DE102019200639A1

DE102019200639A1 - Lageranordnung und Verwendung der Lageranordnung

Info

Publication number: DE102019200639A1
Application number: DE102019200639.6A
Authority: DE
Inventors: Philipp Metz
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-07-23
Also published as: WO2020148201A1

Abstract

Eine Lageranordnung umfasst ein Außenteil und Innenteil, die über Wälzkörper nach Art eines Wälzlagers wenigstens verschwenkbar gegeneinander gelagert sind, und ein Dichtungsteil, das zwischen einem die Wälzkörper beinhaltenden Raum und der Umgebung abdichtetet, wobei das Wälzlager und das Dichtungsteil derart gestaltet sind, dass sie dynamische Auslenkungen von der Achsenparallelität von Außenteil zu Innenteil von bis zu ca. ± 2° funktionserhaltend ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung und eine Verwendung der Lageranordnung.
Aus dem Stand der Technik sind Lageranordnungen bekannt, umfassend ein eigentliches Wälzlager und ein das Wälzlager umgebendes Gehäuseteil, in dem das Wälzlager angeordnet ist, zur Lagerung einer Walze oder einer durch eine Hintereinanderreihung mehrerer Scheiben gebildeten Walze eines landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräts, insbesondere bei einer Stabwalze, Zahnpackerwalze, Keilringwalze, Cracker-Disk-Walze, Trapezringwalze oder dergleichen. Dabei kommt es aber immer wieder zu Ausfällen, bei denen unter anderem das Gehäuseteil durch Überhitzung beschädigt wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lageranordnung zu schaffen, bei der dieses Problem beherrscht ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung beruht dabei unter anderem auf dem Erkennen, dass besagte Ausfälle durch dynamische Achsenparallelitätsabweichungen zwischen der Hauptachse der Walze und deren Lageraufnahme beim Nutzen der Walze herrühren.
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren.
Die 1 zeigt den oberen Bereich eines Längsschnitts durch eine erfindungsgemäße Lageranordnung, die zur Lagerung eines axialen Endes einer Walze oder einer durch eine Hintereinanderreihung mehrerer Scheiben gebildeten Walze eines landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräts, insbesondere bei einer Stabwalze, Zahnpackerwalze, Keilringwalze, Cracker-Disk-Walze, Trapezringwalze oder dergleichen eingesetzt ist. Dabei umfasst die Lageranordnung ein Gehäuseteil 10, in dem ein Wälzlageraußenteil, kurz als Lageraußenring 31 bezeichnet, eingebaut ist. Das Gehäuseteil 10 umfasst einen verschließbaren Schmierkanal 13, der in einer am Außenmantel des Lageraußenrings 31 radial umlaufenden Schmiernut mündet, von der in Umfangsrichtung verteilt mehrere den Lageraußenring 31 radial durchdringende Schmierkanäle ausgebildet sind. In anderen Ausführungen ist natürlich auch eine Ausbildung ohne besagte Kanäle und Nut möglich, z.B. wenn ein auf Lebenszeit fettgeschmiertes Wälzlager eingesetzt ist.
Weiterhin umfasst die Lageranordnung der 1 ein Wälzlagerinnenteil, kurz als Lagerinnenring 32 bezeichnet, das auf einer nicht näher dargestellten Welle 20 befestigt ist. Zwischen dem Lageraußenring 31 und Lagerinnenring 32 sind tonnen- bzw. fassartige ausgebildete Wälzkörper, kurz als Rollen 34 bezeichnet, angeordnet, die zum Abrollen auf entsprechenden Abrollbahnen des Lageraußenrings 31 und des Lagerinnenrings 32 vorgesehen sind. Die Rollen 34 der beiden Rollenreihen sind dabei in einem Käfig angeordnet, der ein gegenseitiges unmittelbares Berühren der Rollen 34 untereinander verhindert. Zwischen den beiden Rollenreihen ist noch ein Gleitring angeordnet.
Die Wälzlagerteile bilden dabei zusammen ein Pendelrollenlager, mit dem Achsenparallelitätsabweichungen zwischen dem Gehäuseteil 10 bzw. dem damit fest verbundenen Lageraußenring 31 und der Welle 20 bzw. dem damit fest verbundenen Lagerinnenring 32 von bis zu ca. ± 2° ohne Beeinträchtigung der Wälzlagerfunktionalität beherrschbar sind. Dabei rührt die Kompensationsmöglichkeit des Pendelrollenlagers für Achsenparallelitätsabweichungen insbesondere daher, dass die Abrollbahnen am Lageraußenring 31 auf einer gemeinsamen Kugeloberfläche liegen. Natürlich können insbesondere hinsichtlich Käfig und Gleitring auch andere pendelrollenlagertypische Ausbildungen eingesetzt sein. In anderen Ausführungen kann auch jeder andere Wälzlagertyp eingesetzt sein, der eine ähnliche Achsenparallelitätsabweichung zulässt, z.B. ein einreihiges Tonnenlager oder Toroidalrollenlager.
Ferner umfasst die Lageranordnung ein Dichtungsteil 40, das dem die Rollen 34 beinhaltenden Raum von außen her derart vorgeschaltet ist, dass dieser Raum und die Umgebung gegeneinander abgedichtet sind, sprich insbesondere Verunreinigungen von außen her nicht in den Raum gelangen. Das Dichtungsteil 40 ist dabei ebenso wie das Wälzlager derart ausgelegt, dass dynamische Achsenparallelitätsabweichungen zwischen dem Gehäuseteil und der Welle von bis zu ca. ± 2° ohne bzw. wenigsten ohne wesentliche Beeinträchtigung der Dichtwirkung beherrschbar sind. Dabei kann dem Dichtungskontaktbereich zwischen den gegeneinander zum Drehen vorgesehenen Bauteilen, also zwischen dem Dichtungsteil 40 und einer Gegenfläche, an der das Dichtungsteil 40 beim Drehen zum schleifenden Anliegen vorgesehen ist, zur Erhöhung der Abdichtwirksamkeit von außen her eine Dichtkammer 49 vorgelagert sein, die mit einem Dicht- oder Schmiermittel befüllt und beispielsweise über einen eignen, verschließbaren Nachfüllkanal 14 von außen her mit dem Dicht- oder Schmiermittel nachfüllbar ist. Ausführungen ohne besagte Dichtkammer sind natürlich ebenso möglich.
Das vorausgehend zur 1 Beschriebene gilt so auch für die 3 bis 5, 8 bis 11, 13, 15 und 16, so dass dort lediglich und insbesondere auf die zur 1 bzw. zu vorausgehend beschriebenen Figuren abweichenden Merkmale eingegangen wird, da die vorausgehende Beschreibung dort ebenso gilt.
Bei der 1 ist das Dichtungsteil 40 als ein V-Ring insbesondere aus einem Elastomer- oder Polymermaterial ausgebildet, wobei dessen Dichtlippe an einer mit dem Gehäuseteil 10 verbundenen Kontaktscheibe 41 schleifend anliegt. Das Design des V-Rings mit der vom Grundkörper des V-Rings schräg auskragenden Dichtlippe stellt dabei ein dichtes Anliegen der Dichtlippe an der Kontaktscheibenstirnseite auch bei besagten dynamischen Achsenparallelitätsabweichungen sicher. Am anderen axialen Ende stützt sich der V-Ring an einer mit dem Lagerinnenring 32 verbundenen Wellenscheibe 42 ab, die im Zusammenspiel mit dem Gehäuseteil 10 weiter derart gestaltet ist, dass besagte Achsenparallelitätsabweichungen nicht zu einem Berühren von Wellenscheibe 42 und Gehäuseteil 10 führen. Gleichzeitig wird damit mit Vorteil eine labyrinthartige Vorabdichtung erzielt. Natürlich kann die Wellenscheibe 42 alternativ auch direkt auf der Welle 20 angeordnet sein.
Die 2 zeigt als schematische Skizze einen alternativen Einbau der Kontaktscheibe 41 der 1 am Gehäuseteil 10 über ein elastisches ringartiges Zusatzelement 43. Aufgrund der sozusagen elastischen Lagerung der Kontaktscheibe 41 wir damit die Eigenschaft der V-Rings, Achsenparallelitätsabweichungen ohne Dichtungsverlust auszugleichen zusätzlich unterstützt bzw. den beherrschbare Achsenparallelitätsabweichungsbereich nochmals erweitert.
Die Ausführungen der 3 und 4 unterscheiden sich von der der 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Lageranordnung insbesondere um den Bereich des V-Ring-förmigen Dichtungsteils 40 herum anders gestaltet ist. So ist beispielsweise die Kontaktscheibe 41 der 1 in der Ausführung gemäß der 3 durch ein massigeres, gleichzeitig Teile des Gehäuseteils 10 ausbildendes Bauteil 41' ersetzt. Auch die mit der Welle 20 verbundene Wellenscheibe 42' der 3 unterscheidet sich deutlich von der der 1. Aber auch bei der 3 sind das Bauteil 41' und die Wellenscheibe 42' insbesondere in ihrem einander gegenüberliegenden Bereichen derart aufeinander abgestimmt gestaltet, dass besagte Achsenparallelitätsabweichung nicht zu einem Berühren dieser beiden Bauteile führt. Entsprechendes gilt für die 4, wobei bei der 4 die Kontaktscheibe sozusagen einstückig und materialeinheitlich vom Gehäuseteil 10 ausgebildet ist.
Gegenüber der 1 sind bei der Ausführung gemäß der 5 anstelle des V-Rings nunmehr zwei Axialwellendichtringe eingesetzt. Anstelle der Kontaktscheibe 41 der 1 liegt bei der 5 der Axialwellendichtring 40a unmittelbar an der Stirnseite des Lageraußenrings 31 an. Die Axialwellendichtringe 40a und 40b können dabei gemäß den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbespielen von Axialwellendichtringen ausgebildet sein, wobei bezugnehmend auf den in der 7 dargestellten Gammaring insbesondere aus einem Elastomer- oder Polymermaterial mit einem den Gammaring teilweise umgebenden Metallgehäuse auch Ausführungen ohne das Metallgehäuse möglich sind.
Die 8, 9 und 10 zeigen Abwandlungen der 7. Insbesondere hinsichtlich der Ausführung gemäß der 9 sei darauf hingewiesen, dass diese Ausführungsform eine spezielle Ausbildung der Welle mit einem Absatz oder Flansch erfordert.
Die 11 zeigt eine Ausführungsform bei der ein wiederum anders ausgebildeter Axialwellendichtring zum Einsatz kommt, wobei dieser Axialwellendichtring nach Art eine Kassettendichtung oder aber auch nach Art des in der 12 dargestellten Axialwellendichtrings ausgebildet sein kann. Die beschriebenen Axialwellendichtringe garantieren dabei ebenso wie die vorausgehend beschriebenen V-Ringe ein sicheres dichtes, schleifendes Anliegen am gegenüberliegenden Kontaktflächenbereich auch bei besagter Achsenparallelitätsabweichung.
Die 13 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel mit einem speziellen Wellendichtring, der entsprechend der 14 ausgebildet ist, wobei innerhalb der Dichtrings mit einem Metallgehäuse eine Kombination aus einer nichtrostenden Zugfeder und Blattfedern zum Einsatz kommt, die am gesamten Umfang angebracht sind, dies sorgt auch bei schwierigen Betriebsbedingungen für eine effektive Abdichtung und damit für eine lange Gebrauchsdauer.
Die 15 und 16 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen spezielle Dichtungsteile mit einem faltenbalgartigen Mittenteil zum Einsatz kommen.
Die 17 zeigt andere Axialwellendichtringausbildungen, die bei den vorausgehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen alternativ als Dichtungsteile zum Einsatz kommen können.
Schließlich kann das Dichtungsteil auch eine speziell ausgebildete kammartig ineinandergreifende Labyrinthdichtung umfassen, wie diese in der 18 gezeigt ist. Dabei besteht die spezielle Ausbildung darin, dass Zähne wenigstens einer der Kammstrukturen abgeschrägt ausgebildet sind und/oder der Zwischenraum zwischen den Kammstrukturen so ausgelegt ist, dass die Achsenparallelitätsabweichungen nicht zum Berühren der Kammstrukturen führen.

Claims

Lageranordnung, umfassend ein Außenteil und Innenteil, die über Wälzkörper nach Art eines Wälzlagers wenigstens verschwenkbar gegeneinander gelagert sind, und umfassend ein Dichtungsteil, das zwischen einem die Wälzkörper beinhaltenden Raum und der Umgebung abdichtetet, wobei das Wälzlager und das Dichtungsteil derart gestaltet sind, dass sie dynamische Auslenkungen von der Achsenparallelität von Außenteil zu Innenteil von bis zu ca. ± 2° funktionserhaltend ermöglichen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei das Innenteil und das Außenteil sowie mit diesen fest verbundene, nicht berührend abdichtende Bauteile derart gestaltet sind, dass bei den Auslenkungen die gegeneinander wenigsten verschwenkbare Teile frei von einem gegenseitigen Berühren sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Außenteil ein Gehäuseteil und ein darin angeordnetes Wälzlageraußenteil, auf dem die Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind, umfasst, und insbesondere das Wälzlageraußenteil im Gehäuse festsitzend angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Innenteil eine Welle und ein darauf angeordnetes Wälzlagerinnenteil, auf dem die Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind, umfasst, und insbesondere das Wälzlagerinnenteil festsitzend auf der Welle angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wälzlager als ein Pendelrollenlager, Tonnen- oder Toroidalrollenlager ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Dichtungsteil wenigstens einen Axialwellendichtring, insbesondere umfassend einen V-Ring oder Gammaring, oder einen Wellendichtring mit Zug- und Blattfedern umfasst.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Dichtungsteil eine Labyrinthdichtung mit ineinander eingreifenden Kammstrukturen umfasst, wobei die Zähne wenigstens einer der Kammstrukturen so abgeschrägt sind und/oder der Zwischenraum zwischen den Kammstrukturen so ausgelegt ist, dass die Auslenkungen nicht zum Berühren der Kammstrukturen führen.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei dem Dichtfunktionsbereich des Dichtungsteils zur Umgebung hin vorgelagert eine mit Dicht- oder Schmiermittel befüllbare, insbesondere auch wiederbefüllbare Kammer vorgelagert ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei dem Dichtungsteil und ggf. der Kammer zur Umgebung hin eine Vorschaltdichtung, insbesondere eine Schleuderscheibe und/oder eine Spalt- oder Labyrinthabdichtung ausbildend, vorgelagert ist.
Verwendung der Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Lagerung einer Walze oder einer durch eine Hintereinanderreihung mehrerer Scheiben gebildeten Walze eines landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräts.