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Zwischen dem Oberwagen und dem Unterteil von Kranen und Baggern angeordnete
einreihige, mit senkrechten Trennfugen versehene Kugeldrehverbindung Die Drehverbindung
eines Baggers oder Kranes ist ganz anders gearteten Kräften ausgesetzt als die üblichen
Drehlager. Schon beim Schwenken des Oberwagens mit leerem und vollem Grabgefäß verändert
sich die Last pro Kugel um ein Vielfaches. Bei der Grabarbeit aber treten so hohe
Lasten auf, daß der Oberwagen kippt, wobei die Kipplasten dann nur an der zum Ausleger
hin und der zum Gegengewicht hin liegenden Seite der Laufbahnen aufgefangen werden
und nur durch die Verformung von Kugeln und Laufbahnen auf mehrere Kugeln übertragen
werden können. Diese Verformung aber läßt sich rechnerisch schlecht erfassen und
bleibt nicht immer im ela# stischen Bereich. Das führt, wenn nicht zur Zerstörung
der Laufbahn, zumindest zur Vergrößerung des Spieles zwischen Kugel und Laufbahn
und zum Ab-
heben der Laufbahnen, wodurch die Einzellasten pro Kugelzioch
mehr ansteigen. Dann ist aber eine Zerstörung unausbleiblich, und damit ist die
Lebensdauer des Lagers begrenzt. Man kann dem nur mit großer Präzision und mit einwandfrei
gehärteten Laufbahnen entgegenwirken. Einlaufen kann sich ein solches Lager aber
nicht, denn mit zunehmendem Spiel werden die Laufeigenschaften schlechter.
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. Bei den bekannten, auf einer Reihe Kugeln gelagerten Drehverbindungen
sind die dem Oberwagen und dem Unterwagen zugeordneten Laufringe, fest mit diesen
verschraubt, die Hersteller verlangen sogar, daß diese Schrauben öfter nachgezogen
werden. Damit wird eine Verformung der Laufringe, -die schon durch ihre Zentrierungen
festgehalten sind-, unter Last behindert.
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I Der Erfindung liegt die Aufgabe, zugrunde, die hck,en Kipplasten,
die bisher durch die relativ geringe Verformung der Kugeln und Laufbahnen auf mehrere
Kugeln übertragen wurden, durch ein Glied der Kugeldrehverbindung,'das eine größere
Verformung im edstischen Bereich zuläßt, auf -eine möglichst große Anzahl von Kugeln
zu verteilen. .
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# , Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß der
dem Oberwagen zugeordnete Laufring mit dem Oberwagen so verbunden ist, daß die Befestiggng
eine radiale Verf#rinung. des Laufringes in seiner Gesamtheit unter dem Einfluß
der Last zuläßt.
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Der Laufrinsi kann nun unter der hohen vom Kippen herrührenden Auflast
ausweichen. üblicherweise .sind diese einrilligen, doppeltwirkenden Lager für Bagger
so gestaltet, daß die Druckrichtung der Kugeln auf die Laufbahnen in einem Winkel
zur ,Senkrechten steht. Beträgt dieser Winkel 45', dann ist dem auswärts oder ajwär-tsgerichteten
Druck, ein gleichgroßer Druck in waagerechter Richtung zugeordnet. Dieser zwingt
nach der ' Erfindung den gegen den Oberwagen verschi.ebbaren 4aufring, sich
zu verformen, wodurch die höchstbelasteten Kugelnd entlastet werden und bisher unb.elastete
mit zum, Tragen herangezogen werden.
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Um das Maß der Verforrnung des de Oberwagen I ilm
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zugeordneten Laufringes festzulegen, wird nach einer weiteren Ausbildung
der Effindung vorgeschlagen, daß an seiner Innen- und Außenseite liegende Zentrierleisten
am Oberwagen vorhanden sind, deren Anordnung die Verformung des taufringes zuläßt,
das Maß seiner Verformung aber begrenzt.
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Beiden starken Auflasten, die ein Ausweichen des dem Oberwagen zugeordneten-Laufringes
zur Folge haben, wird die anfangs in 45' liegende Druckrichtung der Kugeln auf die
Laufbahnen in eine steilere Lage gedreht,-wodurch sich die,zugeordneten Kräfte in.
waagerechter Richtung vermindern, die senkrechten Drücke also ansteigen. Um die
Lastaufnahmefähigkeit des Drehlagers zu erhalten, weist nach einer weiteren Ausbildung
der Erfindung der dem Oberwagen zugeordnete Laufring an seinem dem Ausleger zugewandten
Teil zwischen seinem Auflager gegen den Oberwagen und der Kugellaufbahn eine waagerechte,
nutartige Einfräsung auf, die an dieser Stelle tiefer in den Laufring eindringt
als die Kugellaufbahn und dann nach beiden Seiten hin allmählich flacher wird und
sich über einen Bogen von 90' oder mehr -erstreckt.
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# Die mit der Erfindung erzielten Vorteile,bestehen insbesondere darin,
daß die an den Kugellaufbahnen der Drehverbindung zwischen Oberwagen und Unterteil
von Baggern und Kranen gg der zum Ausleger und auch der zum Gegengewicht hin liegenden
Seite
auftretenden hohen Drücke auf eine möglichst große Anzahl
von Kugeln übertragen werden. Die radiale Verformung des ganzen dem Oberwagen zugeordneten
Laufringes erreicht viel höhere Werte und kann daher die Kipplasten viel besser
verteilen als die geringen Verforinungen an Kugeln und Laufbahnen der bisherigen
Ausführungen. -Eine erhöhte Lastaufnahmefähigkeit und Lebensdauer ist die Folge.
Unterstützt wird diese Wirkung- dadurch, daß die höchstbelasteten Teile des Laufringes
durch eine waagerechte Einfräsung -auch in axialer Richtung nachgeben können,
wodurch die Drehverbindung auch bei größerwerdendem Spiel ihre guten Laufeigenschaften
behält.
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Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele.
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Ab b. 1 zeigt einen Bagger mit eingetragenen Kippkräften,
A b'b. 2 eine einrillige Kuäeldrehverbindung im Querschnitt und
A b b. 3 einen : schematischen Querschnitt durch die zum Ausleger
hin liegenden Lagerringe; A b b. 4 zeigt Zentrierleisten, Ab b. 5
eine besondere Ausbildung der Laufringe und A b b. 6 eine Anordnung mit Innenverzahnung.
Der Oberwagen 1 des Baggers 2 hat in unbelastetein Zustand seinen Schwerpunkt
etwa in der Mitte, so daß älie'Kugeln der zwischen dem Oberwagen 1 und dem
Unterwagen 3 liegenden Drehverbindung etwa gleichmäßig belastet sind. Bei
vollem Löffel 4 in der gezeichneten Stellung liegt der Schwerpunkt schon etwa an
dem zum Ausleger hin liegenden Rand der Laufbahn. Die gesamte Last des Oberwagens
liegt theoretisch nur auf den wenigen Kugeln bei A. Praktisch wandert der
Druck etwas zur Mitte und erzeugt an dem zum Gegengewicht hin liegenden Rande der
Laufbahn, also bei B, einen geringen, aufwärts gerichteten Druck. Beim Graben mit
vollem Gegendruck P entsteht bei A eine große abwärts gerichtete Kraft P"
und bei B eine kleinere, aufwärts gerichtete Kraft Pb. Diese Kräfte können sich
nicht auf einem längeren Stück der Laufbahn, etwa je auf der halben Anzahl
der Kugeln abstützen, sondern nur auf einem geringen Bogenstück mit wenigen bei
A und B liegenden Kugeln. Dabei erhalten die Randkugeln die höchsten Drücke.
-Nur mit großer Präzision hergestellte Lager bringen mehrere Kugeln zum Tragen.
Ist Spiel vorhanden oder stellt sich solches unausbleiblich ein, dann tragen theoretisch
an der Ausleger- und an der Gegengewichtsseite nur je ein bis zwei Kugeln.
Das Lager wird also im Betrieb örtlich überlastet und sehr bald schlechter.
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In Abb.2 sind die Verhältnisse bei kippendem Bagger dargestellt. Die
große Abwärtskraft P" und die kleinere Aufwärtskraft Pb sind in der Mitte der Kugeln
angreifend gedacht, die Kräftepläne sind der übersicht halber darunter gezeichnet.
Die bei A liegende Kraft P", die den Kugeldruck Pd auf den Laufbahnen in
einer Richtung von etwa 45' etzeugt, löst eine waagerecht gerichtete Kraft Pl, aus,
die in diesem Falle genauso groß wie P, ist. Sie muß auf der Gegenseite bei B eine
gleichgroße waagerechte Kraft Ph erzeugen, die mit der Kraft Pb eine Resultante
P, bildet, die flacher liegt und die Kugeldruckrichtung angibt. Der obere Laufring
6 ist nun so gelagert, daß er durch die vorn und hinten angreifenden großen
Kräfte Ph etwas verformt werden kann. Er hat die Luft 7 gegenüber dem Zentrierring
8, und die Hülsen 9 über den Befestigungsschrauben 10 sorgen
dafür, daß man diese --wohl anziehen kann, den Laufring aber trotzdem nicht festklemmt,
so daß er sich verschieben und damit verformen kann. Durch diese Verformung werden
die zum Ausleger und zum Gegengewicht hin liegenden Kugeln entlastet, und die anschließenden
Kugeln kommen zur Auflage. Durch eine entsprechende Größe der Verformung kann man
eine vermehrte Zahl von Kugeln zur Auflage biingen und die Verhältnisse so wählen,
daß auch beini zunehmenden Lagerspiel eine genügende Zahl von Kugeln belastet wird.
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A b b. 3 zeigt schematisch die Lage der bei A liegenden
Kugeln zwischen den Bahnen. Die Radien R der Bahnen 11 und 12 sind etwas größer
als der Radius der Kugeln. Außerdem ist etwas seitliches Spiel gegenüber den Kugeln
vorhanden. Dadurch ergibt sich unter der Wirkung einer. senkrechten Kraft P" eine
Verschiebung der Bahnen zur Kugel, die in der Strecke 13 zum Ausdruck kommt.
Etwa um das gleiche Maß bewegt sich auf der entgegengesetzten Seite bei B der obere
Laufring 6 unter dem Einfluß der -Kraft Pb nach aufwärts. Der -Bagger
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macht also beim Kippen in jedem Fall eine geringe Nickbewegung, ehe die
Kugeln vom und hinten zum Tragen kommen. Bei geringer Kipplast # liegen zu# nächst
nur einige Kugeln bei A an, wobei der Abwärtsdruck in der um etwa 450 geneigten,
strichpunktierten Drucklinie verläuft, während bei B die Drucklinie für den Aufwärtsdruck
weniger geneigt ist. Bei wachsender Auflast drückt die Kraft Pl, nach
A b b. 2 den Laufring 6 in Richtung des Pfeiles nach A b b. 3
fort, wodurch er vom etwas absinkt und sich auf weiteren Kugeln abstützt. Da er
bei dieser Verformung auch etwas in die Breite geht, kommen auch noch einige weiter
seitlich liegende Kugeln zum Tragen. Bei richtiger Wahl des Maßes der Verformung
kann man erreichen, daß mindestens der vierte Teil der Kugeln unter der Kipplast
an der Ausleger- und auch an der Gegengewichtsseite zur Auflage kommt. Wichtig ist
dabei auch die Gestalt des Laufringes 6,
der nach Möglichkeit eine glatte,
rechteckige Form wie in A b b. 2 haben soll. Labyrinthe 14, die früher mit
dem Laufring aus einem Stück waren, müssen davon getrennt werden, und wenn die Trennfugen
15 und 16 wie in Ab b. 3 gegeneinander versetzt sind, empfiehlt
es sich, dem Laufring auch einen Ab-
satz 17 wie in Ab b. 3
zu geben. Ist der Laufring 6
zu steif, dan muß das Profil schwächer werden,
wobei sich eine Befestigung nach A b b. 5 empfiehlt. Die Befestigungsschrauben
18 liegen nun in einem getrennten Ring 1.9, der dem angeschraubten
Laufring 6 die zur Verformung nötige Bewegungsfreiheit läßt.
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Die Zentrierung muß auch darauf Rücksicht nehmen. In Ab b.
4 ist sie in Teilstücken 20 und 21 ausgeführt, und zwar innen und außen. Die Außenleisten
21 liegen beispielsweise an den Punkten 22 an und die Innenleisten 20 an den Punkten
23, während bei 24 ein Spalt ist. Der Laufring 6 ist nun fest zentriert
und kann unter der Wirkung der Kxäfte Ph ausweichen, bis er bei 24 zur Anlage
kommt. Man kann die Zentrierleisten auch anders führen. So kann z. B. die
Außenleiste 21 den Laufring an der Gegengewichtsseite halbkreisförmig fest umschließen,
so daß nur die zum Ausleger hin liegende Hälfte an der Verformung teilnimmt, bis
sie auf eine Innenliegende Zentrierleiste 20 stößt.
Je mehr der
Laufring 6 seitlich ausweicht, um so mehr richtet sich die in Abb.
3 strichpunktiert angegebene Drucklinie auf in eine steilere Lage, z. B.
Stellung 25. Die waagerechte Kraft Ph nach Ab b. 2 wird dadurch bei
gleicher Kraft P" kleiner, wodurch die Größe der radialen Verformung des Laufringes
6
begrenzt ist. Um nun für die höchstbelasteten zum Ausleger hin liegenden
Kugeln dem Druck eine Grenze zu setzen, ist im vorderen Teil'des Laufringes
6 über der Laufbahn 11 eine Ausfräsung 26 nach Ab b. 5
vorgesehen, die ein Nachgeben dieses Ringteiles gestattet. Für diesen Lastfall ist
die versetzte Lage der Trennfugen 15 und 16 von großem Vorteil, denn
für den steiler gerichteten Druck auf die Laufbahn ist dadurch eine bessere Auffangfläche
geboten und der verlängerte Teil 2,7 des Laufringes 6 hat eine größere
Elastizität. Die Einfräsung 26 kann sich über einen Bogen von etwa
90' oder mehr des Laufringes 6 erstrecken und ist an der Auslegerseite
am tiefsten, während sie nach irgendeiner Kurve auslaufen kann. Das Maß der Durchbiegung
des Teiles 27 kann durch eine Ringleiste 28 beschränkt werden. Wenn
eine Drehverbindung ständig unter starker Kipplast steht, kann man auch den zum
Gegengewicht hin liegenden Teil des Laufringes unten mit einer Ausfräsung versehen,
die der unteren Laufbahn das Ausweichen gestattet. Im allgemeinen sind die Drücke
auf der Gegengewichtsseite so gering, daß darauf verzichtet werden kann.
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Der am Unterwagen befestigte Laufring 5 trägt zumeist einen
Zahnkranz, der in Ab b. 2 und 5 mit Außenverzahnung dargestellt ist.
In Ab b. 6 ist gezeigt, daß sich bei einem Laufring 5 mit Innenverzahnung
die gleichen erfinderischen Maßnahmen am Laufring 6 treffen lassen.