DE923631C - Gleit- oder Waelzlagerung mit selbsttaetiger Einstellung der Lagerflaeche zur Laufflaeche der Welle - Google Patents

Description

• Gleit- oder Wälzlagerung mit selbsttätiger Einstellung der Lagerfläche zur Lauffläche der Welle Es sind Lager bekannt, die zur selbsttätigen Einstellung der Laufflächen von Lager und Welle mit mehreren in diesem Sinne wirkenden Mitteln oder Einrichtungen versehen sind. Mit diesen bekannten Mitteln ist jedoch eine genaue Anpassung der Laufflächen über die ganze Lagertraglänge aneinander nicht zu erreichen. Auch bei bester Ausführung und Abstimmung der Wirkungsweise der Einstelleinrichtungen kann hiermit nur eine grobe Anpassung der Laufflächen zueinander erzielt werden, so daß trotz der Einstellung des Lagers an die Lage der Welle immer einzelne Bereiche überbelastet sind.
• Nun laufen Querlager und auch Längslager als Gleitlager und auch als Wälzlager nur dann betriebssicher, wenn die Gleitoder Wälzflächen während des Betriebes unter der Einwirkung der Last und der Betriebstemperatur wirklich vollständig auf ihrer ganzen Länge miteinander zum Tragen kommen. Bei ein- oder mehrreihigen Pendelwälzlagern wird diese Forderung erfüllt. Bei andere Wälzlageranordnungen wird die e Notwendigkeit -nicht erreicht, vor allem nicht bei Verwendung mehrreihiger Wälzlager.
• Bei Gleitlagern wurde durch kuglige oder ballige Einstellung oder auch durch federnde Nachgiebigkeiten versucht, eine Angleichung der Gleitflächen von Lager und Welle zu erreichen. Kugelige und ballige Einstellungen haben aber den Nachteil, daß sie sich einschlagen- Weiterhin können so ausgerüstete Lager sich wohl den Wellenneigungsfehlern während der Montage anpassen. Diese Art von Einstellungen ist aber nicht geeignet, den Wellendurchbiegungen während des Betriebes zu folgen, da die Einstellflächen unter schlechten Schmierungs- und Reibungsbedingungen arbeiten und deshalb stark verschleißen.
• Federnde Nachgiebigkeiten allein reichen oftmals nicht aus, um die Fluchtungsfehler, die Wellendurchbiegungen und die durch die Temperatur bedingten Verlagerungen während des Betriebes auszugleichen. Bei hoch belasteten Quer- und Längslagern muß weiterhin außer dem Ausgleich der Neigungsfehler auch eine Angleichung der Krümmungen zwischen den Gleit- und Wälzflächen von Lager und Welle angestrebt werden.
• Auch bei Anwendung von mehreren Kugel- oder Rollenlagern nebeneinander werden ballige Einstellungen angewandt. Durch solche Maßnahmen wird zwar die Tragfähigkeit der Lager verbessert. Diese Mittel reichen aber nicht aus, die n ebeneinanderliegenden Wälzkörperreihen gleichmäßig zu belasten.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe nun durch Anwendung von zwei oder mehreren Einrichtungen nach dem Patentanspruch für die Einstellung und Anpassung der Gleit- oder Wälzflächen von Lager und Welle.
• In ,den Zeichnungen wird die Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert.
• In Abb. I ist die Lagerung einer Getriebewelle dargestellt, die z. B. in einem zweiteiligen Gehäuse untergebracht ist. Die erste Einstelleinrichtung dient hierbei zum Ausgleich der Fluchtungsfehler zwischen den beiden Lagermitten. Sie besteht aus der an sich bekannten Anordnung der Lagerkörper in kugelförmigen Gehäusebohrung en I und 2. Beim Einlegen der Welle mit den montierten Teilen in die untere Gehäusehälfte 7 werden sich die Lager so in die kugeligen Bohrungen I und a :der Auflager hineinlegen, daß die Zapfen 3 und 4 der durch das Gewicht :der :aufmontierten Teile durchgebogenen Welle auf der ganzen Länge der Gleitfläche der Lager 5 und 6 aufliegen. Nach dem Aufsetzen des Gehäuseoberteiles 8 wird die Lagerung in dieser Stellung durch Anziehen der Gehäuseschrauben festgespannt. In Abb. I ist in übertriebener Darstellung der Ausgleich des Fluchtungsfehlers gezeigt.
• Während des Betriebes erleidet nun die Welle durch die auf die Zahnräder übertragenen Kräfte Durchbiegungen, die je nach der Belastung der Maschine und bei Schaltgetrieben je nach 'Schaltung der Räder verschieden sind. Außerdem treten durch die Betriebstemperaturen und durch die Gehäuseverformungen Verlagerungen der Teile zueinander ein. Bei den bekannten Lagerungen mit nur einer Einrichtung zur Einstellung und Anpassung der Lagerflächen durch festgelegte Kugeleinstellung würden diese Verformungen zu Kantenpressungen und ungleichem Heranziehen der Lagerfläche für die Lastübertragung führen. Wird die Kugeleinstellung nicht festgespannt, so tritt durch das Arbeiten der Lagerkörper in den Kugelflächen :des Gehäuses ein starker Verschleiß auf, :da diese Flächen be den dort auftretenden kleinen Bewegungen nicht wirksam geschmiert .werden können.
• Zum Ausgleich .dieser Verlagerungen dient das zweite Einstellorgan. Es besteht bei dem in Abb. I rechtsdargestellten Lagerkörper g in einer federnden Membranwand i o, an welcher der nabenförmige Körper I I einseitig angebracht ist. Bei der Belastung .des Lagers treten nun zwischen Lager und Welle Ölfilmdrücke 1 4 auf, die lauf :den Nabenkörper ein Moment ausüben, welches die Einspannung des Nabenkörpers, die Membranwand, so lange verformt, bis das Einspannmoment dem Moment aus den Ölfilmdrücken das Gleichgewicht hält. Durch diese federnde Einstellung folgt :der Nabenkörper stets der Richtung der Welle.
• Damit sich die Lagerfläche in der Lastzone auch der Wellenkrümmung anpassen kann, ist der Sitz der Lagerbuchse im mittleren Teil des Lagerkörpers durch Ausnehmungen 12 freigedreht. Hierdurch wölbt sich die Lagerbuchse 13 unter den Ölfilmdrücken I4 nach außen durch und paßt sich bei richtiger Bemessung der Buchsenwandstärke und der Länge .der Ausnehmung selbsttätig der Wellenkrümmung an.
• In Abb. a sind die einzelnen Einstellmöglichkeiten und Nachgiebigkeiten übertrieben dargestellt. Der Fluchtungsfehleer wird durch die kugelige Einstellung I behoben. Kantenpressungen durch die Wellendurchbiegung, herrührend von der Belastung, werden durch die nachgiebige Aufhängung der Nabe I I des Lagerkörpers in der membranartigen Gehäusewand I o vermieden. Hierbei unterstützt die einseitig angebrachte Nabe I I die Anpassung der Neigung der Lagerfläche an die Neigung der durchgebogenen Welle. Durch die Ölfilmdrücke, die als Pfeile 1 4 angedeutet sind, wird die Buchsec 13 nach außen in die Ausnehmung 12 hineingedrückt, so daß sich die Lagerfläche auch nach der Wellenkrümmung anpaßt. Bei dem so gestalteten Lager wird also der Schmierfilm in .der Lastzone eine konstante Dicke über der Lagerbreite :aufweisen und das Lager hierdurch auf der gesamten Fläche am günstigsten zur Lastübertragung ausgenutzt.
• In Abb.3 wurde an Stelle des Gleitlagers ein mehrreihiges Nadellager verwendet. Auch hier wurde durch entsprechende Gestaltung des Lagerkörpers für eine gleichmäßige Lastverteilung .auf alle Nadelreihen Sorge getragen. Für mehrreihige Rollen- -oder Kugellager gelten sinngemäß die gleichen Überlegungen (vgl. Abb. 5).
• Bei dem linken Lager 6 der -Abt. i pa.ßt sich das Lager an die Betriebsdurehbieguq#g der Welle .durch den federnden Steg 15 und durch die Nachgiebigkeit des Nabenkörperls 16 an. Im Gegensatz zum Lager nach Abb. z muß bei der hier anders gearteten Welllenkrümmung die Lagerfläche nicht in der Mitte, sondern an den Kanten nachgeben, um sich im belasteten, Bereich der Krümmung der Welle anzupassen. Der Steg 15 wird in aeiner Dicke, Länge und -Höhe je mach der zu übertragenden Last und der [erforderlichen Nachgiebigkeit bemessen. In Abb. 4 ist :das Lager in seiner Betriebslage gezeichnet, die es bei der angenommenen Wellendurchbiegung einnehmen würde. Auch bei diesem Lager wird die gleichmäßige Übertragung der Lagerlast über die gesamte Lagerbreite nur durch das sinnvolle Zusammenwirken mehrerer Einstellmöglichkeiten und zweckmäßig abgestimmter Federungen und Nachgiebigkeiten erreicht.
• Abb. 6 stellt das Lager in der Seitenansicht dar. Hierbei hängt das Lager an dem Stieg 15.
• Lager und Gehäuse können bei allen Ausführungen einteilig oder auch mehrteilig ausgeführt sein.
• Die Wälzlagerausführung eines Lagers nach Abb. 4 ist in Abb. 7 gezeichnet. Nach Beseitigung der Fluchtungsfehler durch die Kugeleinstellung kann das Lager außerdem noch, wie die Pfeile I angeben, federnd um den Mittelsteg schwenken. Um sich der Wellendurchbiegung anzupassen und Kantenpressungen der Rollen zu vermeiden, sind die Nabenenden in Richtung der Pfeile 2 federnd nachgiebig gestaltet.
• Weitere Ausführungsbeispiele .sind in den Abb. 8 bis 12 dargestellt. In der Abb.8 kann sich das Lager um dein Bolzen 16 einstellen. Nach Festlegung des Lagers auf dem Bolzen, z. B. durch axiale Klemmung, kann das Lager noch mit Hilfe der elastischen Aufhängung 17 den Betriebsdeformationen der Welle folgen. Die Anbringung der Nabe an den Steg 17 ist hierbei so gewählt, daß der Fluchtungsausgleich gleichzeitig noch mitunterstützt wird.
• In Abb. 9 ist für die Einstellung und Anpassung des Lagers an die Welle ein gestrichelt eingezeichneter Drehstab 18 vorgesehen, um den das Lager nach der Einstellung und Festlegung der Drehstabenden noch federn kann.
• Das Lager nach Abb. Io ist um eine Walze kippbar eingebaut. Diese Einstellung allein genügt aber noch nicht, um die Gleitfläche des Lager der Wellenlauffläche anzupassen. Um die durch die Wellenkrümmung hervorgerufene Überlastung in der Lagermitte abzubauen und die Ölfilmdruckkurve parabelförmig zu gestalten, ist der Lagerkörper durch die Ausnehmung I 9 in der Lagermitte nachgiebig ausgeführt und hierdurch die vollkommene Anpassung der Gleitflächen von Lager und Welle gesichert.
• In Abb. I I ist der Lagerkörper auf einem federnden Steg aufgebaut, und die Gleitflächen können sich durch die Freidrehung des Buchsensitzes im mittleren Bereich und Durchfederung der Buchse nach außen in ähnlicher Weise wie die Lagerung der Abb. I o vollkommen anpassen.
• In Abb. 12 ist das Lager einstellbar auf der Membran einer hydraulischen Druckdose aufgebaut. Um die Gleitfläche des Lagers der durchgebogenen Welle anzupassen, sind die Nabenenden noch nachgiebig gestaltet.
• Die Anwendung des Erfindungsgedankens auf Längslager zeigt Abb. 13. Die fluchtende Einstellung bei der Montage ergibt sich durch die kugelige Lagerung im Gehäusie, die bei dieser Ausführung gleichzeitig für Quer- und Längslager dient. Für die Nachgiebigkeit während des Betriebes sorgt die Auflage des Längslagers auf eine Gummiplatte 2o. Um zu vermeiden, daß die Gleitfläche 21 der Anlaufscheibe durch Bearbeitungsfehler schlägt und Taumelbewegungen ausführt, ist die Anlaufscheibe mit der Welle durch eine kugelige Fläche 22 verbunden. Im allgemeinen wird diese Art der Einstellung genügen; denn wenn die Gleitfläche der Anlaufscheibe sich senkrecht zur Wellenachse eingestellt hat, wird sie diese Stellung behalten. In Ausnahmefällen wird auch für diese Einstellfläche die Zwischenschaltung einer federnden Auflage, z. B. Gummi, zweckmäßig sein. Um die Gleitflächen weitgehend aneinander anzupassen, liegt die Anlaufscheibe innen auf dem kugelförmigen Widerlager auf, während das Längslagergehäuse sich außen abstützt. Im belasteten Zustand werden sich die Teile, wie in der Abb. 1 4 dargestellt, durchbiegen, und es wird sich ein gleichmäßig dicker Schmierspalt über den Radius des Längslagers ergeben.
• In. Abb. 15 stützt sich der Längslagerkörper innen über eine Kugelfläche gegen die Querlagernabe ab. Die Arme 23 :der Nabe sind hierbei zur Gewährleistung einer ausreichenden Nachgiebigkeit der Querlagernabe geneigt an den Nabenkörper herangeführt. Wegen der inneren Abstützung des Längslagers muß die Anlaufscheibe zur Anpassung der Gleitflächen. unter der Belastung während des Betriebes innen federnd ausgeführt sein.
• Zur Erzielung einer noch weicheren Anpassung ist :das Lager in Abb. 16 über federnde Stege 24 gegen die Auflage abgestützt.
• Bei den. angegebenen Ausführungen läßt sich die Nachgiebigkeit :der Einstellmittel so abstimmen, daß die Lager nach :allen Richtungen gleich gut nachgeben können.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Gleit- oder Wälzlagerung mit selbsttätiger Einstellung der Lagerfläche zur Lauffläche der Welle, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arten von. Einstellmitteln vorgesehen sind, und zwar: a) ein Einstellmittel, z. B. in Form von federn-.den, Stegen (io, i5), durch die die Neigungen der Laufflächen vom Welle und Lager @einstellbar sind, und b) ein weiteres Einstellmittel, z. B. durch Anordnung von Hohlräumen (12) in der Lagernabe (i i), das die Anpassung der Krümmungen =der Lauffläche vorn Lager -und Welle senkrecht zurr Gleit- vder Wälzbewegung bewirkt.
2. 2. Lageruing nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß für ein oder mehrere der vor-,gesieh!enen Einstellmittel hydraulische Einrichtungen, z. B. in Form von hydraulischen Dosen (Abt. io), verwendet werden.
3. 3. Lagerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Muchtungsfehler kugelige oder ballige Flächen (1, 2), Schwenkwalzen, Schwenkbolzen oder Kippkanten verwendet werden, und daß zum Angleichen der Lagerfläche an die während des Betriebes der Lagerung auftretende Verformung der Welle eine federnd-nachgiebige Ausbildung einzelner Lagerteile (16) vorgesehen ist.
4. 4. Lagerung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Mittel zur Anpassung der Gleit- oder Wälzflächen von Lager und Welle bzw. Wellenbunden für Quer-und Längslager ganz oder teilweise baulich miteinander veneinigt sind (Abb. 13 bis 15). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 849 336; österreichische Patentschrift Nr. I 54 3o7 ; schweizerische Patentscrift Nr. 2I2 489; britische Patentschräft Nr. 125 51o; USA.-Patents@chriften Nr. 2530323, 2494023; J ü r g e n s m e y e r : »Die Wälzlager«, Verlag Springer, Bierlm, 1937, 'S. 200, 220 UI. 229.