nickring 12 und einen Spannring 20 fest in Stellung gehalten wird. Die Lagerkörper 11 sind jedenfalls auf dem Lagerzapfen der Walze undrehbar festgelegt. Die Walze selbst soll natürlich drehbar sein. Auf den äußeren und auch auf den inneren Stirnflächen der Lagerkörper 11 sind Scheiben 13 bzw. 14 befestigt, die die Lagerblöcke 43 beim Zusammensetzen und Auseinandernehmen des Lagers auf ihrem Lagerkörper 11 festzuhalten haben und zu diesem Zwecke rings ihres äußeren Umfainges mit kleinen Zungen versehen sind, die über die geschulterten Enden der Lagerblöcke hinweggreifen, aber die Lagerblöcke selbst im fertig zusammengesetzten Lager in ihrer Kippbarkeit nicht im geringsten behindern.

Der Spannring 20- ist mit einem Gewindering verschraubt, der aus zwei Teilen 16, 18 zusammengesetzt und in einer Ringnut 4 des Lagerzapfens 2 mit Einlegekeilen 17,19 undrehbar festgelegt ist. iod

Alle bis jetzt erwähnten Teile des Lagers sind mit dem Lagerzapfen der Walze oder Welle ι gemeinsam drehbar.

Der iund-rehbare.Te.il des Lagers ist in ein ' Futter 23 eingebaut, auf das von oben her mit Hilfe einer Schraubenspindel 25 verstellend eingewirkt werden kann. Auf der der Walzenschalter 8 zugekehrten Seite ist das Futter 23 mit einem sich einwärts erstrecken- ·: den radialen Flansch. 26 versehen. In das uo Lager futter 23 sind im vorliegenden Falle zwei sog. äußere Lagerkörper 27 eingebaut. Zwischen diesen Lagerkörpern 27 ist ein Ölverteilungsring 28 vorgesehen. Ein Ring 30 hält ■· die Lagerkörper 27 im Lagerfutter fest eingespannt und ist auf der Außenseite des Lagerfutters mit einem Flansch 32 und einer Vielzahl von Schraubenbolzen 34 festgelegt.

Zwischen dem Flansch 26 des Lagerfutters und der Umfangsfläche des Distanzringes 9 iao ist eine Öldichtung 37 .eingelegt. Eine ebensolche oder ähnliche Öldichtung 38 ist auch

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zwischen dem Ring 30 uind der Umfangsfläche des Druckringes 12 untergebracht, um den Innenraum des Lagers nach außen

. öldicht abzuschließen.

Das Öl wird in das Lager unter Druck eingeführt, und zwar durch einen Kanal 40, der zu dem Ölverteilungsring 28 hinführt.

Zwischen den paarweise zusammengehörigen inneren und äußeren. Lagerkörpern 11 und 27 sind die kippbaren Lagerblöcke 43 untergebracht. Die Anordnung beider Reihen der Lagerblöcke ist zweckmäßigerweise so vorzunehmen, daß die Reihe der einen Lagerblöcke zu der Reihe der anderen Lagerblöcke in der Umfangsrichtung des Lagers auf Lücke steht. Die einander zugekehrtem. Flächen der Lagerkörper 11, 27 sind im vorliegenden Falle kegelstumpfförmig gestaltet. Jeder der Lagerblöcke 43 ist ungefähr halbkreisförmigen Querschnitts. Die Längskanten 45 der Lagerblöcke 43 sind abgeschrägt, damit sie den tragenden Ölfilm leicht aufbauen und die Lagerblöcke auf denselben leicht auflaufen lassen. Zum Aufnehmen der Lagerblöcke 43 ist jeder der beiden drehbaren inneren Lagerkörper rings seiner kegelstumpfförmigen Umfangsfläclie mit einer Anzahl von Nuten halb zylindrischen Querschnitts 46 versehen. Jeder Lagerblock hat eine halbzylindrische Fläche 47, mit der er in eine Nut 46 hineinpaßt, und weiterhin eine Lauffläche 48 von ungefähr derselben Krümmung wie die glatte Gegenoder Innenfläche 49 des entsprechenden äußeren Lagerkörpers 27.

Der Ölverteilungsring 28 ist U-förmigen Querschnitts; seine offene Seite ist auswärts gerichtet. In dem Ring 28 befinden sich zahlreiche Öffnungen 53, die in gewissen Abständen rings um den ganzen Umfang des Ringes verteilt sind und das Öl zu den Lagerblöcken zwischen den Lagerkörpern 11, 27 hinleiten. Der Flansch 26 des Lagerfutters ist bei 54 ausgekehlt, ebenso ist der Stützring 9 bei 55 ausgekehlt. Beide Auskehlungen ergeben zusammen einen Ringkanal 56. In ähnlicher Weise sind die beiden Ringe 12 und 30 auf der anderen Seite des Lagers mit je einer Auskehlung 58 bzw. 59 versehen, um einen Ringkanal 60 zu bilden. Aus den Ringkanälen 56 und 60 wird das Öl durch die Kanäle 6o^a abgeleitet, einer Umwälzpumpe zugeführt, gegebenenfalls auch durch eine Kühlvorrichtung hindurchgeleitet und schließlich durch den Kanal 40 wieder in das Lager hineingeschickt.

Indem das Öl durch den Kanal 40 in das Lager hineingedrückt wird, strömt es dann von dem Ölverteilungsring aus in axial entgegengesetzten Richtungen zwischen den einzelnen Lagerblöcken quer durch deren Bewegungsbahn hindurch.

Die Belastung des Lagers stellt sich ungefähr so wie in der Fig. 2 dar. Die Pfeile 62 veranschaulichen die Verteilung des Druckes, der durch die Gewindespindel 25 auf das Lagerfutter und dann weiter auf die äußeren Lagerkörper 27 ausgeübt wird. Die Pfeile 63 veranschaulichen die Verteilung des nach, oben gerichteten, von der Walze 1 ausgehenden Gegendruckes. Für die Walze 1 bzw. deren Zapfen 2 sei eine Drehbewegiung in der Riehtung des Pfeiles 61 angenommen. Wie ersichtlich, erstreckt sich die Lastzone um ungefähr I2o° über den oberen Teil des Lagers. Es bleibt eine unbelastete Zone, die sich nach unten über ungefähr 240⁰ erstreckt. Zwischen dem feststehenden Lagerkörpier 27 'und den Lagerblöcken 43 des drehbaren Lagerkörpers 11 ist ringsum ein gewisser Spielraum vorhanden. Die Laufflächen der Lagerblöcke haben gegenüber dem äußeren Lagerkörper auf dem der Belastungszone entgegengesetzten Umfangsabschnitt des Lagers einen etwas größeren Abstand als in der Belastungszone. Jeder der im Querschnitt halbkreisförmigen Lagerblöcke muß abwechselnd die belasteten und unbelasteten Zonen durchlaufen, Beim Durchlaufen der unbelasteten Zone wird jeder Lagerblock, wie es der Winkel A in Fig. 2 erkennen läßt, etwas mehr als beim Durchlaufen der belasteten Zone kippen können und sich einen verhältnismäßig dicken keilförmigen Ölfilm aufbauen. Dieser Ölfilm wird, wie aus dem Winkel B ersichtlich, etwas schwächer werden, wenn die Lagerblöcke durch die Belastungszone hindurehlaufcn.

Aus obigem ergibt sich, daß jeder Lagerblock 43 eine Ruhepause durchmacht, deren Zeitlänge ungefähr doppelt so groß ist wie die der Belastungsdauer während eines jeden Umlaufes. Es folgt weiterhin, daß alle Lagerblöcke eine gleichmäßige Abnutzung erfahnen. und somit ein Unrundlaufen des Lagers ausgeschlossen ist. Das dauernde Vorhandensein eines die Belastung aufnehmenden Ölfilms ist dadurch verbürgt, daß während eines jeden Umlaufes eine Zeitspanne sich ergibt, innerhalb welcher ein jeder Lagerblock seinen Ölfilm unbeeinflußt von der Belastung des Lagers aufbauen kann. So ist eine Gewähr dafür gegeben, daß ein jeder Lager block, sobald er die Belastungszone zu durchlaufen beginnt, auf einem ausreichenden Ölfilm tragen wird.

Noch hervorzuheben ist die Tatsache, daß die Projektion der Fläche zwischen einem. jeden der Blöcke 43 und der entsprechenden Nut, in die der Block eingesetzt ist, im wesentlichen ebenso groß ist wie die Projektion d|ar Lagerblocklauffläche auf die Lauf- bzw. Tragfläche des feststehenden äußeren Lagerkörpers 27. Daß die Projektionen der tragen-den Flächen eines jeden Lagerblockes genau

gleich groß sind, ist allerdings nicht unbedingtes Erfordernis. Wichtig ist allein nur die Tatsache, daß diese Flächen verhältnismäßig groß sind. So ergibt sich die Möglichkeit, ein Lager gemäß dieser Erfindung für eine jeweils bestimmte Tragfähigkeit wesentlich kleiner zu bemessen als 'ein Kugeloder Rollenlager der gleichen Tragfähigkeit. Es kommt noch hinzu, daß ein Lager in einer ίο Ausführung gemäß der Erfindung viel widerstandsfähiger als 'ein Kugel- oder Rollenlager ist, auch eine bessere Schmierung 'und Kühlung verbürgt, sich leicht einstellen, leicht zusammenbauen und, wenn notwendig, auch iS leicht wieder auseinandernehmien läßt. Die Abnutzung ist über eine große Fläche verteilt und, kann, wenn sie zu groß geworden ist, durch Nachstellen bzw. axiales Zusammenrücken der Lagerkörper 27 leicht 'und bequem wieder ausgeglichen werden. Eigens zu diesem Zwecke sind in der Ausführung gemäß Fig. ι eine Anzahl auswechselbarer bzw. umsetzbarer Scheiben 29 zwischen dein. Lager körpern 27, dem Ölverteilungsring 28, dem Ring 30 und der Schulter bzw. dem Flansch 26 vorgesehen.

Es sei nunmehr auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Hier ist ein Beispiel für ein Lager dargestellt, bei welchem die Welle 101 ortsfest sitzt und der äußere Lagerkörper drehbar sein soll. Die Lagerblöcke 108 sind demgemäß in den drehbaran äußeren Lagerkörper eingebaut. Die Welle 101 ist im Walzengerüst so gelagert, daß sie z. B. vermittels Schraubenspindeln 103, von denen hier nur eine dargestellt ist, verschie'dien hoch oder tief gestellt werden kann. Auf ihrem mittleren Abschnitt hat die Welle zwei einander entgegengesetzt kegielstiumpfförmige Flächen ιοί«, die den feststehenden inneren Lagerkörper darstellen. Zwischen den kegelstumpfförmigen Flächen ι or« ist eine Ringnut 101* für die Öl verteilung vorgesehen. In der Welle 101 befindet sich lein axialer Kanal 129, der mit radialen Bohrungen 130 (nur eine ist in der Zeichnung ersichtlich) und mit einer zu der erwähnten Ringnut 101& hinführenden mittleren Radialbohrung 128 sowie auch mit einer Radialbohrung 131 in Verbindung steht. Das äußere Ende des Kanals 129 ist mit einer Stopfbuchse 123 abgedichtet, durch die ein Rohr 124 verhältnismäßig geringen Durchmessers in den Kanal 129 hinein und weiter durch die Radialbohrung 128 bis zu einem in das äußere Ende 'dieser Bohrung fest und dicht eingesetzten Nippel 127 hinführt.

Die beiden äußeren ringförmigen Lagerkörper 109 sind auf ihrer äußeren Umfangsfläche vorzugsweise, wenngleich nicht unbedingt erforderlich, zylindrisch gestaltet, dahingegen auf ihrer inneren Umfangsfläche kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einer Viel zähl halb zylindrischer Nuten 108' versehen. In die Nuten 108' sind die entsprechend halbzylindrischen Lagerblöcke 108 eingesetzt, die durch die Ringe 110, in lose in Stellung gehalten werden.

Zwischen den Lagerkörpem 109 und dem Walzenkörper 106 sind im Querschnitt keilförmige Ringe 118 eingefügt. An den Stirnflächen des Walzenkörpers 106 sind Ringe 115 befestigt, durch die die Lagerkörper 109 in Stellung gehalten werden. Die Keilringe sind mit Bolzen 120 versehen, die durch den entsprechendein Ring 115 sich hindurcherstrecken und mit Federn 119 umwickelt sind. Wenn sich die Walze 106 infolge Erwärmung ausdehnt, drücken die Federn 119 die Keilringe 118 einwärts, so daß jede Lockerung vermieden wird. Auf 'die äußeren Gewindeenden der Bolzen können Schraubenmuttern aufgezogen werden, um die Keilringe 118, ι wenn notwendig, lockern zu können, damit sich der Walzenkörper 106 bei seiner Abkühlung zusammenzuziehen, vermag, ohne daß schädliche Spannungen im Lager sich ergeben werden.

Die Schmierung ist bei diesem Lager wie folgt. Das Öl wird unter Druck durch das Rohr 124 hindurch und in einen zwischen den Lagerkörpern 109 bestehenden. Ringraum A geschickt, aus dem 'es zwischen den Lagerkörpern und Lagerblöcken hindurch nach beiden Stirnseiten des Lagers verteilt und dort in Ringräumeta C gesammelt wird, aus denen es durch die Radialbohrungen 130 in den Kanal 129 und schließlich zu der radialen Auslaßbohrung 131 gelangt. Vordem Wiederhineindrücken in das Zufuhrrohr 124 ist das Öl gegebenenfalls durch 'ein Filter und eine Kühlvorrichtung hindurchzuschicken.

Im Prinzip ist die Wirkungsweise dieses Lagers dieselbe wie bei dem erstbeschriebenen Ausfühirungsbeispiel. Die Längskanten der Lagerblöckie 108 sind abgeschrägt, so daß sie beim Umlauf der Lagerblöcke eine gehörige Menge Öl stauen und hierbei die Lagerblöcke selbst in ihren halbzylindrischen Nuten sich etwas verdrehen müssen, so daß keilförmige Ölfilme zwischen den aufeinaniderlaufenden νιο Teilen des Lagers gebildet werden. Da auch hier die Lagerblöcke in dem drehbaren bzw. umlaufenden Teil des Lagers untergebracht, sind, werden sie· abwechselnd belastete und unbelastete Zonen durchlaufen, müssen, so daß immer wieder frische Ölfilme während des Durchlaufens der unbelasteten Zone aufgebaut werden. Auf die hier dargestellten und beschriebenen Beispiele ist die Ausführung der Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt. Wenn die beschriebenen Lager sowohl Radialdrucklager als auch Axial-

drucklager sind, so kann die Erfindung auch ohne weiteres ,auf reine Radialdrucklager übertragen werden, indem man die halbzylindrischen N'uten als Sitze für die halbzylindrisehen Lagerblöcke zur Drehachse des Lagers parallel !einrichtet. Die Ölverfceilung würde, dann natürlich nicht unbedingt wie bei'den oben beschriebenen Lagern von der Mitte aids nach beiden Seiten, sondern von einem Stirnende bis zu dem anderen Stirnende des Lagers¹ erfolgen kopien.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Radial schwer belastetes Lager, insbesondere für Walzwerke, mit zwischen den Laufkörpern angeordneten, selbsttätig sich einstellenden Lagerblöcken eines bei Axiallagern bekannten, etwa halbkneisförmigen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe eng zusammengerückter, im Querschnitt halbzylindrischer N'uten im drehbaren Lagerkörper angeordnet und in diese Nuten genau passende Lagerblöcke eingesetzt sind, deren Laufflächen der Lauffläche des anderen Lagerkörpers angepaßt sind.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden tragenden Flächen der Lagerblöeke gegenüber beiden zueinander verdrehbaren Lagerkörpern annähernd gleich groß sind.

3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Umwälzen von Schmieröl innerhalb des Lagers, bestehend im wesentlichen aus einem Ölzufuhrkanal (40) und Ringkanal (42) in dem einen der gegeneinander verdrehbaren Lagerkörper und aus einem Ringkanal (56, 60) seitlich des anderen Lagerkörpers nebst anschließendem Auslaßkanal (6o^a) und Umwälzpumpe.

4. Lager nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der gegeneinander verdrehbaren Lagerkörper in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die -entgegengesetzt kegelstumpfförrnige Flächen und zwischen diesen Flächen jeweils¹ einen Satz Lagerblöeke aufweisen.

5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichne!,, daß zu dem Zwecke der Ölschmierung des Lagers, ein Kanal in dem feststehenden Lagerkörper vorgesehen und mit dem Innenraum des Lagers ungefähr da in Verbindung gesetzt ist, wo die kegeligen Abschnitte zusammenstoßen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen