DE926579C - Waelz- und Gleitlager - Google Patents

Description

• Wälz- und Gleitlager Durch die Wälz- und Gleitlager nach Patent 847828 wurden Dreiring- bzw. Dreilaufbahn-Kegelrollen-, Kugel- und Gleitlager geschaffen, die sich in erster Linie durch ihre universelle Verwendbarkeit als Quer-, Querlängs- und Querwechsellager für starre und zur Wellenachse einstellbare Lagerstellen auszeichnen und die infolge ihrer seitlichen Verspann- und Zerlegbarkeit eine einfache Montage und Demontage sowie einen in Quer- und Längsrichtung spielfreien Lauf ermöglichen. Für spielfrei arbeitende Präzisionslagerungen können aber nur solche Wälzlager verwendet werden, die ein einwandfreies Abwälzen der Rollkörper auf den Laufbahnen der Ringe sowohl unter Radial- als auch unter Axialdrücken oder unter beiden zugleich gewährleisten, was bei keinem der bisher bekannten Wälzlagersysteme der Fall ist. Auch nicht bei den bereits vorhandenen Querlängskugellagern, die an Stelle sich tief anschmiegender runder Rillen solche für eine Kugeldruckberührung in drei oder vier Punkten erhalten, weil diese Druckpunkte parallel zur Wellenachse liegen, so daß wohl unter reinem Querdruck der Schlupf infolge Anschmiegung wegfällt, dafür aber unter Längsdruck ein Gleiten des dritten bzw. dritten und vierten Kugeldruckpunktes um so schädlicher in Erscheinung tritt. Überdies werden die Kugeln durch seitliche Verspannung der Ringe bei der Montage oder durch direkte Einwirkung der Längsdrücke selbst sehr leicht verklemmt, weshalb die axiale Tragfähigkeit solcher Lager auf etwa ein Viertel der zulässigen Radialbelastung beschränkt ist. Die Mängel sind bereits dadurch erwiesen, daß von den Wälzlagererzeugern vorgeschrieben wird, bei der Ermittlung der zulässigen Gesamtbelastung P solcher Querlängslager zu der wirklich auftretenden Radialbelastung R die zweifache wirkliche Axialbelastung A zuzurechnen, was faktisch einem vierfachen Sicherheitsfaktor entspricht, zumal der Querdruck höchstens von der Hälfte der die Druckzone durchlaufenden Kugeln übernommen werden kann, der Längsdruck hingegen sich auf die Kugeln und Laufbahnen am ganzen Umfang gleichmäßig verteilt.
• Das auf den Laufbahnen oder Borden der Wälzlager stattfindende Gleiten der Rollkörper geht unter werkstofflich begrenzten spezifischen Pressungen und entgegen den Gleitlagern ohne Flüssigkeitsreibung vor sich, weshalb es begreiflich ist, daß hier in bezug auf Erwärmung und Verschleiß bzw. Energieverbrauch und axiale Tragfähigkeit die wunden Stellen der bisher bekannten Wälzlager sind.
• Anders ist dies bei den Wälzlagern nach der Erfindung, die als Kegelrollenlager mit Außenbordpunktberührung und als Dreilaufbahn-Schrägleugellager gekennzeichnet sind, weil bei den ersteren die balligen Stirnseiten der Kegelrollen mit einem kugeligen Außenbord in einer radialen Punkt- und bei letzteren die Kugeln mit den Laufbahnen der Ringe in einer zur Wellenachse schrägen Dreipunktberührung sind. Diese Druckberührung bleibt unter Quer- und Längsdruck die gleiche, so daß die Abwälzung der Kegel bzw. Kugeln in einem konstanten Achsenkegel erfolgt. Den Winkelgeschwindigkeiten der Druckberührungspunkte sind die Abwälzumfänge der Laufbahnen derart angeglichen, daß ein einwandfreies Abwälzen der Rollkörper auf den Laufbahnen auch bei Ausschaltung jeder Lagerluft gewährleistet ist, weshalb auch bei den höchsten Drehzahlen Verschleiß und Erwärmung als Folge gleitender Reibung wegfallen.
• Bei den Kegelrollenlagern nach Fig. I und 2 stehen die balligen Stirnseiten der Kegelrollen e, welche den Radius r haben, mit der hohlkugeligen Laufbahn des als Außenbord dienenden Teilringes c, die wiederum mit dem Halbmesser R oder R1 ausgeführt ist, unter einem durch die Mittelpunkte von beiden gegebenen Zentrumwinkel, dessen Größe von der Wahl des Kegelstirnhalb messers r abhängt, in radialer Druckberührung. Die hohlkugelige Bordlaufbahn gestattet die pendelnde Einstellung der am kippbaren Teilring b aufruhenden Kegelrollen e und ermöglicht die einwandfreie Abwälzung ihrer Bordberührungspunkte sowohl bei umlaufenden Außen- als auch bei umlaufenden Innenringen, weil die Winkelgeschwindigkeit der Bordberührungspunkte praktisch gleich bzw. der Abwälzumfang der Bordlaufbahn der Winkelgeschwindigkeit der Rollendruckpunkte angeglichen ist. Bei Linienberührung .am Außenbord ist dies nicht mehr der Fall, und bei Bordführung der Kegelrollen am Innenring ist auch die Punktberührung mit einem Verschleiß durch gleitende Reibung verbunden, weil der sich verringernden Winkelgeschwindigkeit der Rollenpunkte eine um das gleiche Maß erhöhte Winkelgeschwindigkeit der Borddruckpunkte bei umlaufenden Innenringen bzw. ein im selben Verhältnis vergrößerter Abwälzumfang der Bordlaufbahn bei umlaufenden Außenringen gegenübersteht.
• Bei den Kugellagern nach Fig. 3 bis 5 sind die Kugeln e mit der Hohlkugellaufbahn des Ringes c unter einem durch die Mittelpunkte von Kugel und Laufbahn gegebenem Zentrumwinkel in radialer Druckberührung. Mit dem Außenringteil b ist die Druckberührung so, daß die Tangenten der beiden Berührungspunkte beispielsweise Winkel von 6o oder 9o° einschließen. Die Verbindungsgeraden durch die beiden Druckpunkte bilden dann einen Kegel von 6o bzw. 30°, dessen Spitze in der Wellenachse liegt und die auch der Treffpunkt der Tangenten zu den Berührungspunkten am Innenring a ist. Die Abwälzung der Kugeln erfolgt unter: Quer- und Längsdruck in einem Achsenkegel von etwa 6o° bei den Lagern nach Fig. 3 und etwa 30° bei solchen nach Fig. 4 und 5 sowohl bei umlaufenden Innen- als auch bei umlaufenden Außenringen vollkommen schlupffrei, weil den verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten der Kugeldruckpunkte die Abwälzumfänge der Laufbahnen am Teilring b und c angeglichen sind.
• Die an den Beispielen Fig. I, 2 und 3 bis 5 erläuterten Erfindungsmerkmale der Außenbordkegel-bzw. Dreilaufbahn-Schrägkugellager liegen auch der in Fig. 6 dargestellten Ausführung zugrunde. Die Außenringstelle b und c dieses Lagers haben zylindrische Mantel- und senkrechte Stoßflächen, oder sie werden aus einem Stück hergestellt. Mit der Laufbahnrille des Teilringes c, die den Radius r hat, - stehen die Kugeln e unter einem Zentrumwinkel von beispielsweise I2o° und mit den gleichen Rillen b und a unter einem Winkel von 6o bzw. I5o° in einer solchen Druckberührung, daß den verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten der drei Kugeldruckpunkte die Abwälzumfänge der Laufbahnen entsprechen. Die Kugeln wälzen sich demnach unter Quer- oder Längsdruck bzw.- unter beiden zugleich in einem konstanten Achsenkegel von 30° vollkommen schlupffrei ab, weil ihre Berührungspunkte praktisch auf Tangenten und Verbindungsgeraden liegen, die von der Spitze dieses Achsenkegels gezogen werden.
• Umgekehrt können Dreilaufbahn-Schrägkugellager auch so ausgeführt werden, daß die Druckberührung der Kugeln in zur Wellenachse schräg liegenden Punkten auf zwei Schräglaufbahnen des Innen- und einer schrägen Laufbahn des Außenringes erfolgt.
• Bei den analogen Bauformen der Kegelrollenlager hat die hohlkugelige Laufbahn der losen oder festen Borde den gleichen Radius R und steht mit den balligen Stirnseiten der Kegelrollen vom Halbmesser r unter dem gleichen Zentrumwinkel wie bei den Kegelrollenlagern für universale Verwendbarkeit in radialer Druckberührung, nur ist sie entsprechend niedrig ausgeführt. Der Außenbordring c schließt an den mit zylindrischer Mantelfläche gefertigten Kegelring b in einer senkrechten Teilfläche an, oder er bildet mit letzterem ein Stück.
• Die in den Fig. I bis 6 angegebenen Tangentenwinkel von 60 und 9o° sowie die Abstände H und H1 sind nicht verbindlich. Das Funktionsprinzip bleibt auch dann gewahrt, wenn die Tangentenwinkel und Abstände größer oder kleiner werden. So wird z. B. der Abstand H gleich Null oder er nimmt Minuswerte an, wenn die Lager nach der Erfindung zweireihig in Hauptmaßen nach DIN ausgeführt werden. Die zweireihigen Lager können wiederum mit in der Symmetrieachse geteilten oder ungeteilten Ringen hergestellt und nach Bedarf kombiniert werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Wälzlager nach Patent 847 828, gekennzeichnet durch Kegelrollen (e), deren ballige Stirnseiten mit der hohlkugeligen Laufbahn des als Außenbord dienenden Teilringes (c) unter einem durch die Mittelpunkte von beiden gegebenen Zentrumwinkel, dessen Größe von der Wahl des Kegelstirnhalbmessers (r) abhängt, in radialer Druckberührung solcher Art sind, daß die hohlkugelige Laufbahn die pendelnde Einstellung der am kippbaren Teilring (b) aufliegenden Kegelrollen gestattet und die einwandfreie Abwälzung ihrer Bordberührungspunkte sowohl bei umlaufenden Naben- als auch bei umlaufenden Wellenlagerungen ermöglicht, weil die Winkelgeschwindigkeit der Borddruckpunkte praktisch gleich bzw. der Abwälzumfang der Bordlaufbahn der Winkelgeschwindigkeit der Rollendruckpunkte angeglichen ist.
2. 2. Wälzlager nach Patent 847 828, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (e) derselben mit der hohlkugeligen Laufbahn des Ringes (c) unter dem durch die Mittelpunkte von Kugel und Laufbahn gegebenen Zentrumwinkel in radialer und mit dem einstellbaren Ring (b) in einer solchen Druckberührung sind, daß die Abwälzung der Kugeln in einem durch die Zweipunktberührung am Außenring gegebenen und unter Quer- und Längsdruck gleichbleibenden Achsenkegel vollkommen schlupffrei erfolgt, weil den verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten dieser Kugeldruckpunkte die Winkelgeschwindigkeiten der umlaufenden bzw. die Abwälzumfänge der ruhenden Außenringlaufbahnen angeglichen sind und die Druckpunkte der Kugeln mit der seitlich verspannbaren Schräglaufbahn des Innenringes (a) auf Tangenten liegen, die sich in der Spitze des durch die Verbindungsgeraden der Kugelberührungspunkte mit den Laufbahnen des Ringes (b und c) gebildeten Kegels treffen.
3. 3. Wälzlager nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die mit derselben Hohlkugellaufbahn versehenen Ringe (c) nur als Bordringe ausgeführt sind und mit einem starren Kegelring (b) in senkrechter Planflächenberührung stehen oder mit diesem ein Stück bilden.
4. 4. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (c) mit einer radialen Kugellaufbahnrille vom Radius r ausgeführt wird und an den starren Rillenring (b) mit einer senkrechten Planfläche anschließt oder mit diesem aus einem Stück hergestellt ist.
5. 5. Wälzlager nach Anspruch a und .4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus zwei Teilringen oder aus einem Stück hergestellte Innenring mit zwei und der Außenring mit einer Rillenlaufbahn ausgeführt ist, welche normalerweise derart schräg gestellt sind, daß die Tangenten zu ihren Scheitelpunkten gleichseitige oder gleichschenklige Dreiecke in sich schließen.
6. 6. Wälzlager nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe derselben mit symmetrischen Doppellaufbahnen ausgeführt sind, so daß auf denselben zwei Reihen Kegel oder Kugeln unter Quer- und Längsdruck in zwei konstanten Achsenkegeln schlupffrei zur Abwälzung gelangen, weil die Abwälzumfänge der Laufbahnen den Winkelgeschwindigkeiten der Druckpunkte angeglichen sind.