CH356319A - Lager für hohe Drehzahlen - Google Patents

Lager für hohe Drehzahlen

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CH356319A
CH356319A CH356319DA CH356319A CH 356319 A CH356319 A CH 356319A CH 356319D A CH356319D A CH 356319DA CH 356319 A CH356319 A CH 356319A
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CH
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bearing
ball
diameter
balls
axis
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Inventor
Bohacek Frantisek
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Vyzk Ustav Pro Valiva Loziska
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    • 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
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • F16C33/585Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • 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
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    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70Diameters; Radii
    • F16C2240/76Osculation, i.e. relation between radii of balls and raceway groove

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

Description


  Lager für hohe Drehzahlen    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager für  hohe Drehzahlen.  



  Die Bestrebungen nach einer vollkommenen La  gerung für hohe Drehzahlen, insbesondere bei Schleif  spindeln, wo für diese sehr anspruchsvolle Lagerung  die höchste Sorgfalt und bedeutende praktische sowie  theoretische Erfahrungen erforderlich sind, führen zu  einer ganzen Reihe der verschiedensten Konstruk  tionen.

   Durch deren Prüfung bei verschiedenen Erzeu  gern wurde festgestellt,     dass    bei der Mehrzahl von  Fällen sämtliche theoretischen Grundsätze nicht kon  sequent eingehalten werden und     dass,    abgesehen. von       der        Qualität        des        Lagermaterials        und        der        der.Lag        .,erung     sowie der Montage gewidmeten Sorgfalt, der     ver-          lässliche    Lauf dieser Art von Lagern ausschliesslich  durch die aussergewöhnliche Genauigkeit ihrer Aus  führung gewährleistet ist.

   Der     Einfluss    dieser Genauig  keit ist so gross,     dass    es nicht zweckmässig ist, beson  dere Konstruktionen ohne solche Genauigkeit aus  zuführen, sondern einzig durch die Verbindung der  beiden Forderungen kann eine allen Ansprüchen ent  sprechende vollkommene Konstruktion eines Lagers  für hohe Drehzahlen erreicht werden.  



  Einer der entscheidenden Faktoren in der Kon  struktion von Lagern ist die     sogenannte   <B>e</B>     Schmiegung      zwischen Rille und Kugeln, die durch die Formel  
EMI0001.0017     
    ausgedrückt     wi-rd,    wobei r den     Krümmungshalbmasser     der Laufbahn entweder des     innem    oder äusseren  Lagerringes und     Dw    den Durchmesser der Kugel be  deuten.  



  Das Merkmal der vorliegenden Erfindung, be  steht darin,     dass    die genannte     Schmiegung    beim  inneren Ring grösser als beim äusseren Ring ist.    Die Erfindung beruht deshalb auf einer ver  schiedenen     Schmiegung    der Laufbahnen des inneren  und äusseren Ringes an die Kugeln.

   Es haben sich  ferner ein kleiner     Berührungswinkel    und eine     Veer-          ring        ,erung        der        Durchmesser        der        Wälzkörper        gege     über ihrer Grösse bei den bisherigen Lagern für hohe  Drehzahlen als vorteilhaft erwiesen.  



  Die Kugel im Lager     ändfert:    ununterbrochen die  Richtung ihrer augenblicklichen Drehachse, wobei sie  eine     kegelige    Mantelfläche schlägt. Dadurch entstehen  kreisende Momente, als deren Folge die Kugel quer  in der Rille durchzuschlüpfen bestrebt ist. Dieses       Durchschlüpfungsbestreben    der Kugel verursacht  deren Erwärmung und dadurch die Vernichtung des  Lagers. Die Grösse der kreisenden Momente ist von  der Grösse des Winkels der Drehachse der Kugel zur  Drehachse des Lagers abhängig, wobei die Lage der  Drehachse der Kugel durch die Lage der     Berüh-          rangspunkte    der Kugel mit den beiden Laufbahnen  bestimmt wird.

   Der Winkel, der zwischen  & ,r Verbin  dungslinie der Berührungspunkte und der senkrecht  zur Lagerachse liegenden Ebene des Lagers ein  geschlossen wird, wird als Berührungswinkel bezeich  net. Zur Erreichung kleiner kreisender Momente ist  ein Berührungswinkel von z. B.<B>100</B> bestimmt, wel  cher, wie aus dem Weiteren ersichtlich, sich noch  verringern wird.  



  Während     dbs    Laufes des Lagers erfolgt durch die       Einwirkun'    von     Zentrifugalkräften    eine     Umlagerung,     <B>9 g</B>  der Kugeln derart,     dass    die ursprünglichen Berüh  rungspunkte der Kugeln an der äusseren -und inneren  Laufbahn sich verschieben und so eine Änderung des  Winkels der augenblicklichen Drehachse der Kugel  verursachen.

   Infolge der gewählten     Anschmiegungen     ändert sich der     Berührungswinkel    mit dem Aussen  ring stärker als der     Berührungswinkel    mit dem     Innen-          rinjor.    Da die Drehachse der Kugel den Winkel     dLer         Verbindungslinien beider Berührungspunkte mit der  Kugelmitte in der<B>Hälfte</B> teilt, erfolgt während des  Laufes des Lagers eine Verringerung des Winkels der  Drehachse der Kugel mit der Lagerachse. Je höher  die     Umlaufszahlen,    desto kleiner wird dieser Winkel  sein.

   Daraus folgt wiederum eine     Verringer        ng    der  kreisenden Momente und dadurch die Möglichkeit  einer Erhöhung der     Unflaufszahlen.     



  Eine weiter-- Betrachtung gilt der Änderung der  Grösse der Kugeln gegenüber den bisherigen Lagern  <B>für</B> hohe Drehzahlen. Mit steigendem Durchmesser  der Kugeln vergrössert sich     nänflich    sowohl die Starr  heit als auch die Tragfähigkeit des Lagers. Im Hin  blick auf die Erreichung, besonders hoher     Umlaufs-          zahlen        muss    jedoch die Forderung an Starrheit vor  den Forderungen, welche die hohen     Umlaufszahlen          übeerhaugt    ermöglichen, zurücktreten. Dabei spielen  zwei Faktoren die grösste Rolle.  



  Der erste von ihnen sind     die    zentrifugalen Kräfte,  die bei einem Lager für hohe Drehzahlen     die    Ein  wirkung der äusseren Kräfte überragen und zur  Erhöhung der Wälzreibung zwischen den Laufbahnen  und den Wälzkörpern und dadurch auch zur Erhöhung  der Wärmeentwicklung führen. Es ist deshalb erfor  derlich, die von der Verringerung des Kugeldurch  messers und des Durchmessers des Teilkreises     ab-          hängiggen        Zentrifugalkräfte    auf das Mindestmass zu  verringern.

   Auch wenn die Verkleinerung der Kugeln  durch die Forderungen an die Starrheit und Trag  fähigkeit des Lagers begrenzt ist, wird doch schon  durch eine relativ geringe Verminderung ihrer Durch  messer eine gleichzeitige Verminderung des Durch  messers des Teilkreises und eine Verminderung der  Zentrifugalkraft erzielt, welch letztere mit der dritten  Potenz des     Kuggeldurchmessers    sinkt.  



  Eine nicht minder wichtige Rolle spielt die Grösse  der Kugeln auch bei der Entstehung von kreisenden  Momenten im Lager. Falls sich Wälzkörper und Lauf  bahnen unter einem gegebenen Berührungswinkel  berühren, wie dies bei axial belasteten Lagern für  hohe Drehzahlen     der    Fall ist, dann ändert ihre augen  blickliche Drehachse ihre Lage, und es entstehen krei  sende Momente, welche die Drehung der Kugeln<B>um</B>  eine     tangential    zu deren Bewegung liegende Achse  hervorrufen. Das kreisende Moment ist in diesem  Falle bestrebt, die Kugel quer in der Laufbahn zu  drehen.  



  Die wirksamste Verringerung dieses kreisenden       Momentes        wird        gerade   <B>-</B>     durch        die        Verminderung        des          Kugeldurchtnessers        g        erzielt,        denn        die        Verring        gerung     dieses Momentes hängt von der vierten Potenz des  Kugeldurchmessers unter gleichzeitiger Verringerung  des     Teilkreisdurchmessers    ab.

   Diese Verringerung des  Kugeldurchmessers ist besonders bedeutend, denn die  bei hohen Drehzahlen entstehenden kreisenden     Mo-          mcn,te    sind hoch. Um deren Folgen zu vermindern,<B>d.</B> h.  das<B>D</B>     urchschlüpf        ungsbestreben:    der Kugeln in den Lauf<B>-</B>  bahnen, ist eine Vergrösserung der axialen Belastung  erforderlich, die über eine zulässige Grenze nicht  erhöht werden kann. Daraus erhellt die Bedeutung    der Verringerung des Kugeldurchmessers.

   Beim Fest  stellen der Grösse der Kugeln müssen alle Umstände  in Betracht<U>gezogen</U> werden, derentwegen ihre Grösse  nicht beliebig verringert werden kann, und der Durch  messer der Kugeln kann, in Abhängigkeit von ihrem       Teilkreisdurchmesser   <B>d""</B> auf dien Wert         Dw   <B><I>= 0,135</I></B>     (d#,#   <B><I>+</I></B> 14) mm    festgesetzt werden. Dieser berechnete Kugeldurch  messer wird zweckmässig auf die nächste normalisierte  Grösse der Kugeln abgerundet.  



  Auf Grund aller angeführten theoretischen     Vor-          aussetzun-en    und ausgedehnten Prüfungen kann eine  Innenkonstruktion     d'es    Lagers für hohe Umlaufzah  len ausgeführt werden, die gewährleistet,     dass    diese  Lager den durch die höchsten Umlaufzahlen gestellten  Anforderungen entsprechen werden, die als Produkt  der Drehzahl pro Minute und des     Teilkreisdurch-          messers    der Wälzkörper in mm angegeben werden  und mindestens den Wert von     2.,106        mm,!niln    bei  hoher Genauigkeit des Laufes erreichen.

   Dieser<B>Typ</B>  eines     WälzJagers    ermöglicht eine sichere     Erreichting     von hohen Drehzahlen, wie oben erwähnt, und  ausserdem verringert er auch wesentlich die Betriebs  temperatur der Wälzlagerung bei laufend verwendeten  hohen Drehzahlen, wie sie z. B. bei     Innenschleifspin-          deln    vorkommen. Unter diesen vorteilhaften Bedin  gungen der Wirkungsweise wird die Lebensdauer der  Lager wesentlich erhöht und die Ansprüche an deren       Schmierurg    bedeutend verringert, welch letztere bei  den bisherigen Konstruktionen ein ernstes Problem  darstellt.

   Bei verringerter Temperatur vermindert sich  auch die     Wämeausdehnung    der ganzen Lagerung und  deren     Einfluss    auf die Genauigkeit der Wirkungsweise.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung dargestellt.  



       Fig.   <B>1</B> zeigt schematisch einen Schnitt durch ein  Kugellager in Ruhe, und       Fig.    2 zeigt dasselbe Lager in Betrieb, wo eine  Verschiebung der Berührungspunkte an den Lauf  bahnen erfolgt.  



  In den Figuren bedeutet<B>1</B> eine Kugel vom Durch  messer     Dw,    2 den Aussenring mit der dessen Lauf  bahn bildenden Rille<B>3</B> vom Halbmesser r" 4 den  Innenring mit der dessen Laufbahn bildenden Rille<B>5</B>  vom Halbmesser     r,.    Da     ri    grösser als r, ist, ist die       Schmiegung     
EMI0002.0062     
    zwischen den Kugeln<B>1</B> und der Rille<B>5</B> ebenfalls  grösser als die     Schmiegung     
EMI0002.0064     
    zwischen den Kugeln<B>1</B> und der Rille<B>3.</B> Der Durch  messer des Teilkreises der Kugeln<B>1</B> ist mit     d""    der  Berührungswinkel der Kugel mit dem Aussenring mit  a, und mit dem Innenring mit     ai    bezeichnet.

   Die Dreh  achse der Kugel ist mit<B>0</B> bezeichnet; sie schliesst mit      der Achse des Lagers einen Winkel<B>ss</B> ein. Während  des Lagerlaufes ändert die Drehachse der Kugel un  unterbrochen ihre Lage, wobei sie eine     kegelige    Man  telfläche schlägt. Mit<I>M</I> ist das kreisende Moment       an-edeutet.    In     Ficr.    2 ist der Berührungswinkel der  Kugel mit den Laufbahnen beider Lagerringe ver  schieden, wobei er beim Aussenring kleiner als beim       In,nenrin.g    ist.

Claims (1)

  1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Lager für hohe Drehzahlen, welches als Kugel lager ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiegung zwischen Rille und Kugeln, ausgedrückt als Verhältnis EMI0003.0007 wobei r den Halbmesser der Laufbahn entweder des i<B>,</B> nneren oder äusseren Lagerringes und' Dw den Durchmesser der Kugeln bedeuten, beim iüneren Ring grösser als beim äusseren Ring ist.
    <B>UNTERANSPRUCH</B> Lager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass der Durchmesser der umlaufenden Kugeln in den Grenzen von Dw <B><I>=</I> 0,125 -</B> (d#" + 14) mm bis Dw=0,145-(d.+l4)mm liegt, wobei<B>d</B> den Durchmesser des Teilkreises bedeutet.
CH356319D 1955-08-05 1956-07-25 Lager für hohe Drehzahlen CH356319A (de)

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CS356319X 1955-08-05

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2367217A1 (fr) * 1976-10-07 1978-05-05 Mueller Georg Kugellager Roulements a billes pour charge radiale, a contact oblique pour charge radiale et a contact oblique pour charge axiale
US4343521A (en) * 1979-08-23 1982-08-10 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Ball bearing
WO1996030662A1 (en) * 1995-03-31 1996-10-03 Aktiebolaget Skf (Publ) Method for clearance adjustment in a rolling bearing
WO2016004931A1 (de) 2014-07-10 2016-01-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lagerbauteil

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