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Verfahren und Anordnung zum Bestimmen des Winkels rollender Berührung
eines Radial- und Enddrucklagers Die Erfindung bezieht sich auf ein Instrument zum
Messen und zum unmittelbaren Anzeigen des Winkels rollender Berührung einer Lagerlaufbahn
auf ihren zugeordneten Lagerkugeln in einem Lager, das als Radial- und Enddrucklager
dienen soll.
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Bei einem üblichen Radiallager liegt die äußere Laufbahn gewöhnlich
konzentrisch zur inneren Laufbahn, und die beiden Kreise rollender Berührung der
Lagerkugeln auf den beiden betreffenden Laufbahnen liegen gewöhnlich in der gleichen
Ebene oder im wesentlichen in der gleichen Ebene quer zur mittleren Drehachse des
Lagers, die beiden Laufbahnen gemeinsam ist.
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Bei Lagern, welche sowohl eine radiale Querabstützung als auch eine
Enddruckabstützung für eine rotierende Welle oder einen entsprechenden drehbaren
Teil schaffen, sind die beiden Kreise rollender Berührung der Lagerkugeln an der
inneren Laufbahn und der äußeren Laufhalin axial versetzt zueinander angeordnet.
Eine Projektionslinie durch die Augenblicks-Berührungspunkte jeder Kugel an ihrer
inneren und ihrer äußeren Laufbahn geht durch den Mittelpunkt jeder Lagerkugel.
hindurch und bestimmt einen Winkel mit einer quer zur mittleren Drehachse des Lagers
laufenden Ebene. Dieser Winkel wird gemessen und bildet den Winkel rollender Berührung
des Lagers.
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Ein solcher Winkel rollender Berührung kann sich innerhalb vorbestimmter
Toleranzgrenzen in als vollständig gleich angesehenen Lagern selbst
dann
etwas ändern, wenn die Lager durch die gleichen genauen maschinellen Arbeitsvorgänge
bei der Massenproduktion hergestellt worden sind.
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Solche Änderungen zwischen einander gleichen Lagern können sich aus
der kleinen, jedoch fortschreitendenAbnutzung der Bearbeitungs'werkzeuge während
des Gebrauchs oder aus anderen geringfügigen Änderungen in der Handhabung der Werkzeuge
oder aus anderen Arbeitsbedingungen er geben.
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Für gewöhnliche Anwendungsgebiete ist eine solche kleine Veränderung
in dem Winkel der rollenden Berührung unbeachtlich. Solange die diesbezüglichen
Elemente des Lagers sich innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzg,ren,zen befinden,
sind diese Elemente ats Teile des Lagers gewöhnlich auswechselbar. Diese Bedingung
der Auswechselbarkeit ist eine notwendige grundsätzliche l:terstellungsbedingung
und wird, nachdem sie erreicht worden ist, für allgemeine Anwendungsgebiete als
ausreichend angesehen. Gewöhnlich hat diese Auswechselbarkeit den Endzweck, die
Größenabmessungen von Elementen eines Zusammenbaus innerhalb vorgeschriebener Toleranz
grenzen zu halten. Solange die Teile der Zusam- -menbauten auswechselbar sind, werden
die Herstellungsverfahren als ausreichend angesehen.
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Wenn jedoch die Lager dazu verwendet werden sollen, um die beiden
gegenüberliegenden Enden einer Achse für das umlaufende Rad eines Gyror skops. zu
stützen, tritt ein neues Problem auf, das beachtet und gelöst werden muß, wenn die
Genauigkeft des Gyroskops aufrechterhalten bleiben soll.
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Wenn das Gyroskop als Anzeigeeinrichtung und als Steuerinstrument
selbst verwendet werden soll, ist es wesentlich, jedwede Reibung an den Lagern im
wesentlichen zu eliminieren oder wenigstens auf ein absolutes Minimum zu reduzieren,
die sich als eine äußere Kraft oder als eine Mehrzahl von Kräften offenbart, die
dem Gyroskop aufgedrückt werden. Eine solche Kraft oder eine solche Mehrzahl-v,on
Kräften, die sich aus der Reibung an den Achsenlagern ergeben, zwingt das Gyroskop
dazu, vorzulaufen bzw. eine Veränderung in der Richtung der Drehachse seines rotierenden
Körpers vorzunehmen. Für diese kleinen, durch Reibung erzeugten Kräfte, sind die
Präzessionsbevegunfgen gering und erscheinen als Abweichung der Achsenstellung.
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Wenn ein Gyroskop als Kraftanzeige oder -meßinstrument verwendet
wird, wird angenommen, daß seine Präzessionisbewegun,g eine Anzeige indes Vorhandenseins
irgendeiner äußeren Kraft ist, die angezeigt werden soll. Das Vorhandensein einer
Reibung in dem Lager für die Gyroskopachse würde daher eine falsche Kraft einführen
und daher ein falsches Arbeiten des Gyroskops verursachen, indem das Gyroskop veranlaßt
wird, sich seitlich zu bewegen und das Vorhandensein einer äußeren Kraft anzuzeigen,
während eine äußere Kraft tatsächlich nicht vorhanden ist.
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Es ist daher wesemlich, genaue Traglager für die Achse eines Gyroskops
zu schaffen. Solche Lager sollten in ihren Größenabmessungen und in ihrer Bewegungsarbeit
und in ihrer Charakteristika im wesentlichen einander gleich sein, so daß ihre Abrollvorgänge
als Lager im wesentlichen identisch sind und sollten die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit
oder Winkelbewegung der Lagerkugeln rings um die Imittlere Drehachse ergeben.
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Auf diese Weise wird jedwede Relativverzögerung eines Lagers mit Bezug
auf das andere vermieden.
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Eine solche Verzögerung würde den Eindruck einer vorhandenen äußeren
Kraft oder einer Mehrzahl von Kräften hervorrufen und würde das Gyroskop veranlassen,
zu driften. Selbst wenn eine solche Präzession oder eine solche Drift klein wäre,
könnte doch die gesamte summierte Wirkung über einen erheblichen Zeitintervall beträchtlich
und kritisch werden.
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Dieses Problem und die dadurch eingeführte Schwierigkeit wird noch
verstärkt, wenn das Gyroskop ein verhältnismäßig kleines Instrument ist und zum
Anzeigen und Andeuten bei Anwendung in verschiedenen Steuersystemen für Luftfahrzeuge
verwendet wird. Bei Anwendung an Luftfahrzeugen ist die Kleinhaltung des Gewichtes
von Bedeutung. Infolgedessen müssen die Größenabmessungen der Ausrüstung verkleinert
werden.
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Mit der Venkleinerung der Größenahmessungen wird das Problem der Genauigkeit
rund der engen Toleranzen jedoch noch schwieriger.
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Die Achsen solcher Gyroskope sind verhältnismäßig klein. Eine Achse
hat z. B. einen Durchmesser in der Größenordnung von 7/roZoll-, wobei eine maschinell
bearbeitete Fläche der Achse als innere Laufbahn des Lagers an jedem Ende der Achse
dient. Der Durchmesser der inneren Laufbahn ist kleiner als S/s Zoll. Die Lagerkugeln
selbst haben einen Durchmesser von weniger als t/8 Zoll.
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Die -Laufbahn des äußeren Ringes hat daher einen Teilkreisdurchmesser-
in der Größenordnung von V2 Zoll. Bei solchen kleinen Gesamtabmessungen können selbst
sehr kleine Veränderungen dieser Abmessungen sich beim Beeinflussen der Arbeitsweise
des - Lagers sehr beträchtlich bemerkbar machen.
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Die kleinen Lagerkugeln stützen die Gyroskopachse sowohl in radialer
als auch in Längsrichtung ab. Zwecks höchst genauer Arbeitsweise sollten die beiden
getrennten Kugellager an den betreffenden Enden der Achse die gleiche Charakteristika
oder den gleichen rollenden Berührungswinkel haben, so daß die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Lagerkugeln beider Lager rings um die mittlere Drehachse des Gyroskops gleich
sein wird. Die Winkelumdrehungsgeschwindigkeit der Lagerkugeln rings um die Lagerachse
ist eine Funktion des Winkels der rollenden Berührung.
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Bisher stand kein einfaches Verfahren bzw. keine einfache Vorrichtung
zum Messen des Winkels rollender Berührung eines solchen Lagers zur Verfügung. Infolgedessen
konnten die Lager nicht aufeinander abgestimmt und für den gewünschten Gebrauch
und die genaue Arbeitsweise in Verbindung in einem Gyroskop gepaart werden. Man
mußte
sich einzig und allein auf die vermutete Genauigkeit der maschinellen Bearbeitungsvorgänge
verlassen.
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Demgegenüber ist es durch das nunmehr zu beschreibende Verfahren
der Erfindung möglich, die genaue Arbeitsweise des Lagers bei seinem Zusammenbau
unter normalen Arbeitsbedingungen zu ermitteln, wobei das Vorhandensein geringfügiger
Änderungen innerhalb des normalen Toleranzbereiches unerheblich wird, da die gepaarten
Lager gemäß ihrer Gleichheit in der Arbeitsweise zusammengestellt werden können.
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Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein einfaches
und genaues Instrument zu schaffen, mittels dessen ein Lager leicht und schnell
getestet bzw. geprüft werden kann, um seinen Winkel rollender Berührung zu ermitteln
und anzuzeigen.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Instrument zu
schaffen, durch welches ein solches kleines Lager unter Bedingungen geprüft werden
kann, die genau die Arbeitsbedingungen vorspiegeln, unter denen das Lager normalerweise
arbeitet, wenn es im Gebrauch ist.
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Unter Berücksichtigung der vorgenannten Zwecke besteht die Erfindung
zur Hauptsache in einem Verfahren zum Bestimmen des Winkels rollender Berührung
eines Radial und Enddrucklagers, das eine innere Laufbahn und eine äußere Laufbahn
und Lagerkugeln zwischen ihnen aufweist und das darin besteht, daß eine Laufbahn
des Lagers gedreht und dadurch die Relativ-Drehbewegung der Lagerkugeln erzwungen
und die Größe der Bewegung der Lagerkugeln relativ zur rotierenden Laufbahn bestimmt
wird.
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Gemäß der Erfindung ist weiterhin ein Instrument zum Bestimmen des
Winkels rollender Berührung einer Lagerlaufbahn auf ihren zugeordneten Lagerkugeln
geschaffen, weLche einen Träger für das zu untersuchende Lager sowie Mittel zum
Drehen einer Laufbahn des Lagers in seiner normalen beablsichtigten. Stellung auf
den Lagerkugeln sowie Mittel zum Bestimmen der Größe der Bewegung der Lagerkugeln
relativ zu der gedrehten Laufbahn umfaßt.
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Die Ausführung des Instruments zum Messen des Winkels rollender Berührung
und seine Arbeitsweise werden in der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
beispielsweise in einer Ausfiihrungsform beschrieben.
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Fig. I zeigt eine Draufsicht des Instruments und zeigt insbesondere
die kalibrierte Skala und den Zeiger zum Anzeigen einer Größe des rollenden Berührungswinkels
des zu prüfenden Lagers; Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt und
teilweise in Ansicht nach Linie 2-2 der Flig. I; Fig. 3 ist eine auseinandergezogene
schaubildliche Ansicht der Teile, welche in dem Lagerprüfzusammenbau vernvendet
werden, lsie sind so dargestellt, daß sie auf der. mittleren Säule des Instruments
gemäß Fig. 2 angeordnet sind; Fig. 4 ist schematisch eine Seitenschnittansicht eines
Radiallagers, um die Übereinstimmung der Drucklinie auf eine Lagerkugel und die
Querebene durch die Mitte der Lagerkugel darzustellen; Fig. 5 ist schematisch eine
Querschnittsansicht des Radiallagers der Fig. 4, um den Drehwinkel wiederzugeben,
welcher von einer Lagerkugel bei ihrer Bewegung durch ihre Planetenbahn bedeckt
wird, während die äußere Laufbahn des Lagers sich über einen vollen Kreis bewegt;
Fig. 6 ist schematisch eine Seiteuschnittansicht ähnlich Fig. 4 einer Kombination
eines Radial- und eines Enddrucklagers, welche wiedergibt, wie eine axiale Druckkraft
auf der äußeren Laufbahn eine Drucklinie an einer Lagerkugel entstehen läßt, wobei
die Drucklinie so angeordnet ist, daß sie mit der Querebene durch die Mitte der
Lagerkugel einen Winkel bildet.
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In den beigefügten Zeichnungen ist ein Instrument 10 zum Messen des
Winkels rollendes Berührung eines Kugel lagers dargestellt, welches so ausgeführt
und angeordnet ist, daß es sowohl als Radiallager als auch als Drucklager arbeitet.
Das Instrument 10 enthält eine und ruht auf einer schweren, dicken, kreisförmigen
Grundplatte II, welche auf dem unteren Teil ihrer Umfangsfläche mit einem Schraubengewindeteil
I2 und an dem oberen Teil ihrer Umfangsfläche mit einer glatten konzentrischen Umfangsführungsfläche
I3 versehen ist. Eine mittlere gleichachsige Öffnung 14 in der Grundplatte I I dient
zur Aufnahme und zum Tragen des Schafties I5 einer gleichachsig angeordneten mittleren
Säule oder eines Ständers I6, auf -welchem die zu prüfenden Lager und ihre z,ugeordneten
Teile angeordnet werden können.
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Die Mittelsäule I6 ist mit einem verbreiteten Sitzabschnitt I7 mit
einer Schulter oder einem .Sitz I8 zweckentsprechender Form und Abmessung oder sonstwie
versehen, um als Paßsitz für ein Ende einer Wellenbuchse 20 zu dienen, auf welchen
ein Gyroskoprad angeordnet und für den schließlichen Zusammenbau in dem Gyroskop
befestigt werden soll, nachdem die richtigen Lager vermittels des instruments 10
ausgewählt und auf der Buchse 20 angeordnet worden sind.
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Das Gyroskoprad selbst bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung,
sondern ist als Element 21 in strichpunktierten Linien angedeutet, dessen Nabe mit
engem Paßsitz auf die Wellenbuchse 20 aufgepaßt und auf ihr sonstwie vermittels
nicht dargestellter Mittel zweckentsprechend befestigt ist.
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Die äußere Umrißlinie des Gyroskoprades 21 gibt sowohl die Art und
Weise wieder, auf welche es auf der Wellenbuchse 20 abgestützt und seine relativen
Außenabmessungen und infolgedessen die Raumerfordernisse, welche den Aufbau des
Instrume,nts bedingen, damit das Lager geprüft und unmittelbar auf die Wellenbuchse
20 aufgepaßt und mit ihr verbunden werden kann, um einen vollständigen Aufbauteil
aus einem Gyroskoprad und einer Wellenbuchse mit Lagern zu schaffen.
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Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Wellenbuchse 20
um ihre Mittelachse und mit Bezug auf eine mittlere Querebene symmetrisch angeordnet.
Beide Enden der Wellenbuchse 20 sind
in Form und Größe einander
gleich. Wenn daher zwei gleiche Lager, die gleiche ArbeitsclDarakteristika und gleiche
Winkel rollender Berührung haben, auf der Wellenachse angeordnet sind, bildet der
Zusammenbau des Gyroskoprades auf seiner Wellenbuchse als drehbaren Träger mit den
beiden Endlagern auf der Wellenbuchse eine symmetrische und ausbalancierte Einheit.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein zu prüfende Lager 24 auf einem
Ende der Wellenbuchse 20 angeordnet. Dieses Testlager 24 ist dlas tatsächliche Lager,
das mit der Wellenbuchse 20 zur Verwendung auf ihr als Teil des gesamten Gyroskopradaufbaues.
verwendet werden soll, vorausgesetzt, daß der Wlinkel rollender Berührung des Lagers
sich als richtig und innerhalb der für diesen Gebrauch festgelegten Toleranzgrenzen
erwiesen hat.
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Das Lager 24 soll sowohl mit radialer Abstützung als auch mit Enddruckabstützung
für die Wellenbuchse 20 arbeiten. Die Funktion als radiales Abstützmittel bedingt
kein Problem zur Bestimmung der Größe des Winkels der Stelle rollender Berührung.
Jedoch führt das Arbeiten als End;drucklager eine solche Veränderung in der Anordnung
der Lage des Kreises rollender Berührung und in dem entsprechenden Berührungswinkel
ein. Die Art und Weise, auf welche diese Veränderung eintritt, wird später in Verbindung
mit der Erläuterung der Fig. 4 bis 6 betrachtet werden.
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Die Teile des Prüflagers 24, das auf die Wellenbuchse 20 aufgebracht
ist, umfassen die Lagerkugeln 25, ein Abstandsstück 26 und die äußere Laufbahn 27.
Die Wellenbuchse 210 ist mit zwei gleichachsigen Endverlängeriingen 28 und 29 versehen,
deren Umfangsflächen jeweils so geformt sind, daß sie eine innere Laufbahn 3I für
die Lagerkugeln 25 des zugeordneten Lagers, das auf sie aufgebracht w-ird, schafft.
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Bei dem Gyroskopaufban, bei welchem das Gyroskoprad und seine Lagerträger
schließlich miteinander vereinigt werden, wird jede äußere Laufbahn 27 der beiden
jeweiligen Kugellager einer axialen Druckkraft unterworfen, um eine zwangläufige
axiale Begrenzung gegen axiale Bewegung oder Verschiebung der Wellenbuchse zo zu
schaffen, welche das Gyroskoprad für Drehbewegung mit hoher Geschwindigkeit trägt.
Da die Stelle rollender Berührung der Lagerkugeln sich relativ zu der inneren und
der äußeren Laufbahn gemäß dem Wert dieser axialen Kompregsslionskraft verändern
kann, ist es notwendig, die tatsächliche Stelle roflender Berührungyund den tatsächlichen
Berührungswinkel, unter welchem die Lager unter solchen Kompressionskräften arbeiten,
zu ermitteln.
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Infolgedessen ist das hier dargestellte Instrument so ausgeführt,
daß es die Lager unter Bedingungen prüft, welche den tatsächlichen Arbeitsbedingungen
entsprechen; so kann der wahre Berührungs.winkel während des Arbeitens durch das
Instrument ermittelt werden.
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Um dem Lager eine Axialkraft entsprechend dem Arbeitsdruck oder fflder
Kompressionskraft aufzuzwingen, umfaßt das Instrument 10 weiterhin ein Gewicht 35
in Form einer Kappe, das so geformt ist, daß es über die äußere Laufbahn 27 des
zu prüfenden Lagers paßt und auf ihm aufgehängt ist, und es hat ein zweckentsprechendes
Cewicht, um die erforderliche gleichachsige Druckkraft auf die äußere Laufbahn 27
entsprechend der tatsächlichen Kompressionsdruckkra-ft zu schaffen, welche dem Lager
aufgedrückt wird, wenn es in seinem endgültigen Arbeitsaufban zusammengesetzt ist.
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Die Gewichtskappe 35, die in Fig. 2 dargestellt ist, hat eine verhältnismäßig
dicke zylindrische Seitenwandung 36 und eine Oberwandung 37. Die Oberwandung hat
eine mittlere gleichachsige Offnung 38 mit einem symmetrisch verbreiterten Nabenabschnitt
39, der eine Aufsitzschulter 40 zweckentsprechender Größenabmessung hat, damit die
Aufsitzschulter 40 über die äußere Laufbahn 27 des Lagers zum leichten Aufsetzen
für den Versuch und zum leichten Entfernen nach dem Versuch mit leichter Gleitsitzpassung
aufigesetzt werden kann.
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Der Druck auf die äußere Laufbahn 27 des Lagers wird symmetrisch
ausbalanciert gehalten, indem einem Schwingbewegung der Gewichtskappe 35 während
der Drehung beim Versuch verhi-ndert wird.
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Beim Versuchsarbgiten mit dem Lager 24 wird der Gewichtskappe 35
ein Drehimpuls gegeben, und es kann sich eine vorbestimmte Anzahl von Malen drehen,
die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei zwanzig Umdrehungen angenommen
werden kann.
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-Um die Wellenbuchse 20 in richtiger gleichachsiger Beziehung auf
der mittleren Tragsäule I6 während des Versuchsvorganges abzustützen, ist ein Paß
stopfen 42 über das obere Ende der Säule I6 und in Eingriff mit der oberen Endkante
43 der Wellenbuchse 20 gesetzt. Der Körper des Paßstopfens 42 ist in Längsrichtung
geschlitzt, um mehrere Segmente mit sich daraus ergebender Elastizität zu schaffen,
die eine kleine Verkeilungswirkung zwischen der Säule I6 und der Kante 43 der Wellenbuchse
20 ermöglichen, um das obere Ende der Wellenbuchse symmetrisch und gleichachsig
im Abstand anzuordnen und um gleichzeitig zu verhindern, daß die Wellenbuchse bestrebt
ist, sich während des Drehversuchs zu drehen, wenn die Kappe 35 gedreht wird.
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Um die sich drehende Kappe 35 dauernd gleichachsig und konzentrisch
zur Mittelachse des instruments zu halten, wird die untere Kante des zylindrischen
Körpers 36 der Gewichtskappe 35 über vier leer laufende Lager 45 gesetzt, so daß
die Umfangsfiächen der freien äußeren Laufbahnen dieser leer laufenden Lager 45
an der glatten Führungsfläche I3 am Umfang der Unterplatte II angreifen und auf
ihr rollen.
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Wie in F-ig. 2 dargestellt ist, ist jedes abstandhaltende Leerlauflager
45 auf einem Tragzapfen 46 angeordnet, der in eine Öffnung 47 eingepaßt ist, - die
sich in den zylindrischen Körper der Gewichtskappe von der unteren Kanteniläche
48 erstreckt.
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Der Zapfen 46 wird dann in seiner Lage durch eine Madenschraube verankert,
für die eine Gewinde-
bohrung 49 vorgesehen ist. Wie dargestellt,
dient ein Sprengring 51 dazu, das Leerlager 45 auf dem Tragzapfen 46 an Ort und
Stelle zu halten.
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Die Lager 24, die mit der Wellenbuchse 20 verbunden werden sollen,
sind verhältnismäßig klein.
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Es ist daher wesentlich, daß während des Prüfvorganges keine beschädigenden
Kräfte an die Lager gelegt werden. Es ist daher notwendig, daß die Versuchsgewichtskappe
35 an das Versuchslager 24 weich oder allmählich und vollständig ohne plötzlichen
Stoß angelegt wird.
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Um die Sicherheit eines allmählichen Anlegens der relativ massiven
Gewichtkappe an das Versuch lager 24 zu ermöglichen, ist ein hebbarer und senkbarer,
innen mit Gewinde versehener Ring 52 auf den Gewindeteil I2 der Grundplatte II aufgepaßt.
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Wenn die Gewichtskappe 35 angelegt werden soll, wird der Hubring 52
zunächst in eine erhöhte Stellung gedreht. In dieser Stellung nimmt seine obere
Fläche die Unterenden der Zapfen 46 auf und hält die Gewichtskappe in einer Stellung
etwas oberhalb ihrer Sitzstellung, in welcher die Gewichtskappe 35 auf die äußere
Laufbahn 27 des Versuchslagers 24 auftreffen und sich auf !sie setzen würde.
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Aus dieser erhöhten Haltstellung wird dann der Hubring 52 allmählich
gedreht, um zu ermöglichen, daß die abgestützte Gewichtskappe 35 sich allmählich
nach unten bewegt. und sich auf das unter Versuch gesetzte Lager 24 aufsetzt. Zufolge
des relativ großen Durchmessers des Gewindeabschnittes I2 der Grundplatte II erfolgt
die Abwärtsbewegung des Hubringes 52 verhältnismäßig langsam, und das Aufsetzen
der drehbaren Gewichtskappe 35 auf die äußere Laufbahn des Lagers 24 erfolgt weich
und allmählich ohne irgendeine Stoßkraft. Auf diese Weise werden keine plötzlichen
Beanspruchungen an dieLagerkugeln gelegt, die anderenfalls die Lagerkugeln oder
die Laufbahnen an den Berührungsstellen mit den Kugeln verformen könnten.
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Wie oben ausgeführt, ist die Gewichtskappe 35 so angeordnet, daß
sie sich mehrmals, im vorliegenden Fall z. B. zwanzigmal, dreht. Aus Gründen der
Zweckmäßigkeit und Genauigkeit zum Zählen der Umlaufzahlen ist, ohne daß eine konzentrierte
Aufmerksamkeit der Bedienungsperson erforderlich ist und dennoch eine genaue Zählung
erfolgt, ein wiedereinstellbarer Zähler 55 vorgesehen, der an der Längsseite der
drehbaren Gewichtskappe 35 angeordnet ist. Ein Steuerkurbelarm oder Hebel 56 für
den Zähler 55 ist vorgesehen und kann mit einem Anschlagzapfen 57 in Eingriff gelangen
und wird von ihm betätigt, der an einer Seite der drehbaren Gewichtskappe 35 befestigt
ist. Eine Rückführfeder 58 führt den Steuerarm oder Hebel 56 in seine Aufrechtstellung
zurück in den Weg des Anschlagzapfens 57 für einen nachfolgenden Ar.beitsvorgang.
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Wie oben angedeutet, umfaßt das Arbeitsprinzip dieser Einrichtung
das Messen der Größe der Verzögerung der Lagerkugeln relativ zur äußeren Laufbahn
des Lagers während dies Arbeitens. Wie in Verbindung mit den Fig. 4 bis 6 erläutert
werden wird, ist die Verzögerung der Lagerkugeln relativ zur äußeren Laufbahn eine
Funktion des Berührungswinkets der Lagerkugeln auf der äußeren Laufbahn.
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Beispielsweise bewegt sich bei einem Radiallager 60, wie es in den
Fig. 4 und 5 dargestellt ist, während einer Umdrehung der äußeren Laufbahn 6I ein
fester Punkt 62 auf dieser Laufbahn über einen Winkel, der durch. einen vollen Kreis
oder 2rz rings um die Drehachse 63 des Lagers gemessen wird. Währen!d dieser Drehlbewegung
der äußeren Laufbahn 6I dreht sich jede Lagerkugel 64-in ihrer Planetenbahn über
einen Winkel 66, der kleiner als ein voller Kreis rings um die Drehachse 63 des'
Lagers ist. Das Maß dieser Winkelumdrehung 66 ist eine Funktion des Durch,messers
des abrollenden Berührungskreises auf der inneren Laufbahn 65, des Durchmessers
der Lagerkugeln 64 und des Durchmessers des rollenden Berührungskreises auf der
äußeren Laufbahn 6I.
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Der geometrische Ort rollender Berührung der Kugeln auf der äußeren
Laufbahn 6I ist der Schnittkreis der Bahn 61a der äußeren Laufbahn 6I und einer
Ebene 68 quer zur Drehachse 63 des Lagers und die durch die Mittelpunkte der Lagerkugeln
64 hindurchgeht. In entsprechender Weise ist der Ort rollender Berührung der Lagerkugeln
64 auf der inneren Laufbahn 65 der Schnittkreise auf der inneren Laufbahn 6sa mit
der Querebene 68 durch die Kugelmittelpunkte.
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Der rollende Berührungswinkel. des Kugellagers ist der Winkel zwischen
der Querebene 68 durch die Mittelpunkte der Lagerkugeln und einem Druckdurchmesser
69 durch den Mittelpunkt einer Kugel, und er erstreckt sich zwischen den beiden
gegeniiberliegenden Berührungspunkten der Kugel auf ihren Laufbahnen. Bei einem
Radiallager liegt der Druckdurchmesser in der Querebene, und der rollende Berührungxslwinkel
ist gleich Null.
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Bei der Kombination eines Radial- und Enddrucklagers 70, wie es in
Fig. 6 dargestellt ist, verschiebt der axiale Enddruck die Abrolldruckpunkte auf
den Laufbahnen aus der durch die Kugelmittelpunkte hindurchgehenden Querebene 68.
Der Druckdurchmesser 7I zwischen den zwei gegenüberliegendlen Druckpunkten auf einem
Kugellager 72 lilegt nun in einem Winkel 73 zur Querebene 68.
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Dieser Winkel 73 ist der Winkel rollender Berührung des kombinierten
Radial- und Enddrucklagers.
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Der Kreis rollender Berührung auf der äußeren Laufbahn wird nun durch
die Druckpunkte der Lagerkugeln an den äußeren Enden 76 der Durch messer 7I bestimmt.
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Der äußere Kreis rollender Berührung ist im wesentlichen der kreisförm,ige
Umfang 77 der Basis eines virtuellen Konusses, dessen Spitze 78 auf der Hauptdrehachse
79 des Lagers liegt. Die Spitze 78 ist durch die Taugentenlinie 8I von den äußeren
Druckpunkten 76 an die äußeren Enden der Druckdurchmesser 7I bestimmt. Der Winkel
73a zwischen einer Tangentenlinie 8I und der Hauptachse 79 ist daher gleich dem
Berührungswinkel 73 und stellt den Winkel rollender Berührung des Lagers dar.
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Wenn dieser Berührungswinkel sich vergröllert, nimmt die Entfernung
zur Spitze ab und umgekehrt.
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Wenn daher ein solcher Winkel 73 vorhanden ist, ist der Radius des
Kreises 77 rollender Berührung, welcher den Abstand von der Druckstelle 76 zur Hauptdrehachse
79 bestimmt, kleiner als der maxH male Radius der äußeren Laufbahn, weicher durch
den Abstand von der Hauptachse 79 zum Punkt 62 an der äußeren Laufbahn dargestellt
ist. Dieser maximale Radius der äußeren Laufbahn zum Punkt 69 ist konstant. Jedoch
wird die Länge des Umfangs. des Kreises rollender Berührung 77 kleiner, wenn der
Berührungswinkel 73 größer wird.
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Daher erzeugt jede Umdrehung der äußeren Laufbahn 6r über einen vollständigen
Kreis die kreisförmi,ge Bahn des Punktes 62. Jedoch wird die Länge der kreisförmigen
Bahn rollender Bewegung jeder Lagerkugel auf dem äußeren Berührungskreis 77, der
dem durch den Punkt 76 erzeugten Kreis entspricht, kleiner, wenn der Berührungswinkel
73 größer wird.
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Demgemäß wird der Umdrehungswinkel jeder Lagerkugel rings um die
Mittelachse 63 kleiner, wenn der Berührungswinkel größer wird und umgekehrt. Der
Winkelabstand der Umdrehung jeder Lagerkugel rings um die Mittelachse 63 ist daher
eine Funktion des Lagerberührungswinkels. Auf entsprechende Weise ist der Verzögerungswinlel
der Lagerkugel relativ zur äußeren Laufbahn eine Funktion des Lagerwinkels.
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Der Verzögerungswinkel einer Lagerkugel ist die Differenz zwischen
dem vollständigen Kreiswinkel mit 2 rs dtr von der Spitze 62 der äußeren' Laufbahn
6I durchlaufen wird, und dem Umdrehungswinkel, der von dem Mittelpunkt einer Lagerkugel
72 rings um die Mittelachse 63 durchlaufen wird, während der Punkt 62 über seinen
vol.lständigen Kreis von 2 rs wandert. Daher bewegen sich während jeder volliständigen
Drehbewegung der äußeren Laufbahn 6I über 2 rdie Lagerkugeln 72 seitlich oder weniger
als 2 rn rings um die Mittelachse 63.
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Eine geeignete Vervielfachung dieser seitlich liegenden Winkelabmessungen
oder Verzögerungen einer Kugel bei jeder Umdrehung der äußeren Laufbahn 6I schafft
ein Produkt, das einer Integralzahl von 2r7r verhältnismäßig nahekommt.
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Das hier beschriebene Instrument kann so angesehen werden, daß es
dahingehend arbeitet, die tatsächlichen oder Teilumdrehungswinkel der Lagerkugeln
für verschiedene Umdrehungen. der äußeren Laufbahn zusammenzufassen, um eine Intregalzahl
der gesamten Kreise zu sammeln, so daß eine Abweichung von einer Integralzahl dieser
vollständigen Kreise auf einer Skala relativ kleiner Bogenabmessung gemessen werden
kann.
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Bei einer umgewandelten Ausführungsform kann das Instrument so angesehen
werden, daß es dahingehend arbeitet, die Verzögerungs- oder Abr weichungswinkel
der Lagerkugel bei jeder einzelnen Umdrehung der äußeren Laufbahn zu sammeln, bis
die gesammelten Abweichungswinkel sich zu einer nur kleinen. Abweichung von einer
Integralzahl der vollständigen Kreise addieren, so daß diese kleine Abweichung auf
einer Skala, die einen. kleinen Bogenwinkel einnimmt, leicht ange zeigt werden kann.
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In jedem Fall kann die Skala. kalibriert werden, um den Winkel rollender
Berührung direkt anzuzeigen.
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Um die Verzögerung der Lagerkugeln relativ zur äußeren Laufbahn zu
messen, wenn sie sich in ihrer Planetenbahn rings um die Mittelachse des Instruments
drehen, ist über die Oberseie der Innenkante des Abstands-stückes. 26 des Prüftagers
24 ein Kupplungspsåßstück 85 von leichtem Gewicht gesetzt, damit es sich mit dem
Abstandsstück26 dreht, wenn die Lagerkugeln durch Drehen der äußeren Laufbahn über
ihre Bahn gedreht werden.
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Ein Anzeigeorgan oder ein Zeiger 86. ist mit der Oberseite des Kupplungsstückes
85 durch eine einfache Schraube 87 verbunden, so daß der Zeiger 86 sich mit der
Kupplung 85 dreht und die entsprechend Lage des. Ablstandsstückes 26 und auch der
Lagerkugeln mit Bezug auf einen vorbestimmten festen Punkt auf der äußeren Laufbahn
27 bei Beendigung einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen der äußeren Laufbahn
anzeigt, wie sie durch den Zählmechanismus 55 angedeutet sind.
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Eine Relativverzögerung der Lagerkugeln selbst relativ zur Laufbahn
27 wird dann durch den Zeiger 86 auf einer festen Skala 88 an der Oberseite der
drehbaren Gewichtsklappe 35 angezeigt.
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Die Skala 88 braucht nicht kalibriert zu werden, wenn das Instrument
lediglich als Vergleichs instrument verwendet wird, um zwei gleiche oder ähnliche
Lager auszumachen. Durch zweckentsprechende Kalibrierung zeigt jedoch die Skala
den rollenden Berührungswinkel des Lagers für eine Kalibrierungscharakteri stik
des Lagers an.
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Da die Skala 88 gewöhnlich über einen kleinen Bogenabschnitt kalibriert
ist, kann die Einrichtung mit mehreren Skalen rings um den Rand der Oberfläche des
sich drehenden Gewichtes versehen sein, um das Prüfen verschiedener Arten oder Größen
von Lagern zu ermöglichen.
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Wenn das Prüfgewicht 35 die vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen für
einen besonderen Be führungsfw;i1nkel ausgefühtrt -hat, kann- das Gewicht durch
eine federbeeinflußte Bremse 90 leicht angehalten werden, die mit einem zweckentsprechenden
Freigabe- und Stellknopf 91 versehen ist.
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Wenn nur ein einzelnes Lager geprüft werden soll, ohne ein paarweises
Anordnen oder Aufpassen auf eine Weile 20 in Betracht zu ziehen, kann ein Anpassungsteil
ähnlich der Welle 20 mit zweckentsprechendem Umriß verwendet werden, um das zu prüfende
Lager zu tragen. Die Prüfung ist nicht auf Lager der hier dargestellten Art beschränkt,
sondern kann mit jedweden. üblichen Lagern (Standardlager oder Spezial lager) mit
oder ohne Abstandsteilen durchgeführt werden. Für Lager ohne Abstandsteile kann
ein geeignetes geschlitztes Element angeordnet sein, um als Abstandsteil für die
Lager und als Träger für den Zeiger zu dienen, um die Winkeldrehbewegung der Lager
in ihrer Bahn anzuzeigen.
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Verschiedene Änderungen können im Aufbau vorgenommen werden, ohne.
daß dadurch die Erfindung umgangen wird.