DE2325565A1

DE2325565A1 - Verfahren und vorrichtung zur verhinderung des verschleisses zwischen dem aussenring eines waelzlagers und seiner sitzflaeche bei schiffswellenlagern

Info

Publication number: DE2325565A1
Application number: DE2325565A
Authority: DE
Inventors: Folke Gunnar Bergling
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1972-05-25
Filing date: 1973-05-19
Publication date: 1973-12-13
Also published as: US3861344A; NO133881B; CA990771A; NL7307167A; PL85646B1; YU35730B; FR2199823A5; FI61555C; NO133881C; SE355774B; ES415136A1; JPS4949395A; JPS5514285B2; GB1420236A; FI61555B; YU132273A

Description

SKP KUGELIJ&ERFABRIKEN GMBH Schweinfurt , 16» Mai 1973

! . TP/PaL/ie

Einrichtung zur Verhinderung des Verschleißes zwischen dem Mantel des Außenrings eines Mälzlagers und seinem Sitz bei der Lagerung von Schiffspropellerwellen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung des Verschleißes zwischen dem Mantel des Außenrings eines Wälzlagers und seinem Sitz bei der Lagerung von Schiffspropellerwellen im Achtersteven,,

Die Propeller großer Schiffe haben ein erhebliches Gewicht,-und eine hohe Belastung wird vom Propeller mittels der Welle auf das Schiff übertragen· Aus zahlreichen Gründen sind die meisten Schiffe mit Gleitlagern oder anderen in axialer Richtung frei bewegliehen Lagern im Achtersteven ausgestattet. Axiale Bewegungen, die von der vor- und rückwärtsstoßenden Belastung des Propellers ausgehen, können mittels dieser Lager imbehindert aufgenommen werden. Wegen des großen Gewichts des Propellers tritt bei solchen Lagerungen jedoch eine hohe Kantenpressung auf, die unerwünscht ist. Aus diesem Grunde werden in zunehmendem Maße- zur Lagerung von Schiffspropellerwellen im Achtersteven großer Schiffe Pendelrollenlager verwendet.

Die Pendelrollenlager bestehen aus einem Innenring, der auf der Propellerwelle sitzt, Wälzkörpem in Gestalt von Pendelrollen, und einem Außenring, der normalerweise über Reibschluß in einen Lagersitz im Achtersteven eingepaßt ist. Wenn der Außenring axiale Kräfte aufzunehmen hat, dl©⁴ die Reibungskraft übersteigen, dann bewegt er sieh im Lagersitz und Verschleiß zwischen den gepaarten Teilen tritt auf.

Bei der drehenden Bewegung eines Schiffspropellers treten ungleichförmige Belastungen an den Propellerschaufeln auf _fl die jei-reils von ihrer momentanen

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Stellung abhängen. Ein beachtenswerter Wechsel der Belastung eines Schaufelblatts. wird besonders dann auftreten, wenn es am Achtersteven an seiner obersten Stellung ist. Dieser Belastungswechsel wird als Stoß auf die Propeller» welle übertragen. Die Größe des Stoßes hängt unter anderem von der Zahl der Schaufeln ab. So verursacht ein Propeller mit fünf Schaufeln geringere Stöße als ein solcher, der sechs oder vier Schaufeln aufweist« Neben diesen kurzen und schnellen axialen Bewegungen der Propellerwelle entstehen manchmal größere und gewöhnlich langsamere axiale Bewegungen an der Welle dann, wenn z. B. die Drehrichtung des Propellers geändert wird.

In einem Pendelrollenlager ist immer ein bestimmtes Spiel vorhanden, das eine Verlagerung des Innenrings gegenüber dem Außenring ermöglicht. Die kurzen axialen Bewegungen können deshalb im Lager ohne Beeinflußung des Außenrings aufgenommen werden, wenn sie das Spiel des Lagers nicht überschreiten. Der Reibungskoefizient zwischen dem Außenring und dem Lagersitz ist normalerweise 0,08 - 0,12. Hierdurch entsteht eine bestimmte Reibungskraft. Diese Reibungskraft wird jedoch von einer Äxialkraft übertroffen, die über die Wälzkörper auf den Außenring übertragen wird^, wenn die Bewegungen der Propellerwelle eine bestimmte Größe erreichen.;, die normalerweise bei 0,2 - 0,3 mm liegt. Dies bedeutet, daß der Außenring gegenüber seinem Lagersitz reibt.

Beispielsweise werden bei einer Propellerwelle, die mit 80 Umdrehungen/min, umläuft und fünf Schaufeln hat 400 Kraftstöße/min, entstehen. Es ist klar, daß das hierdurch verursachte Reiben zu einem raschen Verschleiß des Außenrings führt» Die größeren und langsameren Bewegungen der Propellerwelle in axialer Richtung treten vergleichsweise so selten auf, daß sie hier unberücksichtigt bleiben können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Verhinderung des Verschleißes zwischen dem Mantel des Außenrings eines Wälzlagers und seinem Sitz bei der Lagerung von Schiffspropellerwellen zu schaffen^,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,, daß der Außenring des Wälzlagers an seinen beiden Stirnflächen belastet ist, so daß schnelle und kürze axiale Bewegungen der Propellerwelle nicht attf den Außenring übertragen werden, während größere und langsamer erfolgende axiale Be-

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wegungen zu einer Verlagerung des Außenrings führen. Hierdurch kann sieh der Außenring gegenüber dem Innenring jeweils so einstellen, daß schnelle und kurze axiale Bewegungen mit Sicherheit vom Lagerspiel aufgenommen werdai.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet _s daß die Belastung mittels ringförmiger hydraulischer Kolben auf die Stirnflächen des Außenrings aufgebracht wird_o Als Belastungseinrichtungen können auch an jeder Stirnfläche des Außenrings mehrere hydraulisch belastete Kolben angeordnet sein_e . '

Erfindungsgemäß ist es weiter vorteilhaft;, wenn die Druckkammern zu beiden Seiten der Stirnfläche des Außenrings mittels Kanälen und/oder Rohrleitungen miteinander verbunden sind. Zur Steuerung" der an beiden Stirnflächen des Außenrings befindlichen Kolben können in den Zuflußleitungen für das Druekmedi™ Magnetventile vorgesehen sein» ,

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Fig., die nachfolgend beschrieben ist_e

Die Figur zeigt eine Schnittdarstellung durch die Lagerung einer Propellerwelle 1 im Achtersteven eines Schiffes_o Auf der Propellerwelle 1 befindet sich ein Pendelrollenlager, das aus einem Innenring 2_S Pendelrollen 3 und einem Außenring 4 besteht«, Der Außenring 4 ist mittels einer Reibpassung in einen Lagersitz 5 eingepaßt_o

Zur Verhinderung des Auftretens von Verschleiß an der Sitzfläche 5* weiter oben beschrieben worden ist, sind beim ße^istand der Erfindung Bslastungseinrichtungen zu beiden Stirnflächen 4a des Außenrings 4 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel aus ringförmigen Kolben 6 bestehen, die jeweils über eine Druckkammer 7 belastbar sind_o Der Zufluß des Hydraulikmittels erfolgt über Kanäle 8_O Um den Druck des Hydraulikmittels zu steuern, ist ein Reduzierventil 9 vorgesehen^ durch welches das Druckmittel nur sehr langsam strömen kann,, Dies bedeutet, daß schnelle Bewegungen der Kolben 6 verhindert werden., Wenn eine langsame Bewegung auf den Außenring 4 einwirkt, dann hat das Hydraulikmittel genug Zeit, um durch das Ventil 9 zu strömen, wodurch ein Ausgleich des Druckes in den Druckkammern 7 erzielt wird. Tritt jedoch eine größere Bewegung schnell auf - die vom Reduzierventil 9 ver-

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hindert würde - , dann verhindern Druckventile 10 ein nicht erlaubtes Ansteigen des Druckes in der Einrichtung. Wenn der Ventildruck erreicht wird, kann die große Bewegung ohne weiteren Widerstand aufgenommen werden, und das.Reduzierventil 9 wird später wieder einen Druckausgleich zwischen den Druckkammern 7 der Kolben 6 herstellen. Eine Pumpe 11 dient zur Aufrechterhaltung des Druckes und zum Ersatz von Leckverlusten.

Um die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung zu steuern, sind die Ventile 9, 10 vorzugsweise als Magnetventile ausgebildet« Die hydraulischen Kolben 6 sind im Stillstand mit einem bestimmten Druck vorbelastet^ über das Reduzierventil 9 ergibt sich ein Gleichgewichtszustand. Sobald eine schnelle axiale Bewegung auftritt, wird ein Gegendruck aufgebaut, der die axiale Bewegung des Außenrings verhindert.

2 In einem Ausführungsbeispiel mrden die Kolben mit einem Druck von 40 kp/cm beaufschlagt. Die axiale Bewegung des Außenringes gegenüber dem Lagersitz wurde auf ungefähr +/- 0,006 ma wegen des verminderten Drucks und der Elastizität der Einrichtung reduziert« Solche Bewegungen sind vollständig ungefährlich und verdeutlichen die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung, da bei herkömmlichen Lagerungen Bewegungen von +/-0„5 mm auftreten, wie dies weiter oben beschrieben ist.

Erfindungsgemäß werden weitere Vorteile erzielt« Wenn z» B«, der Innenring 2 eines Pendelrollenlagers schief oder verkantet auf der Propellerwelle 1 montiert ist, was niemals vollständig vermieden werden kann, dann verursacht der schiefe Einbau ein Anwachsen der axialen Bewegung der Welle, die die oben erwähnte hin- und hergehende Bewegung überlagert. Erfindungsgemäß wird diese Bewegung auf die Laufbahn des Außenringes übertragen, der sich mittels der Kolben 6 frei einstellen kann. Durch die erfindungsgemäße elastische Einrichtung kann eine größere Schiefstellung des Innenrings bei der Montage zugelassen werden, wodurch der Montageaufwand verringert wird.

Hat ein Pendelrollenlager eine aus axialer und radialer Belastung bestehende Gesamtbelastung aufzunehmen, dann wird ein Teil der axialen Last einen un-

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angestellten Außenring elastisch ausbiegen, da er an seinem unteren Teil belastet ist und in seinem Sitz mittels Reibungskraft gehalten wird, während der obere Teil unbelastet ist und folglioh leichter bewegbar. Diese Biegewirkung wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung vermindert« Der Außenring ist vorzugsweise symmetrisch an seinem gesamten Umfang belastet, so daß eine Biegewirkung nicht auftreten kann.

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Claims

SKP KUGELIAGEEiFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 16. Mai I973 Patentansprüche

1. Einrichtung zur Verhinderung des Verschleißes zwischen dem Mantel des Außenrings eines Wälzlagers und seinem Sitz bei der Lagerung von Schiffspropellerwellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (4) des Wälzlagers an seinen beiden Stirnflächen (4a) belastet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung mittels ringförmiger hydraulischer Kolben (6) auf die Stirnflächen (4a) des Außenrings (4) aufbringbar ist,

5» Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stirnfläche (4a) des Außenrings (4) des Wälzlagers mehrere hydraulische Kolben angeordnet sind_o

4. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis jj, dadurch gekennzeichnet, daß Druckkammern (7) für die hydraulischen Kolben (6) zu beiden Stirnflächen (4a) des Außenrings (4) mittels Kanälen (8) und/oder Rohrleitungen miteinander verbunden sind.

5. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reduzierventil (9) und Druckventile (10), die vorzugsweise Magnetventile sind, zur Steuerung des Druckes in den Druckkammern (7) vorgesehen sind.

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