DE1056882B

DE1056882B - Kugellager, insbesondere fuer hochtourige Rotationskoerper

Info

Publication number: DE1056882B
Application number: DET10060A
Authority: DE
Inventors: Alois Teufel
Original assignee: ALOIS TEUFEL
Current assignee: ALOIS TEUFEL
Priority date: 1954-10-05
Filing date: 1954-10-05
Publication date: 1959-05-06

Description

Kugellager, insbesondere für hochtourige Rotationskörper Die Erfindung betrifft ein sich selbsttätig einstellendes Kugellager, das insbesondere für hochtourig laufende Körper bestimmt ist.
Schnell laufende Rotationskörper, wie z. B. Motorenanker, Kreisel aller Art usw., lassen, besonders beim Anlaufen, den ruhigen Gang vermissen, was zumeist auf eine zu starre Lagerung der Welle oder auf eine zu minimale Unwucht im Rotationskörper zurückzuführen ist. Diese Vibration des Drehkörpers überträgt sich über die Lagerstellen auf die ganze Maschine mit den bekannten Nachteilen;, wie unruhiger Gang, große Lagerabnutzung, Bruchbildung durch Vibration usw.
Die bekannten ein- oder zweireihigen Pendelkugellager gestatten wohl eine Winkelausweichung der Achse des rotierenden Körpers aus der vom Lagerumbau vorbestimmten Achsenrichtung in engen Grenzen, sie sind jedoch nicht in der Lage, geringe Unwuchten, die sich bei hochtourigen Rotationskörpern bereits äußerst schädlich auswirken, restlos in sich aufzunehmen. Auch zweireihige Pendelkugellager mit einem aus zwei gegeneinander verschwenkbaren Teilen bestehenden äußeren oder inneren Laufring können die Übertragung von unerwünschten Schwingungen auf die Lagerböcke nicht verhindern.
Es sind nunmehr bereits sich selbsttätig einstellende Kugellager bekanntgeworden, die aus mindestens zwei einander umfassenden Pendelkugellagern bestehen, bei denen der Außenring des Innenlagers und der Innenlaufring des äußeren Lagers zu einer als Zwischenring dienenden Buchse vereinigt sind.
Bei einem dieser Kugellager ist ein kleines Pendelkugellager mit einem großen koaxial so zusammengebaut, daß auch die Zentren der kugeligen Laufflächen zusammenfallen. Dadurch sollen die Schwenkungen der Wellenachse, wie bei Pendellagern. bekannt, nicht nur ermöglicht, sondern auch das äußere Pendellager besonders erleichtert werden. Der Außenring des inneren Pendellagers ist außen ebenfalls kugelig. Bei Schwenkungen der Wellenachse nimmt dieser Zwischenring, auf den nicht kreisenden Kugeln des äußeren Lagers schwenkbar ruhend, nur an den Wellenschwenkungen teil, wodurch die Kugeln des inneren Lagers vor Laufrichtungsänderungen gegenüber ihrer Außenlauffläche geschützt werden sollen. Solche Kugellager haben den Nachteil, daß sie in radialer Richtung zur Wellenachse keinerlei Nachgiebigkeit aufweisen, so daß bei ihnen also störende und gefährliche durch Unbalanz der rotierenden Massen entstehende Vibrationen nicht unschädlich gemacht werden können.
Der Zwischenring eines weiteren Kugellagers besitzt einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt und einen zweiteiligen, an der Innenseite sphärisch ausgebildeten Außenring. Da bei diesem Lager die Gefahr besteht, daß sich bei einem Seitendruck gegen die Welle die äußeren Kugelreihen verklemmen, ist es erforderlich, durch lose Zentrierung der Welle dem Kugellager ein großes Spiel zu geben, was wiederum störende Vibrationen zur Folge hat. Ein automatischer Unwuchtausgleich ist auch hier nicht erzielbar. Um die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen, wird nunmehr ein Kugellager der vorgenannten Gattung vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß der Zwischenring im wesentlichen eine zylindrische Außenfläche und eine sphärische Innenfläche aufweist und die Pendelmittelpunkte beider Lager in axialer Wellenrichtung derart gegeneinander versetzt sind, daß exentrisch auftretende Unwuchtkräfte durch in weitesten Grenzen erfolgendes Verschwenken des Zwischenringes von dem Lager aufgenommen werden.
Die versetzte Anordnung der Pendelmittelpunkte ergibt einen Hebelarm, sobald eine seitlich gegen den Wellenzapfen wirkende Kraft auftritt.
Durch die Hebelarmwirkung kann sich die Seitenkraft in ein die Widerstände wie Reibung usw. sicher überwindendes Schwenkmoment des Zwischenringes umsetzen. Der rotierende Körper kann sich somit automatisch auswuchten und statt um seine Konstruktionsachse um die resultierende Schwerachse drehen. Die in an sieh bekannter Weise gegen die Betriebszahl verminderte Zwischenringdrehzahl bietet dabei ein sehr willkommenes Dämpfungsmittel gegen etwaige Schwingungsresonanz.
Nachstehend sei die Erfindung an Hand der Zeichnungen, die drei Kugellager im Längsschnitt zeigen, näher erläutert. Gemäß Fig. 1 besteht das Kugellager aus drei im Durchmesser verschieden großen Ringen 1, 2, 3, die ineinandergesetzt sind und bei denen je nach dem Verwendungszweck zwischen den Ringen 1 und 2 bzw. 2 und 3 in bekannter Weise Kugeln 4 bzw. 5 eingesetzt sind, so daß gewissermaßen zwei ineinandergesetzte Kugellager entstehen. Die Ringe 1 und 3 entsprechen in ihrer Breite denen der normalen Kugellager, während der Ring 2 breiter als der äußere Ring sein kann und mit der linken Stirnfläche des Ringes 1 auf einer Ebene liegt. Der innere Ring 3 liegt mit der rechten Stirnfläche des Ringes 2 ebenfalls in gleicher Ebene. Der als Zwischenring dienende Ring 2 weist im wesentlichen eine zylindrische Außenfläche 6 und eine sphärische Innenfläche 7 auf. Ebenso ist die Innenfläche 8 des Ringes 1 sphärisch ausgestaltet. Hierdurch wird ein gleichzeitiges, voneinander unabhängiges Schwenken der Ringe 2 und 3 ermöglicht.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die inneren und äußeren Kugelkränze 9, 10 bzw. 11, 12 so angeordnet, daß sich eine zur Achse der konzentrischen Kränze senkrechte gedachte Ebene A, die sich mittig zwischen den inneren Kugelkränzen 9, 10 erstreckt, im Abstand von einer Ebene B befindet, die sich senkrecht zur Achse mittig zwischen zwei äußeren Kugelkränzen 11, 12 erstreckt.
Die Wirkungsweise des Kugellagers ist nunmehr gemäß Fig. 3 wie folgt: Jede statische oder dynamische Unwucht eines Rotors wird auf die Welle 13 übertragen. Während der Rotation wirken die von der Unwucht entwickelten Zentrifugalkräfte radial gegen die inneren Kugelkränze 9, 10 und auf die Innenfläche 14 des Zwischenringes 15. Da die äußeren Kugelreihen in der obigen Weise axial gegen die inneren versetzt sind, tritt unter der Wirkung der radial gegen die inneren Kugelkränze wirkenden Zentrifugalkräfte eine Bewegung des Zwischenringes 15 quer zum Außenring 16 und eine sie begleitende Querbewegung der äußeren Kugelkränze gegenüber der Innenfläche 17 des Ringes 16 auf. Die erfindungsgemäße Anordnung der inneren und äußeren Kugelreihen ergibt eine Hebelwirkung, auf Grund deren der Zwischenring 14 quer und unabhängig vom Außenring 16 oszilliert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Sich selbsttätig einstellendes Kugellager, insbesondere für hochtourige Rotationskörper, bestehend aus mindestens zwei einander umfassenden Pendelkugellagern, bei denen der Außenring des Innenlagers und der Innenlaufring des äußeren Lagers zu einer als Zwischenring dienenden Büchse vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring im wesentlichen eine zylindrische Außenfläche und eine sphärische Innenfläche aufweist und die Pendelmittelpunkt;: beider Lager in axialer Wellenrichtung derart gegeneinander versetzt sind, daß exzentrisch auftretende Unwuchtkräfte durch in weitesten Grenzen erfolgendes Verschwenken des Zwischenringes von dem Lager aufgenommen werden.
2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse breiter als der Innenring (3) und der Außenring (1) ist.
3. Kugellager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Ringen jeweils zwei Kugelringreihen vorgesehen und die Kugellaufebenen so gegeneinander versetzt sind, daß je eine Kugelringreihe eines Paares mit der ungleichseitigen Reihe des anderen Paares in etwa derselben Ebene umläuft. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 870 047; USA.-Patentschriften Nr. 2 333 970, 2 100 725, 1457 584, 1440 131; schweizerische Patentschrift Nr. 300378; französische Patentschriften Nr. 582 661; 521885.