DE965774C - Ausgleichsvorrichtung fuer in mehreren Waelzlagern, insbesondere Kugellagern ohne Radialfederung, gelagerte Wellen, vorzugsweise elektrischer Maschinen, zur Beseitigung von Lagerluft und Axialspiel sowie zur Daempfung mechanischer Schwingungen - Google Patents

Description

• Ausgleichsvorrichtung für in mehreren Wälzlagern, insbesondere Kugellagern ohne Radialfederung, gelagerte Wellen, vorzugsweise elektrischer Maschinen, zur Beseitigung von Lagerluft und Axialspiel sowie zur Dämpfung mechanischer Schwingungen Ausgleichsvorrichtungen für in Wälzlagern gelagerte Wellen sind in verschiedenen Ausführungen bereits bekanntgeworden. So hat man über die Außenringe von Wälzlagern, deren Innenringe fest auf der Welle saßen, eine Hülse geschoben, die auf ihrer Außenfläche zum größten Teil von einem Gummimantel umgeben ist, der eine allseitige Federung der Hülse und damit der gelagerten Welle bewirkt. Eine Ringrippe der Hülse dient dabei zur Übertragung axialer Kräfte auf den Gummimantel und zur Begrenzung radialer Verlagerungen, während axiale Verschiebungen der Welle durch verzahnungsartig ineinandergreifende Vorsprünge von Hülse und Lagerdeckel begrenzt werden. Diese ineinandergreifenden Vorsprünge müssen jedoch noch aus einem weiteren Grund vorgesehen werden, nämlich um ein unbeabsichtigtes Mitdrehen der Hülse zu verhindern. Eine gewisse Vorspannung des Gummimantels kann mittels eines stopfbuchsenartig in den Ringspalt, in dem der Gummimantel liegt, eingreifenden Flanschrohres erzielt werden. Die gesamte Anordnung ist also außerordentlich kompliziert und störanfällig aufgebaut, und es führen z. B. bereits geringe Schrägstellungen der die Kugellageraußenringe umfassenden Hülse zu einem Verklemmen zwischen den verzahnungsartig ineinandergreifenden Vorsprüngen von. Hülse und Lagerdeckel. Damit aber wird die elastische Lagerung der Hülse sofort unwirksam. Ein weiterer Nachteil der Anordnung besteht darin, daß die Bohrung des Lagergehäuses zur Aufnahme der Wälzlager samt Ausgleichsvorrichtung stark vergrößert werden muß, im Vergleich zu der Bohrung, die nur für das Anordnen der Wälzlager erforderlich wäre. Allein schon aus diesem Grund ist die Verwendung einer derartigen elastischen Abstützung von Wälzlagern in den Fällen, in denen der Durchmesser des Lagergehäuses so klein wie möglich gehalten werden muß, nicht möglich. Auch wären besonders umfangreiche Änderungsarbeiten notwendig, wollte man die geschilderte Ausgleichsvorrichtung z. B. deshalb, weil die gelagerte Maschinenwelle unter bestimmten Betriebsbedingungen Schwingungen auf ein angetriebenes Aggregat überträgt, nachträglich in eine Wälzlagerung einbauen. Die gleichen Nachteile gelten für eine grundsätzlich gleiche Bauart einer Ausgleichsvorrichtung, die lediglich axiale Verschiebungen des Wälzlageraußenringes zuläßt und bei der statt der Gummielemente Metallfedern die Schwingungsdämpfung übernehmen sollen. Als besonderer Nachteil kommt bei dieser Ausführungsform noch hinzu, daß die Abstützfedern so in Aussparungen der die Wälzlageraußenringe führenden Hülse angeordnet und von der Lagerstirnseite her nicht zugänglich sind, daß ihre Vorspannung nicht genau eingestellt werden kann. Gerade die Möglichkeit der genauen Einstellung der Vorspannung der elastischen Glieder ist jedoch bei einer Ausgleichsvorrichtung, die ohne Radialfederung arbeitet, besonders wichtig; denn die Vorspann:ung, bei der einerseits die Laufruhe des gelagerten Teiles am größten und andererseits die Lagerreibung möglichst gering ist, muß genau eingehalten werden. Allgemeine Anwendung hat eine derartige Konstruktion, deshalb nicht gefunden, sondern sie ist nur in einem Spezialfall, nämlich zur Stoßdämpfung von in zwei auf einem Wellenzapfen nebeneinanderliegenden Kugellagern gelagerten Teilen:, bekanntgeworden.
• In anderen Fällen hat man. auch schon einfache Gummiringe verwendet, die sich in axialer Richtung gegen den Kugellageraußenring legen und dort durch eine mit dem Lagergehäuse verschraubte Gewindehülse gehalten bzw. unter Vorspannung gebracht werden. Obwohl hier die Vorspannung sehr genau eingestellt «erden kann, so sind doch keine Mittel vorgesehen, init denen eine axiale Verschiebung des Kugellageraußenringes begrenzt werden kann, um so eine Überlastung des Gummiringes zu verhindern.
• Das gleiche gilt für eine ähnliche Ausführung, bei der zwischen einer auf der Achse bzw. Welle angeordneten Mutter und dem Kugellagerinnenring eine Scheibe aus elastischem Material angeordnet ist, die zwar sehr genau vorgespannt, aber nicht gegen Überlastung geschützt werden kann.. Der Schutz der Gummiringe gegen Überlastung ist jedoch außerordentlich wichtig, weil die Elastizität derselben nach mehrmaliger Überlastung stark abnimmt bzw. der Ring zerstört wird.
• Elastische Zwischenglieder sind außerdem bei der Befestigung von Wälzlegern auf konischen Wellenzapfen bekanntgeworden. Hier allerdings nicht zur Dämpfung mechanischer Schwingungen und Beseitigung des Axialspiels innerhalb der Wälzlager, sondern lediglich als Druckübertragungsglied zwischen einer mit dem Wellenzapfen verschraubten Mutter und den Innenlaufringen mehrerer Kugellager, die auf einer innen konischen, außen zylindrischen Buchse sitzen und gemeinsam auf dieser Buchse verschoben werden sollen.
• Sämtliche bekanntgewordenen Anordnungen, bei denen sich entweder der Kugellagerinnenring oder aber der Kugellageraußenring gegen eine elastische Scheibe abstützt, besitzen also bezüglich einer betriebssicheren Schwingungsdämpfung von in Wälzlagern gelagerten Wellen erhebliche Mängel, die sich insbesondere bei der Lagerung von Elektromotoren störend bemerkbar machen würden, da bei diesen häufig eine besonders große Laufruhe gefordert `wird.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Ausgleichsvorrichtung für in mehreren Wälzlagern, insbesondere Kugellagern, ohne Radialfederung gelagerte Wellen., vorzugsweise elektrischer Maschinen, zur Beseitigung von Lagerluft und Axialspiel sowie zur Dämpfung mechanischer Schwingungen, bei der wenigstens einem der Wälzlageraußenringe ein sich gegen das Gehäuse stützender, z. B. aus Gummi bestehender elastischer Ring beigelegt ist. Die geschilderten Nachteile werden erfindungsgemäß durch einen zwischen dem Wälzlageraußenring und dem elastischen Ring des einen Wälzlagers zusätzlich eingefügten, den elastischen Ring teilweise umfassenden starren Zwischenring vermieden, der die axiale Bewegung des Kugellageraußenringes und damit des Läufers in Achsrichtung begrenzt und den elastischen Ring vor Überbeanspruchung schützt.
• Durch dieses einfache Bauelement wird erreicht, daß der Gummiring tatsächlich in jedem Belastungsfall verwendet werden kann. Man hat es nämlich durch geeignete Ausgestaltung dieser Fassung in der Hand, eine in weiten Grenzen wählbare Federcharakteristik des elastischen Ringes zu erzielen. Eine Zerstörung des Ringes durch Überlastung wird dabei, wie erwähnt, verhindert, weil die starre Fassung des elastischen Ringes bei einer das zulässige Maß überschreitenden Verschiebung des Kugellageraußenringes mit der Stirnseite an das Lagergehäuse stößt und so gleichzeitig einen festen Anschlag für den Kugellageraußenring bildet. Die starre Fassung des elastischen Ringes erweist sich aber auch aus einem anderen. Grund als besonders vorteilhaft. Der elastische Ring wird nämlich im allgemeinen nur eine geringe Formsteifigkeit besitzen, so daß er, falls keine weiteren äußeren Kräfte auf ihn wirken, in sich zusammenfällt. Das Einlegen dieses weichen Ringes in das Lagergehäuse wäre selbstverständlich viel unbequemer als das Einlegen eines elastischen Ringes mit einer starren Fassung, einer Kombination, die wie ein- einziger starrer Körper zu handhaben ist.
• Die starre Fassung des elastischen Ringes kann beispielsweise aus Metall bestehen und wird so gestaltet, daß sie nur einen Teil des Ringkörpers umfaßt und daß sie sich nach einer gewissen Verformung des elastischen Ringes gegen das Gehäuse stützt und damit eine weitere Axialverschiebung des Kugellageraußenringes gegen das Gehäuse verhindert, wodurch mit Sicherheit eine Überlastung des elastischen Ringes vermieden wird. Sie ist dabei ein von den übrigen Bauteilen der Lagerkonstruktion unabhängig bewegliches, selbständiges Bauteil. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, daß für die gesamte Ausgleichsvorrichtung nur wenig zusätzlicher Raum in axialer Richtung innerhalb der normalen Lagerbohrung benötigt wird und diese daher ohne größere konstruktive Änderungen nachträglich in jede normale Wälzlagerung eingebaut «-erden kann. Eine genaue Einstellung der Vorspannung des Gummiringes erfolgt durch entsprechendes Anziehen der Schrauben des Lagerdeckels, der seinerseits mit einem Ringansatz gegen den Gummiring drückt.
• Die Zeichnung -neigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• In Fig. i ist die Welle i beiderseits in Kugellagern gelagert, die aus dem mit der Welle verbundenen Lagerring 2, den Kugeln 3 und dem i äuß eren, feststehenden. Lagerring 4 bestehen. Der Lagerkörper selbst ist mit 5 bezeichnet. Das Lager im rechten Teil der Zeichnung ist axial festgelegt. Bei dem Lager auf der linken Seite der Welle ist der äußere Lagerring 4 durch elastischen Druck eines Gummiringes 6 in axialer Richtung so weit verschiebbar, daß sich in beiden Wälzlagern die Lagerluft und das axiale Spiel auf ein -Mindestmaß verkleinern. Der Gummiring 6 hat in unv erformtem Zustand einen kreisrunden Ouerschnitt, der in der Fig. i durch die punktierte Linie angedeutet ist. Die axiale Verschiebung des Kugellageraußenringes 4 wird durch die Fassung 7 zweckmäßig begrenzt, da diese Fassung 7 nach einer gewissen axialen Verschiebung mit ihrem rohrförmigen Ansatz an den Lagerkörper 5 stößt, wodurch eine weitere Verformung oder überbeanspruchung des elastischen Ringes verhindert wird. Diese Fassung 7 besteht aus einer Ringscheibe, deren innerer Rand zu einem kurzen rohrförmigen Ansatz umgebogen ist, über den der elastische Ring so weit geschoben ist, daß er an der Ringscheibe anliegt. Die Fassung 7 ist weiterhin so ausgebildet, daß sie den elastischen Ring 6 abstützt und ein Ausweichen desselben in Richtung der Lagerachse verhindert. An ihrem Umfang übernimmt die Fassung 7 die Führung des elastischen Ringes im Lagerkörper 5, womit eine axiale Bewegungsrichtung festgelegt ist. 1-Ian erkennt aus der Figur ferner ohne weiteres, daß die Form der Fassung 7 so gewählt werden kann, daß die Verformung des elastischen Ringes früher oder später beendet ist bzw. daß der elastische Gegendruck mehr oder weniger steil ansteigt. Es handelt sich bei der Fassung 7 also- um ein von den übrigen Bauteilen der Lagerkonstruktion unabhängig bewegliches, selbständiges Bauteil, das den elastischen Ring in der gewünschten Stellung zum Lager führt und ihn gegen Überbeanspruchung schützt.
• In Fig. 2 ist eine Abwandlung dieser Anordnung schematisch dargestellt, und zwar sind in diesem Falle beide Lager links und rechts durch je eine erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung, bestehend aus dem elastischen Ring 6 und der festen Fassung 7, in axialer Richtung so verschoben, daß die Lagerluft weitgehend reduziert und das axiale Spiel in gewissen Grenzen eingeschränkt wird. Im übrigen: sind die Bezeichnungen der einzeln°n Teile dieselben wie in Fig. i.
• In Fig. 3 ist der erfindungsgemäß mit einer Fassung versehene elastische Ring im eingebauten Zustand noch einmal vergrößert dargestellt.

Claims (2)

1. PATEN TANSPRi;cIiE-. i. Ausgleichsvorrichtung für in mehreren Wälzlagern, insbesondere Kugellagern ohne Radialfederung, gelagerte Wellen, vorzugsweise elektrischer Maschinen, zur Beseitigung von Lagerluft und Axialspiel sowie zur Dämpfung mechanischer Schwingungen, bei der wenigstens einem der Wälzlageraußenringe ein sich gegen das Gehäuse stützender, z. B. aus Gummi bestehender elastischer Ring beigelegt ist, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Wälzlageraußenring (4) und dem elastischen Ring (6) des einen Wälzlagers zusätzlich eingefügten, den elastischen Ring (6) teilweise umfassenden starren Zwischenring (7), der die axiale Bewegung des Kugellageraußenringes und damit des Läufers in Achsrichtung begrenzt und den elastischen Ring vor Überbeanspruchung schützt.
2. 2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung des elastischen Ringes, die beispielsweise aus .Metall bestehen kann, ein in axialer Richtung unabhängig bewegliches, selbständiges Bauteil ist, das so gestaltet ist, daß es sich nach einer gewissen Verformung des elastischen Ringes gegen das Gehäuse stützt, wodurch der Kugellageraußenring und damit der Läufer der elektrischen Maschine zur festen Anlage an das Gehäuse gelangt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 7,46 982, 681 713, 674 097s 549 873, 545 120, 521 534, 451 824, 353 097; österreichische Patentschrift Nr. 173 919; schweizerische Patentschriften Nr. 265 281, 199 555; USA.-Patentschriften Nr. 2 575 858, 2 357 597, 1 851 561; französische Patentschriften Nr. 754109, 551 355 Jürgensmeyer, »Die Wälzlager«, Springer-Verlag, Berlin, 1937, S. 77, 119, 237 bis 2q.1.