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Selbstschmierende Wälzlager Die Erfindung betrifft selbstschmierende
Wälzlager mit zwischen zwei Laufringen angeordneten Wälzkörpern, die durch Distanzhalter
voneinder getrennt sind.
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Distanzhalter in Wälzlagern sind gewöhnlich als sogenannte Kugel-
oder Rollenkäfige ausgebildet, die aus Stahl - oder Massingblech geformt sind. Wälzlager
müssen allgemein mit Ölen oder Fetten geschmiert werden.
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Wenn Wälzlager bei hohen Radiallasten und zugeordneten Drehzahlen
bei hohen Umgebungstemperaturen von z.B.
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200 bis 250 Grad C betrieben werden, sind sie außerordentlich schwierig
zu schmieren, da selbst Spezialschmieköle und - fette bei diesen Temperaturen zum
Verdicken, Verharzen und Verkoken neigen.
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Auch bei Verwendung von Wälzlagern in evakuierten Räumen, wie z.B.
in der Raumfahrt und Vakuumtechnik, genügen die konventionellen Schmiermittel nicht,
um die
Lager ohne Nachschmierung funktionssicher zu gestalten.
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Die gleichen Probleme treten bei der Verwendung von Wälzlagern im
Reaktorbau auf, wo diese radioaktiven Bestrahlungen ausgesetzt sind.
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Es wurde bereits versucht, die Selbstschmierung von Wälzlagern durch
Zugabe von pulverförmigen Festschmierstoffen zu erreichen. Es hat sich jedoch herausgestellt,
daß das Pulver beim Rollvorgang das Lagerspiel zwischen den Wälzkörpern und den
Laufrillen einengt, so daß nach einer bestimmten Betriebsdauer die Lager blockieren.
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Es ist bekannt, Wälzlager durch Aufbringen eines Gleitlacks auf die
Laufrillen der Laufringe zu schmieren. Das Aufbringen des Gleitlacks bei gleichzeitiger
Einhaltung der Schichtdicke im Bereich sehr enger Toleranzen erfordert aufwendige
und daher unwirtschaftliche Verfahrensschritte, wie Entfetten, chemisches oder mechanisches
Aufrauhmen der Laufflächen, Aufbringen des Lackes, Aushärten desselben und dgl.
Da die Schichtdicken nicht größer als einige Tausendstel Millimeter sein dürfen,
enthalten die aufgetragenen Schichten ein geringes Schmierstoffdepot, so daß die
Selbstschmierung des Lagers infolge der Tatsche, daß sich der Schmierfilm nicht
selbst regenerieren kann, nur von relativ kurzer Dauer ist, Wetter wird durch die
hohen Hertz'schen Pressungen zwischen Wälzkörper und Laufbahn im Wälzlager insbesondere
bei Betriebsbeginn eines neuen Lagers eine bestimmte Menge Gleitlack durch die Wälzkörper
verdrängt und geht somit als Schmierstoff verloren. Um ein Blockieren der Wälzlager
durch den verdrängten Gleitlack zu verhindern, muß zwischen Wälzkörpern und Laufrille
ein größeres Lagerspiel als in fett- oder ölgeschmierten Lagern vorhanden sein,
was sich ebenfalls auf die Lebensdauer bzw. durch zusätzliche dynamische Kräfte
auch auf das Lauf- und Schwingungsverhalten nachteilig auswirkt.
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Es ist schließlich auch schon bekannt, Distanzhalter als Gleitstücke
aus Kunststoff mit inkorporierten Festschmierstoffen, wie Molybdändisulfid oder
Graphit auszubilden. Durch den auftretenden Verschleiß zwischen den Gleitstücken
und den Wälzkörpern wird das Spiel zwischen den Distanzstücken und den Wälzkörpern
in relativ kurzer Zeit untolerierbar groß, so daß die Verwendung von Distanzstücken
aus den bekannten Zubereitungen keine befriedigende Lösung darstellen.
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Auch die Herstellung von Kugel- bzw. Rollenkäfigen von Wälzlagern
aus Polytetrafluoräthylen oder Polyamid oder anderen Kunststoffen führt nicht zu
einer ausreichenden selbstschmierenden Wirkung, insbesondere weil die Kugel-bzw.
Rollenkäfige aus den aufgeführten Kunststoffen nicht verschleißfest genug sind,
so daß die Lebensdauer solcher Lager relativ kurz ist.
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Die Erfindung bezweckt ein Wälzlager, das seine selbstschmierenden
Eigenschaften über lange Zeit bei mittleren Drehzahlen, hohen Radiallasten und relativ
hohen Betriebstemperaturen beibehält, ohne daß das Spiel zwischen Distanzrollen
und Wälzkörper untolerierbar groß wird.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Distanzhalter als
Distanzrollen ausgebildet sind und wenigstens teilweise als aus Gleitwerkstoff bestehenden
schmierenden Distanzrollen bestehen. Hierdurch wird erreicht, daß diese Distanzrollen
und die Wälzkörper aufeinander abrollen, so daß der Verschleiß der schmierenden
Distanzrollen nicht über das für die Schmierung des Lagers absolut notwendige Maß
hinausgeht. Wenn, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, der Radius
der Lauffläche auf dem äußeren Laufring, auf der die schmierenden Distanzrollen
abrollen, kleiner oder größer ist als der Radius der Lauffläche auf dem äußeren
Laufring, auf der die Wälzkörper abrollen, dann führt jede zwischen zwei Wälzkörpern
befindliche,
durch eine resultierende Kraft aus Gewicht, Zentrifugal-und
Umfangskraft der Wälzkörper gegen die äußere Laufrille gepreßte und auf dieser abrollende
schmierende Distanzrolle eine von dem Unterschied der Radien abhängige Gleitbewegung
gegenüber den anliegenden Wälzkörpern aus, wodurch der Drehung eine Relativbewegung
Uberlagert wird, die einen Abrieb von Schmierstoff zur Folge hat. Durch entsprechende
Wahl des Verhältnisses zwischen den Radien der Laufflächen der Schmierrolle und
der Wälzkörper kann diese Relativbewegung genau auf das Maß eingestellt werden,
das für die Schmierung des Lagers erforderlich ist. Eine weitere Differenzierung
der Schmierwirkung läßt sich erreichen, indem jede Schmierrolle in dem Bereich,
in welchem sie auf dem Wälzkörper abrollt, in axialer Richtung gesehen in mehrere
Abschnitte unterteilt ist, von denen wenigstens einer aus einem Material besteht,
dessen Verschleißfestigkeit größer als die des Gleitwerkstoffes ist, wie z.B. Siliciumcarbid.
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Bei dieser Aus führungs form nach der Erfindung wird dann von dem
Gleitwerkstoff nicht-mehr Material abgerieben als dem Abrieb des -Abschnitts mit
der höheren Verschleißfestigkeit entspricht. Dieser Abschnitt kann beispielsweise
ein oder mehrere Stahlringe sein, die sich zwischen zwei symmetrischen Gleitwerkstoffteilen
der schmierenden Distanzrolle oder an deren Enden befinden. Diese Ringe können bei
der erfindungsgemäßen schmierenden Distanzrolle als Bestandteil zunächst etwas hinter
dem Gleitwerkstoffteil zurückstehen, so daß sie keinen Kontakt mit den Wälzkörpern
haben. Hierdurch kann am Anfang bei Inbetriebsetzung des Lagers mehr Schmierstoff
von jeder schmierenden Distanzrolle abgegeben werden, bis die Wälzkörper mit den
Stahlringen in Berührung kommen.
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Hierauf wird die Menge der Schmierstoffabgabe von den schmierenden
Distanzrollen durch den Verschleiß der -Stahlringe geregelt. Indem diese Stahlringe
wechselndes Profil aufweisen, läßt sich die Schmierstoffabgabe von
der
schmierenden Distanzrolle mit zunehmender Abnutzung der Stahlringe verkleinern oder
vergrößern. Es kann also mit dieser Ausführungsform nach der Erfindung die Schmierstoffabgabe
zeitlich in'ganz bestimmter Weise auf den Schmierstoffbedarf des Wälzlagers abgestimmt
werden.
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Jeder Wälzkörper steht vorzugsweise mit wenigstens einer schmierenden
Distanzrolle in Kontakt. Hierdurch wird eine direkte Ubergabe von Schmierstoff auf
jeden Wälzkörper und jede metallische Distanzrolle gewährleistet. Bevorzugt ist
die Ausführung, wenn, in Umfangsrichtung gesehen, jede zweite Distanzrolle schmierend
ausgebildet ist. Mindestenz muß ein schmierendes Distanzrollenpaar je Wälzlager
enthalten sein.
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Bestandteil der Erfindung ist die Kombination von an sich bekannten
Festschmierstoffen mit einem fluorierten organischen Polymeren in einem Epoxyharz
zwecks Erzielung der Schmierwirksankeit. Durch die während des Betriebs auftretenden
Hertzischen Pressungen gehen die Festschmierstoffteilchen eine Richtungsorientierung
mit ihrer Basisfläche zur Wälzkörperoberfläche ein. Beim Rollvorgang werden dann
auch Teilchen des fluorierten organischen Polymern in diese Schmierschicht eingebettet.
Diese zeigen beim Überrollen unter hohem spezifischem Druck Kaltfluß.
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Dadurch entsteht im erfindungsgemäß ausgestatteten Wälzlager der Effekt
einer hydrodynamischen Schmierung.
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eftwerECstoiP für die schmierenden Distanzrollen hat sich ein düroplastischer
Werkstoff mit mindestens 40 und höchstens 85 Gewichtsprozent Festschmierstoff.
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5 bis 20 Gewichtsprozent eines fluorierten organischen Polymern, 10
bis 55 Gewichtsprozent eines Epoxyharzes
sowie gegebenenfalls einem
Härter und/oder Katalysator für die Vernetzung-des Harzes bewährt, wobei a) die
Festschmierstoffanteile eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthalten: 1)
Sulfide, zum Beispiel MoS2, WS2, ZnS 2) Oxide, zum Beispiel ZnO, PbO, SiO2, TiO2,
ZrO2 3) Selenide, zum Beispiel MoSe2, WSe2, 4) Halogenide, zum Beispiel CaF2, Kyrolith
5> Graphit 6> andere Füllstoffe, z.B. Bornitrid, Asbest, Silikate; das fluorierte
Polymere ein Po'lytetrafluoräthylenwachs oder ein fluortertes Äthylen-Propylen-Polymeres
ist, wobei ein bevorzugtes Produkt ein PTFE-Wachs mit den folgenden Spezifikationen
ist: SchUttgewicht: 600 - 800 g/l Teilchengröße: ca. 10 - 30 mXu Dichter 2,25 -
2,29 g/cm³ Schmelzbereich: 324 bis 327 Grad C mitteleres Molgewicht: 35 000 bis
100 000;
als Epoxyharze die folgenden Typen möglich sind: 1) Reaktionsprodukte
von Epichlorhydrin mit Bisphenol-A -der folgenden allgemeinen Formel:
wobei vorzugsweise n 7 ist und die Epoxyäquivalentgewichte typischerweise im Bereich
von 200 bis 900 liegen.
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2) Novolac-Harze mit mehreren funktionellen Epoxygruppen 3) Silicon-Epoxy-Copolymer-Harze
(wie z.B. im DP 1 271 875); d) die Härteroder Katalysatoren unter den Typen ausgewählt
werden, die gewöhnlich zur Vernetzung von Epoxyharzen herangezogen werden, wie z.B.
primäre und sekundäre polyfunktionelle Amine und ihre Addukte, Polyamide, Polycarbonsäuren
und ihre Anhydride, tertiäre Amine, Salze von Aminen, BF3-Komplexe u.ä.
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Die symmetrischen Gleitwerkstoffteile der schmierenden Distanzrollen
werden aus dem pulverförmigen Granulat des oben bezeichneten Gemischs auf automatischen
Pressen im Kaltpreßverfahren toleranzgenau hergestellt und werden hierauf einer
ganz bestimmten Wärmebehandlung zur Erreichung der erforderlichen Härte und Abriebfestigkeit
unterworfen. Das an sich bekannte Pulverpreßverfahren erlaubt eine rationelle Massenfertigung
der Gleitwerkstoffteile der schmierenden Distanzrollen durch Verwendung von Mehrfachwerkzeugen
und macht dadurch dieselbe zu einem preisgünstigen Wäzlagerkonstruktionselement.
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Nachstehend werden einige Beispiele für die Zusammensetzung-des Gleitwerkstoffs
nach der Erfindung aufgeführt.
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Beispiel f Zusammensetzung in Gewichtsprozent 35,2 % Molybdändisulfid
in Pulverform mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 20 m/u 35,2 % Zinksulfid
(Korngröße ca. 0,3 mµ, Reinheit) 99 t) 14,7 % Epoxyharz des Bisphenol-A-Typs, Epoxyäquivalentgewicht
475 - 575 2,9 %1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid 10 % Polytetrafluoräthylen-Wachs
entsprechend der weiter oben angegebenen Spezifikation 2 %Zinkoxid, Reiheit >99,5
%, durchschnittliche Korngröße 0,6 bis 1 mµ.
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Beispiel 2 Zusammensetzung in Gewichtsprozent 19,6 %Molybdändisulfid
19,6 % Zinksulfid 14,4 8 Graphit 14,4 % Calciumfluorid 16,7 % Epoxyharz 3,3 %1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäureanhydrid
10 % Polytetrafluoräthylen-Wachs 2 % Zinkoxid Spezifikationen der Komponenten wie
in Beispiel 1.
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Beispiel 3 Zusammensetzung in Gewichtsprozent 23,9 % Molybdändisulfid
17,9 % Zinoxid 14,5 % Calciumfluorid 14,5 % Graphit 16 % Epoxyharz 3,2 %1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäureanhydrid
10 %Polytetrafluoräthylen-Wachs Spezifikationen der Komponenten wie in Beispiel
1.
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Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele wird
die Erfindung erläutert: Figur 1 zeigt eine Ansicht eines Kugellagers nach der Erfindung.
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Figur 2 zeigt einen Schnitt längs der-Linie II-II in Figur 1.
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Figur 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III in Figur 1.
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Figur 4 zeigt einen als Metallrolle ausgebildeten Distanzhalter mit
doppelkegelförmiger Einschnürung.
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Figur 5 veranschaulicht die Lage einer Schmierrolle mit kleinerem
Durchmesser als der Durchmesser der Lagerkugel in einem Kugellager während des Betriebs.
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Figur 6 zeigt die Ansicht eines Rollen- oder Walzenlagers nach der
Erfindung.
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Figur 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Figur 6.
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Figur 8 zeigt einen Schnitt durch die beiden in einem Lager nach Figur
6 verwendeten Distanzrollen in größerem Maßstab in Figur 6.
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Die Figuren 9 bis 14 zeigen eine praktische Ausführungsform eines
Rollenlagers nach der Erfindung, und zwar Figur 9 den Außenring im Schnitt (M. 1
: 1), Figur 10 den Innenring im Schnitt (M. 1 : 1),
Figur 11 einen
Axialschnitt durch eine schmierende Distanzrolle (M. 2 : 1), Figur 12 einen Teil
der Distanzrolle (M. 2 : 1), Figur 13 eine Ansicht einer metallischen Distanzrolle
(M. 2 : 1) Figur 14 einen Schnitt durch einen Verschleißring (M. 2 : 1) Figur 15
zeigt in einem Diagramm einen Laufversuch mit einem selbstschmierenden Lager nach
der Erfindung.
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Bei dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Rillenkugellager sind
zwischen den Lagerstahlkugeln 3 acht Distanzrollen angeordnet, die abwechselnd als
schmierende Distanzrollen 1 aus Gleitwerkstoff und metallische Distanzrollen 2 ausgebildet
sind. Bei dem dargestellten Rillenkugellager entspricht die Anzahl der schmierenden
Distanzrollen 1 der halben Anzahl der Stahlkugeln, so daß jede schmierende Distanzrolle
gleichzeitig zwei Stahlkugeln schmiert. Die Distanzrollen 2 können aus Stahl, Messing,
Bronze oder Aluminium bestehen. Das Laufprofil der schmierenden Distanzrollen 1
ähnelt dem Profil der Stahlkugeln 3, d. h. die Rollenlauffläche hat, gesehen in
den Axialebenen, einen Krümmungsradius B (Figur 3) der dem Kugelradius entspricht.
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Dadurch wird eine satte Anlage der schmierenden Distanzrollen an die
Stahlkugeln gewährleistet. Die metallischen Distanzrollen 2 können entweder im Axialschnitt
gesehen kreisförmig gekrümmte Laufflächen (Figur 2) haben oder mit doppelkegelförmiger
Einschnürung (Figur 4) ausgeführt sein. Bei der letzeren Ausführung liegen die metallischen
Distanzrollen 2 nur an den Punkten e an den Stahlkugeln 3 an.
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Der Drehpunkt der Lagerstahlkugeln 3 liegt in einem Kreis um den Lagermittelpunkt
M, der durch die Zentren der Lagerkugeln verläuft. Um zu bewirken, daß die Distanzrollen
durch den resultierenden Druck gegen die Laufflächen des äußeren Laufringes gedrückt
werden, muß die Drehachse jeder Distanzrolle in Richtung des Lagerradius gesehen,
außerhalb der Sehne durch die Kugelmittelpunkte zweier an der entsprechenden Distanzrolle
anliegender Lagerkugeln liegen. Die Verbindungslinie eines-Mittelpunkts einer Lagerkugel
mit der Achse einer Schmierrolle in der Ebene des Kreises, der durch die. Kugelmittelpunkte
geführt ist, schließt mit der entsprechenden Verbindungslinie zwischen den dieser
Distanzrolle benachbarten Lagerkugeln einen Winkel # ein, der positiv sein muß,
d. h. die Achse der Distanzrolle darf in Richtung des Lagerradius gesehen nicht
bis zu der Verbindungslinie der entsprechenden Lagerkugelmittelpunkte in Richtung
auf den Mittelpunkt des Lagers zurückversetzt werden, sondern muß in radialer Richtung
gesehen hinter dieser Linie liegen.
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Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Achsen
der Distanzrollen ebenfalls auf dem durch die Lagerkugelmittelpunkte verlaufenden
Kreis durch den Mittelpunkt M des Lagers. Der Radius F der Laufflächen des äußeren
Laufringes, auf denen die Distanzrollen, also die metallischen Distanzrollen 2 und
die schmierenden Distanzrollen 1, abrollen, und der Radius E der Lauffläche, auf
der die Kugeln abrollen, unterscheiden sich voneinander, so daß der Abrollbewegung
der Distanzrollen und der Kugeln eine Gleitbewegung überlagert wird, von deren Größe
der Abrieb von Schmierstoff von den schmierenden Distanzrollen abhängt. Die Distanzrollen
l und 2 werden mit einer Kraftkomponente K = R x Sinus # gegen den Außenring 6 gedrückt
und rollen dort unter Berührung
an den Stellen (a) ab. Durch eine
entsprechende Profilierung der Ränder der Laufringe zu beiden Seiten der Laufrillen
kann der Radius F größer oder kleiner als der Radius E gewählt werden, um die gewünschte
Relativverschiebung zwischen Kugel und Rollenlauffläche zu erhalten. In jedem Fall
muß jedoch die oben aufgeführte Bedingung, derzufolge die Achse jeder Distanzrolle,
in radialer Richtung gesehen, außerhalb der Verbindungslinie der Kugelmittelpunkte
der Kugeln, die mit der entsprechenden Distanzrolle in Kontakt stehen, liegt, gewährleistet
sein, so daß die Distanzrollen auf den äußeren Laufring hingeschoben werden.
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Während des Betriebs des Lagers entsteht die resultierende Kraft R
in der entlasteten Zone des Lagers, die sich aus den Gewichten, den Zentrifugalkräften
und den Umfangskräften von Kugeln und Distanzrollen zusammensetzt.
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Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, bestehen die schmierenden Distanzrollen
aus zwei Hälfte 1' und 1', zwischen denen ein metallischer Verschleißring 9 angeordnet
ist.
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Ebenfalls an allen Stirnseiten sind Metallringe vorgesehen. Diese
Teile werden durch einen Stahlbolzen 7 zusammengehalten. Der Stahlbolzen kann auf
beiden Seiten eingedreht sein, so daß in diese Eindrehungen Federsicherungen 8 angebracht
sind. Eine weitere Möglichkeit, die Schmierrollenhälften auf dem Stahlbolzen festzuhalten,
besteht vorzugsweise darin, daß, wie rechts in Figur 11 dargestellt ist, der Stahlbolzen
vernietet wird. Die Verschleißringe 9 und 9' haben eine Dosierung des Festschmierstoffs
zur Folge, da, wenn die Kugeln 3 auf dem Verschleißring abrollen, immer nur soviel
Schmierstoff von den Schmierrollenhälften entnommen werden kann als Material am
Rande des Ringes verschleißt. Das Material und die Dicke des Ringes werden so gewählt,
daß immer nur so viel Schmierstoff den Rollenhälfte 1' und 1" entnommen wird als
zur Regenerierung des
Schmierfilms auf den Kugeloberflächen und
den restlichen rollenden Oberflächen unbedingt notwendig ist.
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Vorzugsweise ist der Durchmesser H des Verschleißrings 9 um einige
Hunderstel Millimeter kleiner als der Durchmesser G der mit dem Verschleißring in
Kontakt stehenden Stirnseiten der Schmierrollenhälften 1' und 1", wodurch beim Einlauf
des Lagers zunächst ausreichend Festschmierstoff zu Verfügung steht.
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Bei einem Rillenlager nach dieser Erfindung, dessen Teile folgende
Abmessungen haben, Kugelabrolldurchmesser 2A des Innenringes 5 = 39,75 mm, Kugeldurchmesser
B = 12,30 mm, Kugelmittendurchmesser 2C = 52,5 mm, Außendurchmesser D der Schmierrollen
(1) und der metallischen Rollen (2) = 10,06 mm, Kugelabrolldurchmesser des Außenrings
(6) 2E = 64,35 mm, Abrolldurchmesser der Schmierrollen (1) und der metallischen
Rollen (2) am Außenring (6) 2F = 62,25 mm, Innendurchmesser G der Schmierrollen
und der metallischen Rollen = 8,00 mm, entstehen im Lager folgende Bewegungsverhältnisse:
Bei feststehendem Außenring 6 und sich drehendem Innenring 5 werden bei einer Drehung
des Innenringes mit einer Drehzahl von n = 1 um Drehpol N die Kugelmittelpunkte
um den Betrag 2A ~ A 2A+2E - A+E bewegt. Die Drehung der Schmierrollen 1 beträgt
beim Abwälzen nA = ### x ## = 2,35.
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Wäre theoretisch die Achse der Schmierrollen 1 nicht fliegend gelagert,
sondern fixiert, d. h. die Rollen würden nicht auf dem Außenring (6) abrollen können,
so betrüge die Drehung der Schmierrollen 1 bei Drehung
des Innenringes
mit n = 1 um Drehpol M nS = ##### x ## x # =3,06.
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Somit besteht zwischen Kugeln 3 und Schmierrollen 1 eine relative
Umdrehungsdifferenz von nrel = nS minus nA = 0,71.
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Durch Verändern des Abrollradius F der Schmierrollen kann man diese
Umdrehungsdifferenz auf jeden Wert einstellen, u.a. auch auf nahezu Null, so daß
nur eine ganz geringe Gleitreibung zwischen den Schmierrollen 1 und den Kugeln 3
vorhanden ist. Wie das Zahlenbeispiel zeigt, reibt die Kugel infolge ihrer Roll-
und Bohrbewegung in dem Lager mit dem 0,71-sten Teil der Drehzahl des inneren Laufringes
gegen eine Schmierrolle 1 und übernimmt durch Gleitreibung aus dem Festschmierstoffdepot
des Gleitwerkstoffs einen kleinen Anteil, welcher durch die beim Rollvorgang auftretenden
hohen Hertz'schen Pressungen zwischen Kugel und Laufrille auf der Kugeloberfläche
und der Laufrille aufplattiert und in der Rauhtiefe derselben fest verankert wird.
Nach kurzer Betriebsdauer des Rillenlagers entsteht somit auf der Kugeloberfläche
und den Laufflächen der Ringe ein haftender, gleichmäßiger, nicht abwischbarer dünner
Feststoffschmierfilm, welcher sich insbesondere durch eine beachtliche Temperaturbeständigkeit
auszeichnet.
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Anhand der nachstehenden Versuche wird die Erfindung weiter erläutert:
Versuch
Nr. 1 Ein Ringgrillenlager Nr. 6306 mit sieben schmierenden Distanzrollen gemäß
Figur 2 und einer geteilten schmierenden Distanzrolle ohne Verschleißring (9) gemäß
Figur 3 wurde bei Raumtemperatur von 22 Grad C unter folgenden Bedingungen getestet:
Maximale radiale Lagerlast Pmax = 600 Kp Axiallast PA = Null Drehzahl n = 200 UpM
(konstant während der Versuchsdauer) Testdauer t = 104 Stunden (Versuch abgebrochen,
kein Lagerausfall) Das Ergebnis ist in der nachfolgenden Tabelle aufgezeichnet:
Bezeichnung nach Stunden 1 11,5 17,5 32 56 65 71 92 104 Lagerlast in Kp 25 600 600
600 600 600 600 600 600 Reibwert 0,0094 0,0066 0,0053 0,0057 0,0053 0,0053 0,0053
0,0050 0,0048 Lagertemperatur in Grad C 24 40 37 35 35 33.5 32 30 29
Versuch
Nr. 2 Zum Vergleich mit dem Stand der Technik wurde ein Standard Ringrillenlager
Nr. 6306 mit normalem Radialspiel und 20 g Lithium-Fettfülung (Shell Alvania 2)
unter gleichen Belastungsintervallen und Bedingungen sowie der Raumtemperatur von
22 Grad C wie das erfindungsgemäße Ringrillenlager gemäß Versuch Nr. 1 geprüft und
ergab folgende Ergebnisse: Bezeichnung nach Stunden 1 11,5 17,5 32 56 65 71 Lagerlast
in KP 25 600 600 600 600 600 600 Reibwert µ 0,031 0,0050 0,0053 0,0054 0,0055 0,0052
0,0054 Lagertemperatur in Grad C 30 35 38 38 40 40 40
Beim Vergleich
von Versuch Nr. 1 mit Versuch Nr. 2 stellt sich nach etwa 17,5 Stunden ein gleicher
Reibwert von /U = 0,0050 ein und bleibt bis zum Versuchsende konstant. Höchst überraschend
ist es, daß ein trocken laufendes Rillenlager den gleichen niedrigen Reibwert aufweist
wie ein fettgeschmiertes. Die Lagertemperatur beim Versuch Nr. 1 stieg anfangs bis
auf ca. 40 Grad C an und fiel dann nach 104 Stunden Testdauer bis auf 29 Grad C
ab, während beim Versuch Nr. 2 ein stetiger Temperaturanstieg bis zu 40 Grad C festzustellen
war. Dieser Temperaturanstieg ist durch die ständige Walkarbeit des Schmierfettes
während des Überrollvorgangs zu erklären. Durch die um 10 Grad C höhere Temperatur
altert das Fett in herkömmlichen Lagern doppelt so rasch; außerdem bleibt die Temperatur
nicht bei 40 Grad C stehen, sondern steigt stetig langsam an, so daß der durch die
Erfindung gegebene Vorteil um so größer ist, je länger die gewerbliche Nutzung erfolgt.
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In den Figuren 6, 7 und 8 ist ein selbstschmierendes Rollenlager nach
der Erfindung dargestellt, das als Distanzhalter der Stahlrollen fliegend gelagerte
schmierende Distanzrollen 11 und metallische Distanzrollen 12 aufweist. Diese Distanzrollen
haben stirnseitige Flansche 21 und 22, mit denen sie am äußeren Laufring abrollen.
Mit Ausnahme der Tatsache, daß statt Kugeln, wie bei der Ausführungsform nach den
Figuren 1 bis 5, bei der zuletzt genannten Ausführungsform nach den Figuren 6, 7
und 8 Rollen 13 verwendet werden und deshalb die Distanzrollen 11 und 12 zylinderförmige
Laufflächen haben, sind die Bewegungsverhältnisse in dem Rollenlager sowie die Wirkungsweise
desselben die gleichen wie bei dem Kugellager. Es werden deshalb für funktionell
gleich wirkende Teile des Rollenlagers die gleichen Bezugszeichen wie für das Kugellager
verwendet.
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In den Figuren 9 bis 14 sind Teile eines selbstschmierenden Kugellagers
dargestellt, das dem Lager nach den Figuren 1 bis 5 ähnlich ist. In der Zeichnung
sind die für eine praktische Ausführungsform maßgebenden Maße eingetragen. Für gleichwirkende
Teile werden die gleichen Bezugshinweise wie für die entsprechenden Teile der Ausführungsform
nach den Figuren 1 bis 5 verwendet.
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Anhand der Zeichnung Nr. 15 wird der technische Fortschritt der erfindungsgemäßen
Konstruktion gegenüber fettgeschmierten Lagern nach dem Stand der Technik klargestellt.
Es ist die Abhängigkeit des Reibwertes von der Prüfzeit in Stunden auf dem bekannten
Lubrimeter nach Dr. A. Bartel wiedergegeben.