Doppelreihiges Rollenlager. Bei doppelreihigen Rollenlagern liegen verschiedene schwierige Probleme in kon struktiver Hinsicht vor, die gelöst werden müssen, um ein Lager zu erhalten, das einer- seits eine wirksame Rollenführung und somit geringe Reibung aufweist und anderseits möglichst grosse Tragfähigkeit und billigste Herstellung gewährleistet. Ir: manchen Fäl len, besonders bei Lagern kleiner Dimen sionen und kleiner Breite führt die Verwen dung von Flanschen, mit einem der Lauf ringe fest verbunden, so hohe Herstellungs kosten mit sich, dass .die Lagerkonstruktion unwirtschaftlich wird.
Es ist deshalb vor geschlagen worden, lose Flanschen oder lose Führungsringe verschiedener Art zu verwen den, und zwar sowohl bei Lagern mit Kegel rollen, als auch bei solchen mit Rollen an derer Form.
Bei doppelreihigen Kegelrollenlagern hat man die Verwendung eines zwischen die Rol lenreihen eingelegten Druck- oder Führungs- ringes vorgesehen, eventuell gleichzeitig als Rollenkäfig dienend. Dieser Gedanke lässt sich indessen in der Praxis nicht verwirk lichen, da. ein solcher Druckring sich nur dann in Gleichgewicht befinden kann, wenn der achsiale Druck gegen denselben von bei den Seiten gleich gross ist. Diese Bedingung wird nur dann erfüllt, wenn die beiden Rol lenreihen genau gleich belastet sind, was in dessen nicht der Fall sein kann, wenn das Lager einseitiger Achsialbelastung ausgesetzt wird.
Eine Folge davon, Üass: der Druckring durch einen der Laufringe keine aebsiale Fixierung hat, ist, dass der Druck auf die Rollen unendlich zunimmt, wenn das Lager achsial belastet wird. Empirische Versuche haben auch bestätigt, dass solche Lager be reits bei geringerer Belastung Warmlaufen ausgesetzt werden.
Bei doppelreihigen Lagern mit Rollen gekrümmten Profils, beispielsweise bei sphä rischen Rollenlagern, ist die Verwendung einer zwischen die Rollenreihen eingelegten, von den Rollen ganz unbelasteten Führungs flansche vorgeschlagen worden. Die Rollen müssen hierbei eine Gleichgewichtslage ein nehmen, da sie nur von den zwischen Rolle und Laufbahnen entstehenden Kräften be einflusst werden, das heisst die Rollen müssen in diesem Falle hauptsächlich wie rein zylin drische Rollen wirken.
Da es indessen prak tisch genommen unmöglich ist, den Füh rungsring mit so grosser Genauigkeit herzu stellen, dass kein Spielraum zwischen Rollen enden und Führungsring entsteht, wird auch die Anordnung unzufriedenstellend. In den Fällen, wie sie bei Lagern mit Rollen von hauptsächlich konischer Form zur Anwen dung gelangen, erfolgt eine mehr oder weni ger grosse Ungleichmässigkeit in der Vertei lung der Belastung der Länge der Rolle ent lang, was: die Tragfähigkeit des Lagers er heblich herabsetzen kann.
Die vorliegende Erfindung löst alle diese Schwierigkeiten durch eine Kombination konstruktiver Details von ausserordentlichem Interesse. Mit Rücksicht auf die Herstel- lungskosten des Lagers werden keine festen Flanschen auf den Lagerringen, sondern nur ein loser Druckring vorgesehen. Dieser Druckring ist zwischen die beiden Rollen reihen eingelegt und seine achsiale Lage ist von, derselben bestimmt.
Er ist in .der Breite so dimensioniert, dass er gegen die Rollen enden eine Kraft ausübt, die, um den Gleich gewichtsbedingungen der auf eine Rolle ein wirkenden Kräfte zu entsprechen, die beiden zwischen Rolle und Laufbahnen wirkenden Resultierenden zwingt, einen Winkel mit einander zu bilden. Diese Anordnung, die sich. bei einem Lager mit rein konischen Rol len als sinnlos erwiesen hat, wird nicht nur möglich, sondern äusserst wehvoll, unter der Voraussetzung, dass die Rollen ein gekrümm tes Profil haben.
Wenn nämlich das Lager einer Achsial belastung ausgesetzt wird, was in der Praxis .ganz unmöglich ist, ganz vorzu beugen, verschieben sich die Rollen in achsialer Richtung im Verhältnis zu den Lagerringen. Die Wirkungslinien der an den Laufbahnen angreifenden Kräfte werden hierbei ,sehr schnell verschoben, so dass sie bereits nach einer sehr kleinen achsialen Verschiebung des Druckringes mit derjenigen Ebene zusammenfallen, in welcher der grösste Durchmesser der Rolle liegt. Die Rolle funk tioniert somit als Zylinderrolle, die keine Kraft gegen die Endfläche erfordert, um in Gleichgewicht zu bleiben.
Die achsialen Verschiebungen sowohl der Rollen, als auch ,des Druckringes hören dann automatisch auf, und der Druckring bleibt gegen die Rollen enden anliegend und führt die Rollen, ahne ,dass irgendwelcher zusätzlicher Druck gegen dieselben ausgeübt wird.
Die Erfindung besteht also in der Haupt sache aus einem doppelreihigen Rollenlager mit Rollen gekrümmten Profils und mit einem zwischen den Rollenreihen befind lichen Druckring, dessen achsiale Lage im Lager durch die beiden Rollenreihen be stimmt ist, wobei der Druckring grössere Breite hat als der für denselben in achsialer Richtung zwischen den in einem :
gewissen Augenblick einer Belastung ausgesetzten Teilen der Rollenreihen befindliche Raum, der unter reiner Radialbelastung des Lagers vorhanden sein müsste, wenn kein Druckring vorgesehen wäre.
Die Erfindung wird durch beigefügte Zeichnung verdeutlicht, die beispielsweise drei Ausführungsformen des Erfindungs- gegenstandes darstellt.
Fig. 1. zeigt einen Schnitt eines Lagers in einer Achsebene gemäss einer Ausführungs form der Erfindung; Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Schnitt einer zweiten Ausführungsform und Fig. 3 gleich falls einen Schnitt einer dritten Ausfüh rungsform.
Das Lager gemäss Fig. 1 besteht aus einem Innenring 1 und einem Aussenring 2, zwischen denen zwei Rollenreihen 3 und 4 liegen. Die Rollen haben ein nach aussen ge krümmtes Profil und laufen in den Rillen 5, 6, 7, 8 der Ringe, wobei die Rillen mit ent- sprechenden Profilen ausgeführt sind. Die Rollen liegen mit ihren Rotationsachsen parallel zur Rotationsachse des Lagers, und zwischen die beiden Rollenreihen ist ein loser Druckring 9 eingelegt. Dieser Druckring, vom Innenring 1 zentriert, ist nur durch die beiden Rollenreihen. achsial fixiert.
Die Seitenflächen 10, 11 des Ringes sind eben und liegen gegen die gleichfalls ebenen Seitenflächen der Rollen an. Der Ring hat so grosse Breite, dass die Rollen nach den Seiten des Lagers hin gedrückt werden, mit der Folge, dass die beispielsweise zwischen der Rolle 4 und den Ringen 1 und 2 wir kenden Resultierenden 12' bezw. 13 einen gewissen Winkel zueinander bilden. Sie wer den durch die zwischen Rollenende und Druckring wirkende Kraft 14 im Gleich gewicht gehalten.
Das Vorhandensein dieser Kraft 14 ist für eine wirksame Führung ausschlaggebend. Die Stirnfläche der Rolle wird nämlich durch diese Kraft gezwungen, die durch die ebene .Seitenfläche 11 des Druckringes be stimmte, zur Lagerachse völlig winkel gerechte Lage einzunehmen.
Fig. 2 zeigt ein sogenanntes sphärisches Rollenlager. Die Rollen 3, 4 sind hier ganz symmetrisch geformt, so dass der grösste Rollendurchmesser gerade mitten zwischen den Endebenen der Rolle liegt. Zwischen den: Rollenreihen liegt der lose Druckring 9, der auf Grund seiner Breitendimension die Rol len auswärts in der Richtung der betreffen den Seitenebenen hin mit der Kraft 14 drückt.
Die beiden Kräfte 12 und 13 zwi- zwischen Rollen und Ringen greifen infolge dessen die Rolle in Punkten an der Seite der Mittelebene der Rolle an und bilden Winkel zueinander. Zum Erzielen mindest möglicher Reihung im Lager empfiehlt sich dabei, die Angriffspunkte der Kräfte 12 und 13 auf der Rolle in der Weise zu legen, dass die Tangenten desselben sich in der Nähe .des Schnittpunktes zwischen den Rotationsachsen der Rolle und der Ratationsachse des Lagers schneiden. Diese Verlegung der Druck punkte wird durch passende Wahl der Breite des Druckringes 9 erzielt.
Dies kann am ge- eignetsten gemacht und kontrolliert werden, falls die Berührung zwischen der Rolle und wenigstens einem der Ringe sogenannte Punktberührung ausmacht.
Fig. 3 zeigt die aus verschiedenen Ge sichtpunkten günstigste Ausführungsform. Die Rollen 3, 4 sind auch in .diesem Falle gekrümmten Profils, und zwar am zweck mässigsten kreisförmig ,gekrümmt. Das Zen trum dieser Krümmung liegt indessen ausser halb der mitten zwischen den Rollenend- flächen einer Rolle liegenden Achsialebene. Die Rollenerhalten hierdurch eine unsymme trische Form und da die auf -dieselben von .den Rollenlaufbahnen ausgeübten Kräfte wie bei Kegelrollen einen Winkel zueinander bil den, wirken die Rollen 3 und 4 im wesent lichen wie Kegel.
Zwischen den Rollen reihen liegt der Druckring 9 in der Nähe der sphärischen Laufbahn 18! im Aussen ring 2. Er ist indessen mit diesem Aussen ring nicht fest verbunden, sondern kann um 'das Zentrum der sphärischen Lauf fläche herum schwingen und in gewis sem Masse seitlich verschoben werden, wenn die Rollenreihen achsial verschoben werden. Der Druckring ist so breit, dass er die Rollen auswärts nach den Seitenebenen des, Lagers hin. zwingt, so dass die Resultierenden. 12, 13 an den Laufbahnen nicht an den grössten Durchmesser, sondern in die Nähe der Mitte derselben verlegt werden. Wie bei den übri gen Ausführungsformen bilden also die Kräfte 12, 13, einen. gewissen Winkel zuein ander.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausfüh- runigsform ist der Angriffspunkt der Kraft 13 zum Mittelpunkt 19 der Rolle verlegt, und die Rolle ist in der Weise geformt und eingelegt, dass-die Tangente in diesem Punkt durch den Schnittpunkt 20 zwischen den Ro.tationsaehsen dem Rolle und der Rotations achse des Lagers gehen.
Auf Grund dessen, da.ss die Kraft 14 die Rolle in der Nähe der Mantelfläche angreift, wird der Angriffs punkt 22 der Kraft 12' auf die Rolle etwas näher der kleineren Endfläche 21 als die Kraft 13 verlegt. Die Tangente zum Rollen mantel an diesem Punkt 22 kann deshalb nicht :durch den Punkt 20 ,gehen sondern nur in der Nähe dieses Punktes. Durch eine kleinere Änderung der Breitendimension des Druckringes 9 können indessen die Punkte 19 und 22 verschoben werden, so dass die Tan genten derselben noch etwas günstiger ver legt werden.
Das: Lager gemäss Fig. 3 ist mit einem Rollenkäfig 17 versehen, :der indessen nur den Zweck hat, Berührung zwischen naheliegenden Rollen zu verhindern und die Rollen festzuhalten, wenn der Aussenring so viel zur Seite ausgeschwenkt wird, dass die Berührung zwischen Ralle und Aussenring aufhört. Das Lager ist ferner mit Punkt berührung zwischen Rollen und Aussenring versehen, das heisst der Krümmungshalb messer des Rollenprofils ist etwas kleiner als der Halbmesser der sphärischen Laufbahn des Aussenringes. Diese Laufbahn stellt eine sphärische Fläche dar, die für die beiden Rollenreihen gemeinsam ist.
Um die best mögliche Rollenführung zu erzielen, sind die gegen die Rollen anliegenden Seitenflächen des Druckringes 9 kugelig geformt, und zwar mit :dem Krümmungszentrum in den betref fenden Schnittpunkten zwischen den Rota tionsachsen der Rollen und :der Rotations achse des Lagers. Auch die gegen den Druck ring anliegenden Flächen sind sphärisch, des sen Krümmungszentrum mit demjenigen der entsprechenden Fläche des Druckringes zu sammenfällt. Diese beiden Krümmungen, wie auch der Unterschied zwischen :den Krüm mungen .des Rollenprofils und :den Krüm mungen der äussern Laufbahn sind indessen so unbedeutend, dass .sie auf der Zeich nung nicht deutlich veranschaulicht werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die ge zeigten Ausführungsformen beschränkt, son dern kann in einer mannigfaltigen An zahl verschiedenartiger Formen verwirk licht werden. Bei sämtlichen Ausführungs formen kann man Punktberührung oder Linienberührung an dem einen oder den bei den Ringen wählen. Bei allen Ausführungs formen mit schräg gestellten Rollen kann man die eine oder die beiden Führungs- flächen der Rollen und des Druckflansches sphärisch machen. Die Endflächen der Rol len können, indessen auch eben oder in irgend welcher Weise abgefasst sein. Die Fläche :des Druckringes kanneben, kugelig oder anderer Form sein.
Der Druckring kann bei allen Ausführungen in die Nähe .des Innen- oder Aussenringes oder irgend anderswo zwischen diese Ringe eingelegt sein.
Die Lagerringe können ungeteilt oder in verschiedener Weise geteilt sein, und zwar zum Beispiel mit Rücksicht auf die Möglich keit, -den Druckring in das Lager einzufüh ren. Bei sphärischen Lagern von verhältnis mässig geringer Breite erfolgt die Einfüh rung des Druckringes gewöhnlich nach elasti scher Ovalklemmung desselben, so: dass er durch die .Seitenöffnung :des Aussenringes ein geführt werden kann. Der Druckring kann ferner auf verschiedene Weisen in der Achsial- oder Radialebene oder in anderer Weise geteilt ,sein. Die Laufflächen für .die Rollen können in den. gelagerten Maschinen teilen direkt ausgeformt sein.
Der Rollen käfig kann schliesslich in beliebiger zweck mässiger Weise ausgeführt sein. Auch Rol len konkaven Profils, sowie Rollen, deren Mantelflächen :durch verschiedene Kombi nationen von konkaven oder konvexen mit geradlinigen Teilen gebildet werden, können zur Verwendung gelangen.