DE954928C

DE954928C - In zwei oder mehrere Teillager aufgeteiltes Waelzlager der Radial- oder Axialbauart

Info

Publication number: DE954928C
Application number: DEL19862A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hagedorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-09-10
Filing date: 1954-09-10
Publication date: 1956-12-27

Description

In zwei oder mehrere Teillager aufgeteiltes Wälzlager der Radial- oder Axialbauart Bei schweren, schnell umlaufenden Maschinenteilen wird häufig die Grenze erreicht, bei der Wälzlager, d. h. Kugel- oder Rollenlager, der Beanspruchung nicht mehr gewachsen sind, so daß man zur Verwendung von Gleitlagern trotz ihrer Nachteile greifen muB. Man könnte zwar daran denken, den Lagerdruck einer Lagerstelle auf mehrere Lager zu verteilen, jedoch ergeben sich daraus statisch unbestimmte Verhältnisse, so daß die Überlastung eines Teillagers kaum zu vermeiden ist. Dieser Ausweg ist daher nicht gangbar. Die bekannten Doppellängsdruckwälzlager dienen daher auch nicht dem Zweck der Aufteilung des Lagerdruckes, sondern sie sind zur Aufnahme wechselnden Druckes bestimmt. Man hat bereits Wälzlager derart in zwei oder mehrere Teillager aufgeteilt, daß die Teillager Bruchteile der gesamten Drehzahldifferenz übernahmen. Durch diese Unterteilung in zwei oder mehrere Teillager soll erreicht werden, daß jedes einzelne Teillager wieder in dem für Wälzlager zulässigen Druck-Drehzahl-Bereich arbeitet. Die Mittel, mit denen man bei diesen Wälzlagern erreichen wollte, daß die Teildrehzahlen Bruchteile der gesamten Drehzahldifferenz übernehmen, waren jedoch kompliziert und damit störanfällig. So wurden z. B. bei bekannten Lagern dieser Art die Zwischenringe mechanisch über Zahnräder, Kegelräder, Reibrollen oder Planetengetriebe angetrieben. Das geringe Spiel, das bei diesen Getrieben eingehalten werden muß, führt leicht zu Verklemmungen im Lager, wenn die Temperatur durch Überlast oder schlechte Schmierung steigen sollte. Außerdem bringen die genannten Antriebe der Zwischenringe erhöhte Reibungsverluste mit sich.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein in zwei oder mehrere Teillager aufgeteiltes Wälzlager der Radial- oder Axialbauart, dessen Teillager Bruchteile der gesamten Drehzahldifferenz übernehmen, wobei Mittel vorgesehen sind, diese Teildrehzahlen zu erzwingen. Erfindungsgemäß werden dabei die Zwischenringe zwischen benachbarten Teillagern mit mechanischen oder elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen lose gekuppelt. Derartige Antriebe für die Zwischenringe können sogar nachträglich an mehrreihige Wälzlager angebaut werden. So kann man z. B. ein normales Wälzlager, dessen Kugelkäfig mit dem Zwischenring unmittelbar verbunden ist, als Antriebsorgan benutzen. Zwischen den Kugeln dieses Hilfslagers und dem Käfig ist im allgemeinen ein ausreichendes Spiel vorhanden, so daß sich eine elastische Verbindung erübrigt.
Bei großen Traglagern für vertikale Wellen ist der unmittelbare elektrische Antrieb sehr günstig. Die Erfindung sieht hierbei vor, daß die Zwischenringe der Lager jeweils mit dem Läufer eines Elektromotors, im allgemeinen eines Asynchronmotors, direkt verbunden sind und der den Zwischenring umgebende Stator mit so viel Polen ausgeführt ist, daß die Drehzahlen den erforderlichen Ringdrehzahlen entsprechen. Die Statoren müssen in diesem Fall nicht den ganzen Umfang besetzen, sondern es genügt, wenn entsprechend der Zwischenringzahl nur ½, 1/3 oder 1/4 des Umfangs besetzt ist. Auf diese Weise steht für die Wicklungen der Statoren mehr Raum zur Verfügung. Es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, jeweils den Rotor mit dem nächstfolgenden Stator fest zu kuppeln. Dann haben alle Elektromotoren dieselbe Polzahl und Drehzahl. Die Antriebsleistung für einen Zwischenring ist im Verhältnis zur Lagergröße sehr klein. Beispielsweise ergibt sich für ein Axiallager von IOOO kg Tragkraft und eine Drehzahl von 25O U/min eine Antriebsleistung von etwa 2O W.
In der Zeichnung Fig. I bis 5 sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Die zusammengehörenden Fig. I und 2 zeigen ein unterteiltes Radiallager mit zwei Teillagern. Es ist eine Welle I vorhanden, die zu irgendeinem Maschinenteil gehört und auf der der innere Laufring 2 des ersten inneren Lagers aufgezogen ist. Auf den Kugeln 3 sitzt der äußere Laufring 4 des ersten inneren Lagers. Dann folgt in radialer Richtung ein Zwischenring 5 und darauf ist das zweite äußere Lager angebracht, das aus dem inneren Laufring 6, den Kugeln 7 und dem äußeren Laufring8 besteht. Der äußere Laufring 8 sitzt in einem Maschinenteil 9, z. B. einem Lagerbock od. dgl., fest. Der Zwischenring 5 ist mit einem Kugelkäfig IO versehen, in dem Kugeln II gehalten sind. Diese Kugeln II laufen zwischen einem im Lagerschild 9 fest angeordneten Ring 12 und einem beweglichen Ring 13. Dieses Lager wird durch Federn 14, die auf Bolzen 15 aufgeschoben sind, einseitig belastet. Die Bolzen 15 sind durch Zapfen 16 und einen Ring 17 sowohl mit dem beweglichen Ring 13 als auch mit der Welle I verbunden, so daß ein kleines Drehmoment übertragen werden kann. Der Kugelkäfig IO und damit auch der Zwischenring 5 hat genau die halbe Drehzahl des Hauptlagers. Die Geschwindigkeitsverhältnisse sind aus dem Diagramm Fig. 3 zu erkennen. Wenn der äußere Umfang der Kugeln 7 mit der Winkelgeschwindigkeit w umläuft, so stellt sich am halben Radius, d. h. dort, wo der Zwischenring angebracht ist, die Winkelgeschwindigkeit w/2 ein.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Längsdrucklager, bei dem aber der Zwischenring getrennt angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsform überträgt die Welle 6o das Gewicht mittels eines Bundes 61 auf das Lager. Dieses besteht aus den Ringen 62, 64, den Kugeln 66, 67 und dem Zwischenring 63. Der untere Ring 64 ist wieder in einem Lagerbock 65, einem Fundament od. dgl., befestigt. Zusätzlich ist der Zwischenring mit einem Kugelkäfig versehen, in dem Kugeln 68 laufen. Die eine Lauffläche für diese Kugeln wird durch einen Konstruktionsteil 69 gebildet, das mit dem Lagerbock 65 verbunden ist. Auf den Kugeln 68 liegt ein Laufring 51, der ähnlich wie im Ausführungsbeispiel Fig. i erläutert, ausgebildet ist. Dieser Laufring 51 wird durch einen Bolzen 52 gehalten und durch darübergeschobene Federn 53 belastet. Der Bolzen ist durch Zapfen 54 mit den benachbarten Konstruktionsteilen, d. h. mit dem oberen Lagerring .6a und dem Laufring 51, verbunden.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 5 ist ein Vertikaltraglager in vier Teillager aufgeteilt. Die Welle 70 überträgt den Lagerdruck durch einen Bund 71 auf das Lager, das aus den Ringen 72, 73, 74, 75, 76 besteht. Der unterste Ring 76 ist mit dem Fundament 77 verbunden. Zwischen den Ringen liegen die Kugeln 78, 79, 80, 81. Die Ringe 73, 74, 75 haben die Funktion der in den früheren Ausführungsbeispielen erwähnten Zwischenringe und sind in diesem Fall mit einem besonderen Antrieb versehen. Der Antrieb kann, wie schon eingangs angedeutet, in der Weise erfolgen, daß der äußere Umfang dieser Zwischenringe nach Art eines Kurzschlußankers mit Wicklungen 82, 83, 84 ausgebildet ist. In diesem Fall ist es notwendig, zumindest ein Teil des Umfangs nach Art des zugehörigen Stators auszubilden, und es können aus diesem Grund Wicklungen 85, 86, 87 jeweils auf einem lamellierten Statorblechpaket in einem Gehäuse 88 angebracht werden. Die Zwischenringe 73, 74, 75 werden auf diese Weise mit der ihnen zukommenden Drehzahl angetrieben. Führt z. B. die Welle iooo U/min aus, so hat der Zwischenring 73 zweckmäßigerweise 750 U/min, der Zwischenring 74 eine Drehzahl von .500 U/min und der Zwischenring 75 endlich eine Drehzahl von 25o U/min. Diese Drehzahlen entsprechen bei einer Netzfrequenz von 5o Hz den Polzahlen 8, 12, und 24, so daß sich die Antriebseinrichtungen für die Zwischenringe leicht herstellen lassen. Die Läufer der dabei verwendeten Motoren können, wie in der Zeichnung angedeutet, mit Käfigwicklungen 82,83 versehen sein; sie können aber gegebenenfalls auch als wicklungslose massive Eisenkörper ausgebildet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. In zwei oder mehrere Teillager aufgeteiltes Wälzlager der Radial- oder Axialbauart, dessen Teillager Bruchteile der gesamten Drehzahldifferenz übernehmen, wobei Mittel vorgesehen sind, diese Teildrehzahlen zu erzwingen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe zwischen benachbarten Teillagern mit mechanischen oder elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen lose gekuppelt sind.
2. Wälzlager nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig eines Hilfslagers benutzt wird, den Zwischenring des Hauptlagers anzutreiben.
3. Wälzlager nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe der Teillager je mit dem Läufer eines Elektromotors, z. B. eines Asynchronmotors mit Kurzschlußanker, verbunden sind, derart, daß dieser den Zwischenring konzentrisch umgibt und der Stator des Motors den Läuferumfang ganz oder teilweise besetzt, wobei die Polzahlen der Statorwicklungen den Zwischendrehzahlen entsprechen. q.. Wälzlager nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe von Elektromotoren gleicher Drehzahl angetrieben werden, wobei der erste Rotor mit dem zweiten Stator, der zweite Rotor mit dem dritten Statör fest gekuppelt ist usw., so daß nur der erste Stator räumlich stillsteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 402 575, 277 070; britische Patentschrift Nr. 647 002.