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Die
Erfindung betrifft eine Wellenlagerungsanordnung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Eine derartige Anordung wird verschiedenen
Maschinen und Geräten,
insbesondere im Spindelhauptwellenabschnitt einer Werkzeugmaschine, zur
Abstützung
von Lasten in radialer Richtung und in Schubrichtung verwendet.
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In 6 ist eine Wellenlagerungsanordnung 80 gezeigt,
die in einem Spindelhauptwellenabschnitt einer Werkzeugmaschine
angewendet wird. In dieser Anordnung sind zwischen der äußeren Umfangsfläche einer
Hauptwelle 81 und der inneren Umfangsfläche eines Gehäuses 82 mehrere
Schrägkugellager 90 (die
im folgenden einfach als Lager 90 bezeichnet werden) in
axialer Richtung der Hauptwelle 81 nebeneinander angeordnet.
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Zwischen
den Innenringen 91 der jeweiligen Lager 90 sind
entsprechende Innenring-Abstandshalter 83 eingesetzt.
Außerdem
sind sowohl zwischen den Außenringen 92 der
entsprechenden Lager 90 als auch zwischen den Außenring 92 des
Lagers 90, das sich am Ende der Lager 90 befindet,
und einem Abdeckungskörper,
der am linken Endabschnitt (in 6)
des Gehäuses 82 befestigt
ist, entsprechende Außenring-Abstandshalter 85 eingesetzt.
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Jedes
Lager 90 ist so beschaffen, daß in eine Laufbahn, die zwischen
dem Innenring 91 und dem Außenring 92 gebildet
ist, eine Kugelreihe 93 zusammen mit einer Halterung 94 rollfähig eingesetzt
ist. Ferner ist im lastfernen Abschnitt des Außenrings 92 eine Gegenbohrung 96 ausgebildet,
welche die Ölabführungsleistung
des Lagers 90 verbessert. Genauer sind im Fall von zwei
Lagern 90, die auf der linken Seite in 6 angeordnet sind, in den Abschnitten, die
sich links von den Kugeln 95 in den Kugelreihen 93 befinden,
Gegenbohrungen 96 ausgebildet. Im Fall von zwei Lagern 90,
die auf der rechten Seite in 6 angeordnet
sind, sind in den Abschnitten, die sich rechts von den Kugeln 95 befinden,
Gegenbohrungen 96 ausgebildet. Das heißt, daß durch die Bereitstellung
der Gegenbohrungen 96 die Ölentleerungsleistung (Schmierölabführung) der
entsprechenden Lager 90 für die Entleerung von Schmieröl verbessert
wird, so daß das erforderliche
Drehmoment der Hauptwelle 81 reduziert werden kann.
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Um
in der obenbeschriebenen Wellenlagerungsanordnung 80 die Ölentleerungsleitung
der jeweiligen Lager 90 zu verbessern und das erforderliche
Drehmoment der Hauptwelle 81 zu reduzieren, sind die Gegenbohrungen 96 in
den lastfernen Abschnitten der Außenringe 92 der jeweiligen
Lager 90 ausgebildet.
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Die
Gegenbohrungen 96 der Lager 90 sind jedoch ebenso
wie die Schmieröl-Entleerungsräume sehr
klein. Daher ist insbesondere im Fall der Lagerung der Hauptwelle 81 einer
Werkzeugmaschine die Ölabführungslager 90 unzureichend,
so daß die
hinreichende Schmierungsleistung der Lager 90 nicht gewährleistet
werden kann.
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Dadurch
entsteht das Problem, daß die
Temperatur der Lager ansteigt und daß das erforderliche Drehmoment
der zu lagernden Welle nicht reduziert werden kann. Somit ist es
aufgrund der Tatsache, daß ein
Anstieg der Temperatur des Lagers und das für die Welle erforderliche Drehmoment
nicht reduziert werden können,
nicht möglich,
eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine zu gewährleisten.
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Weiterhin
ist der Abdeckungskörper 84 am linken
Endabschnitt (in 6)
des Gehäuses 82 mittels
eines Bolzens befestigt. Ferner sind die Außenringe 92 der Lager 90 in
Schubrichtung durch den Abdeckungskörper 84 über ihre
zugeordneten Außenring-Abstandshalter 85 befestigt.
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Wenn
jedoch die Abdeckung 84 am Gehäuse 82 übermäßig stark
festgezogen wird, besteht die Gefahr, daß die Außenringe 92 der Lager 90 verformt werden.
Wenn die Außenringe 92 der
Lager 90 verformt sind, entsteht das Problem, daß die Laufbahnoberflächen der
Außenringe 92,
welche die Laufbahnen für
die Kugeln 95 bilden, verformt werden könnten, wodurch die Laufgenauigkeit
der Hauptwelle 81 vermindert wird.
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Wenn
andererseits die Abdeckung 84 am Gehäuse 82 zu schwach
festgezogen wird, werden der Schlupf und die Kontaktsteifheit der
Außenringe 92 beeinflußt, obwohl
die Gefahr verringert ist, daß die
Außenringe 92 der
Lager 90 verformt werden.
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Daher
wird der Festziehgrad des Abdeckungskörpers 84 am Gehäuse 82 auf
der Grundlage der obigen Ergebnisse auf einen Wert im Bereich von 10
bis 30 μm
gesetzt. In Wirklichkeit kann jedoch eine Verformung der Außenringe 92 der
Lager 90 nicht verhindert werden. Daher besteht noch immer
das Problem, daß aufgrund
der Verformung der Laufbahnoberflächen der Außenringe 92 die Laufgenauigkeit
der Hauptwelle 81 verschlechtert ist.
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Weitere
Wellenlagerungsanordnungen sind beispielsweise aus der Druckschrift
JP 6-26 49 34 A „Patent
Abstract bekannt. Bei dieser Wellenlagerungsanordnung ist der lastferne
Endabschnitt des Außenrings
in axialer Richtung im wesentlichen auf den lastnahen Endabschnitt
des Innenrings ausgerichtet, so daß die genannten Endabschnitte
gleich beabstandet von der Kugelreihe sind.
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Weiterhin
zeigt die Druckschrift JP 6-26 49 34 A ein Ölzuführeinrichtung mit Ölzuführkanälen, die
sowohl direkt im Außenring
der Schrägkugellager als
auch in einem Abstandshalter zwischen den Schrägkugellagern ausgebildet sind.
Diese Ölzuführeinrichtung
dient zur Zuführung
von Schmieröl
zum einen direkt durch den Außenring
und direkt zu der Kugelreihe und zum anderen durch den Abstandshalter
in den Bereich des lastfernen Abschnitts des Innenrings. Für die zweite
genannte Zuführung
erstreckt sich der Schmierölkanal
in relativ komplizierter Weise bis in den Bereich unterhalb des
Käfigs
zur Führung
der Kugeln.
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Eine
weitere Wellenlagerungsanordnung ist aus der Druckschrift
JP 0 712 7637 A „Patent
Abstract bekannt. Bei dieser Wellenlagerungsanordnung sind eine
Mehrzahl von herkömmlichen
Schrägkugellagern
angeordnet, wobei die Endabschnitte der Außenringe und Innenringe der
genannten Lager in axialer Richtung jeweils aufeinander ausgerichtet
sind, so daß diese
Endabschnitte im wesentlichen gleich weit von der jeweiligen Kugelreihe
entfernt sind.
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Weiterhin
sind zwischen den Schrägkugellagern
Abstandshalter vorgesehen, wobei Ölzuführkanäle jeweils in den Abstandshaltern
ausgebildet sind. Diese Ölzuführkanäle sind
jedoch auf den Bereich des lastnahen Endabschnitt des Außenrings
gerichtet.
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Eine
Wellenlagerungsanordnung der eingangs genannten Art ist aus der
Druckschrift
JP 1 027
42 44 A „Patent
Abstract" bekannt.
Insbesondere zeigt diese Anordnung eine Mehrzahl von Schrägkugellagern,
wobei der Innenring eine relativ große axiale Erstreckung bezüglich der
zu lagernden Welle aufweist. Im Vergleich zu einem derartigen Innenring sind
die Endabschnitte des Außenrings
in axialer Richtung näher
bei der Kugelreihe als die Endabschnitte des Innenrings. Dies trifft
insbesondere auch auf den lastfernen Endabschnitt des Außenrings
bezüglich
des lastnahen Endabschnitts des Innenrings zu.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wellenlagerungsanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei die Wellenlagerungsanordnung
in zuverlässiger
Weise stabile Betriebsbedingungen aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Wellenlagerungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches
1.
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Bevorzugte
Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben und erläutert.
Die Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schnittansicht einer
Wellenlagerungsanordnung, mit einem Schrägkugellager gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 eine vergrößerte Schnittansicht
der Hauptabschnitte des Schrägkugellagers
nach 1;
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3(A)-5(B) Schnittansichten der Hauptabschnitte
eines Schrägkugellagers
gemäß einer dritten,
einer vierten bzw. einer fünften
Ausführungsform;
und
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6 die bereits erwähnte Schnittansicht
einer Wellenlagerungsanordnung, die herkömmliche Schrägkugellager
enthält.
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1 ist eine Schnittansicht
einer Wellenlagerungsanordnung, mit einem Schrägkugellager gemäß einer
ersten Ausführungsform,
während 2 eine vergrößerte Schnittansicht
der Hauptabschnitte des Schrägkugellagers
nach 1 ist.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, sind in eine
Wellenlagerungsanordnung 10 zur Lagerung einer Hauptwelle 11 einer
Werkzeugmaschine zwischen die linke äußere Umfangsfläche der
Hauptwelle 11 in 1 und
die innere Umfangsfläche
eines Gehäuses 12 Schrägkugellager 30 (die
im folgenden einfach als Kugellager 30 bezeichnet werden)
in axialer Richtung (in 1 in
Rechts/Links-Richtung) der Hauptwelle 11 in zwei oder mehr
Reihen eingefügt
(in 1 ist eine Gruppe
aus zwei Reihen von Lagern 30 gegenüber einer weiteren Gruppe aus
zwei Reihen von Lager 30 in der Weise angeordnet, daß ihre hinteren
Oberflächen
einander zugewandt sind, so daß insgesamt
vier Reihen von Lagern 30 in einer (DBB-Kombination) angeordnet
sind.
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Zwischen
den Innenringen 31 der jeweiligen Reihen von Lagern 30 sind
Innenring-Abstandshalter 13 eingefügt. Außerdem sind
zwischen den Außenringen 32 der
entsprechenden Reihen von Lagern 30 sowie zwischen den
Außenring 32 des
am axialen Endabschnitt (in 1 am
linken Endabschnitt) der Hauptwelle 11 befindlichen Lagers
und einem am linken (in 1)
Endabschnitt des Gehäuses 12 mittels eines
Bolzens 15 befestigten Abdeckungskörper 16 jeweilige
Außenring-Abstandshalter 61 eingefügt.
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Jedes
der Lager 30 ist so beschaffen, daß in eine Laufbahn, die zwischen
den im wesentlichen zylindrischen Innen- und Außenringen 31 und 32 gebildet
ist, eine Kugelreihe zusammen mit einer Halterung 34 rollfähig eingesetzt
ist.
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An
der äußeren Umfangsfläche des
Innenrings 31 ist eine Laufbahnnut 35 in der Weise
ausgebildet, daß sie
sich ringförmig
in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsfläche des
Innenrings 31 erstreckt, wobei die Laufbahnnut 35 einen
im wesentlichen halbkreisförmigen
Querschnitt aufweist.
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Während der
Innenring 31 radial innerhalb des Außenrings 32 eingesetzt
ist, ist der Außenring 32 am äußeren Umfang
des Innenrings 31 angebracht. Der Außenring 32 enthält eine
Laufbahnnut 36, die der Laufbahnnut 35 des Innenrings 31 entspricht.
Die Laufbahnnut 36 ist ringförmig in Umfangsrichtung der
inneren Umfangsfläche
des Außenrings 32 ausgebildet
und weist ebenfalls einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt
auf, der so ausgebildet ist, daß er
sich gegenüber
der Laufbahnnut 35 des Innenrings 31 befindet.
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Zwischen
dem Innen- und Außenring 31 und 32 ist
eine Laufbahn ausgebildet, die durch die Laufbahnnuten 35 und 36 des
Innen- und Außenringes 31 bzw. 32 definiert
ist. In die so gebildete Laufbahn sind mehrere Kugeln (Rollkörper) 37,
die zur Kugelreihe gehören,
rollfähig
eingesetzt. Gleichzeitig ist in diese Laufbahn die Halterung 34 zusammen
mit der Kugelreihe eingebaut.
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Die
lastfernen Endabschnitte (in 2 die linken
Endabschnitte) der Außenringe 32 der
Lager 30 befinden sich, bezuglich der axialern Richtung
der Hauptwelle 11 jeweils näher bei den Kugeln 37 als die
lastnahen Abschnitte (in 2 die
linken Endabschnitte) der Innenringe 31 der Lager 30 bei
den Kugeln 37, (d.h. näher
bei den Zentren der Lager 30 in deren axialer Richtung;
in 2 näher bei
der rechten Seite).
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Das
heißt,
daß in
den Außenringen 32 der Lager 30 gemäß dieser
Ausführungsform
die Abschnitte, die den Gegenbohrungen 96 der in 6 gezeigten herkömmlichen
Lager 90 entsprechen, in vertikaler Richtung in 2 abgeschnitten sind, so daß die Abmessungen
in Breitenrichtung (in 2 in Rechts/Links-Richtung)
der Außenringe 32 kleiner als
die Abmessungen in Breitenrichtung der Innenringe 31 ausgebildet
sind. Außerdem
ist jeder der Außenring-Abstandshalter 61,
der sich zum oberen abgeschnittenen Abschnitt erstreckt, so ausgebildet, daß seine
Dicke (in 1 die Abmessung
in vertika ler Richtung) kleiner als die Dicke der Gegenbohrung 96 ist,
die in den in 6 gezeigten
herkömmlichen Lagern 90 ausgebildet
ist.
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Weiterhin
ist in jedem der Außenring-Abstandshalter 61 längs einer
virtuellen Linie in 1, die
von der Nähe
des Endabschnitts in Breitenrichtung des Innenrings 31 des
Lagers 30 (d.h. gegenüber
den Kugeln 37) verläuft,
ein Ölentleerungsloch ausgebildet.
Die Ölentleerungslöcher werden
jeweils dazu verwendet, überschüssiges Schmieröl, das in den
inneren Abschnitten der Lager 30 vorhanden ist, abzuführen.
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Als
Werkstoff der Innenring-Abstandshalter 13 und der Außenring-Abstandshalter 61 wird
ein Werkstoff verwendet, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Verwendung
eines derartigen Werkstoffs kann nicht nur die Wärmeleitfähigkeit der Wellenlagerungsanordnung 60 als
Ganzes verbessern, sondern kann außerdem den Temperaturanstieg
der jeweiligen Reihen von Lagern 30 auf einen niedrigen
Pegel halten.
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Andererseits
ist zwischen der rechten (in 1) äußere Umfangsfläche der
Hauptwelle 1 und der innere Umfangsfläche des Gehäuses 12 ein zylindrisches
Wälzlager 18 eingefügt. Auf
der äußeren Umfangsfläche des
rechten (in 1) Endabschnitts der
Hauptwelle 11 ist ein Außengewindeabschnitt 19 ausgebildet,
mit dem eine Lagermutter 20 verschraubt ist.
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Nun
wird der Aufbau des zylindrischen Wälzlagers 18 genauer
erläutert.
Ein Innenring 23 dieses Wälzlagers 18 wird zwischen
Innenring-Abstandshaltern 24 durch die Lagermutter 20 gehalten,
die mit dem Außengewindeabschnitt 19 der
Hauptwelle 11 verschraubt ist, während ein Außenring 25 des
Wälzlagers 18 zwischen
einem Außenring-Abstandshalter 26 und
einem Abdeckungselement 22 gehalten wird, das mittels eines
Bolzens 21 am rechten (in 1) Endabschnitt
des Gehäuses 12 befestigt
ist.
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Nun
wird die Funktionsweise des Schrägkugellagers
gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben.
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In
der Wellenlagerungsanordnung 60 gemäß dieser Ausführungsform
sind die Ölzufuhr düsen nicht zwischen
den Lagern 30 in den entsprechenden Reihen angeordnet,
stattdessen sind in den Außenring-Abstandshaltern 61 Ölzufuhrdüsen (Ölzufuhröffnungen) 62 ausgebildet.
Die Ölzufuhrdüsenlöcher 62 sind
so beschaffen, daß sie
mit einem im Gehäuse 12 ausgebildeten Ölzufuhrdurchlaß (nicht
gezeigt) in Verbindung stehen. Der Ölzufuhrdurchlaß ist mit
einer (nicht gezeigten) Schmierungsfluid-Zufuhrquelle verbunden,
die Öl/Luft
oder Öl-Nebel
liefert.
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Somit
kann das Schmieröl-Zufuhrsystem durch
Anordnen der Ölzufuhrdüsen 62 an
gegebenen Positionen der jeweiligen Außenring-Abstandshalter 61 in
der Nähe
der lastfernen Endabschnitte der Außenringe 32 als Pseudo-Außenring-Ölzufuhrsystem
ausgebildet werden.
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Im
Vergleich zu einem herkömmlichen
Außenring-Ölzufuhrsystem,
indem die Ölzufuhrlöcher direkt
in den Außenringen
der Lager ausgebildet sind, kann somit die Wellenlagerungsanordnung 60 einerseits
die gleiche Wirkung erzielen, d.h., sie wird nicht durch Luftvorhänge beeinflußt, andererseits kann
sie einen hohen Ölzufuhrwirkungsgrad
schaffen und einfach bearbeitet werden, so daß ihre Herstellungskosten verringert
werden können.
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Da
bei dieser Schmierung der lastferne Endabschnitt des Außenrings 32 des
Lagers 30 sich näher
bei den Kugeln 37 (bezüglich
der axialen Richtung der Hauptwelle 11), als der lastnahe
Abschnitt des Innenrings 30, kann ein großer Schmieröl-Entleerungsraum
geschaffen werden, so daß überschüssiges Schmieröl im inneren
Abschnitt des Lagers 30 mit hohem Wirkungsgrad abgeführt werden kann.
Dadurch können
sowohl ein Anstieg der Temperatur des Lagers 30 als auch
das für
die Drehung der Hauptwelle 11 erforderliche Drehmoment
reduziert werden.
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Außerdem ist
die Abmessung in Breitenrichtung des Außenrings 32 des Lagers 30 im
Vergleich beispielsweise mit dem in 6 gezeigten
herkömmlichen
Lager 90 gering. Dadurch wird die Laufbahnnut 36 des
Außenrings 32 selbst
dann, wenn das Drehmoment für
die Befestigung des Abdeckungskörpers 16 mittels
des Bolzens 15 übermäßig groß ist und
somit auf den Außenring 32 über die
Außenring-Abstandshalter 14 eine übermäßige Festziehkraft
ausgeübt
wird, kaum verformt. Dadurch kann verhindert werden, daß die Laufgenauigkeit
der Hauptwelle 11 aufgrund der Verformung der Laufbahn 36 des
Außenrings 32 abgesenkt
wird.
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2 zeigt eine Schnittansicht
der Hauptabschnitte eines Schrägkugellagers
gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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In
einer Wellenlagerungsanordnung 70 gemäß dieser Ausführungsform
wird als Ölzufuhrdüsenloch
(Ölzufuhröffnung) 71 eine
Gummidüse
verwendet, deren Öffnung
auf die Kugeln 37 gerichtet ist.
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Gewöhnlich wird
in einer Werkzeugmaschine eine Öl/Luft-Vorrichtung
bei einem Luftzufuhrdruck von 3,4·10–1 bis
4,4·10–1 MPa
(Überdruck)
verwendet.
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Wenn
in dieser Ausführungsform
eine ideale Düsenform
unter den Bedingungen berechnet wird, daß der Luftzufuhrdruck 0,39
MPa beträgt,
die Luftdurchflußmenge 25 Nl/Min
beträgt
und die Ölmenge in
Form kleinster Teilchen, d.h. die Schmieröl-Zufuhrmenge, 0,03·10–3 l/Min
beträgt
(den größten Teil
des Zufuhrrohrs nimmt die Luft ein), beträgt die Querschnittsfläche des
Halsabschnitts ungefähr
0,434 mm2 (Durchmesser ca. 0,74 mm), während die
Querschnittsfläche
des Öffnungsendes
ca. 0,577 mm2 (Durchmesser ca. 0,86 mm)
beträgt.
Während
die adiabatische Strömung
und der Reibungsverlust nicht berücksichtigt wurden, ist diese
Berechnung jedoch unter der Annahme gemacht, daß die Eintrittsströmungsgeschwindigkeit
null ist, die Eintrittsfläche unendlich
ist und der äußere Druck
0,1012 MPa ist.
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In
der obenerwähnten Ölzufuhrdüse ist die Luftströmungsgeschwindigkeit
im Einschnürungsabschnitt
gleich der Schallgeschwindigkeit (ungefähr 313 m/s) und ist die Lufteinleitungsgeschwindigkeit ungefähr 4,63
m/s.
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Durch
Verwendung der so ausgebildeten Ölzufuhrdüsenlöcher 71 als
Feinmengen-Schmierungsvorrichtungen
der Lager kann das Schmieröl den
Lagern 30 genau und mit hohem Wirkungsgrad zugeführt werden.
Daher kann die Menge des den Lagern 30 zugeführten Schmieröls verringert
werden.
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Indem
außerdem
die Luft ausgenutzt wird, die von den offenen Düsenenden unter Beschleunigung
und Abkühlung
ausgeblasen wird, kann die Kühlungswirkung
der Lager 30 erhöht
werden.
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Die
verbleibenden Abschnitte der Anordnung und die Funktionsweise der
zweiten Ausführungsform
stimmen mit jenen der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform überein.
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3(A) ist eine Schnittansicht
der Hauptabschnitte einer Wellenlagerungsanordnung 100,
mit einem Schrägkugellager
gemäß einer
dritten Ausführungsform.
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In
der Wellenlagerungsanordnung 100 gemäß dieser Ausführungsform
ist ein Düsenrahmen 102,
der dazu verwendet wird, einen Ölzufuhrdurchlaß 101a,
der im Gehäuse 101 ausgebildet
ist, und ein Ölzufuhrdüsenloch 62,
das im Außenring-Abstandshalter 61 ausgebildet
ist, miteinander zu verbinden, im Gehäuse 101 angeordnet.
In den Verbindungsabschnitt zwischen dem Düsenrahmen 102 und
dem Ölzufuhrdüsenloch 62 ist
ein O-Ring 103 eingesetzt.
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Der Ölzufuhrdurchlaß 101a ist
so ausgebildet, daß er
sich bei mit einer Schmierungsfluid-Versorgungsquelle (nicht gezeigt)
verbundenem Endabschnitt in axialer Richtung (in 3(A) in Links/Rechts-Richtung) des Gehäuses 101 erstreckt. Der
Düsenrahmen 102 ist
am Gehäuse 101 mittels eines
Bolzens 104 befestigt. Der Düsenrahmen 102 enthält eine Öffnung 102a im
Seitenabschnitt, die mit dem Ölzufuhrdurchlaß 101a in
Verbindung steht, einen Ölzufuhrdurchlaß 102b,
der darin strömendes Schmieröl, von der Öffnung 102a im
Seitenabschnitt strömt,
zum Bodenabschnitt des Düsenrahmens 102 führt und
enthält
eine Öffnung 102c im
Bodenabschnitt, die Schmieröl
zuführt.
Die Öffnung 102c im Bodenabschnitt
und ein O-Ring 103 sind jeweils an der inneren Umfangsfläche des
Gehäuses 101 angeordnet.
Was das Ölzufuhrdüsenloch 62 betrifft,
so sind im Umfangsabschnitt jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen jeweils
drei Ölzufuhrdüsenlöcher 62 angeordnet.
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3(B) ist eine Schnittansicht
längs der
Linie A-A in 3(A). Die Ölzufuhrdüsenlöcher 62 sind in
der Nähe
der Kontaktoberfläche
des Außenring-Abstandshalters 61 in
bezug auf den lastfernen Abschnitt des Außenrings 32 ausgebildet.
Jedes der Ölzufuhrdüsenlöcher 62 hat
einen im wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt.
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In
der obenbeschriebenen Wellenlagerungsanordnung 100 kann
durch Einsetzen des O-Rings 103 in den Verbindungsabschnitt
zwischen der Öffnung 102c im
Bodenabschnitt des Düsenrahmens 102 für die Zufuhr
von Schmieröl
und das Ölzufuhrdüsenloch 62 des
Außenring-Abstandshalters 62 die Dichtungseigenschaft
des Verbindungsabschnitts erhöht
werden, so daß der
Wirkungsgrad der Zufuhr von Schmieröl an das Lager 30 verbessert
werden kann.
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In
dieser Ausführungsform
sind im Umfangsabschnitt jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen drei Ölzufuhrdüsenlöcher 62 angeordnet.
Die Anzahl der Ölzufuhrdüsenlöcher 62,
die in jedem Lager auszubilden sind, ist jedoch nicht auf drei eingeschränkt, vielmehr
können
für jedes
Lager 30 ein oder mehr Ölzufuhrdüsenlöcher 62 vorgesehen
sein. Der Durchmesser des Ölzufuhrdüsenlochs 62 kann vorzugsweise
auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm gesetzt werden, ferner
können
die Ölzufuhrdüsenlöcher 62 in
der Weise angeordnet sein, daß sie
in bezug auf die axiale Richtung (in 3(A) die Links/Rechts-Richtung)
des Gehäuses 101 einen Neigungswinkel
von 60 bis 90° aufweisen.
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Um
ferner die Schmierungsleistung der Führungsfläche einer Halterung 34 zu
erhöhen,
kann auch in dem lastfernen Abschnitt des Außenrings 32 ein Ölzufuhrdüsenloch
ausgebildet sein.
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Diese
Ausführungsform
kann auch auf den Verbindungsabschnitt zwischen dem Ölzufuhrdüsenloch
und der inneren Umfangsfläche
eines Gehäuses,
in dem ein Düsenrahmen
wie in der obenerwähnten
ersten Ausführungsform
angeordnet ist, angewendet werden.
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Die übrigen Abschnitte
der Anordnung und die Funktionsweise der dritten Ausführungsform stimmen
mit jenen der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform im wesentlichen überein.
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4(A) ist eine Schnittansicht
der Hauptabschnitte einer Wellenlagerungsanordnung 110,
mit einem Schrägkugellager
gemäß einer
vierten Ausführungsform.
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In
der Wellenlagerungsanordnung 110 gemäß dieser Ausführungsform
ist in der Stirnfläche
eines Außenring-Abstandshalters 112,
die mit dem lastfernen Abschnitt 32a des Außenrings 32 in
Kontakt ist, ein Ölzufuhrdüsenloch
(Ölzufuhröffnung) 111 in
der Weise ausgebildet, daß es
durch die Stirnfläche
des Außenring-Abstandshalters 112 in
radialer Richtung einer zu lagernden Welle verläuft. Genauer sind in jedem
Lager 30 in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 angeordnet.
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In
einem Gehäuse 12 ist
ein Ölzufuhrdurchlaß 12a ausgebildet,
der mit einer (nicht gezeigten) Schmierungsfluid-Versorgungsquelle
verbunden ist und eine Öffnung 12b aufweist,
die in der inneren Umfangsfläche
des Gehäuses
ausgebildet ist, um Schmieröl
zuzuführen.
Die drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 stehen
jeweils mit der Öffnung 12b des Ölzufuhrdurchlasses 12a in
Verbindung. Das Schmieröl,
das durch die Öffnung 12b des Ölzufuhrdurchlasses 12a von
der Schmierungsfluid-Versorgungsquelle zugeführt wird, wird dem Lager 30 durch
die Ölzufuhrdüsenlöcher 111 zugeführt.
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4(B) ist eine Schnittansicht
längs der
Linie A-A in 4(A). Die
Querschnittsform des Ölzufuhrdüsenlochs 119,
das im Außenring-Abstandshalter 112 ausgebildet
ist, ist eine rechtwinklige Form.
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In
dieser Wellenlagerungsanordnung 110 kann die Ausbildung
des Ölzufuhrdüsenlochs 111 im Außenring-Abstandshalter 112 die
Bearbeitung des Ölzufuhrdüsenlochs 111 erleichtern,
so daß die
Herstellungskosten der Wellenlagerungsanordnung 110 gesenkt
werden können.
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Die
Form des Ölzufuhrdüsenlochs
kann auch entweder dreieckig oder im wesentlichen halbkreisförmig sein.
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Wie
oben beschrieben worden ist, wird in einer Werkzeugmaschine eine Öl/Luft-Schmierungsvorrichtung
unter der Bedingung verwendet, daß der Luftzufuhrdruck ungefähr 0,4 MPa
beträgt
und daß die
Luftdurchflußmenge
für ein
Luftrohr ungefähr
25 Nl/Min beträgt.
In diesem Fall liegt der Durchmesser des Ölzufuhrdüsenlochs in der Größenordnung
von 1 mm. Wenn die Querschnittsfläche des Ölzufuhrdüsenlochs zu klein ist, wird
die Durchflußmenge
der Luft verringert, so daß das
Schmieröl
nur schwer im Schmierungsrohr strömen kann. Wenn andererseits die
Querschnittsfläche
des Ölzufuhrdüsenlochs übermäßig groß ist, wird
der Impuls des aus dem Ölzufuhrdüsenloch
ausgespritzten Schmieröls
verringert, so daß das
Schmieröl
nur schwer in den inneren Abschnitt des Lagers strömen kann.
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In
dieser Ausführungsform
kann die Querschnittsfläche
des Ölzufuhrdüsenlochs 111 auf
einen Wert im Bereich von 0,3 mm2 bis 1,75 mm2 gesetzt werden. Außerdem sind
die drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 im
Umfangsabschnitt jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen angeordnet.
Die Anzahl der Ölzufuhrdüsenlöcher 111,
die in jedem Lager 30 auszubilden sind, ist jedoch nicht
auf drei beschränkt, vielmehr
können
in jedem Lager ein oder mehrere Ölzufuhrdüsenlöcher 111 ausgebildet
sein.
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Um
die Schmierungsleistung der Führungsfläche einer
Halterung 34 zu verbessern, kann auch im lastfernen Abschnitt
des Außenrings 32 ein Ölzufuhrdüsenloch
ausgebildet sein.
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Die übrigen Abschnitte
der Anordnung und die Funktionsweise der vierten Ausführungsform stimmen
mit jenen der obenerwähnten
ersten Ausführungsform
im wesentlichen überein.
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5(A) ist eine Schnittansicht
der Hauptabschnitte einer Wellenlagerungsanordnung 120,
mit einem Schrägkugellager
gemäß einer
fünften
Ausführungsform.
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In
der Wellenlagerungsanordnung 120 gemäß dieser Ausführungsform
ist in einem Gehäuse 101 ein
Düsenrahmen 102 angeordnet,
der dazu verwendet wird, einen Ölzufuhrdurchlaß 101a,
der im Gehäuse 101 ausgebildet
ist, und ein Ölzufuhrdüsenloch 111,
das in einem Außenring-Abstandshalter 112 ausgebildet
ist, zu verbinden. Im Verbindungsabschnitt zwischen dem Düsenrahmen 102 und
dem Ölzufuhrdüsenloch 111 ist
ein O-Ring 103 eingesetzt. Das Ölzufuhrdüsenloch 111 ist in
der Stirnfläche
des Außenring-Abstandshalters 112 ausgebildet,
die mit dem lastfernen Abschnitt 32a eines Außenrings 32 in Kontakt
ist, so daß es
durch die Stirnfläche
des Außenring-Abstandshalters 112 in
radialer Richtung einer zu lagernden Welle 110 verläuft.
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In
dieser Ausführungsform
sind in jedem Lager 30 in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung genauer
drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 angeordnet.
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5(B) ist eine Schnittansicht
der Wellenlagerungsanordnung 120 längs der Linie A-A in 5(A). Die Querschnittsform
jedes der Ölzufuhrdüsenlöcher 111,
die in der Stirnfläche
des Außenring-Abstandshalters 112 ausgebildet
sind, ist rechtwinklig.
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Da
in der obenbeschriebenen Wellenlagerungsanordnung 120 die Ölzufuhrdüsenlöcher 111 einfach
bearbeitet werden können,
können
die Herstellungskosten der Wellenlagerungsanordnung 120 gesenkt
werden. Außerdem
kann die Form jedes Ölzufuhrunterstützungslochs 111 dreieckig
oder im wesentlichen kreisförmig
sein. Außerdem
kann das Einsetzen des O-Rings 103 in den Verbindungsabschnitt zwischen
der Öffnung 102c des
Bodenabschnitts des Düsenrahmens 102 für die Zufuhr
des Schmieröls und
das Ölzufuhrdüsenloch 111 des
Lagers 30 die Dichtungseigenschaft des Verbindungsabschnitts
erhöhen,
so daß der
Wirkungsgrad der Zufuhr von Schmieröl an das Lager 30 erhöht werden
kann.
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In
dieser Ausführungsform
sind übrigens
in Umfangsrichtung jedes Lagers 30 in regelmäßigen Abständen drei Ölzufuhrdüsenlöcher 111 angeordnet.
Die Anzahl der in jedem Lager 30 auszubildenden Ölzufuhrdüsenlöcher 111 ist
jedoch nicht auf drei eingeschränkt,
vielmehr können
in jedem Lager ein oder mehrere Ölzufuhrdüsenlöcher 111 ausgebildet sein.
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Die übrigen Abschnitte
der Anordnung und die Funktionsweise der fünften Ausführungsform stimmen mit jenen
der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform im wesentlichen überein.
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Wie
oben beschrieben worden ist, befinden sich in den erläuterten
Ausführungsformen
die lastfernen Endabschnitte (in 2 die
linken Endabschnitte) der Außenringe 32 der
Lager 30 jeweils näher
bei den Kugeln 37 (in 2 näher bei
der rechten Seite bezüglich
der axialen Richtung der Hauptwelle 11), als die lastnahen
Endabschnitte (in 2 die
linken Endabschnitte) der Innenringe 31.
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Obwohl
daher jede Ausführungsform
eine einfache Anordnung aufweist und eine Senkung der Herstellungskosten
ermöglicht,
kann dennoch die gewünschte
Eigenschaft der Zuführung
und der Abführung
von Schmieröl
an die Lager 30 bzw. von diesen sichergestellt werden,
so daß die
Schmierung der Hauptwelle 11 gewährleistet ist. Dadurch kann
nicht nur der Temperaturanstieg des Lagers, sondern auch das für die Drehung
der Hauptwelle erforderliche Drehmoment verringert werden.
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Da
die Außenringe 32 der
Lager 30 in Breitenrichtung jeweils kurz sind, können die
Außenringe 32 nur
schwer verformt werden, wenn der Abdeckungskörper 16 am Gehäuse 12 festgezogen
wird. Dadurch kann eine Verformung der Laufbahnnuten 36 der
Außenringe 32 sicher
verhindert werden, so daß eine
Verringerung der Laufgenauigkeit der Hauptwelle 11, die
andernfalls durch die verformten Laufbahnnuten 36 der Außenringe 32 hervorgerufen werden
könnte,
verhindert werden.
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Die
verbesserte Laufgenauigkeit der Hauptwelle 11 kann die
Rotationsgenauigkeit der Hauptwelle 11 stark verbessern,
so daß die
Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine verbessert werden kann.
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Im
Vergleich zu einem Lager, das ein herkömmliches Außenring-Ölzufuhrsystem verwendet, in
dem Ölzufuhrlöcher direkt
im Außenring
des Lagers angeordnet sind, kann mit den obenbeschriebenen ersten
bis fünften
Ausführungsformen
eine äquivalente Ölzufuhrwirkung
erhalten werden. Das heißt, daß ohne den
nachteiligen Einfluß eines Luftvorhangs
ein hoher Ölzufuhrwirkungsgrad
erhalten werden kann. Da außerdem
die Ölzufuhrdüsenlöcher einfach
bearbeitet werden können,
können
die Herstellungskosten der Wellenlagerungsanordnung gesenkt werden.
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Wie
oben beschrieben worden ist, befinden sich die lastfernen Endabschnitte
der Außenringe
näher bei
den Rollkörpern
(bezüglich
der axialen Richtung der zu lagernden Welle), als die lastnahen
Endabschnitte der Innenringe.
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Obwohl
daher die Wellenlagerungsanordnung einen einfachen Aufbau aufweist
und ihre Herstellungskosten geringer sind, kann eine verbesserte Schmierungsleistung
bei der Schmierung der zu lagernden Welle sichergestellt werden.
Dies ermöglicht eine
Verringerung des Temperaturanstiegs des Lagers sowie des für die Drehung
der zu lagernden Welle erforderlichen Drehmoments. Da außerdem die
Außenringe
nur schwer verformt werden können, kann
die Laufgenauigkeit der zu lagernden Welle erhöht werden.
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Die
lastfernen Endabschnitte der Außenringe
befinden sich näher
bei den Rollkörpern
(bezüglich
der axialen Richtung der zu lagernden Welle), als die lastnahen
Endabschnitte der Innenringe, gleichzeitig befinden sich die lastfernen
Endabschnitte der Innenringe näher
bei den Rollkörpern
(bezüglich
der axialen Richtung der zu lagernden Welle), als die lastnahen
Endabschnitte der Außenringe.
Dadurch kann, obwohl diese Wellenlagerungsanordnung einen einfachen
Aufbau aufweist und ihre Herstellungskosten gesenkt werden können, eine
verbesserte Schmierungsleistung bei der Schmierung der zu lagernden
Welle gewährleistet
werden.
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Dadurch
können
sowohl ein Temperaturanstieg des Lagers als auch das für die Drehung
der zu lagernden Welle erforderliche Drehmoment gesenkt werden.
Da ferner die Außenringe
nur schwer verformt werden können,
kann die Laufgenauigkeit der zu lagernden Welle verbessert werden.
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Da
die obenbeschriebenen Schrägkugellager
in zwei oder mehr Reihen nebeneinander in axialer Richtung der zu
lagernden Welle zwischen der äußeren Umfangsfläche der
zu lagernden Welle und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet sind, sind die
Innenring-Abstandshalter jeweils zwischen den Innenringen der Kugellager
in den entsprechenden Reihen eingesetzt und sind die Außenring-Abstandshalter
jeweils zwischen den Außenringen
der Kugellager in den entsprechenden Reihen sowie zwischen den Außenring
des letzten Lagers und den Endabschnitt des Gehäuses eingesetzt. Dadurch kann,
obwohl diese Wellenlagerungsanordnung einen einfachen Aufbau aufweist
und ihre Herstellungskosten gesenkt werden können, eine gute Schmierungseigenschaft
der zu lagernden Welle sichergestellt werden. Dadurch können sowohl
der Temperaturanstieg des Lagers als auch das für die Drehung der zu lagernden
Welle erforderliche Drehmoment gesenkt werden.
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Die
obenbeschriebenen Schrägkugellager sind
in zwei oder mehr Reihen nebeneinander in axialer Richtung der zu
lagernden Welle zwischen der äußeren Umfangsfläche der
zu lagernden Welle und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet, wobei die
Innenring-Abstandshalter zwischen den Innenringen der Kugellager
in den jeweiligen Reihen eingesetzt sind, die Außenring-Abstandshalter jeweils
zwischen den Außenringen
der Kugellager in den jeweiligen Reihen sowie zwischen den Außenring
des letzten Lagers und den Endabschnitt des Gehäuses eingesetzt sind und die Ölentleerungslöcher zum
Abführen
des Schmieröls
jeweils an gegebenen Positionen der jeweiligen Außenring-Abstandshalter
in der Nähe
der Rollkörper
angeordnet sind. Dadurch kann diese Wellenlagerungsanordnung ähnlich wie
die obenbeschriebene Anordnung, obwohl sie einen einfachen Aufbau
aufweist und deren Herstellungskosten gesenkt werden können, eine gute
Schmierungseigenschaft der zu lagernden Welle gewährleisten.
Dies ermöglicht
eine Verringerung des Temperaturanstiegs des Lagers sowie des für die Drehung
der zu lagernden Welle erforderlichen Drehmoments.
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Die
Schrägkugellager
sind in zwei oder mehr Reihen nebeneinander in axialer Richtung
der zu lagernden Welle zwischen der äußeren Umfangsfläche der
zu lagernden Welle und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet, wobei die
Innenring-Abstandshalter
jeweils zwischen den Innenringen der Kugellager in den jeweiligen
Reihen eingesetzt sind, die Außenring-Abstandshalter
jeweils zwischen den Außenringen
der Kugellager in den jeweiligen Reihen sowie zwischen den Außenring
des letzten Lagers und den Endabschnitt des Gehäuses eingesetzt sind und die Ölzufuhrlöcher für die Zufuhr
von Schmieröl
jeweils an gegebenen Positionen der entsprechenden Außenring-Abstandshalter
in der Nähe der
lastfernen Endabschnitte der Außenringe
angeordnet sind. Dadurch kann diese Wellenlagerungsanordnung ähnlich wie
die obenbeschriebenen Anordnungen, obwohl sie einen einfachen Aufbau
aufweist und ihre Herstellungskosten gesenkt werden können, eine
gute Schmierungseigenschaft der zu lagernden Welle sicherstellen.
Dadurch können
ein Temperaturanstieg des Lagers und das für die Drehung der Welle erforderliche
Drehmoment verringert werden.