NO129187B - - Google Patents

Description

Anordning ved rullelagre.

Denne oppfinnelse vedrører rullelagre særlig av den type som kan brukes uten rulleholdere. Slike lagre i og for seg repre-senterer ikke noe nytt, siden de aller første rullelagre var bygget uten rulleholdere. Lagrene hadde imidlertid den ulempe at rullene hverken kunne holdes parallelt med hinannen eller med lagrets akse. Når rullene ikke lenger ligger parallelt med hinannen vil det i lagret finne sted en skrue-gjengeaktig forskyvning av rullene, med den følge at den ytre lagring, den indre lagerring og rullene vil forskyves innbyrdes aksialt. Man har forsøkt å overvinne den skadelige innvirkning av de innenfor lagret aksialtvirkende krefter i radiallager uten rulleholderinger ved å fylle lager med forskjellig tykt smørefett, for å tilveiebringe en kontinuerlig smøring av berørings-punktene mellom de etter hinannen følgen-de ruller, mellom rullene og løperingene, og mellom rullenes endepartier og lagerets støtteflenser, for på denne måte å gi de ruller som er kommet ut av sin parallelle stilling anledning til å gli inn igjen i riktig stilling mellom løperingene og støtteflen-sene. Denne forholdsregel har vist seg å være til en en viss grad effektiv for meget korte lager, men den var mindre effektiv for lager, hvis lengde var stor i forhold til diameteren, idet rullene i et slikt lager alle sammen søker å legge seg på skrå i stort sett samme hovedretning mellom den indre og den ytre løpering, men den følge at rullene utsettes for hard bøyningspåkjen-ning, og i tillegg til denne et meget høyt trykk mellom rullene og ringene, hvilket skyldes den tverrgående krumning av den indre og den ytre løperings bæreflate. De nevnte bøyningspåkjenninger og store in-

dre flatetrykk bevirker sammen med smø-remidlet at meget høye indre temperaturer og høye trykk oppstår mellom rullene og løperingene, slik at rullene i enda større grad utsettes for enda større påkjenning, idet de også utsettes for en vridningskraft og påkjenninger vil øke inntil det oppstår brudd på rullenes og løperingenes bærefla-ter. Det har hendt at varmen i lagret ble så stor at smøremidlet i lageret kom i brann. På grunn av de nevnte ulemper har man senere utviklet rulleholdere for rullelager, og disse har hittil vært brukt for nesten alle lager, bortsett fra lager for meget liten belastning og hastighet. Formålet med rulleholdere er å holde rullene i paral-lell stilling, både innbyrdes og med den indre løperings rotasjonsakse, og med bo-ringen i den ytre løpering. For at lager med holdere skal kunne virke tilfredsstillende, har det vært nødvendig å redusere rullenes lengde i forhold til deres diameter for på denne måte å øke rulleholderens vridnings-fasthet, hvilket imidlertid ofte har vært årsaken til ulemper ved anvendelsen av slike lager. Rulleholdere må nødvendigvis være utført meget sterke, idet de må stå mot store vridningskrefter. Smøremiddel som anvendes i slike lager, friksjonsmotstanden mellom rullene og rulleholderne på den ene side og mellom rullene og løpe-ringene på den annen side bidrar under store hastigheter til dannelse av varme, hvilket begrenser lagerets rotasjonshastig-het. Slike lager kan heller ikke brukes der det i større grad finner sted en utvidelse og sammentrekning, f. eks. hvor drivruller og aksler avvekslende oppvarmes og avkjø-les.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe et rullelager uten rulleholder, hvor rullene sentrerer eller retter seg opp selv både under rotasjon og under belastning, videre hvor slitasjen på de for-skjellige deler er ubetydelig, meget lite smøring trenges, videre et lager som vil arbeide tilfredsstillende likegyldig om akslen eller en annen del som støttes av lageret utvides eller sammentrekkes aksialt og endelig et lager som er billig i fremstilling fordi det ikke er påkrevet med ytterst fine dimensjonstoleranser, og fordi rulleholdere som nevnt utelates.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved eksempler under henvisning til tegningene hvor: Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom en utførelse av oppfinnelsen, fig. 2 et tverrsnitt langs linjen II—II på fig. 1, fig. 3 et aksialsnitt gjennom en annen utførelse, og fig. 4 et tverrsnitt langs linjen IV—IV, fig. 3. Fig. 5 viser et aksialsnitt gjennom et fullstendig lager til bruk ved aksler som utsettes for oppvarmning, og fig. 6 er et enderiss av lageret ifølge fig. 6. Fig. 7 viser en lagerrulle under et første fremstillingstrinn, fig. 8 samme lagerrulle under et annet fremstillingstrinn, og fig. 9 viser rullen ifølge fig. 7 under et tredje fremstillingstrinn. Fig. 10 viser den indre løpe-ring under en fremstillingsoperasjon, fig. 11 et lengdesnitt gjennom et radiallager, og fig. 12 et lengdesnitt gjennom et radiallager i en annen utførelse.

Fig. 1 viser et radiallager med en ytterring 2 som har en sylinderformet innerflate 4. En indre løpering 6 har ved begge ender støtteflenser 8 som begrenser rullenes 10 aksiale bevegelse. I den indre løpe-ring ligger en aksel 12, hvis akse A—A fal-ler sammen med de to løperingers akser. Den indre løpering er på yttersiden forsynt med et kort sylindrisk parti 14 som ligger midt på ringen, sett i ringens aksialretning. Partiets 14 sylindriske flate ligger derfor i større avstand fra aksen A—A enn et hvilket som helst punkt på en rett linje som er lagt gjennom endepunktene 16 av den indre løperings 6 sylindriske ytterflate. Ved endene 16 av innerringens sylindriske ytterflate er det fortrinnsvis utformet periferiske hulkilespor 18. Lagerets ruller 10 er viklet skrueformet og har konkav ytterflate 20. Om ønskelig kan rullene 10 fremstilles massive, dvs. helbygget istedet for å bli viklet skrueformet av en materialstrimmel. Gjennomsnittsavstanden mellom den høy-ere liggende sylindriske flate 14 og den rett ovenfor denne liggende flate av den ytre løpering 2 er større enn rullens diameter målt på rullens midte, og avstands-

forskjellen er fortrinnsvis bare noen hundredeler av en millimeter. Under sammen-setningen anbringes først et sett ruller 10 på innerringens 6 løpeflate mellom ringens flenser 8, og hele enheten skyves inn i den ytre løpering 2. Denne operasjon bevirker at rullene 10 på midten bøyes utover, dvs. i retning bort fra aksen A—A. Under bru-ken kan en av ringene (likegyldig hvilken) være anordnet fast, mens den annen ring kan rotere i den ene eller den annen retning. Rullenes 10 konkavitet (pilhøyde) utgjør bare noen få hundredeler av en millimeter og kan varieres avhengig av rullenes lengde og art. Man vil kunne se at rullene 10 under rotasjon bare berører hinannen ved sine endepartier, og at denne svake kontakt mellom rullene bare vil opp-tre i rullenes ubelastede soner, idet de ved siden av hinannen liggende ruller vil søke å skilles når de utsettes for belastning. Årsaken til dette ligger i at de etter hinannen følgende ruller vil bøyes sterkere som de kommer inn i den belastede sone, hvilket tvinger rullenes endepartier til å bevege seg et ubetydelig, for hver rulle økende stykke tilbake i forhold til den annen rulle, inntil rullene igjen har forlatt den belastede sone.

Som følge av den utbøyning som på-tvinges rullene 10, vil rullens rotasjonsplan

(loddrett på rullenes rotasjonsakser) aldri

være parallelle med tilsvarende plan av den indre og den ytre ring, og rotasjonsplanene

på den ene side av rullenes midte vil alltid

danne en vinkel med rullenes rotasjonsplan på den annen side av rullenes midte. Dette vil skaffe en automatisk sentreringsvirk-ning for rullene, og de vil da holde seg i riktig stilling i forhold til den indre og ytre ring. Fordelen ved en slik anordning er at endeflensene 8 bare vil utsettes for et meget svakt trykk. Hvis det antas at belast-ningssonen ligger nederst på fig. 1, vil kla-ringen mellom den ytre løpering og rullene bli noe mindre på dette sted, mens den tilsvarende klaring på den diametralt mot-satte side vil øke ubetydelig. Når lageret er i rotasjonsbevegelse, vil sentrifugalkraften øke og slynge rullene utover, og som følge av hver rulles vekt vil begynnelsestrykket som ved den indre løpering 6 overføres til rullene for å tilveiebringe den nødvendige faste forutbøyning i hver rulle, og trykket mellom den indre ring 6 og hver rulle 10 i den ubelastede sone ved punktet Ci og Cu vil bli mindre alt etter som hastigheten øker. i den ubelastede sone vil trykket mellom den ytre ring 2 og rullenes 10 endepartier øke sammen med rotasjonshastigheten. Ved tilstrekkelig høy rotasjonshas-

tighet vil den faste forutbøyning som på forhånd er meddelt hver rulle 10, utbalan-seres av sentrifugalkraften og under ytterligere økning av rotasjonshastigheten vil det inntre en tilstand hvor hver rulle vil bøyes ytterligere i den ubelastede sone. Denne økning i utbøyningen vil bevirke at hver rulles rotasjonsplan forskyves ytterligere bort fra sine co-parallelle stillinger (hvert rotasjonsplan må forløpe loddrett på rullens rotasjonsakser) i hver rulle og vil bevirke en bedre stabilisering av lageret som helhet under høye rotasjonshastighe-ter. I tillegg til de nevnte krefter opptrer det også et kraftmoment mellom hver rulles midte og endeparti. Derfor, helt bortsett fra at rullene er i stand til å sentrere seg automatisk under rotasjonsbevegelsen, vil dette kraftmoment under rotasjonsbevegelsen tvinge hver rulle til å svinge automatisk om punktenes C og D på den indre løpering i en riktig retning for sentrering av de ruller som eventuelt måtte komme i berøring med støtteflensen 8 som alltid vil rotere med en større hastighet enn rulle-settet, målt på samme delesirkel. Det er derfor en dobbelt sikkerhet tilstede for at rullene 10 alltid vil rette seg opp og innta den riktige stilling mellom den indre og ytre løpering, slik at trykket mellom rullenes endepartier og støtteflensene 8 vil holde seg minimalt når lageret roterer under belastning.

Fig. 3 og 4 viser en annen utførelse av oppfinnelsen. Lageret er utstyrt med en ytre ring 22 med sylindrisk innerflate 24 og istedet for en innerring er det anordnet en aksel 26 med konveks ytterflate 28. Ak-selen 26 er utstyrt med stoppringer 30 med holde- eller støtteflater 32 for rullene 34. Rullene 34 er utført massive og har tilstrekkelig bøyelighet, slik at de kan bøyes som det forutsettes ifølge oppfinnelsen. Rullene 34 er utformet med konkav ytterflate på samme måte som rullene 10. Lagerets konstruksjon er derfor i det vesent-lige den samme som lagerets ifølge fig. 1 og 2 bortsett fra at rullene er massive, og at den indre løpering, eller rettere sagt løpe-aksel omfatter to som avkuttede kjegler utformede eller også konvekse partier. Som ved lageret ifølge fig. 1, har det indre løpe-legemes ytre flate på midten (sett i aksial retning), et parti som befinner seg i større avstand fra lagerets akse enn et hvilket som helst tilsvarende punkt på en rett linje som strekker seg mellom den ytre flates ender. Rullene 34 har meget større lengde (i forhold til diameteren) enn rullene ifølge fig. 1. Ved denne utførelse har man funnet ut at rullene virker bedre når de er ut-

ført forholdsvis lange enn når de er forholdsvis korte.

På fig. 5 og 6 er vist en lageranordning som er særlig egnet til bruk i installasjoner hvor akslen beveges aksialt, f. eks. ved at den utvides eller sammentrekkes som følge av oppvarmning eller avkjøling. Denne ut-førelse er særlig egnet til bruk med ruller i fyringsovner. Akslen 36, som fortrinnsvis er den aksel som bærer transportrullen i en slik ovn eller i et ildsted, har en indre løpering 38 som er festet til akslen ved hjelp av skruer 40 (både ved denne og alle de andre utførelser kan ringen ofte være så lang at den heller burde kalles løpe-hylse. Det er imidlertid vanlig å kalle slike hylser for ringer i forbindelse med kule-eller rullelager). Ringens 38 ytterflate 42 er utformet konvekst og forsynt med skulderpartier 44 for begrensning av de konkave rullers 46 aksiale bevegelse. Et periferisk forløpende spor 47 er fortrinnsvis utformet på midten av ytterflaten 42. Lagerets ytre løpering 48 har en sylindrisk innerflate 50 og en konveks fortrinnsvis sfærisk ytterflate 52. Lagerets oppbygning er stort sett som ifølge fig. 1, 2, 3 og 4. En fast anordnet plate 54 bærer en ring 56 som er utformet med et konkavt indre fla-teparti 58 som er formet etter den ene halvdel av overflaten 52. Ringen 56 kan være festet til platen 54 på en hvilken som helst måte, f. eks. ved sveisning eller kan være forsynt med flenser og festet ved skruer som går gjennom flenshull 59 og hull i bæreplaten 54. En ring 60 er festet ved skruer 62 til ringen 56. Ringen 60 er utformet med en konkav flate 64 som er formet etter den annen halvdel av platen 52. Ringen 60 og 56 utgjør sammen et lagerhus. Huset er fortrinnsvis forsynt med et lokk 66 som ved skruer 68 er festet til ringen 60, og som hindrer smuss i å komme inn i lageret, samtidig som det hindrer gasser i å strømme ut fra ildstedet.

Fig. 7—9 vedrører rullenes fremstilling.

En rull 70 med 12,7 mm diameter, som en-ten er utført massiv eller er av den viklede type, er ved endene tilslipt firkantet og med hjørnene svakt avrundet. Et smalt parti 72 på rullens midte slipes ned, slik at partiets diameter vil bli 0,254 mm mindre enn res-ten av rullen. Et motholdsstykke 74, f. eks. en brille, presses deretter mot rullens ytterflate 72 slik at rullen vil bøyes ut 0,125 mm, som vist på fig. 8. Rullen er på dette tids-punkt spent fast mellom en drivspenne-skive 76 og en pinolfeste 78. Rullen holdes i dreiebevegelse i den utbøyde tilstand, samtidig som en slipeskive 80 føres rett-linjet frem og tilbake langs rullen, slik at rullen får den på fig. 9 viste form, hvor linjen 82 er rett, og linjen 84 er kurvefor-

met. Når brillen 74 fjernes fra rullen 70,

vil rullen anta den form som er vist på

tegningene. Rullene kan også slipes på ma-

skiner uten centerspiss.

Under maskinbearbeidelse av den in-

dre ring 86 forsynes flaten 88 først med periferiske spor 90 og 91 som vist på fig.

10. Disse spor er av stor betydning for rul-

lenes og lagerets virkning, idet rullene ikke må komme i berøring med flensene eller med kilespor på den indre løpering, og rullens midtparti skal ikke berøre inner-

ringen.

Fig. 11 viser et radial- og aksiallager som er utført i henhold til oppfinnelsen. En aksel 100 bærer to indre løperinger 102

som er anordnet mellom en brystning 104

og en mutter 106. Mellom flenslokk 108 og 110 sitter en ytterring 112 med brystnings-

partier 114 som tjener som anlegg for yt-

terløperinger 116. Lokkflensene 108 og 110

er forsynt med tetninger 118. Hver inner-

ring 102 er forsynt med anleggspartier 120

og 122 som begrenser ringens kjegleformede (avkortet kjegleformede) bæreflate 124.

Flaten 124 er svakt konveks, idet dens midt-

re parti ligger i større avstand fra løpe-

ringens akse enn et hvilket som helst punkt på en rett generatrise som beskriver den mellom flatens ender liggende kjegle. Et periferisk forløpende spor 125 er fortrinns-

vis utformet i flatens 124 midtre parti. Den ytre løpering 116 er utformet med en til-

svarende kjegleformet innerflate 126. Den indre kjegleformede flates hellingsvinkel 126 er større enn den ytre flates 124. Et antall ruller 128 utformet som avkortede kjegler er anordnet mellom den indre og den ytre løpering. Rullene 128 har konkav ytterflate. Dette lagers virkemåte er stort sett den samme som ved lagrene vist på

fig. 1—4. Trykket virker bare mellom rulle-

nes radiale bæreflate og løperingene. Når lageret utsettes for en aksial belastning,

vil rullene automatisk innstille seg mellom de indre og de ytre løperinger på en slik måte at en gjengeaktig eller skrueaktig virkning finner sted mellom rullene og løperingene og frembringer en aksialt ret-

tet motstandskraft som er rettet motsatt den aksiale belastningskraft. Utilbørlig sto-

re trykk mellom rullenes ender og den indre løperings holdeflenser vil derfor ikke kun-

ne oppstå, slik at friksjonsmotstanden i lageret vil kunne holdes langt nede.

Fig. 12 viser en ytterligere utførelse av oppfinnelsen. Lagerets ytre løpering 30 har en konkav innerflate 132 og lagerets indre løpering 134 er utformet med en konveks

ytterflate 136. Midt på flaten 136 er for-

trinnsvis utformet et periferisk spor 137. Sylinderformede ruller 138 er anordnet mel-

lom den indre og den ytre ring, og rullenes aksialbevegelse er begrenset ved hjelp av en brystning 140 og en stoppkrave 142.

Det ovenfor i beskrivelsen brukte ut-

trykk «rullens midte» er ikke helt ekviva-

lent med rullens geometriske symmetriplan mellom rullens endepartier. Det kan f. eks.

være fordelaktig, som ved utførelsen ifølge fig. 11, å anordne sporet 125 noe nærmere den ende av rullen som har størst diame-

ter.

Claims (7)

1. Rullelager uten rulleholder med bøy-

elige ruller som kan bevege seg fritt i tverr-retningen i forhold til hinannen mellom den ytre og den indre løpebane eller -ring,karakterisert ved at rullene i det minste ved sine endepartier ligger an mot de to løpebaner og at den indre løpebanes (6) ytre flate er utformet til å bevirke bøyning av hver rulles (10) akse ved rullenes midt-punkt bort fra lagerets akse A—A, hvor rullenes langsgående bevegelse er begrenset på kjent måte ved skulderpartier ved endene av en av løpebanene.

2. Lager ifølge påstand 1, karakterisert ved at rullene på en i og for seg kjent måte har konkav periferisk ytterflate, sett i lengdesnitt, og at den ytre løperings (2) innerflate er sylinderformet.

3. Lager ifølge påstand 1, karakterisert ved at rullene på en kjent måte er utført sylindriske, og at den ytre løperings (2) innerflate (132) er konkav, sett i lengdesnitt (fig. 12).

4. Lager ifølge påstand 1, karakterisert ved at den indre løperings (6) ytterflate på sin midte har et fremstående parti (fig. 1). ■

5. Lager ifølge påstand 1, karakterisert ved at den indre løperings (134) ytterflate er konveks, sett i lengdesnitt (fig. 12).

6. Lager ifølge påstand 4, karakterisert ved at den indre løperings (6) midtre parti (Ci—Ca) er et fremstikkende sylindrisk parti (fig. 1).

7. Lager ifølge påstand 1, utført som bærelager, med den indre løperings ytterflate og den ytre løperings innerflate utformet som kjegleflater på en avkortet kjegle, og med koniske ruller, karakterisert ved at den indre løpebanes (-rings) (102) ytterflater (124) er utformet svakt konveks, slik at den dermed får et fremstikkende midtre parti, og at de samvirkende rullers (128) ytterflater er konkave, sett i lengdesnitt (fig. 11).