DE903762C - Gleit- und Waelzlager fuer stark beanspruchte Drehzapfen - Google Patents

Description

• Gleit- und Wälzlager für stark beanspruchte Drehzapfen Beim Betrieb von Gleit- und Wälzlagern tritt naturnotwendig die Lagerreibungswärme auf, die bisher durch Wärmeleitung größtenteils durch die Lagerschalen, Lagerringe und Lagerkörper abgeführt wurde, um ein Ansteigen auf Glühtemperatur und damit ein Fressen zu vermeiden. Demgemäß waren also die Lagerzapfen wärmer und dehnen sich durch die Wärme mehr aus als die sie umgebenden kühleren Lagerbüchsen bzw. Lagerringe und Lagerkörper. Dadurch verringern sich die Lagerspiele, wodurch eine zusätzliche Wärme erzeugt wird, welche die Spiele weiter verringert, bis bei einem kritischen kleinsten Spiel die Zeit nicht mehr ausreicht, um eine volle Wärmeabführung bzw. Wärmeausdehnung dar Lagerbüchsen, Lagerringe und Lagerkörper zu ermöglichem. Von diesem kritischen Punkt ab laufen die Lagerzapfen praktisch spiellos in dem kälteren Käfig durch Schrumpfringwirkung eingeschlossen, und so entstehen, lawinenartig Glühtemperaturen bis zur Zerstörung der Lager.
• Auch bei größeren Wandstärken der Lagerbüchsen selbst zeigt sich die gleiche Erscheinung, da die äußeren kälteren Schichten solcher Lagerbüchsen gleichfalls eine Schrumpfringwirkung auf die wärmeren Innenschichten ausüben., was zum Fressen führt, wenn .die Zeit zum Temperaturausgleich nicht ausreicht. In der klaren Erkenntnis des Freßvorganges bei Lagern als Schrumpfringwirkung sind gemäß der Erfindung Ausbildung und Anordnung der Lagerschalen, -büchsen oder -ringe so vorgesehen, daß einerseits eine entsprechend der Erwärmung des Drehzapfens schritthaltende Erwärmung dieser Teile stattfinden kann und andererseits die aus solcher Erwärmung sich ergebende Dehnung nach außen ungehindert möglich ist.
• Diesel Wirkung wird durch die erfindungsgemäße Kombination radial kleiner Abmessungen der Lagerschalen, -ringe öder -büchsen und ihrer Abstützmittel und somit Kleinhaltung der zu erwärmenden Massen, ferner Kleinhaltung der Berührungsflächen zwischen diesen Teilen und dem Lagerkörper und damit Verringerung der Wärmeabfuhr von diesen Teilen radial nach außen und endlich durch elastische Ausführung und/oder Anordnung dieser Teile zur Ermöglichung einer ungehinderten Wärmedehnung erzielt.
• Eine solche Kombination teilweise neuer Einzelmenkmale ist dem nachgewiesenen Stand der Technik nicht zu entnehmen.
• Die der Erfindung am nächsten kommende britische Patentschrift I2I I32 zeigt zwar in Fig. I ein elastisches Wälzlager mit Lagerringen Io und II verringerter Wandstärke und in Fig. 2 ein ebensolches Lager mit rings umgebenden, nur teilweise anliegenden Abstützmittteln I6 und I7, doch ist aus dem Umstand, daß die Maßnahme sowohl mit Bezug auf den Innen- als auch auf den Außenring angewandt wird, klar zu erkennen, daß es dem Erfinder in diesem Fall nicht darum ging, einen möglichst starken Wärmeabfluß vom Innenring und einen möglichst geringen Wärmeabfluß vom Außenring zu erzielen und so die Schrumpfringwirküng des Außenringes zu mindern, sondern daß offenbar lediglich eine gewisse Radialelastizität beäbsichtig ist.
• Auch die in diesem Zusammenhang weiter zu erwähnende schwedische, Patentsahrift 50773 zeigt rings umgebende, nur teilweise anliegende Abstützmittel 8 ausschließlich in Verbindung mit dem Innenring, so daß auch dieser Anordnung nicht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabestellung beigemessen werden kann.
• Die mangelhafte Wärmeabfuhr vorgenannter Lager an die Innenteile bzw. Zapfen wirkt sich in progressiv steigendem Maß ungünstig aus, denn die zusätzliche Wärme dien Innenteile verringert durch Wärmedehnung das Lagerspiel und führt damit zu einer weiter steigenden Erwärmung bis zu dem obenerwähnten kritischen Punkt.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Abb. I bis I4 zeigen Lagerzapfen mit den erfindungsgemäß ausgebildetent Lagerteilen im Längsschnitt, wobei der Einfachheit halber die Lager verschiedentlich nur einseitig dargestellt sind.
• Abb. I zeigt auf denn Wellenzapfen a eine erfindungsgemäße einstückige Lagerbüchse b im Längsschnitt, die in der Mitte im Außendurchmesser gegen den Lagerkörper, c abgestützt ist. In der Mitte der Büchse ist das Lagerspiel zwischen Zapfen, und Büchse größer, und nach beiden Seiten nimmt dieses auf ein übliches Maß ab. Es kann aber auch nach Belieben kleiner ausgeführt werden bis zu einem Spiel Null, wenn, wie üblich, die Ausdehnungszahl des Büchsenmaterials größer als das des Zapfens ist. Durch die im Betrieb auftretende Reibungswärme steigt die Temperatur im Lager und durchwärmt infolge der dünnen Wandstärke rasch die Büchse. Das Lagerspiel wächst, womit die Reibungswärme sinkt. Da die Wärmeableitung durch den Zapfen stets größer ist als durch die nur örtlich im Lagerkörper anliegende Büchse, liegt die Temperatur des Zapfens stets niedriger als die der Büchse, und es tritt somit das Gegenteil einer Schrumpfningwirkung auf. Bei einer gewissen Temperatur stellt sich selbsttätig ein Gleichgewicht zwischen entwickelter Reibungswärme und Wärmeabfuhr ein. Diese Lehre ist absolut richtig und wurde durch mehrjährige Versuche glänzend bestätigt. In Fällen, wo alle bisher bekannten Mittel völlig versagten, konnte mit den neuen Lagern trotz mehrfacher Überlastung noch keine Belastungsgrenze gefunden werden.
• Diese Lehre ist grundlegend neu, und auch die weiteren in den Abb. 2 bis 14 dargestellten Lager einschließlich der Wälzlager besitzen die gleiche Wirkungsweise.
• Abb. 2 zeigt eine halbe Lagerbüchse, die an zwei oder mehr Stellen ein vergrößertes Lagerspiel besitzt und an diesen Stellen außen gegen den Lagerkörper abgestützt ist.
• In Abb. 3 ist eine halbe Lagerbüchse im Querschnitt dargestellt, bei welcher in der Umfangsrichtung sowie möglicherweise auch in der Längsrichtung das Lagerspiel veränderlich ausgeführt ist, so daß die Lagerbüchse mit nach innen und außen vorspringenden Kuppen versehen ist.
• In den Abb. 4 bis 9 wird eine Reihe von dünnwandigen Lagerbüchsen mit besonderen Abstützmitteln gegen die weiter aufgebohrten Lagerkörper gezeigt. So gibt Abb. q. eine Lagerbüchse d im Querschnitt wider mit einem beiderseits hohl unterschnittenen Abstützring e, der den Zwischenraum bis zur weiter aufgebohrten Wandung des Lagerkörpers f überbrückt. Da die Anlagefläche des Ringes an der Stelle g ebenfalls hohl ausgespart ist, so wirkt die Abstützung elastisch nachgiebig, wenn sich die Büchse d durch Erwärmung ausweitet. Die Lagerbüchsen können natürlich auch zwei odeir mehrere solcher hohl unterschnittenen Abstützringe aufweisen, die entweder mit der Lagerbüchse selbst einstückig aus dem gleichen Material geformt oder als besondere Teile diesen lose oder mittels Lötens oder Verschweißens bleibend aufgesetzt sind.
• Nach Abb. 5 sind die, hohl unterschnittenen Abstützringe Kegelstümpfe, die beii dieser, einfachen Gestaltung unmittelbar die elastische Nachgiebigkeit der Lagerbüchse i sichern.
• Gemäß Abb.6 wird dies elastische Abstützung durch aufgesetzte Hohlrin:gej k mit linsenförmigern Ouerschnie vorgenommen, während nach Abb. 7 die Lagerbüchse l mit einer gewellten Büchse m vollständig umgeben ist, die möglicherweise ihrerseits in eine Außenbüchse eingesetzt ist, so daß das Ganze eine einstückige, dehnungselastische Lagerbüchse darstellt, die wie eine normale einstückige Büchse in den Lagerkörper eingesetzt werden kann.
• Für gegebene Fälle genügt auch das Überziehen der eigentlichen dünnwandigen Lagerbüchse mit einem elastischen Stoff, z. B. Gummi, oder einem geeigneten synthetischen Material, wie in Abb.8 dargestellt. Dieses Material kann dabei, wie die untere Schnitthälfte der Abb. 8 zeigt, massiv aufgesetzt oder zur Erhöhung der Nachgiebigkeit mit Rippen versehen sein. Auch können auf die Lagerbüchsen aufgesetzte Büchsen aus perforierten Blechen bzw. gelochten Rohren, deren Lachränder abwechselnd nach innen und außen gebördelt sind, ausreichende elastische Nachgiebigkeit im Sinn der Erfindung besitzen. In Abb.9 ist eine solche gelochte Büchse o auf der Lagerbüchse p dargestellt.
• Diese elastischen Abstützungen können sowohl für einsteilige als auch für zwei- und mehrteilige Lager verwendet werden, so wie sie auch je nach den baulichen Verhältnissen auf dem ganzen Umfang oder nur teilweise vorgesehen werden können. Die Schmierung der Lagerbüchsen und deren Sicherung erfolgt in der bekannten Weise mit den gebräuchlichen Mitteln.
• Die Abb. Io bis, I4 zeigen verschiedene Anordnungen und Ausführungen von Wälzlagern im Sinn der Erfindung. In Abb. Io ist ein Kugellager dargestellt, bei welchem der äußere Lagerring q in der Mitte etwas ausgespart ist. Eine solche Aussparung kann auch im Lagerkörper f angebracht werden, wie Abb. II zeigt. In beiden Fällen kann sich der äußere Ring dies, dargestellten Kugellagers bei eintretender Erwärmung in der Mitte etwas dehnen, was vielfach genügen wird. Eine größere Radialdehnung wird erzielt, wenn der äußere Lagerring nur einseitig gelagert wird durch entsprechendes Absetzen r des Außenumfanges am äußeren Lagerring, wie in Abb. I2 dargestellt ist.
• Es ist in diesem Fall vorteilhaft, dem äußeren Lagering auch ein geringes axiales Spiel s zu geben, damit die Radialdehnung mit Sicherheit möglich ist.
• Gemäß Abb. I3 sitzt ein besonderer Federring d in einer Aussparung desi äußerem Lagerringes, so daß bei entsprechender Bemessung des Federringes jede gewünschte Dehnung des Lagerringes erreicht wird. Ein solcher Ring kann zugleich noch zu anderen Zwecken, wie z. B. zur axialen Fixierung. dienen und entsprechend ausgebildet sein.
• Abb. I4 zeigt die Kupplung zweier äußerer Lagerringe t und u durch einten Doppelfederring v. Hierdurch wird zugleich die Möglichkeit einer gleichen Lastverteilung auf die beiden äußeren Lagerringe erreicht.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Elastisches Gleit- und Wälzlager für höher beanspruchte Drehzapfen mit Lagerbüchsen bzw. Lagerringen geringer Wandstärke und rings umgebenden, nur teilweise anliegenden Abstützmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die mit konstruktiv geringst zulässiger Wandstärke bzw. Masse ausgeführten Lagerbüchsen, -schalen oder -außenlaufringe und/oder gegebenenfalls die Lagerabstützmittel bei möglichster Kleinhaltung der Berührungsflächen mit dien umgebenden Körper derart nachgiebig ausgebildet und/oder angeordnet siind, daß sie sich bei auftretender Lagererwärmung nach Maßgabe der Drehzapfenwärme miterwärmen und allseits, frei dehnen, so daß die ein Lagerfressen verursachende Schrumpfwirkung der Lagerbüchsen, -schalen oder -außenlaufringe in bezug auf den Zaptfen vermieden wird.
2. 2. Gleitlager nach Anspruch I, dadürch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchsen oder Lagerschalen (b) einerseits dem Drehzapfen (a), andererseits dem Lagerkörper (c) nur stellenweise anliegen.
3. 3. Gleitlager mach Anspruch I, dadurch, gekennzeichnet, daß die Abstützungsmittel auf den Lagerbüchsen oder -schalen hohl unterschniittene Ringe (e, h) darstellen, die aus dem Material derselben herausgearbeitet sind.
4. 4. Gleitlager nach Anspruch I und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützungsmittel den Lagerbüchsen und -schalen besonders aufgesetzte, elastisch-nachgiebige Ringe (k, m) darstellen.
5. 5. Wälzlager nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerring (q) oder der diesen aufnehmende Lagerkörper (f) an den Auflageflächen ringsum ausgespart ist.
6. 6. Wälzlager mit getrenntem Abstützmittel nach Anspruch. I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen, denn äußeren Lagerring und dem Lagerkörper ein Federring (d) angeordnet ist, der den Druck des Drehzapfens auf den Lagerkörper überträgt.
7. 7. Wälzlager nach Anspruch 6 mit mehreren axial nebeneinander angeordneten Lagerringen von vorzugsweise gleichem Nenndurchmesser, dadurch gekennzeichnet, da.ß die nebeneinander . angeordneten äußeren Lagerringe (u, t) durch eine die Ringe axial übergreifende Felder (v) verbunden sind. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1013151, 2207352, 115 --2o8863, 2473267.