WO2009143804A2 - Lagersatz für eine axial- und radial zu führende welle - Google Patents

Lagersatz für eine axial- und radial zu führende welle Download PDF

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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/60—Raceways; Race rings divided or split, e.g. comprising two juxtaposed rings

Definitions

  • the invention relates to a bearing set for an axially and radially leading shaft, an impeller or the like, consisting of an operational axial forces receiving ball bearing and an occurring back pressure forces receiving, designed as a support bearing cylindrical roller bearings.
  • DE 10 2005 054 705 A1 has proposed a bearing set for a shaft which is axially tight and precisely to be guided, an impeller or the like for machine units, in which an operating pressure-bearing angular contact ball bearing and an occurrence of back pressure forces, designed as a support bearing Cylindrical roller bearings are used, wherein the cylindrical roller bearing is designed as a NJ cylindrical roller bearing with two radial rims on the outer ring and arranged on the side facing away from the angular ball bearing radial flange in the ring.
  • the outer ring of the cylindrical roller bearing has a single radial board and the inner ring also has a single radial flange, wherein the set of cylindrical rollers disposed between the inner ring and the outer ring is axially bounded by the rims of the outer ring and the inner ring.
  • the invention has for its object to provide a bearing set for an axially leading shaft, an impeller or the like, for example for a transmission shaft or the rotor of a screw compressor or a rotary blower, which requires less space, thus is inexpensive and a having reduced friction.
  • the cylindrical roller bearing is shortened on the ball bearing side facing the width on the inner and outer ring, the outer or inner ring on the side facing away from the ball bearing a usual Having radial inrun, and bear the cylindrical rollers on the occurrence of a back pressure force on the front side of the outer or inner ring of the ball bearing and the inrun of the cylindrical roller bearing.
  • the ball bearing carries only axially in the main operating pressure direction, while the cylindrical roller bearing accommodates combined axial back pressure and radial load loads.
  • the function of the axial bearing facing cylindrical roller bearing board on the outer ring takes over the thrust bearing, which may be adapted to its front side on the inner and / or outer ring, optionally to an optimized board geometry. It is particularly advantageous that there is no reduction of the board height by punctures, the entire board height can thus be exploited.
  • the thrust bearing may consist of a deep groove ball bearing, which preferably has an increased radial clearance in order to increase the load capacity.
  • the thrust bearing may consist of an angular contact ball bearing, which is particularly indicated when higher axial loads occur.
  • the angular contact ball bearing can form an X or O arrangement with the NJ cylindrical roller bearing.
  • a further cost reduction can be achieved if the inner or the outer rings of the ball bearing and the cylindrical roller bearing consist of one piece contiguous, as this can avoid inaccuracies of the cumulative tolerances between the inner rings or the outer rings.
  • the axial clearance at 0.1 mm preferably below, can be, and that the supernatant of the outer rings relative to the inner ring can be at + 0.005 mm.
  • the bearing set 1 shown in the drawing consists of an outer ring 2 of the cylindrical roller bearing with guided in a cage 4 cylindrical rollers 3 and an outer ring 5 of the ball bearing guided in a cage 7 balls 6.
  • a one-piece inner ring 8 with raceways for the balls 6 and the rollers 3 completes the bearing set.
  • the outer ring 2 of the cylindrical roller bearing is shortened on the outer ring 5 of the ball bearing side facing the board width on the outer ring, while the inner ring 8 in the region of the cylindrical roller bearing outside a conventional, radial starting board 9.
  • the ball bearing designed as an angular contact ball bearing the large axial forces in one direction, while the cylindrical roller bearing receives a lower back pressure force this axial force by the cylindrical rollers on the one hand on the front side 10 of the outer ring 5 of the angular contact ball bearing and on the other hand at the inrun 9 of the inner ring 8 im Start the area of the cylindrical roller bearing.
  • the bearing set can be easily adjusted so that the axial clearance is only 0.1 mm or less. Likewise, the supernatant of the outer rings 2, 5 relative to the inner ring 8 need only be + 0.005 mm.
  • the illustrated embodiment shows a bearing set of an angular contact ball bearings 5, 6, 7, 8 and a cylindrical roller bearing 2, 3, 4, 9, with undivided inner ring 8, however, the invention is not limited to the illustrated bearing set 1.
  • the bearing set 1 can also consist of two separate rolling bearings, a ball bearing and a cylindrical roller bearing, wherein the cylindrical roller bearing is shortened on the ball bearing side facing the width on the inner and outer ring and the outer or inner ring of the cylindrical roller bearing on the the side facing away from the ball bearing has a customary, radial stop board, so that the cylinder rollers abut the end face of the outer and / or inner ring of the ball bearing and on the run-on board of the cylindrical roller bearing upon the occurrence of a back pressure.
  • the ball bearing may consist of a simple deep groove ball bearing, if the operational axial forces are not too large, the deep groove ball bearing may have an increased radial clearance for adaptation to the operational axial forces.
  • both the X-arrangement and the O-arrangement are possible for the embodiment with an NJ cylindrical roller bearing and an angular contact ball bearing.
  • An X-arrangement or an O-arrangement is also possible with an NJ cylindrical roller bearing and a deep groove ball bearing.

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Abstract

Lagersatz (1) für eine axial und radial zu führende Welle, ein Laufrad oder dergleichen, bestehend aus einem betriebsbedingte Axialkräfte aufnehmenden Kugellager (5, 6, 7, 8) und einem auftretende Rückdruckkräfte aufnehmenden, als Stützlager ausgebildeten Zylinderrollenlager (2, 3, 4, 8), wobei dass das Zylinderrollenlager (2, 3, 4, 8) auf der dem Kugellager (5, 6, 7, 8) zugewandten Seite um die Bordbreite am Innen- und Außenring (2, 8) gekürzt ist, der Außen- oder der Innenring (2, 8) auf der dem Kugellager (5, 6, 7, 8) abgewandten Seite einen üblichen, radialen Anlaufbord (9) aufweist, und die Zylinderrollen (3) beim Auftreten einer Rückdruckkraft an der Stirnseite (10) des Außen- und/oder Innenrings (5, 8) des Kugellagers (5, 6, 7, 8) und am Anlaufbord (9) des Zylinderrollenlagers (2, 3, 4, 8) anliegen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Lagersatz für eine axial- und radial zu führende Welle
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lagersatz für eine axial- und radial zu führende Welle, ein Laufrad oder dergleichen, bestehend aus einem betriebsbedingte Axialkräfte aufnehmenden Kugellager und einem auftretende Rückdruckkräfte aufnehmenden, als Stützlager ausgebildeten Zylinderrollenlager.
Hintergrund der Erfindung
In allen Bereichen des Maschinenbaus, in denen ein Laufrad, wie ein Lüfterrad, oder ähnliches gegenüber der Umgebungskonstruktion axial sehr eng geführt werden muss, insbesondere bei der Lagerung von axial sehr genau zu führenden Wellen, wie beispielsweise bei Getriebewellen oder Drehkolbengebläsen, werden Lagersätze aus mehreren Lagerarten verwendet. Vor allem bei Anwendungen, die im Betrieb eine gerichtete Axialkraft aufweisen und bei denen nur in speziellen Betriebszuständen, mit zeitlich geringem Anteil, beispielsweise beim Hoch- und Herunterfahren einer Anlage, eine geringere als die axiale Betriebsdruckkraft axiale Rückdruckkraft besteht, muss kein vollwertiges und teures axiales Rückdrucklager verwendet werden.
Für diese Anwendungen wurde gemäß der DE 10 2005 054 705 A1 ein Lagersatz für eine axial eng und genau zu führende Welle, ein Laufrad oder dergleichen für Maschinenaggregate vorgeschlagen, bei dem ein betriebs- bedingte Druckkräfte aufnehmendes Schrägkugellager und ein auftretende Rückdruckkräfte aufnehmendes, als Stützlager ausgebildetes Zylinderrollenlager zur Anwendung kommen, wobei das Zylinderrollenlager als NJ- Zylinderrollenlager mit zwei radialen Borden am Außenring und einem auf der dem Schrägkugellager abgewandten Seite angeordneten Radialbord im Ring ausgebildet ist.
Ein ähnlich aufgebauter Lagersatz für den gleichen Zweck ist in der DE 10 2006 033 777 A1 beschrieben. Bei diesem Lagersatz weist der Außenring des Zylinderrollenlagers einen einzigen Radialbord und der Innenring eben- falls einen einzigen Radialbord auf, wobei der zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Satz von Zylinderrollen axial von den Borden des Außenrings und des Innenrings begrenzt ist.
Beide Ausführungsformen des Lagersatzes haben sich bewährt, bestehen jedoch jeweils aus zwei in ihren Abmessungen der Norm entsprechenden Wälzlagern.
Aufgabe der Erfindung Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lagersatz für eine axial zu führende Welle, ein Laufrad oder dergleichen, beispielsweise für eine Getriebewelle oder den Rotor eines Schraubverdichters oder eines Drehkolbengebläses zu schaffen, der einen geringeren Bauraum erfordert, somit kostengünstig ist und eine verringerte Reibung aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird für einen Lagersatz der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dass erfindungsgemäß das Zylinderrollenlager auf der dem Kugellager zugewandten Seite um die Bordbreite am Innen- und Außenring gekürzt ist, der Außen- oder der Innenring auf der dem Kugellager abgewandten Seite einen üblichen, radialen Anlaufbord aufweist, und die Zylinderrollen beim Auftreten einer Rückdruckkraft an der Stirnseite des Außen- oder Innenrings des Kugellagers und am Anlaufbord des Zylinderrollenlagers anliegen.
Das Kugellager trägt lediglich axial in der Hauptbetriebsdruckrichtung, während das Zylinderrollenlager kombinierte Lasten aus axialer Rückdruckkraft und der Radiallast aufnimmt. Die Funktion des dem Axiallager zugewandten Zylinderrollenlagerbordes am Außenring übernimmt das Axiallager, das an seiner Stirnseite am Innen- und/oder Außenring, gegebenenfalls um eine optimierte Bordgeometrie angepasst sein kann. Vorteilhaft ist insbesondere, dass es dabei keine Reduzierung der Bordhöhe durch Einstiche gibt, sich die gesamte Bordhöhe somit ausnutzen lässt.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Axiallager aus einem Rillenkugella- ger bestehen, das vorzugsweise eine erhöhte radiale Lagerluft aufweist, um die Belastbarkeit zu erhöhen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Axiallager aus einem Schrägkugellager bestehen, das besonders dann angezeigt ist, wenn höhere axiale Belastungen auftreten. Das Schrägkugellager kann mit dem NJ- Zylinderrollenlager eine X- oder O-Anordnung bilden.
Da der Zylinderrollenlagerkäfig in das Axiallager hineinragt, ist es vorteilhaft, für das Axiallager einen axial einen geringen Bauraum beanspruchenden Schnappkäfig zu verwenden, der bei Rillenkugellagern geläufig ist.
Eine weitere Kostenverminderung lässt sich erreichen, wenn die Innen- oder die Außenringe des Kugellagers und des Zylinderrollenlagers zusammenhängend aus einem Stück bestehen, da sich dadurch Ungenauigkeiten der sich aufaddierenden Toleranzen zwischen den Innenringen oder den Außenringen vermeiden lassen.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Lagersatz, dass die Axialluft bei 0,1 mm, vorzugsweise darunter, liegen kann, und dass das Überstandsmaß der Außenringe gegenüber dem Innenring bei + 0,005 mm liegen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Im Einzelnen zeigt die Zeichnung eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Lagersatzes.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Der in der Zeichnung dargestellte Lagersatz 1 besteht aus einem Außenring 2 des Zylinderrollenlagers mit in einem Käfig 4 geführten Zylinderrollen 3 und einem Außenring 5 des Kugellagers mit in einem Käfig 7 geführten Kugeln 6. Ein einteiliger Innenring 8 mit Laufbahnen für die Kugeln 6 und die Rollen 3 vervollständigt den Lagersatz 1.
Der Außenring 2 des Zylinderrollenlagers ist auf der dem Außenring 5 des Kugellagers zugewandten Seite um die Bordbreite am Außenring gekürzt, während der Innenring 8 im Bereich des Zylinderrollenlagers außen einen üblichen, radialen Anlaufbord 9 aufweist.
Dementsprechend übernimmt das als Schrägkugellager ausgebildete Kugellager die großen Axialkräfte in einer Richtung, währen das Zylinderrollenlager beim Auftreten einer geringeren Rückdruckkraft diese Axialkraft aufnimmt, indem die Zylinderrollen einerseits an der Stirnseite 10 des Außenrings 5 des Schrägkugellagers und andererseits am Anlaufbord 9 des Innen- rings 8 im Bereich des Zylinderrollenlagers anlaufen.
Der Lagersatz lässt sich auf einfache Weise so einstellen, dass die Axialluft nur bei 0,1 mm oder darunter liegt. Ebenso braucht das Überstandsmaß der Außenringe 2, 5 gegenüber dem Innenring 8 nur bei + 0,005 mm zu liegen.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Lagersatz aus einem Schrägkugellager 5, 6, 7, 8 und einem Zylinderrollenlager 2, 3, 4, 9, mit ungeteiltem Innenring 8, jedoch ist die Erfindung auf den dargestellten Lagersatz 1 nicht beschränkt. Vielmehr kann der Lagersatz 1 auch aus zwei ge- trennten Wälzlagern, einem Kugellager und einem Zylinderrollenlager bestehen, wobei das Zylinderrollenlager auf der dem Kugellager zugewandten Seite um die Bordbreite am Innen- und Außenring gekürzt ist und der Außen- oder der Innenring des Zylinderrollenlagers auf der dem Kugellager abgewandten Seite einen üblichen, radialen Anlaufbord aufweist, so dass die Zylinderrollen beim Auftreten einer Rückdruckkraft an der Stirnseite des Außen- und/oder Innenrings des Kugellagers und am Anlaufbord des Zylinderrollenlagers anliegen. Insbesondere kann das Kugellager aus einem einfachen Rillenkugellager bestehen, wenn die betriebsbedingten Axialkräfte nicht allzu groß sind, wobei das Rillenkugellager zur Anpassung an die betriebsbedingten Axialkräfte eine erhöhte radiale Lagerluft aufweisen kann. Des Weiteren ist für die Ausführungsform mit einem NJ-Zylinderrollenlager sowie einem Schrägkugellager sowohl die X-Anordnung als auch die O-Anordnung möglich. Eine X- Anordnung oder eine O-Anordnung ist auch mit einem NJ-Zylinderrollenlager sowie einem Rillenkugellager möglich.
Bezugszeichen
1 Lagersatz
2 Außenring des Zylinderrollenlagers 3 Zylinderrollen
4 Käfig
5 Außenring des Kugellagers
6 Kugeln
7 Käfig 8 Einteiliger Innenring
9 Anlaufbord
10 Stirnseite des Außenrings

Claims

Patentansprüche
1. Lagersatz (1) für eine axial und radial zu führende Welle, ein Laufrad oder dergleichen, bestehend aus einem betriebsbedingte Axialkräfte aufnehmenden Kugellager (5, 6, 7, 8) und einem auftretende Rückdruckkräfte aufnehmenden, als Stützlager ausgebildeten Zylinderrollenlager (2, 3, 4, 8), dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrollenlager (2, 3, 4, 8) auf der dem Kugellager (5, 6, 7, 8) zugewandten Seite um die Bordbreite am Innen- und Außenring (2, 8) gekürzt ist, der Außen- oder der Innenring (2, 8) auf der dem Kugellager (5, 6, 7,
8) abgewandten Seite einen üblichen, radialen Anlaufbord (9) aufweist und die Zylinderrollen (3) beim Auftreten einer Rückdruckkraft an der Stirnseite (10) des Außen- oder Innenrings (5, 8) des Kugellagers (5, 6, 7, 8) und am Anlaufbord (9) des Zylinderrollenlagers (2, 3, 4, 8) an- liegen.
2. Lagersatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (5, 6, 7, 8) aus einem Rillenkugellager besteht.
3. Lagersatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rillenkugellager eine erhöhte radiale Lagerluft aufweist.
4. Lagersatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (5, 6, 7, 8) aus einem Schrägkugellager in X- oder O- Anordnung besteht.
5. Lagersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderrollen (3) in einem axial einen geringen Bauraum beanspruchenden Schnappkäfig (4) geführt sind.
6. Lagersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Innen- oder die Außenringe des Kugellagers (5, 6,
7, 8) und des Zylinderrollenlagers (2, 3, 4, 8) zusammenhängend aus einem Stück (8) bestehen.
7. Lagersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Axialluft bei 0,1 mm, vorzugsweise darunter, liegt.
8. Lagersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überstandsmaß (L)) der Außenringe (2, 5) gegenüber dem Innenring (8) bei + 0,005 mm liegt.
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