DE1811333C - Walzlager für schnellaufende Wellen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager für gäbe zugrunde, den Verschleiß zwischen einem

schnellaufende Wellen mit einem von der Welle an- Wälzkörperkäfig eines Walzlagers und dem Lager-

getriebeuen Käfig. innenring, an dem der Wälzkörperkälig unter be-

Den normalen Betriebszustand eines Wälzlagers, stimmten Betriebsbedingungen schleift, zu vermin-

bei dem die Wälzkörper sich ohne zu gleiten auf dem 5 dem. Diese Aufgabe ist in dem Patent dadurch ge-

1 linen- und Außenring abwälzen, bezeichnet man als löst, daß zur Verbesserung einer hydrodynamischen

kinematisch einwandfreien Lauf. Die Drehgeschwin- Schmierung zwischen Wälzkörperkäfig und Lager-

digkcit der Wälzkörper um ihre eigene Achse und innenring eine Vielzahl von V-förmiger, Schmier-

die Umlaufgeschwindigkeit des im Käfig geführten kanälen am Umfang der Bordkanten des Lager-

Wülzkörperpaketes entspricht dabei den aus den io innenringes angebracht sind. Durch Drehung des

Abmessungen des Lagers theoretisch zu ermitteln- Innenringes in der den Spitzen der V-Nuten ent-

den Geschwindigkeits-Vektoren. Man hat festge- gegengesetzten Richtung soll ein Schmierfilm in dem

stellt, daß dieser kinematisch einwandfreie Lauf Spalt zwischen Käfig und Lagerring aufgebaut wer-

in vielen Betriebszuständen tatsächlich nicht auf- Jen. Die Funktionstüchtigkeit dieser Anordnung

tritt. Das ist vor allem dann der Fall, wenn die den 15 hängt davon ab, daß sich tatsächlich Lagerschmieröl

Käfig samt Wälzkörpern verzögernden Reibungs- in diese V-förmigen .Schmiernuten begibt und einen

kräfte (Schmierung, Ventilation) die an der Kontakt- hydraulischen Druck aufbaut, was fraglich erscheint,

lläche Innenring-Wäizkörper wirkenden Antriebs- Es kann unterstellt werden, daß der Wälzkörperkäfig

momente übers5i_igen. In diesem Fall bleibt der durch Flüssigkeitsreibung dann von dem sich dre-

Käfig samt Wälzkörper hinter der kinematischen ao henden Innenring mitgenommen wird, wenn er

Drehzahl zurück. Besonders im Bereich hoher Dreh- nicht durch ein rückstellendes Moment belastet ist,

zahlen ergibt sich die Schwierigkeit, daß nur an der da durch die Flüssigkeitsreibung im Spalt zwischen

Stelle der Lagerbelastung einige Wälzkörper tragen, Käfig und Lagerring eine, wenn auch sehr geringe,

während die übrigen durch Fliehkräfte nach außen Umfangskraft übertragen wird. Ein Antrieb des

gedrückt werden und mit dein Inhenring des Lagers 35 Käfigs in der Wcis-ä, daß die eingangs beschriebenen

keinen Kontakt haben. Ist nun der Innenring der Verzögerungskräfte überwunden werden könnten,

umlaufende Teil des Lagers, so werden die nicht- kann in dem Lager gemäß der USA.-Patentschrift

tragenden Wälzkörper unter anderem durch Rei- 3 350 147 nicht erreicht werden,

bimgskräfte am Außenring abgebremst und beim Einer weiteren USA.-Patentschrift 3 195 965 liegt

Hineinlaufen in die belastete Zone schlagartig be- 30 ebenfalls die Aufgabe zugrunde, die Schmierung

schleunigt, wobei erhöhter Verschleiß auftritt. zwischen Walzkörperkäfig und Lagerring zu ver-

Weiterhin kann die nicht einwandfreie Funktion bessern.

der Wälzkörper bei schnellaufenden Wellen darauf Die Aufgabe wird in ähnlicher Weise wie bei der zurückgeführt werden, daß die Welle bei kleiner Rest- obengenannten USA.-Patentschrift dadurch gelöst, unwucht innerhalb des Lagerspieles wie ein freier 35 daß eine verbesserte ölzufuhr in den Spalt zwischen Kreisel rotiert und zeitweise völlig von den Wälz- Wälzkörperkäfig und Lagerinnenring erfolgt, und körpern anhebt, wobei die Wälzkörper und mit zwar durch Radialbohrungen aus der rotierenden ihnen der Käfig nicht mehr angetrieben werden und Welle. Für dieses bekannte Lager gilt das für die — durch Reibungskräfte verzögert — nur noch mit USA.-Patentschrift 3 350 147 Ausgeführte, nämlich geringer Drehzahl rotieren. Sobald in solchem Falle 40 daß in geringe:« Maß eine Mitnahme, nicht aber ein eine plötzliche Belastung des Lagers erfolgt, müssen Antrieb des Wälzkörperkäfigs erfolgen kann. Wälzkörper und Käfig ebenfalls unter starken Gleit- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein erscheinungen beschleunigt werden. Wälzlager zu schaffen, dessen Wälzkörper auch bei Bei Kugellagern werden diese Schwierigkeiten teil- hohen Drehzahlen mit gleichförmiger Geschwindigweise durch axiale Verspannung ausgeschaltet, die 45 keil umlaufen, ohne daß das Lager in sich verspannt jedoch im allgemeinen nicht so weit erfolgen kann, ist, wobei insbesondere bauliche Einfachheit und geilaß die Kugeln spielfrei umlaufen, ohne daß durch ringer Platzbcdarf gefordert sind, /u t'.rollc Vorspaniikrafl erhöhter Verschleiß ver- Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Er-•jisacht wird. Bei Kadial-Rolleiilagern scheidet eine findung vor, daß bei einem gattungsgemäßen Wälzaxule Verspanniing gän/lich aus. 50 lager einander gegenüberliegende, einen mit einem D111J1 die liniiulie l'.itcntschrift 271 ()7(S ist ein Strömungsmittel beschickten Ringspalt begrenzende VV.il/l.iiM mil einem \< >n der Welle über ein Zahn- Fläch, η der Käfigseitenringe und wenigstens eines ladwtnJv .umetrielK-nen Wiil/körperkälig bekannt- mit der Welle umlaufenden Ringes zum hydraulircwiinlLn Der darin vorgeschlagene mechanische sehen Kuppeln dieser Teile untereinander mit über Aiiiikli des W.il/I.ij'cikaligs ist insofern nachteilig. .15 dem Umfang verteilt angeordneten taschenförmigen ;il' er um hei id,iii«. [!roll dimensionierten Lagern Vertiefungen versehen sind.

anwendbar ist und im Iahe relativ ktein dimensio- Die erfmdungsgeinaüe Lösung ermöglicht es, daß

liierter Lauer das Getriebe Avischen Welle und Käfig die Wälzkörper des Lagers immer vom angetriebenen

zu kleine Abmessungen erhallen mulde, wodurch die Käfig mitgenommen werden. Sie bleiben deshalb

Stüraiifiillii-keit des I ,ii-ei-, begünstigt würde. Außer- 60 ;iiich im unbelasfelen Bereich auf ihrer Betriebsdreh-

dem Ik,1.hl die Gefahr, daß durch Verschleiß des /aiii und erfahren beim Hinlaufen in die belastete

/wischn^-iiicbe-i l-estsiolfe in das Lager jjcraten Zone keine vcrsclilcinhcdingcnrien Beschleunigungen.

'mil (I,· sen voi/eiiiue Zerstörung herbeiführen. Die Lebensdauer der Lager erhüllt sich durch diese

Ή !ili. ΙΊ11Ι1 ίfind.Π fin mechanisches Getriebe der Maßnahme wesentlich. Außerdem stellt die Kühlung

lick.iimun Art, /wischen der Welle und dein Käfig, 65 der Lager geringere Anforderungen, da weniger Rei-

UiIiIi Mh, blitlieii Bauaufwand mit entsprechend bungswärme entsteht. Ferner zeichnet sich die Lö-

I))Ik η Herstellungskosten. sung der Erfindung durch bauliche Einfachheit und

Der USA-Patentschrift 3 350 147 liegt die Auf- geringen Platzbedarf aus, was von groüer Wichtigkeit

Claims (1)

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für die praktische Anwendung ist, wenn das Lager vor allem darin, UaU Spril/üi au« dem Lagergehäuse

in einem normalen Lagergehäuse untergebracht wer- zur Beaufschlagung des Ringspaltes verwendet wird,

den soll. wodurch unter Umständen die Ölzufuhr aus der

Als weiterer Vorteil ergibt sich ein verschleißarmer Welle überflüssig wird. Diese Ausführung kann ne-

Hetrieb, da kaum Metallteile aufeinander gleiten. 5 heu dem Antrieb des Käfigs auch eine Dämpfung

Schließlich hat diese Antriebsanordnung eine nahezu von hochfrequenten Schwingungen des Käfigs in

unbegrenzte Betriebssicherheit, da mit der hydrau- axialer und radialer Richtung bewirken,

tischen Kupplung zwischen Käfig und Welie sowohl In der Zeichnung sind in den Fig. I bis 4 jeweils

der unterschiedlichen Drehzahl zwischen Welle und Ausfülirungsbeispiele eines Wälzlagers gemäß tier

Kiilig Rechnung getragen wird, als auch eine even- ίο Erfindung dargestellt. Beim Ausführungsheispiel

UiL-Il auftretende Störung im Lager nicht auf die nach Fig. 1 laufen zwischen Innenring 1 und Außen-

WeIIe übertragen wird oder umgekehrt. rinf, 2 die Rollen 3, die im Käfig 4 angeordnet sind

Bauliche Einfachheit und geringer Platzbedarf und von diesem axial geführt werden. Die axialen

ergeben sich gemäß einer Ausgestaltung der Erfin- Anlaufflächen 5 und 6 der Seitenringe 4ο, 4/) des

dung dadurch, daß das Strömungsmittel zur Dreh- 15 Käfigs 4 laufen gegen die Oberflächen Ta und Hu

momentübertragung dem Ringspalt aus der rotieren- der Bundscheiben 7 und 8 und bilden mit ihnen

den Welle zugeführt wird. ebene Kreisringspalte 24. Der KaIg 4 ist radial auf

Als Strömungsmittel kann das Lagerschmieröl oder dem Innenring 1 geführt. Das Strömungsmittel, das

ein öl-Luft-Gemisch verwendet werden. Es sind so- gleichzeitig Schmiermittel ist, wird durch die Boh-

mit keine besonderen Zuführeinrichtung für das ao rungen 10, Il der Welle 9 und \l, 13 des Innenrin-

Strömungsmittel erforderlich, da das Lager ohnehin ges 1 zugeführt. Der Außenring 2 ist bordlos, so daß

mit öl versorgt werden muß. Die beispielsweise das Strömungsmittel seitlich frei abfließen kann,

Verwendung eines Öl-Luft-Gemisehes kann eine Ver- ohn^p die Rollen 3 abzubremsen.

ringerung der Öl-Reibungsverluste herbeiführen. Fig. 2 stellt (stark vergrößert) ein Spaltprofil dar,

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung 35 wie es in den ebenen Kreisringspalten 24 gemäß können Wälzlager mit bordlosen Außenringen ver- Fig. 1 zur Anwendung kommt. Dabei dienen die wendet werden. Dadurch wird vermieden, daß sich wellenartigen Anlaufflächen 6 und 8u einer hydroan der Außenlaufbal.p das aus dem bzw. den Ring- dynamisch einwandfreien Trennung zwischen Käfig 4 spalten abströmende öl sammelt und einen ölriwg und Bundscheibe 8. Zur Vergrößerung des Impulsbildet, der den umlaufenden Wälzkörpern erheb- 30 austausches sind in die Oberflächen 6 und 80 tauchen Strömungswiderstand entgegensetzen und die schenförmigc Vertiefungen 60 bzw. 80 eingearbeitet. Temperatur des Lagers steigern würde. Fig. 3 zeigt eine etwas abgewandelte Form eines

IXt mit der Welle umlaufende Ring kann erfin- Lagers, wobei die Rollen durch die Anlaufborde 16,

dungsgemäß eine auf der Welle oder auf dem Innen- 17 des Innenringes 1 axial geführi werden und der

iing sitzende Bundscheibe sein. Durch Gestalt des 35 Innenring nicht durchbohrt ist. Die Strömungsmittel-

ipaltcs und Ausbildung der Spaltoberfiächen wird zufuhr erfolgt zwischen Innenring 1 und Bundschei-

die Größe des übertragenen Antricbsmoments zwi- ben7, 8.

seilen Bundscheibe und Käfig bestimmt. Fig. 4 zeigt ein Allsführungsbeispiel mit Spritz-

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ringen 15. Die Spritzringe IS, die an der Innenseite

auf jeder der beiden Stirnseiten des Käfigs eine 40 18 eine Rille 19 aufweisen, in der sich das Strö-

Ihindr.cheibe angeordnet, so daß zwei Ringspalte mungsmittel sammelt und durch radiale Bohrungen

entstehen 20 an die Außenfläche 2i strömt, sitzen fest auf dem

Da der Inipulsaustausch nicht nur von den geonie- Lagerinnenring 1. An den Seitenringen 4n, 4/> des

irischen Abmessungen, sondern auch z.B. von der Käfigs4 sind Bünde 14 angeordnet, die zusammen

Zähigkeit des verwendeten Strömungsmittels ab- 45 mit den Außenflächen 21 der Spritzringe 15 konische

hängt, sind Größe end Ausbildung der einander oder zylindrische Spalte 22 bilden. Der Käfig 4 ist

gegenüberliegenden den Ringspalt begrenzenden Flä- auf beiden Stirnseiten von den Spritzringen 15 axial

chen durch Versuche am praktischen !wodell so zu geführi. In der Spaltfläche zwischen Käfig und Spritz-

variieron, bis die kinematisch richtige Drehzahl des ringen sind taschcnförmige Vertiefungen 23 eiime-

Käfigs erreicht wird. 50 arbeitet, die zur Erhöhung des Impulsaustausches

Zur Vergrößciung des Impulsaus·'uischcs und da- zwischen Spritzringen und Käfig dienen,
mit einer Anlicbung der Käfigdrelizahl können, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, die die Patentansprüche:
Hingspalle bildciidtn Flächen ebene Kreisringfächen
oder Konusflächen sein. 55 I. Walzlager für schnellaufende Wellen mit

Hei den ebenen Kreisringspalten können die Ober- einem von der Welle angetriebenen Kiilig, d a -

flächen zur Erreichung einer einwandfreien Tren- durch gekennzeichnet, «laß einander

nuiig beispielsweise mit hydrodynamisch tragenden gegenüberliegende, einen mit einem Strömungs-

Prohleri versehen sein, wie sie bei Axialgleitlagerii mittel beschickten Rincspalt (22. 2t) begrenzende

für 01- und Gasschmierung bekannt sind. 60 Flüchen ((T. la, 8«, 21) der Käligseitenringe (4ü,

Schließlich schlägt die Erfindung für eine spezielle 4 h) und wenigstens eines mit der Welle iimlaii-

Ausführiingsform vu,, daß die mit der Welle um- fenden Ringes (7, 8, 15) zum hydraulischen Kup-

laufeiiden Ringe als Spritzringe ausgebildet sind, die pein dieser Teile untereinander mit über dem

an der Innenseite eine Auffanprille für das Strö- Umfang verteilt angeordneten tascheiifümiigen

mungsmittel und von dort radial /um Ringspalt 65 Vertiefungen (60, 80, 2J) versehen sind,

führende Bohrungen aufweisen. Der Kupplungsspalt 2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch ge-

ist in diesem Fall a^s zylindrischer oder konischer kennzeichnet, daß das Strömungsmittel dan

Snnlt niiseeführt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt Ringsnalt (24) aus der Welle (9) zugeführt wird.

3. Wälzlager mich den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen bordlosen Außenring (2).

4. Wälzlager nach Anspruch 1 und einem oder beiden der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Welle (9) umlaufende Ring cine auf der Welle oder dem Innenring (1) sitzende Bundscheibc (7, 8) ist.

5. Wälzlager nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß auf jeder der beiden Stirnseiten des Käfigs (4) eine Bundscheibe (7, 8) angeordnet ist.

6. Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem odei mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spalte (22, 24] bildenden Flächen ebene Kreisringflächen odei Konusflächen sind.

7. Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem odei mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Welle umlaufenden Ringe als Spritzringe (15) ausgebildet sind, die an der Innenseite eine Auffangrillc (19) für das Strömungsmittel und von dorl radial zum Ringspalt (22) führende Bohrungen (20) aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen