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DE2123981A1 - Rollenlager - Google Patents

Rollenlager

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Publication number
DE2123981A1
DE2123981A1 DE19712123981 DE2123981A DE2123981A1 DE 2123981 A1 DE2123981 A1 DE 2123981A1 DE 19712123981 DE19712123981 DE 19712123981 DE 2123981 A DE2123981 A DE 2123981A DE 2123981 A1 DE2123981 A1 DE 2123981A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
roller
rollers
hollow
bearing
roller bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712123981
Other languages
English (en)
Inventor
Willard Lee Harwinton Conn. Bowen (V.StA.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Timken US LLC
Original Assignee
Torrington Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Torrington Co filed Critical Torrington Co
Publication of DE2123981A1 publication Critical patent/DE2123981A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34Rollers; Needles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39General buildup of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

Dr. A. Menfeel
Dipf.-!ng. W. Dahlke
Patentanwälte
Refraih bei Köln
Frankenforst 137 H. Mai 1971
Da-Ii/D
The Torrington Company Torrington, Connecticut, USA
Rollenlager
Die Erfindung betrifft ein Rollenlager, insbesondere zur Präzisionslagerung von rotierenden Wellen, die nur eine minimale radiale Auslenkung aufweisen dürfen.
Es sind Rollenlager bekannt, deren Rollen hohl ausgebildet sind, wobei die Hohlräume zu Schmierungs zwecken dienen. In jüngster Zeit sind Rollenlager entwickelt worden, bei denen die Rollen aus elastischem Material hergestellt sind. Nach der US-Patent-
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schrift 2 842 410 ist es beispielsweise bekannt, die Rollen aus Gummi od.dgl. herzustellen. Der Zweck dieser Rollenlager ist es jedoch, eine elastisch nachgiebige Lagervorrichtung zu schaffen, die einen Selbstdämpfungseffekt aufweist.
Ferner ist es aus der US-Patentschrift 3 410 618 bekannt, hohle Rollen unter Vorspannung zwischen den Lagerflächen eines Rollenlagers anzuordnen. Durch diese Maßnahme soll ein Rutschen der Rollen in den Lagern verhindert werden, was bei hochtourig laufenden Lagern ein Problem ist. Durch den Anpreßdruck der Rollen an die Lagerflächen wird der Rutschwiderstand verbessert und es wird eine Erhöhung der Lebensdauer der Lager erzielt.
Die Erfindung kam dadurch zustande, daß zunächst versucht wurde, in herkömmlichen Rollenlagern die aus vollem Material bestehenden Rollen durch Hohlrollen zu ersetzen. Dabei wurde daran gedacht, ein Rollenlager zu schaffen, bei welchem das radiale Spiel ausgeschaltet werden kann. Die Verwendung von Rollen, welche hohl ausgebildet sind und sich unter einer leichten Vorspannung biegen oder abflachen können, kann ein fester Eontakt zwischen ä.en Rollen und beiden Laufflächen geschaffen werden. Das ist bei Rollenlagern mit vollen Rollen infolge der Herstellungstoleranzen nicht möglich.
Besonders kritisch ist das radiale Spiel bei der Lagerung der
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Wellen von Schleifscheiben. Versuchsweise wurden daher in der Produktion eingesetzte Bchleifsoheibenwellen mit Rollenlagern versehen, die mit unter Vorlast eingesetzten hohlen Rollen versehen waren· Dabei wurde erarbeitet, daß nicht nur die normale radiale Auslenkung aufgrund des Toleranzspiels in dem Rollenlager beseitigt werden kann, sondern daß auch die radiale Auslenkung der Wellenachse aufgrund von ünrundheitsbedingungen der Lagerflächen innerhalb der Herstellungstoleranzen erheblich reduziert werden können. Dabei ist auch gefunden worden, daß die Qualität einer fertigen hohlen Rolle geringer sein kann als die einer vollen Rolle, ohne daß sich das auf die radiale Auslenkung der Achse der von dem lager getragenen Welle wesentlich auswirkt·
Die Erfindung befaßt sich also damit, die normalen vollen Rollen durch hohle Rollen in solchen Rollenlagern zu ersetzen, die zur Lagerung von Wellen dienen, wobei die hohlen Rollen unter Vorspannung eingebaut werden. Bs wurden Versuche unter Produktionsbedingungen an Tragwellen von Schleifscheiben gefahren, bei denen bisher trotz Verwendung von Präzisionsrollenlagern die radiale Auslenkung zu stark und die Lebensdauer der Lager zu kurz war. Durch das Austauschen der vollen Rollen durch hohle Rollen, die unter Vorspannung eingesetzt wurden, wurde die radiale Auslenkung erheblich reduziert, so daß engere . Sohleiftoleranzen erzielt wurden· Gleichseitig stellte sich dabei heraus, daß die normale Lebenserwartung für das Rollenla-
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ger von 2 bis 5 Monaten bis zu einer Größenordnung von mindestens 15 bis 18 Monaten erhöht werden kann.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Rollenlager, dessen Lagerflachen und Rollen in breiteren Toleranzgrenzen hergestellt werden, bei Anwendung der erfindungsgemäßen Konstruktion nicht nur eine geringere radiale Auslenkung sondern auoh eine längere Lebensdauer als herkömmliche Präzisionsrollenlager gleicher Größe aufweist·
Gemäß der Erfindung ist es erforderlich, für das Rollenlager eine Hohlrolle auszuwählen, die zur Kompensierung der maximalen Änderung des radialen Abstandes zwischen den Lagerfläehen eine ausreichende Flexibilität aufweist und darüber hinaus mit einer genügenden Steifigkeit versehen ist, um die nötige Belastung auszuhalten, ohne daß eine übermäßige Durchbiegung auftritt, durch welche die gegenüberliegenden Rollen den Kontakt mit den Laufflächen verlieren würden. Wenn diese Rollen unter Vorspannung eingesetzt werden, wodurch die Rollen in Druckkontakt mit den Laufflächen unter allen normalen Arbeitsbedingungen des Lagers stehen, so kann natürlich keine radiale Auslenkung aufgrund eines Lagerspiels auftreten. Gleichzeitig wird, da sich die Rollen unter Last durchbiegen können, die erwartete Auslenkung der Welle infolge der Unrundheit sowohl der Welle bzw. der mit dieser verbundenen Lauffläche,als auch der äußeren Lauffläche, erheblieh reduziert, denn infolge der
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Keilwirkung, die in Bereichen minimalen Abstandes auftritt, wird, anstatt daß die Welle außermittig verschoben wird, die verkeilte Rolle zusammengedrückt oder gebogen, so daß keine oder nur eine sehr geringe Querverschiebung der Welle auftritt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist diese in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen leilschnitt durch eine typische lageranordnung und Halterung einer Welle für eine Schleifscheibe einer Produktionsschleifmaschine j
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch ein herkömmliches Rollenlager, bei dem die Mängel schematisch angedeutet sindj
Fig. 3 eine gleiche Ansicht wie Fig. 2 eines ähnlichen Rollenlagers, bei dem jedoch die vollen Rollen durch hohle Rollen ersetzt sindj
Fig. 4 eine schematische Teilansicht, in der die Durchbiegung einer Rolle veranschaulicht ist, wenn sich diese in einem Punkt minimalen radialen Abständes zwischen den Laufflächen befindetj
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Pig. 5 eine Teilansicht ähnlich wie Pig. 4, wobei
sich eine Rolle in einem Punkt maximalen radialen Abständea befindet j
Pig, 6 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Hohlrolle gemäß der Erfindung$
Pig. 7 eine Ansicht ähnlich wie Pig. 6 einer modifizierten Ausführungsform der Rollenkonstruktioni
Pig. 8 ein Diagramm, in dem die Rollenabweichung über
dem Außendurchmesser der hohlen Rolle aufgetragen ist, wobei eine maximale Spannung von 5600 kg/cm (80 000 psi) angenommen ist, und
Pig. 9 ein Diagramm, in dem die maximale Rollenbelastung über dem Außendurchmesser der hohlen Rolle aufgetragen ist. Die Prozentangaben in beiden Diagrammen beziehen sich auf den Hohlheitsgrad·
In Pig. 1 ist eine typische Lageranordnung für eine Schleifscheibe 10 einer Produktionsschleifmaschine sohematisch dargestellt. Die Sohleifscheibe 10 sitzt dabei auf einer Welle 11, die ihrerseits drehbar in einenr Support bzw. einem Gehäuse 12 mit Hilf· von zwei axial versetzt angeordneten Rollenlagern 13 . gelagert ist. Während die Rollenlager nur schematisoh darge-
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stellt sind und eine einzige Rollenreihe aufweisen, ist es auch möglich, die Rollenlager mit zwei oder drei Rollenreihen auszustatten und/oder mit Käfigen zu versehen. Ferner kann eine Druckschmierung für die Lager 13 vorgesehen sein, so daß eine kontinuierliche Schmiermittelzufuhr bei gewümsohter Temperatur gewährleistet ist. Anstatt der veranschaulichten fliegenden Lagerung der Schleifscheibe kann auch eine Anordnung gewählt werden, bei der die Schleifscheibe IO zwischen den Enden der Welle 11 sitzt und daß die Welle 11 an gegenüberliegenden Seiten der Schleifscheibe 10 gelagert ist.
An dieser Stelle sei erwähnt, daß die Erfindung nicht auf Rollenlager zur Lagerung von Schleifscheibenwellen beschränkt ist, sondern daß die Sohleifseheihenlagerung nur ein typisches Anwendungsbeispiel darstellt, da eine Schleifscheibe ein Maschinen teil ist, welches Bit einer minimalen radialen Auslenkung gelagert sein muß· Verständlioherweise bewirkt bei einer Schleifscheibe jegliche radiale Auslenkung einen ungünstigen Effekt während eines Sohleifvorgänge und beeinfluß bei dem Werkstück sowohl die gewünschte Größe als auch das gewünschte Endprodukt nachteilig.
Während «ine Tielzahl von Sohle ifsoheibenherB te Hern la Hinblick auf das Problem der radialen Auslenkung Rollenlager zur Lagerung der Sohleifacheibenwelle verwenden, benutzen andere Sohleifsoheibenherateller but Herabdrückung der radialen Auslenkung
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noch Gleitlager.
Bekanntlich werden Produktionsschleifmaschinen zur Herstellung von Lagerteilen verwendet, die als Massenprodukt sehr geringe Toleranzgrenzen aufweisen müssen. Z.Zt. werden spitzenlose Schleifmaschinen verwendet, "bei denen das Schleifrad 10 eine Breite von etwa 200 mm ( 8 inches) und einen Durchmesser von etwa 350 mm (14 inches) aufweist. Die Tragwelle 11 der Schleifscheibe 10 der spitzenlosen Schleifmaschine ist in ihrem Lagergehäuse 12 mit Hilfe von Präzisionsrollenlagern gelagert, die volle Lagerrollen aufweisen. Die Einzelteile dieser Rollenlager sind mit Toleranzen hergestellt, die eine minimal zulässige Veränderung erlauben. Die radiale Auslenkung der Schleifscheibe, die man so gering wie möglich zu halten versucht, soll möglichst noch weiter reduziert werden. Ferner beträgt die mittlere Lebensdauer der Lager, die die Schleifscheibenwellen lagern, etwa zwei bis drei Monate.
Die Gründe für die radiale Auslenkung der Welle 11 werden aus dem in Fig. 2 dargestellten Schema deutlich. Das dargestellte Rollenlager 15 weist einen äußeren Laufring 14 auf, dessen Innenfläche die äußere Lauffläche 15 bildet. Die dargestellte Welle 11 weist eine äußere Oberfläche auf, die die äußere Laufbahn 16 bildet. Die Welle 11 könnte natürlich auch mit einem gesonderten inneren Laufring versehen sein, dessen äußere Fläche die äußere Lauffläche 16 bildet. Die Welle 11 ist innerhalb des
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äußeren Lagerrings 14 über eine Mehrzahl von Rollen 17 drehbar gelagert, die entweder in vollbesetzter Anordnung oder mit Hilfe eines Käfigs getrennt angeordnet sein können.
Obgleich das dargestellte lager 13 ein Präzisionslager ist, ist es verständlich, daß die Laufbahn 16 einen kleineren Durohmesser A und einen größeren Durchmesser B aufweist. Entsprechend . weist die Lauffläche 15 trotz der Präzionsbearbeitung einen kleineren Durchmesser 0 und einen größeren Durchmesser D auf. Wenn der größere Durchmesser B der inneren Lauffläche 16 zu dem kleineren Durchmesser 0 der äußeren Lauffläche 15 fluchtet, so tritt zwischen den Laufflächen 15 und 16 ein minimaler radialer Abstand auf. Wenn in entsprechender Weise der kleinere Durchmesser A der inneren Lauffläche 16 mit dem maximalen Durchmesser D der äußeren Lauffläche 15 fluchtet, so entsteh* zwischen den Laufflächen 15 und 16 ein maximaler radialer Abstand. Vorausgesetzt, daß das Lager kein diametrales Spiel aufweist, so entsteht durch den Unterschied im radialen Abstand eine Mindestauslenkung der Lageranordnung 13» da die Welle 11 um ihr wirkliches Zentrum rotiert.
Selbst in Präzisionslagern muß es eine Toleranz im Rollendurchmesser geben, auch wenn die Toleranz nur in der Größenordnung von Bruchteilen eines hundertstel Millimeters liegt, Folglioh gibt es in allen Rollenlagern, selbst in Präzisionslagern, ein diametrales Spiel. Unter diesem Gestohtspunkt wird selbst bei
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Präzisionslagern bei einem Wellendurchmesser in der Größenord-
in nung von 75 mm (3 inches) eine Wellenauslenkungfder Größenordnung von 0,007 bis 0,003 mm (0,0003 bis 0,00012 inches) auftreten.
Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß die Lageranordnung 23 gegenüber der Lageranordnung 13 aus Fig.2 modifiziert worden ist. Die Lageranordnung 23 unterscheidet sich von der Lageranordnung 13 lediglich dadurch, daß die vollen Rollen 17 der Lageranordnung 13 durch hohle Rollen 24 ersetzt worden sind. Die Lageranordnung 23 kann den gleichen äußeren Laufring 14 aufweisen, und die Rollen 24 können in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 2 veranschaulichten Lager unmittelbar mit der Lauffläche 16 der Welle 11 in Berührung stehen. Selbstverständlich kann auf der Welle 11 auch ein innerer Laufring angeordnet sein, dessen äußere Fläche die Lauffläche 16 bildet.
Es sind Versuche mit Rollen gemacht worden, deren Hohlheitsgrad zwischen 50 und 81 fi lag. Der Hohlheitsgrad einer Rolle ist definiert durch den Durchmesser der Bohrung in Prozent des äußeren Rollendurchmessers. Allgemein kann gesagt werden, daß Rollen mit einem Hohlheitsgrad von über 70 # eine zu geringe Steifigkeit aufweisen, um üblichen Belastungen standzuhalten, obgleich sie in Zusammenwirkung mit Rollen eines geringeren Hohlheitsgradea in demselben Lager verwendet werden können· Für übliche Anwendungsgebiete der Lager liegt der vorteilhafteste
Bereich des Hohlhe its grades zwischen 55 und 6596, wie Versuche bestätigt haben· Jedoch können die Rollen von Spezia11agern in Abhängigkeit von den entsprechenden Erfordernissen auch Hohlheitsgrade in der Größenordnung von 50 bis 80$ aufweisen.
Aus dem in Fig. 8 veranschaulichten Ablenkungsdiagramm geht klar hervor, daß bei einer gegebenen Belastung die Ablenkung ' umso größer ist, je größer der Hohlheitsgrad der Rolle ist. In umgekehrter Weise gilt, wie in dem in Fig· 9 veranschaulichten Diagramm dargestellt, daß die Belastbarkeit der Rolle umso geringer ist, je größer der Hohlkeitsgrad ist.
Es ist leicht zu ersehen, daß es bei der Bestimmung des Hohlheitsgrades der in dem Lager zu verwendenden Rolle nötig ist, daß die Rolle eine geeignete Abweichungscharakteristik aufweist, aufgrund der sich die Rolle zu jeder Zeit in engem Kontakt mit den Laufflächen 15 und 16 befindet. Die zulässige Abweichung der Rolle muß daher mindestens gleich der durch die Vorspannung erzeugten Verformung der Rolle plus der maximalen Änderung des radialen Abstandes zwischen den Laufflächen 15 und 16 sein. Gleichzeitig muß die Rolle natürlich auch die auftretende Belastung aushalten.
Es ist gefunden worden, daß bei geeigneter Anwendung einer hohlen Rolle die Auslenkung der Welle gegenüber einem Fräzionsrollenlager auf 1/5 bie 1/10 gesenkt werden kann, ßleich-
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zeitig kann die zu erwartende Lebensdauer des Lagers um etwa das 5 bis 6-fache gesteigert werden.
Bei der oben beschriebenen Wellenanordnung einer spitzenlosen Schleifmaschine müssen die Lager alle 2 bis 3 Monate ausgewechselt werden. Wenn in der gleichen Anordnung hohle Rollen verwendet werden, liegt die Lebensdauer der Lager zwischen 15 und 18 Monaten.
Es ist ferner gefunden worden, daß es bei Lagern mit hohlen Rollen nicht nötig ist, daß die Rollen mit der gleichen Präzision hergestellt werden, die bei normalen vollen Rollen erforderlich ist. Ferner kann die Oberflächengüte einer hohlen Rolle auf der Mikro-Skala etwa um 5 bis 6 Punkte höher liegen als die Oberflächengüte einer normalen festen Rolle. Beispielsweise hat eine Spindelwelle mit einem Durchmesser von etwa 75 mm (3 inches) eine Auslenkung von nur 0,25 Tausendstel mm (10 Millionstel eines inch), wenn eine in Fig. 3 veranschaulichte Lageranordnung mit Hohlrollen verwendet wird, wobei die Rollen eine Durchmessertoleranz von 0,00125 mm (0,00005 inch) aufweisen.
Aus Pig. 4 ist zu ersehen, daß, wenn der maximale Wellendurchmesser B mit dem minimalen Durchmesser C der äußeren Lauffläche fluchtet, der radiale Abstand zwischen den Laufflächen 15 und 16 eii Minimum darstellt und die Rollen körperliche Abweichun-
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gen aufweisen bzw. zusammengedrückt sind, obgleich die Abweichung der Rollen 24 in Pig. 4 übertrieben dargestellt ist.
Es ist auch einzusehen, daß der geringere Wellendurchmesser A in einer bestimmten Stellung zu dem maximalen Laufbahndurchmesser D ausgerichtet ist, wobei dann der radiale Abstand zwischen den Laufflächen 15 und 16 ein Maximum darstellt· Dieser Pail ist in Fig. 5 veranschaulicht. Dabei sei hervorgehoben, daß jedoch infolge der Vorspannung der Rollen 24 die in dem Bereich des maximalen radialen Abstandes befindliche Rolle immer noch zu einer unrunden Gestalt zusammengedrückt wird, obgleich die Abweichung nicht so groß ist. Auch in Pig. 5 ist die Abweichung übertrieben dargestellt.
Es ist zu ersehen, daß eine direkte Abhängigkeit der Auslenkung der Welle 11 von einer Unrundheit sowohl der Welle 11 als auch der Lauffläche 15 besteht, wobei diese Ablenkung durch die massiven Rollen, beispielsweise die Rollen I7f nicht ausgeglichen werden kann. Die hohlen Rollen 24 vermögen jedoch die normale Tendenz der Welle, exzentrisch zu ihrer Achse zu rotieren, wirksam zu kompensieren, wobei die Neigung zur Ablenkung durch das Zusammendrücken der Rollen 24 entsprechend dem sich ändernden radialen Abstand zwischen den Laufflächen 15 und 16 während der Drehung der Welle 11 ausgeglichen wird.
Obgleich eine Erhöhung der Lebensdauer des Lagers in einem ge-
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wissen Grad den Anti-Gleit-Eigenschaften der hohlen Rollen zuzuschreiben ist, wie in der US-Patentschrift 3 410 618 erwähnt, ist gefunden worden, daß das Anwachsen der Lebensdauer von anderen Faktoren abhängt. Ba die hohle Rolle im eingesetzten Zustand keine zylindrische Oberfläche aufweist wie beispielsweise die volle Rolle, sondern zwischen den beiden Laufflächen abgeflacht ist, ist der an aen Laufflächen anliegende Oberflächenw bereich einer hohlen Rolle wesentlich größer als der entsprechende Oberflächenbereich einer vollen Rolle. Dadurch ist die Neigung einer hohlen Rolle, den gewöhnlich zwischen den Rollen und der Lauffläche vorhandenen Ölfilm bu unterbrechen, wesentlich geringer. Demgemäß tritt ein Metall-Metall-Kontakt wesentlich seltener auf.
Ein weiterer Torteil einer hohlen Rolle gegenüber einer vollen Rolle besteht darin, daß die Weichheit oder Biegsamkeit der α hohlen Rolle Stoßbelastungen federnd aufnimmt und auf Schmutz oder !fremd te liehen im Lager mit geringerer Oberflächenspannung reagiert. Gleichzeitig schaltet praktisch der Federungseffekt auch die Unterbrechung des Schmierenden Ölfilms infolge Stoßbelastungen aus.
normalerweise weist eine Hohlrolle 24 eine durch sie hindurchgehende zylindrische Bohrung 25 auf, wie besonders in Fig· 6 dargestellt. Jedoch kann es unter bestimmten Bedingungen wünschenswert sein, die Form der Bohrung zu modifizieren· In Fig.
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ist eine hohle Rolle 26 dargestellt, die zwei geneigte Bohrungen 27 aufweist, welche sich in der Mitte der Rolle schneiden. Dadurch hat die Rolle 26 in der Mitte eine maximale Wandstärke, während die Wandstärke an den beiden Enden ein Minimum darstellt. Dadurch wird die Belastbarkeit der Rolle erhöht, ohne'daß die Lebensdauer absinkt. Der dünnere Wandquerschnitt an den Enden der Rolle ermöglicht eine größere Ausbiegung ohne übermäßige Spannungen an den Rollenenden.
Es ist verständlich, daß die Laufflächen außer einer Unrundheit auch einen geringen Grad an Neigung aufweisen. Der radiale Abstand zwischen den Laufflächen eines Rollenlagers ändert sich daher nicht nur in Umfangsrichtung mit der Wellendrehung, sondern ändert sich auch in axialer Richtung. Dadurch, daß die hohle Rolle 26 mit geneigten Bohrungen 27 versehen wird, kann sich diese an ihren Enden stärker biegen, um die Laufflächen neigung zu kompensieren, während gleichzeitig der mittlere Seil M eine genügende Stärke aufweist, um die nötige Abstützung zu geben.
Es .soll in diesem Zusammenhang nicht darauf ankommen, in welchen Größenordnungen die Vorspannung, der Hohlheitsgrad, das Verhältnis von Rollendurohmesser zum Meilendurchmesser usw. vorliegen. Auf jeden Fall muß jedoch die Torspannung der Rollen inner so groß sein, daß bei freier Belastung eine Rollenbiegung entsteht, die mindestens gleich der maximalen Änderung im Rollendurch- ·
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messer entspricht. Ferner muß die gesamte zulässige Biegung der Rolle mindestens so groß sein wie die Vorlastbiegung plus der Änderung des radialen Abstandes zwischen den Laufflächen. Zusätzlich muß die Rollenbiegung berücksichtigt werden, die aufgrund von Betriebsbelastungen entsteht. Es ist offensichtlich, daß der Hohlheitsgrad der Rolle nur eine Frage der maschinenbaulichen Lagerkonzeption ist.
Die beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers eignet sich nicht nur zur Lagerung von Schleifscheibenwellen, sondern ist für alle möglichen Lagerungen anwendbar, insbesondere wenn die Wellenauslenkung einen kritischen Faktor darstellt. Schließlich können auch andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lagers zur Anwendung kommen, wobei die Rollen eine andere Gestalt aufweisen, als in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt.
10984S/170S

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (l.!Rollenlager, insbesondere zur Lagerung einer Welle, die nur eine geringe Auslenkung aus einer vorgegebenen Rotationsachse erfahren darf, mit einer inneren und einer äußeren Lauffläche, deren gegenseitiger Abstand im Rahmen der Fertigungstoleranzen über den Umfang in Abhängigkeit j von der jeweiligen Relativstellung der Laufflächen veränderlich ist, sowie in dem Zwischenraum zwischen den Laufflächen angeordneten Rollen, dadurch gekennzeichnet , daß die Rollen (24, 26) in an sich bekannter Weise hohl ausgebildet sind, daß die Rollen (24, 26) einen Außendurchmesser aufweisen, der mindestens so groß ist wie der maximale Abstand zwischen der inneren Lauffläche (16) und der äußeren Lauffläche (15), daß jede Rolle (24, 26) eine zulässige Durchbiegung aufweist, die mindestens ebenso groß ist I wie die maximale Schwankung des radialen Abstandes zwischen den beiden Laufflächen (15y 16), und daß die eingesetaten Rollen (24, 26) unter radialer Vorspannung und in Druckkontakt mit den Laufflächen (15, 16) stehen,
    2· Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch 6 · ~
    - 18 109849/1705
    kennzeichnet , daß der Hohlheitsgrad der
    Rollen (24, 26) in der Größenordnung von 50$ bis 80 $ liegt,
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlheitsgrad der Rollen (24, 26) in der Größenordnung von 50$ liegt.
    4. Hollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Laufflächen (15, 16) des Lagers die für Präzisionslager üblichen Fertigungstoleranzen aufweisen.
    5. Rollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Laufflächen (15» 16) des Lagers schlechtere Toleranzen aufweisen, als es für Präzisionslager üblich ist.
    6. Rollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der hohlen Rollen (24, 26) etwa die halbe Normalbelastung einer sonst üblichen vollen Rolle aufweist.
    7. Rollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
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    jede der hohlen Rollen (24» 26) eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die in der Mikroskala um 5 bis 6 Punkte höher als die von sonst üblichen vollen Rollen liegt.
    8. Rollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ausnehmung (27) der hohlen Rollen (26) in der Rollenmitte den kleinsten Durchmesser aufweist.
    9. Rollenlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausnehmung eine doppelt-konische Bohrung (27) vorgesehen ist, die zur Rollenmitte hin zusammenläuft.
    109849/1705
DE19712123981 1970-05-22 1971-05-14 Rollenlager Pending DE2123981A1 (de)

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US3976770A 1970-05-22 1970-05-22

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