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Dokumentenidentifikation DE3104097C2 16.07.1987
Titel "Großwälzlager"
Anmelder Schlüter, Sabine;
Schlüter, Henning, 5100 Aachen, DE
Erfinder Schlüter, Sabine;
Schlüter, Henning, 5100 Aachen, DE
Vertreter König, R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Bergen, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 4000 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 06.02.1981
DE-Aktenzeichen 3104097
Offenlegungstag 09.09.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.07.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.07.1987
IPC-Hauptklasse F16C 19/38
IPC-Nebenklasse E02F 3/22   
Zusammenfassung Zur Aufnahme von Axial- und Radiallasten dienen mindestens zwei Reihen Wälzkörper, die auf Laufbahnen mindestens eines Innen- und mindestens eines Außenringes abrollen. Zur Überprüfung der Laufbahnen und Wälzkörper im eingebauten Zustand ist wenigstens eine Wälzkörperreihe durch einen von außen oder innen zugänglichen demontierbaren Führungsring abgedeckt, und es ist weiterhin mindestens ein im entlasteten Zustand wenigstens teilweise demontierbarer Innen- oder Außenring oder ein Ringteil vorgesehen. Derartige Großwälzlager werden in schweren Hebe-, Förder- und Umschlaggeräten wie Schaufelradbaggern, Kränen im Umschlag sowie Off-shore-Betrieb, bei Ölbojen und Pfannengießtürmen zum Verbinden des drehbaren Oberteiles mit dem feststehenden Unterteil verwendet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Großwälzlager aus mindestens einer Reihe Axiallasten aufnehmender und einer Reihe Radial- und/oder Axiallasten aufnehmender, auf Laufbahnen mindestens eines Innen- und mindestens eines Außenringes abrollender, durch Führungsringe abgedeckter Wälzkörper mit einem unter einer reinen Axiallast entlasteten und dann mindestens teilweise demontierbaren Innen- oder Außenring.

Großwälzlager dieser Art können als dreireihige Rollenlager (GB-PS 12 54 409), als kombinierte zweireihige Rollen-Kugellager (GB-PS 10 88 676) oder als zweireihige Kegelrollenlager (GB-PS 14 53 327) ausgebildet sein. Dabei dienen im ersten Fall zwei Rollenreihen zur Aufnahme von Axiallasten in beiden Richtungen und eine Rollenreihe nimmt Radiallasten auf, oder es nimmt im zweiten Fall die Rollenreihe Axiallasten in einer Richtung auf, während die Kugelreihe Axiallasten in der entgegengesetzten Richtung und Radiallasten aufnimmt. Im dritten Fall nehmen die beiden Rollenreihen jeweils in einer Richtung Axiallasten und zusätzlich Radiallasten auf. In allen Fällen ist einer der Lagerringe geteilt, während der entsprechende andere Lagerring geteilt oder ungeteilt sein kann. Die geteilten oder ungeteilten Lagerringe sind miteinander verschraubt, und die Großwälzlager werden als eine bauliche Einheit gehandhabt.

Derartige Großwälzlager werden in schweren Hebe-, Förder- und Umschlaggeräten zum Verbinden des drehbaren Oberteiles mit dem feststehenden Unterteil verwendet.

In Geräten wie Schaufelradbaggern, Kränen im Umschlag- sowie Off-shore-Betrieb, bei Ölbojen, Pfannengießtürmen und anderen Anwendungsfällen wirken häufig über die normalen Betriebsbelastungen hinaus erhebliche Zusatzkräfte auf das Großwälzlager ein. Diese Kräfte können Verkürzung der Lebensdauer und Beschädigung der Laufbahnen und Wälzkörper bis zum Bruch oder sogar der Lagerringe zur Folge haben. Ursächlich für solche Zusatzkräfte können mangelnde Planheit, Lastkonzentrationen in Steifpunkten, Durchbiegungen in bestimmten Bereichen der unteren und/oder oberen Anschlußkonstruktionen oder außergewähnliche betriebsbedingte Stöße, beispielsweise ein hartes Einklinken einer Gußpfanne bei Pfannengießtürmen, ein plötzliches Wegtauchen eines Versorgungsbootes unter einer Hublast im Off-shore-Betrieb, sein.

Die Klassifikationsgesellschaften fordern bei Kränen im Off-shore-Betrieb bereits eine routinemäßige Überprüfung der Schwenklager in bestimmten Zeitabständen, die einen aufwendigen Aus- und Einbau der Großwälzlager notwendig machen. Bei diesen Überprüfungen müssen nämlich nicht nur die Befestigungsschrauben auf genügende Vorspannung und damit Bruchsicherheit geprüft, sondern auch die Wälzkörper, die Laufbahnen sowie die Distanzhalter der Wälzkörper bezüglich Beschädigungen, Abrieb und Rissen infolge Materialermüdung oder Gewalteinwirkung kontrolliert werden. Dies ist bei den bekannten Großwälzlagern aus den vorerwähnten Gründen nicht ohne einen vollständigen Ausbau des Lagers möglich, wodurch lange Ausfallzeiten sowie hohe Aus- und Einbaukosten entstehen.

Eine laufende Überwachung sowie ein Ersatz einzelner beschädigter Wälzkörper oder Distanzhalter ist bei diesen bekannten Großwälzlagern nicht möglich, da diese Elemente im Einbauzustand des Großwälzlagers nicht ohne weiteres zugänglich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Großwälzlager zu schaffen, das eine laufende Überprüfung der Wälzkörper sowie ihrer Distanzhalter und Führungselemente und einen Austausch beschädigter oder gebrochener Wälzkörper, Distanzhalter oder Käfige ohne Lagerausbau erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Großwälzlager der eingangs erwähnten Art dadurch, daß die Axiallasten aufnehmende Tragrollenreihe von außen oder innen zugänglich, bei Belastung mit einem Kippmoment bereichsweise entlastet und demontierbar und der Führungsring im Einbauzustand des Großwälzlagers zugänglich und demontierbar ist. Im Vergleich zu den bekannten Großwälzlagern ist es bei dem erfindungsgemäßen Großwälzlager von besonderem Vorteil, daß nach der Demontage eines der Führungsringe eine Wälzkörperreihe auch unter Belastung seitlich freiliegt und sich somit untersuchen läßt. Es lassen sich dann beschädigte oder gebrochene Wälzkörper, Distanzhalter oder Käfige sowie beschädigte Laufbahnen leicht feststellen. Gleichzeitig erlaubt es der demontierbare Führungsring, eine in dem betreffenden Bereich befindliche beschädigte Dichtung leicht auszuwechseln. Schließlich lassen sich in der Laufbahn der Wälzkörperreihe benachbarte Bereich in durch Biegung beanspruchten Zonen der Lagerringe Dehnungsmeßstreifen befestigen, um laufende Messungen durchzuführen und zu hohe örtliche Druck- bzw. Lastkonzentrationen festzustellen.

Wird das Gerät, bei dem das Großwälzlager verwendet wird, so ausgewogen, daß auf das Großwälzlager eine reine Axiallast wirkt, ist der die entgegengesetzt wirkende Axiallast aufnehmende Lagerring demontierbar, um die mit diesem Lagerring zusammenwirkende Wälzkörperreihe untersuchen zu können. Auch in diesem Bereich lassen sich Dehnungsmeßstreifen anbringen.

Vorteilhafterweise besteht das Großwälzlager aus mindestens einem im Querschnitt winkelförmigen Innen- und/oder Außenring mit mindestens einer über eine Wälzkörperreihe Axiallasten aufnehmenden Laufbahn und einem diese Wälzkörperreihe abdeckenden Führungsring. Die Laufbahn des winkelförmigen Innen- und/oder Außenrings bestet aus der Auflagefläche des Lagerings auf der Anschlußkonstruktion; an diese Auflagefläche wird der Führungsring angeschraubt. Da somit die Wälzkörperreihe nicht durch den Lagerring verdeckt ist, lassen sich beide nach dem Entfernen des Führungsrings mühelos untersuchen. Es können auch sowohl der Innenring als auch der Außenring winkelförmig mit in axialer Richtung gegenüberliegenden Laufbahnen und je einer oberhalb und unterhalb eines der Winkelringe angeordneten Wälzkörperreihe und einem einen der Winkelringe übergreifenden demontierbaren Innen- bzw. Außenringteil ausgebildet sein. In diesem Fall nimmt eine Wälzkörperreihe die Hauptaxiallast auf, während die andere Wälzkörperreihe eine etwaig auftretende, beispielsweise aus Kippmomenten resultierende und entgegengesetzt wirkende Axiallast aufnimmt.

Bei einer in einer Richtung wirkenden reinen Axiallast ist eine Wälzkörperreihe entlastet, so daß sich der entsprechende Innen- bzw. Außenringteil zwecks Prüfung demontieren läßt. Ein derartiges Großwälzlager kann beispielsweise eine Axiallasten aufnehmende Tragrollenreihe sowie eine Radial- und Axiallasten aufnehmende Kugelreihe aufweisen. In diesem Fall besteht das ganze Großwälzlager vorteilhafterweise aus einem winkelförmigen Außenring mit einer Tragrollenlaufbahn und einer Kugellaufbahn, einem winkelförmigen Innenring mit einer entsprechenden Tragrollenlaufbahn, einem Innenringteil mit einer Kugellaufbahn und einem am Außenring lösbar befestigten, die Tragrollenreihe abdeckenden Führungsring. Der Außenring ist somit einteilig und weist zwei einander gegenüberliegende Wälzkörperlaufbahnen auf, während der Innenring zweiteilig mit jeweils einer Tragrollenlaufbahn und einer Kugellaufbahn ausgebildet ist. Umgekehrt kann aber auch der Außenring zweiteilig und der Innenring einteilig ausgebildet sein.

Der Innenringteil mit der Kugellaufbahn läßt sich bei Einwirken einer reinen Axiallast demontieren, so daß die Kugeln und die Kugellaufbahnen untersucht werden können, während zur Untersuchung der Tragrollenreihe nur der Führungsring entfernt werden muß.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung weist das Großwälzlager je eine Axiallasten aufnehmende Trag- und Halterollenreihe auf, sowie eine Radiallasten aufnehmende Radialrollenreihe. In diesem Falle besteht das Großwälzlager aus einem winkelförmigen Innenring mit einre Tragrollenlaufbahn, einer dieser gegenüberliegenden Halterollenlaufbahn und einer dazwischen angeordneten Radialrollenlaufbahn, einem winkelförmigen Außenring mit einer Tragrollen- und einer Radialrollenlaufbahn, einem Außenringteil mit einer Halterollenlaufbahn, einem am Innenring abnehmbar befestigten, die Tragrollen abdeckenden Führungsring und einem weiteren, die Halterollen und die Radialrollen abdeckenden, zwischen dem Außenring und dem Außenringteil abnehmbar befestigten Führungsring. Bei dieser Ausführung läßt sich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung die Tragrollenreihe nach dem Entfernen des entsprechenden Führungsrings unter Belastung untersuchen, während die Halte- und Radialrollenreihe nach dem Lösen des Außenringteils und dem Ausbau des entsprechenden Führungsrings untersucht werden können.

Der Ausbau der Führungsringe wird erleichtert, wenn sie aus Segmenten bestehen. Außerdem können die Führungsringe entweder mit den Befestigungsschrauben oder mit gesonderten Schrauben befestigt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Großwälzlager und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein anderes Großwälzlager.

Das Großwälzlager gemäß Fig. 1 besteht aus einem winkelförmigen Außenring 1 mit einer Tragrollenlaufbahn 2, einer Radialrollenlaufbahn 3 und einem mit dem Außenring 1 lösbar verbundenen flach-ringscheibenförmigen Außenringteil 4 mit einer Halterollenlaufbahn 5.

Zwischen dem Außenring 1 und dem Außenringteil 4 ist ein aus Segmenten bestehender Führungsring 6 angeordnet. Der Außenring 1 mit seinem Außenringteil 4 und dem Führungsring 6 ist mittels auf dem Umfang regelmäßig angeordneter Befestigungsschrauben 7 mit Muttern auf einer Anschlußkonstruktion 8 festgelegt.

Ein winkelförmiger Innenring 9 greift mit seinem eine Tragrollenlaufbahn 10 und eine Halterollenlaufbahn 11 aufweisenden Teil in den Zwischenraum zwischen dem Außenring 1 und dem Außenringteil 4 ein. Der Innenring 9 ist mit einer Innenverzahnung 13 versehen, mittels derer er sich gegenüber dem Außenring 1 mit der Anschlußkonstruktion 8 in nicht dargestellter Weise in Drehung versetzen läßt. Im Falle einer Innen- oder Außenverzahnung am unteren Lagerring müßte sich die Verzahnung hingegen am Außenring 1 befinden.

Mit der Unterfläche des Innenrings 9 ist ein vorzugsweise aus Segmenten bestehender Führungsring 14 durch Befestigungsschrauben 7 verbunden, der mit einer Dichtung 34 zusammenwirkt und eine auf der Tragrollenlaufbahn 2 des Außenrings 1 und der Tragrollenlaufbahn 10 des Innenringes 9 ablaufende Tragrollenreihe 15 abdeckt. Der Führungsring 14 kann jedoch auch mittels besonderer, im einzelnen nicht dargestellter Schrauben am Innenring 9 befestigt sein.

Da die Tragrollenlaufbahn 10 der Unterfläche des Innenrings 9 entspricht, liegt die Tragrollenreihe 15 nach dem Entfernen des Führungsrings 14 völlig frei, so daß sich die Tragrollen und ihre nicht dargestellten Führungselemente sowie die entsprechenden Laufbahnen ohne Schwierigkeiten untersuchen lassen. Weiterhin sind Dehnungsmeßstreifen 32 im Bereich der größten axiallastbedingten Biegung des Innenrings 9 angeordnet, so daß eine ständige Überwachung der Lagerbelastung möglich ist.

Eine Halterollenreihe 16 befindet sich zwischen der Halterollenlaufbahn 11 des Innenrings 9 und der Halterollenlaufbahn 5 des Außenringteils 4. Diese Halterollenreihe nimmt Axialkräfte in entgegengesetzter Richtung auf. Die auf die Halterollenreihe 16 wirkenden Axialkräfte ergeben sich im allgemeinen aufgrund außermittiger Belastungen oder Kippmomente, die auf die mit dem Innenring 9 verbundene Anschlußkonstruktion 18 einwirken.

Weiterhin wirkt eine Radialrollenreihe 17 mit der Radialrollenlaufbahn 3 des Außenringes 1 und der Radialrollenlaufbahn 12 des Innenringes 9 zusammen. Der Führungsring 6 dient zum Führen sowohl der Halterollenreihe 16 als auch der Radialrollenreihe 17. Auch am Außenringteil 4 sind Dehnungsmeßstreifen 33 im Bereich der größten Biegung angeordnet, so daß auch hier eine ständige Überwachung der Belastung möglich ist.

Zur Überprüfung der Halterollenreihe 16, der Radialrollenreihe 17 und ihrer Laufbahnen 5, 11 bzw. 3, 12 genügt es, die Anschlußkonstruktion 18 axial zu belasten, ohne daß Kippmomente auftreten. Dann lassen sich die Befestigungsschrauben 7 lösen, so daß sich der Außenringteil 4 anheben läßt und die Segmente des Führungsringes 6 entfernt werden können. Die Halterollenreihe 16 liegt dann genau wie die Radialrollenreihe 17 völlig frei. Auch die Laufbahnen können dann untersucht und beschädigte Halte- oder Radialrollen ausgewechselt werden.

Um dies auch bei der Tragrollenreihe 15 zu ermöglichen, muß die Anschlußkonstruktion 18, nachdem die Befestigungsschrauben 7 für den Außenring 1 mit dem Außenringteil 4 nach Einbau des Führungsringes 6 wieder angezogen worden sind, außermittig belastet werden. Jetzt lassen sich die unbelasteten Tragrollen der Tragrollenreihe 15 nach dem Entfernen entsprechender Segmente des Führungsringes 14 bei Bedarf austauschen.

Die Ausführung gemäß Fig. 2 weist einen über Schrauben 37 mit einer Anschlußkonstruktion verbundenen, um ein Verrutschen beim Lösen des Innenringteils 20 zu vermeiden, winkelförmigen Innenring 19 und einen damit verbundenen, jedoch demontierbaren Innenringteil 20 auf. Der Innenring 19 besitzt eine Tragrollenlaufbahn 21 und der Innenringteil 20 eine Kugellaufbahn 22. Ein winkelförmiger Außenring 23 mit einer Tragrollenlaufbahn 24 und einer Kugellaufbahn 25 wirkt mit dem Innenring 19 und dem Innenringteil 20 über eine Axiallasten aufnehmende Tragrollenreihe 30 und eine Axial- und Radiallasten aufnehmende Kugelreihe 31 zusammen. Der Innenring 19 mit dem Innenringteil 20 ist mit regelmäßig auf dem Umfang versehenen Bohrungen 27 versehen, um den Innenring 19 und den Innenringteil 20 mit einer entsprechenden Anschlußkonstruktion verbinden zu können. Entsprechend ist der Außenring 23 mit regelmäßig auf dem Umfang angeordneten Bohrungen 28 versehen, die ebenfalls für eine Schraubverbindung mit einer entsprechenden Anschlußkonstruktion vorgesehen sind. Weiterhin weist der Außenring 23 eine Außenverzahnung 29 auf.

Da die Tragrollenlaufbahn 24 am Außenring 23 in der gleichen Ebene wie die Unterfläche des Außenrings 23 liegt, ist als Abdeckung der Tragrollenreihe 30 nach außen hin ein gegebenenfalls aus Segmenten bestehender Führungsring 26 an der Unterfläche des Außenringes 23 mit Hilfe von Schrauben 36 angeschraubt.

Die Ausführung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich somit von der Ausführung gemäß Fig. 1 dadurch, daß sie nur zwei Wälzkörperreihen und eine Außenverzahnung 29 anstelle einer Innenverzahnung 13 aufweist. Bei einer Untersuchung der Tragrollenreihe 30 werden der Führungsring 26 oder einzelne Segmente in analoger Weise wie bei der Tragrollenreihe 15 der Fig. 1 entfernt. Danach können einzelne beschädigte Tragrollen ausgewechselt werden, wenn das Großwälzlager außermittig belastet wird. Dann sind die Wälzkörper auf der der Last abgekehrten Seite entlastet und lassen sich leicht herausnehmen. Um die Kugelreihe 31 untersuchen zu können, muß das Großwälzlager genau axial belastet werden, da sich dann, nachdem der Ring 19 durch Schrauben mit Anschlußkonstruktion befestigt wurde, der Innenring 20 lösen und anheben läßt, bis die Kugelreihe 31 freiliegt. Auch in diesem Falle können einzelne Kugeln der Kugelreihe 31 bei Beschädigung ausgewechselt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Großwälzlager aus mindestens einer Reihe Axiallasten aufnehmender und einer Reihe Radial- und/oder Axiallasten aufnehmender, auf Laufbahnen mindestens eines Innen- und mindestens eines Außenringes abrollender, durch Führungsringe abgedeckter Wälzkörper mit einem unter einer reinen Axiallast entlasteten und dann mindestens teilweise demontierbaren Innen- oder Außenring, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallasten aufnehmende Tragrollenreihe (15, 30) von außen oder innen zugänglich, bei Belastung mit einem Kippmoment bereichsweise entlastet und demontierbar und der Führungsring (14, 26) im Einbauzustand des Großwälzlagers zugänglich und demontierbar ist.
  2. 2. Großwälzlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen im Querschnitt winkelförmigen Innen- und/oder Außenring (9, 1; 19, 23) mit mindestens einer über eine Wälzkörperreihe (15, 30) Axiallasten aufnehmenden Laufbahn (10, 2, 21, 24) und einen die Wälzkörperreihe (15, 30) abdeckenden Führungsring (14, 26).
  3. 3. Großwälzlager nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen winkelförmigen Innenring (9, 19) und einen winkelförmigen Außenring (1, 23) mit in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Laufbahnen (10, 11; 24, 25) je einer oberhalb und unterhalb eines der Winkelringe (9, 23) angeordneten Wälzkörperreihe (15, 16; 30, 31) und einem einen der Winkelringe (1, 19) übergreifenden demontierbaren Innen- bzw. Außenringteil (4, 20).
  4. 4. Großwälzlager nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Axiallasten aufnehmende Tragrollenreihe (30) und eine Radial- und Axiallasten aufnehmende Kugelreihe (31).
  5. 5. Großwälzlager nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen winkelförmigen Außenring (23) mit einer Tragrollenlaufbahn (24) und einer Kugellaufbahn (25), einen winkelförmigen Innenring (19) mit einer entsprechenden Tragrollenlaufbahn (21), ein Innenringteil (20) mit einer Kugellaufbahn (22) und einen im Außenring (23) lösbar befestigten, die Tragrollenreihe (30) abdeckenden Führungsring (26).
  6. 6. Großwälzlager nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch je eine Axiallasten aufnehmende Trag- und Halterollenreihe (15, 16) sowie eine Radiallasten aufnehmende Radialrollenreihe (17).
  7. 7. Großwälzlager nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen winkelförmigen Innenring (9) mit einer Tragrollenlaufbahn (10), einer dieser gegenüberliegenden Halterollenlaufbahn (11) und einer dazwischen angeordneten Radialrollenlaufbahn (12), einen winkelförmigen Außenring (1) mit einer Tragrollen- und einer Radialrollenlaufbahn (2, 3), ein Außenringteil (4) mit einer Halterollenlaufbahn (5), einen am Innenring (9) lösbar befestigten, die Tragrollen (15) abdeckenden Führungsring (14) und einen weiteren, die Halterollen (16) sowie die Radialrollen (17) abdeckenden, zwischen dem Außenring (1) und dem Außenringteil (4) lösbar befestigten Führungsring (6 ).
  8. 8. Großwälzlager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen aus Segmenten bestehenden Führungsring (6, 14, 26).






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