DE2912544A1

DE2912544A1 - Waelzlager

Info

Publication number: DE2912544A1
Application number: DE19792912544
Authority: DE
Inventors: Magnus Kellstroem
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1978-04-11
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1979-10-18
Also published as: FR2422857A1; US4227754A; SE410992B; FR2422857B1; IT7920897A0; GB2018912A; JPS54137541A; IT1166685B; JPS5531328B2; GB2018912B; SE7804017L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager, das aus einem Außenring, einem Innenring und dazwischen in Laufbahnen angeordneten Wälzkörpern besteht, wobei wenigstens eines der Axialschnitt-Profile der Laufbahnen und Rollkörper, in den normalen Berührungslagen zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn, gekrümmt ist.

Bei Lagern der konventionellen Bauart verändert sich die momentane Rotationsgeschwindigkeit der Wälzkörper mit der momentanen Belastung. Um zu vermeiden, daß die Wälzkörper und der Käfig mit

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großen Kräften aufeinander einwirken, wodurch ein schneller Verschleiß und Energieverluste verursacht würden, ist es bereits bekannt, den Käfig so auszubilden, daß das Spiel zwischen den Wälzkörpern und den Käfigtaschen eine Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Wälzkörper in verschieden belasteten Abschnitten ihres Rotationsweges zuläßt. Ein großes Spiel zwischen den Wälzkörpern und den Käfigtaschen führt jedoch zu anderen Beeinträchtigungen. So wird z.B. die Führung der Wälzkörper durch den Käfig verschlechtert und es können störende Geräusche erzeugt werden.

Es ist weiterhin bekannt, die Käfige im Bereich der Käfigtaschen aus einem flexiblen Material zu fertigen, wobei sich der Käfig bei einer Berührung mit den Wälzkörpern verformen kann. Derartige Käfige sind jedoch kompliziert in der Herstellung und besitzen oft keine befriedigende Fähigkeit zur Führung der Wälzkörper.

In einigen Fällen verändert sich die Drehgeschwindigkeit zwischen den einzelnen Wälzkörpern, was dadurch verursacht wird, daß die Wälzkörper aus Toleranzgründen von verschiedener Größe sind. Die kleinsten Wälzkörper, die immer einer verhältnismäßig geringen Belastung ausgesetzt sind, müssen dann immer angestoßen werden und die größeren Wälzkörper werden durch die Berührung mit dem Käfig verzögert. Dieser Zustand wird bei der Verwendung von bekannten Käfigkonstruktionen nicht verändert, so daß dieses Pro-

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bleni auch nicht durch sie gelöst werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lager der obengenannten Art zu schaffen, bei welchem die Drehgeschwindigkeit der Wälzkörper nicht von der Größe ihrer Belastung abhängig ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs enthaltenen Merkmale gelöst.

Da die Drehgeschwindigkeit der Wälzkörper nicht von ihrer Belastung abhängig ist, haben alle Wälzkörper in jedem Moment die gleiche Drehgeschwindigkeit, auch wenn sie in verschieden belasteten Zonen liegen oder wenn sie von verschiedener Größe in den zulässigen Maßtoleranzen sind«

Dies bedeutet, daß die Käfigtaschen ohne Schwierigkeiten so dimensioniert werden können, daß zwischen diesen und den Wälzkörpern ein kleines Spiel vorhanden ist, so daß die Wälzkörper in den Käfigtaschen gut geführt werden und die Gefahr von störenden Geräuschen reduziert wird» Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird weiterhin vermieden, daß die Wälzkörper, die größer oder kleiner als die Nennabmessung sind, durch Kräfte beeinflußt werden, die vom Käfig ausgehen.

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Bei der Belastung eines Lagers, bei dem die Profile der Laufbahn und die der Wälzkörper gekrümmt sind, wird, aufgrund der Materialverformung, die bei einem Lager unter Belastung auftritt, eine Reduktion des Abstandes zwischen den Rollkörperachsen und der effektiven Rollberührung in jeder Laufbahn erzielt, d.h. an den Punkten oder Linien, wo ein tatsächliches Abwälzen und kein Gleiten auftritt. Die Erfindung basiert auf der Beobachtung, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Wälzkörper verringert wird, wenn der Abstand zwischen den Rollkörperachsen und dem effektiven Wälzkontakt in der Außenringlaufbahn bei steigender Belastung mehr verringert wird als der Abstand zwischen den Wälzkörperachsen und dem effektiven Wälzkontakt in der Innenringlaufbahn. Dies wirkt der Tendenz der steigenden Drehgeschwindigkeit entgegen, welche Wälzkörper bei bekannten Lagern bei steigender Belastung ausgesetzt sind, wenn die Bedingung umgekehrt ist oder wenn die beiden erwähnten Abstände gleichmäßig verringert werden.

Es ist möglich, den obengenannten gewünschten Effekt durch entsprechende Anpassung der Schmiegung zwischen den Wälzkörpern und der äußeren beziehungsweise inneren Laufbahn zu erhalten. Theoretische und experimentelle Auswertungen haben gezeigt, daß der gewünschte Effekt erzielt wird, wenn das Schmiegungsverhältnis

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•Λ

1 -i

¹ R

R = der Radius der Krümmung des Axialschnitt-Profiles der Wälzkörpermantelfläche,

R. = der Radius der Krümmung des Axialschnitt Profiles der inneren Laufbahn und der Radius der Krümmung des Ax: Profiles der äußeren Laufbahn,

eine Größe von

R = der Radius der Krümmung des Axialschnitt-

,1 + g" . 1,5 aufweist,

D ..cosct

—w-

d
m

D = Durchmesser der Wälzkörper Lagerberührungswinkel
doppelter Abstand zwis
mittelpunkt und der Lagerachse.

d = doppelter Abstand zwischen dem Rollkörper-

Die verschiedenen Symbole wurden in die Zeichnung aufgenommen, die einen Axialschnitt einer Hälfte

—8 —

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eines zweireihigen Pendelrollenlagers zeigt, wobei die Unterschiede zwischen den Radien der Profile der Laufbahnen und der Wälzkörper zugunsten der Klarheit stark übertrieben gezeichnet wurden. Die Pfeile, die die verschiedenen Radien angeben, zeigen nur die Profile mit den Symbolen und bestimmen nicht die Größe der Radien.

Der Wert (-= ) ' ist für normale zweireihige

ι - TT

Pendelrollenlager nominell ungefähr 1,7, während das Schmiegungsverhältnis für bisher bekannte Lager dieser Type ungefähr 1 und oft weniger als 1 ist, d.h. der Radius der Krümmung des Axialschnitt-Profils der Laufbahn des Innenringes ist fast so groß wie und oft kleiner als der Radius der Krümmung des Axialschnitt-Profils der Außenringlaufbahn.

^Rw Die Beziehung 1 - ■-—

^Ki _ ,1 +T, 1,5

r_w - ⁽i -r^]

¹ " R

gibt optimale Bedingungen für Pendelrollenlager mit normalen Abmessungen der Laufbahndurchmesser und der Rollen mit normalen Berührungswinkeln an, bei welchen kein schräges Abwälzen der Rollen in den Laufbahnen stattfindet. Der Ausdruck "schräges Abwälzen" bedeutet, daß die Achsen der Rollen nicht in derselben Ebene sind, wie die Lagerachse. Es ist jedoch nicht möglich, ein schräges Abwälzen vollständig zu vermeiden und es ist in bestimmten Fällen sogar wün-

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schensxi/ert. Das optimale Schmiegungsverhältnis entspricht deshalb nicht immer genau dem Wert

Das optimale Schmiegungsverhältnis hat jedoch einen Wert, der größer ist als

für alle schrägen Abwälzwinkel bei Lagern mit in der Praxis vorkommenden Rollen- und Laufbahndurchmessern.

Bei Lagern,, bei welchen die Axialschnitt-Profile der Laufbahnen und/oder der Wälzkörper anders gekrümmt sind als die normale Bogenform, z.B. wenn das Äsialschnitt-Profil der Rollkörper eine elliptische oder andere ähnliche Form aufweist, ist es nicht möglich, die obige Definition für das Schmiegungsverhältnis zu verwenden.

Das Schmiegungsverhältnis ist dann gewöhnlich mit ^gi definiert, wobei g. und g die Abstände zwischen "y der Mantelfläche des Rollkörpers und der Laufbahn des Innenringes beziehungsweise des Außenringes sind, gemessen entlang einer Senkrechten zur RoI!körperachse und in einem Abstand von der Wälzkörpermitte. Diese Messungen erfolgen bei einem unbelasteten Lager. Das Verhältnis g^ ist bei den meisten möglichen

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Wälzkörper- und Laufbahnprofilen für alle Senkrechten zwischen dem Rollkörpermittelpunkt und dem Rollkörperende beinahe konstant , aber g. und g werden natürlich bevorzugt am Rollkörperende gemessen, wo die Abstände in den meisten Fällen am größten sind. In der Zeichnung sind g. und g am Rollenende angegeben. Für ein Lager gemäß der Erfindung ist

^yi > 0,5 + 0,5

und beim speziellen Fall für Lager mit bogenförmigen Laufbahn- und Rollkörperprofilen

1 -^

^Ei s. 0,5 f 0,5 (|iT) ¹'⁵

7~5~

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Claims

Patentansprüche

1./ Wälzlager, bestehend aus einem Außenring, einem Innenring und dazwischen in Laufbahnen angeordneten Wälzkörpern, wobei wenigstens eines der Axialschnitt-Profile der Laufbahnen und Rollkörper, in den normalen Berührungslagen zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn, gekrümmt XSt₁, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschmiegungsverhältnis g. größer ist als

0,5 + 0,5

wobei bedeuten?

<3j ι S^f_- - Abstände zwischen der Mantelfläche des Rollkörpers und der Laufbahn des Innenbsw. Außenringes, die entlang einer Senkrechten zur Wälzkörperachse und in einem Abstand von dem Wälzkörpermittelpunkt bei einem nicht belasteten Lager gemessen werden.

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X = D .coscC, mit

D = Rollkörperdurchmesser oC = Lagerberührungswinkel d = doppelter Abstand zwischen der Wälzkörpermitte und der Lagerachse.

2. Wälzlager gemäß Anspruch 1 mit Laufbahnen und Wälzkörpern, die ein bogenförmiges Axialschnitt-Profil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschmiegungsverhältnis

^Rw

1 S

^Ry

größer ist als

1 +2Γ

0,5 + 0,5
wobei bedeuten:

R = Radius der Krümmung des Axialschnitt-Profiles der Mantelfläche des Wälzkörpers.

R. = Radius der Krümmung des Axialschnitt-Profils der Laufbahn des Innenringes.

R = Radius der Krümmung des Axialschnitt-Profils der Laufbahn des Außenringes.

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