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Einrillige, zur Aufnahme von Kippkräften bestimmte Kugeldrehverbindung für schwere Geräte, insbesondere für Bagger und Kräne
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bunden ist, wobei der Haltering gegenüber dem Laufring mit Spiel versehen ist, um eine Verformung des Laufringes zu ermöglichen. Bisher durften nicht alle durch den Laufring gehenden Befestigungsschrau- ben fest angezogen sein und mussten auch gegenüber ihren Löchern so viel Spiel haben, dass sich der
Laufring frei verformen konnte. Das setzte eine sorgfältige Arbeit bei der Anfertigung vieler Teile und eine genaue Montage voraus. Erfindungsgemäss brauchen am Haltering hingegen nur der Durchmesser und die Höhe das gewünschte Mass zu haben. Man braucht nur eine Sorte Schrauben, die man alle fest- ziehen kann. Die Montage ist also sehr einfach.
Setzt man die Befestigungsschrauben in den senkrech- ten Steg des Halteringes, dann hat man noch den weiteren Vorteil, dass man den Laufring, nachdem man seine Arretierung gelöst hat, ohne eine Schraube zu lösen um 1800 drehen kann und dadurch neue Laufbahnenteile zur Aufnahme der grossen Lasten zur Verfügung hat.
Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, dass die dem Haltering zugewendete untere Anlagefläche des oberen Laufringes an der Gegengewichtsseite oder an der Gegengewichts- und Auslegerseite mit einer gegen die Aussenseite des Ringes verlaufenden Abschrägung versehen ist, wobei der kleinste Abstand der durch die Abschrägung an der Laufringfläche entstehenden Kante von der Laufringmitte geringer ist als der Radius der Kugellaufbahn. Dadurch werden die aufwärts gerichteten Kräfte an der Ge gengewichtsseite auf mehrere Kugeln verteilt, wenn der belastete Oberwagen nach dem Ausleger hinzu kippen versucht und ebenso die aufwärts gerichteten Kräfte an der Auslegerseite, wenn der entlastete Oberwagen nach dem Gegengewicht hin kippen will.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken besitzt der sich mit dem Oberteil drehende Laufring in den beiden neutralen Belastungszonen, die sich zwischen der Ausleger- und Gegengewichtsseite befinden, in den dem Oberteil und/oder dem Haltering zugewendeten Anlageflächen Aussparungen.
Der Laufring nimmt bei seiner Verformung eine schwach S-förmige Gestalt an. Dabei ist es für die Anpassung seiner sich verbiegenden, an der Auslegerseite und an der Gegengewichtsseite liegenden Teile vorteilhaft, wenn die dazwischenliegenden Seitenteile der Verformung des Laufringes möglichst wenig Widerstand entgegensetzen. Seine festeren, unter den Kanten liegenden Teile können sich dann leichter den Gegenlaufbahnen des mit dem Unterwagen verbundenen unteren Laufringes anpassen.
Die Fig. l - 4 zeigen als Beispiele einen Bagger und die bei diesem auftretenden Kräfte und die Fig. 5 - 8 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Der Bagger-l-in Fig. l steht auf dem auf Raupen fahrenden Unterwagen-2-, auf dem sich der Oben'lagen --3- in vollem Kreis drehen kann. Zwischen beiden liegt die Kugeldrehverbindung --4--. Vorn am Oberwagen, bei-A-, liegt der Ausleger -5-- mit dem verschiebbaren Löf- fel-6-, der die Last verkörpert und hinten, bei-B-, liegt das Gegengewicht-7--. Die Kugel- laufbahn liegt zwischen den Punkten --A und B-. Wenn der leere Löffel--6- senkrecht unter der Auslegerspitze hängt, liegt der Schwerpunkt des Oberwagens --3-- etwa in der Mitte. Sein Gewicht verteilt sich wie eine zentrisch angreifende Axiallast gleichmässig auf alle Kugeln der Laufbahn und erzeugt auf jeder Kugel den in Fig. 2 angegebenen Druck --p--.
Schiebt man den leeren Löffel --6-- heraus in die in Fig. l gezeichnete Stellung, dann nähert sich der Schwerpunkt einem Kreis, dessen Radius halb so gross wie der der Kugellaufbahn ist. Der Druck auf die bei-A-liegendeKugel steigt dabei nach Fig. 3 schon auf den doppelten Wert --2p-. Ist der Löffel-6-in dieser Stellung gefüllt, dann liegt der
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Da die eine oder zwei vorn liegenden Kugeln diese grosse Last nicht tragen können, verformen sie sich etwas. Auch die Laufbahnen drücken sich etwas ein. Da diese Verformungen aber sehr gering sind, kommen vielleicht 3 - 4 Kugeln zum Tragen. Wenn etwa 72 Kugeln in der Drehverbindung sind, dann steigt damit schon der Druck pro Kugel auf etwa 20p und darüber an. Wenn der Löffel --6- aber in schwerem Boden gräbt und die Höchstlast-P-- an seiner Spitze angreift (Fig. l), dannliegtder Schwer-
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deslaufbahndurchmessers undbei--A--von-45p-an. Diese hohen Drücke können die Laufbahn zerstören. Sie verursachen auf jeden Fall ein zunehmendes Spiel zwischen den Laufbahnen der Drehverbindung. Dadurch kippt der Oberwagen-3-
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Die Fig. 5 zeigt den Kippvorgang bei der neuen Kugeldrehverbindung in übertriebener Darstellung.
Der Oberwagen-3-ist mit dem Unterwagen --2- durch die einrillige Kugeldrehverbindung-4verbunden, die aus dem mit dem Unterwagen-2-drehenden Laufring-8-und dem mit dem Ober-
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wagen drehenden Laufring --9-- besteht. Zwischen beiden liegt die Kugelreihe --10--.Der untere Lauf- ring-8-hat eine Aussenverzahnung --11-. Der Laufring-9-ist an der Auslegerseite bei-A- abgeschrägt bis zu der Kante --12--, an der die Auflage des Laufringes -9-- gegen den Oberwa- gen -3-- aufhört.
Wenn der Schwerpunkt des belasteten Oberwagens --3-- an der Auslegerseite bei --A-- über dieKugellaufbahn hinausgewandert ist, versucht der Oberwagen --3-- zu kippen und es entsteht bei-A-eine grosse, abwärts gerichtete Kraft und bei-B-eine kleinere, aufwärts gerichtete Kraft, wie es Fig. 4 zeigt. Die Kraft bei-B-setzt sich am Rande des Laufringes-9-auf wenigen Kugeln ab. Die Kraft--P - bei-A-kann nicht bis zum Rand des Laufringes --9-- wandern, sondern nurbis zur Kan- te --12--, über der die ganze Kraft und auch das stärkste Biegungsmoment liegt.
Es wird durch die am stärksten belasteten bei-A-liegenden Kugeln ausgelöst, die den Abstand-a-von der Kan- te-12-haben. Dadurch weicht der ausserhalb der Kante -12-- liegende Teil des Laufringes-9-
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sich durchbiegende Laufring kommt auf einer grösseren Zahl von Kugeln zur Auflage, die sich beispielsweise bis zum Punkt --15-- erstreckt, der eine Länge von 1/3 Laufbahndurchmesser begrenzt. Es kommen dabei 24 Kugeln zum Tragen. Das sind sechsmal so viel wie bei der alten Ausführung.
Die neue Kugeldrehverbindung wird dadurch sehr viel leistungsfähiger. Die nach dem Ausleger hin liegenden Befestigungsschrauben --16-- müssen die Verbiegung des Laufringes-9-zulassen. Diese Verbiegung ist in Wirklichkeit so gering, dass es keiner besonderen Vorkehrungen bedarf. Sie bewegt sich nämlich in hundertsteln von Millimetern und erreicht nur selten ein zehntel Millimeter oder mehr. Die übliche Seitenluft der Befestigungsschrauben-16-, die sich in Millimetern bewegt, reicht also zur freien Bewegung des Laufringes --9-- aus.
Die Schrauben-16-, die vor der Kante-12-nach dem Aufleger zu auf der Strecke-e-liegen, dürfen aber nicht zu fest angezogen sein. Die an der Gegengewichtsseite bei-B-liegenden Befestigungsschrauben --17-- können etwa auf einem Viertelbogen, bis zum Punkt-18-, fest angezo- gen sein. Alle übrigen Befestigungsschrauben dürfen nicht fest angezogen sein. sondern müssen das Abheben des Laufringes --9-- von seiner Auflagerfläche --13-- gestatten.Man hat also praktisch drei unterschiedli- ehe Befestigungsarten für die Schrauben. was zu Verwechslungen führen kann und die Montage erschwert.
In Fig. 6 wird der sich mit dem Oberwagen-3-drehende Laufring-19-durch einen Halte- ring --20-- mit einem abgewinkelten Teil --21-- am Oberwagen festgehalten. Hier können alle Befestigungsschrauben --22-- des Halteringes --20-- fest angezogen werden. Der Laufring -19-- muss sich aber gegen den Haltering --20-- verschieben und auch nach unten durchbiegen können. Hiezu ist der abgewinkelte Teil --21-- des Halteringes mit Aussparungen -23-- von geringer Tiefe versehen.
Diese Anordnung lässt sich einwandfrei montieren und hat ausserdem den Vorteil, dass man nicht nur die obere Auflagerfläche des Laufringes-9-von einerKante-12-oder von zwei Kanten-12 und 24-aus, sondern auch seine untere Auflagerfläche von einer Kante --25- oder von zwei Kanten-25 und 26--aus abschrägen kann, wie es in Fig. 7 gezeigt wird.
In Fig. 7 sind die Befestigungsschrauben --22-- nur durch den Haltering --20- geführt. Der Laufring --27-- ist mit diesem durch den Steckbolzen --28-- verbunden. Zieht man den Steckbolzen-28heraus und entlastet die Kugeldrehverbindung, indem man den Oberwagen --3-- durch drei auf dem
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herumdrehen. Das hat den Vorteil, dass neue, weniger abgenutzte Laufbahnteile zur Aufnahme der Kräfte herangezogen werden, wodurch man die Lebensdauer der Kugeldrehverbindung erheblich verlängern kann.
Die Fig. 5 zeigt, dass der Laufring sich schwach S-förmig verbiegt, wenn er sich der Belastung anpassen soll. Die zur Anpassung nötige Verbiegung wird aber erleichtert, wenn er in den neutralen Seitenzonen weniger steif ist. Deshalb sind nach Pig. 7 an beiden Seiten im Bereich der neutralen Belastungszonen Aussparungen --30-- in seiner oberen und unteren Auflagerfläche vorgesehen.
Die Fig. 8 zeigt, dass sich die Erfindung auch bei Kugeldrehverbindungen mit einer Innenverzahnung verwenden lässt. Der mit dem Unterwagen --2-- fest verbundene untere Laufring -31-- hat einen innenliegenden Zahnkranz --32--. Der Laufring --27-- ist durch den abgewinkelten Haltering --20/21-- mit dem Oberwagen-3--verbunden. Die Kante-12-, von der aus die obere Auflagerfläche des Laufringes und die Kante --25--, von der aus die untere Auflagerfläche abgeschrägt ist, ist nicht durchgehend. Wenn infolge hoher Last eine durchgehende Kante nötig ist, muss der Laufring mit einem an-
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gedrehten oder aufgesetzten Flansch versehen werden, auf dem dann die durchgehende Kante liegt.
Die Auflagerkanten --12, 24, 25 und 26-können als gerade Linien senkrecht zu der zwischen Ausleger und Gegengewicht durch die Mitte des Baggers gezogenen Verbindungslinie verlaufen, wobei sie die Kugellaufbahn sehnenartig in der hochbelasteten Zone schneiden. Sie können auch bogenförmig sein, damit die Schnittpunkte an weniger belasteten Stellen liegen. Auch kann ein Teil gerade sein, an dem sich Kreisbögen anschliessen, die innerhalb der Kugellaufbahn bleiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrillige, zur Aufnahme von Kippkräften bestimmte Kugeldrehverbindung für schwere Geräte, insbesondere Bagger und Kräne, wobei der sich mit dem Oberteil des Gerätes drehende obere Laufring am
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am Oberteil (3) des Gerätes (1) anliegende Fläche des oberen Laufringes (9, 19, 27) anderAusleger- und/oder an der Gegengewichtsseite mit einer gegen die Aussenseite des Ringes verlaufenden Abschrägung versehen ist, wobei der kleinste Abstand der durch die Abschrägung an der Laufringfläche entstehenden Kante (12,24) von der Laufringmitte geringer ist als der Radius der Kugellaufbahn.