Nachgiebige Wellenkupplung Es sind nachgiebige Wellenkupplungen be kannt mit an Kupplungszapfen und Mitneh- nierzapfen angreifenden Laschen und blinder Mittelstütze, bei welchen also das Drehmo-rn#ent von einem Kupplungsflanseh auf än andern über die genannten Bauteile (Zapfen, Lasehen, Mittelstütze) übertragen wird.
Solche Kupp- lun-en ei-nen sieh vorzüglich, um parallel n<B>C</B> 2n versetzte Wellen miteinander zu kuppeln, so dass sie zum Beispiel Anwendung finden züm Antrieb von Lokomotivaehsen.
Die meisten Kupplungen der umsehriebe- nen Art sind mit Gleitlagern in den Laschen rüstet; andere sind mit Wälzlagern ver sehen, wobei besonders Rollenlager in Frage kommen. Die Cileitfläehen in den Laschen und auf den 'Mitnehmerzapfen sind starker Ab- nützun- unterworfen.
Obschon der Winkel, innerhalb welchem die Laschen um die Zap fen pendeln, sobald eine Versetzung der zu kuppelnden Wellen auftritt (der sogenannte Pendelwinkel), meistens bei den Versetzun gen, die praktiseh in Frage kommen, mir klein ist, tritt bei diesen bekannten Kupplungen doch ein weebselweises Gleiten der Laschen auf den Zapfen auf. Schon bei geringer Be lastung werden deren Tragflächen abgenützt. Bei Wälzla-ern arbeiten sieh die Wälzkörper in die Laufflächen ein.
Wälzlager erhöhen überdies das Gewicht der beweglichen Teile in unerwünschter Weise, und (la sie an sieh verhältnismässig heikle, dabei auch kostspielige Bauteile sind, sind sie beim oft plötzlich wechselnde und schwere Belastungen mit -sieh bringenden Betrieb solcher Kupplungen un erwünschte Elemente, Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu beheben und zeigt den Weg zum Bau einer leieht herstellbaren, leicht zusam- nienbaubaren,
starken Belastungen selbst -unter ungünstigen Betriehsbedingungenstand- haltenden und in der Herstellung billigen und in den Abme & #,-Lingen sowie im Gewicht sehr kleinen Kupplung, deren Herstellung zu all dem bezüglich Masshaltigkeit sehr bescheiden ist, indem die Toleranzen in Teilung und Durchmesser im Vergleich mit andern Zapf en- kupplungen sehr gross sind.
Die einfachen Bauteile der erfindungsgemässen Kupplung sind auch leicht ausweehselbar. Die Erfindung betrifft demnaeh eine naehgiebige Wellen kupplung mit an Kupplungszapfen und Mit- nehmerzapfen angreifenden Laschen und blin,- der Mittelstütze-, und, sie ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Durchmesser der Laschen bohrungen so gross sind, d,ass unter Vermei dung von Wälzlagern die Zapfen an den Flächen dieser Bohrungen nur rollen, ohne jemals zu gleiten.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbei spiel der erfindungsgemässen Wellenkupplung, wobei die schematische Fig. <B>1</B> dazu dient, das Wesen der Kupplungen mit Laschen und blinder Mittelstütze im allgemeinen zu erläi,-L- tern, während an Hand von Fig. 2 das Wesen der Erfindung dargelegt wird. In Fig. <B>3</B> ist eine erfindungsgemässe Kupplung in einem Schnitt durch die Wellenachse und in Fig. 4 in einem Schnitt senkrecht zur Wellenaehse dargestellt.
Die Fig. <B>5</B> und<B>6</B> zeigen eine Mit telstütze in einer Ansieht in Richtung der _N,#'ell,enaehse bzw. in einem Schnitt längs der Längsachse ihrer selbst. Ebenso zeigen die Fig. <B>7</B> und<B>8</B> eine Lasche in einer Ansieht und im Schnitt.
In Fig. <B>1</B> ist eine Kupplung mit Lasehen T, und einer blinden Mittelstütze<B>S</B> schematisch und perspektiviseh dargestellt. An beiden Enden der Mittelstütze greifen die Laschen in einem Drehpunkt<B>D</B> an; das andere Ende jeder Lasche umschliesst<B>je</B> einen Kupplungs zapfen, der in den einen bnv. andern der beiden Kupplungsflansehen eingesetzt ist, die ihrerseits auf der einen bzw. der andern der beiden zu kuppelnden Wellen TV, bzw. 1V2 sitzen.
In der Figur sind die Wellen, Kupp lungsflanschen und Kupplungsbolzen nur durch dicke schwarze Striche angedeutet. Mit R ist. der Radius des Kupplungszapfenk-reises bezeichnet..<B>-</B> Das mechanische Verhalten dieser Kupplung, deren Wellenmi#tten bei spielsweise um den Betrag ew voneinander abweichen, weil die Wellen W, und 'W2 aus irgendeinem Grunde um diesen Betrag par allel gegeneinander versetzt sind, lässt sieh an Hand der Fig. <B>1</B> leicht überblicken, wenn zum Beispiel die Achse der Welle W,
als feststehend betrachtet wird und diejenige der W'elle W2 einen Kreiszylinder beschreibt-, des sen Halbmesser der Wellenversetzung e#."- gleichkommt. Man erkennt, dass die W elle W_# innerhalb gewisser Grenzen in jeder Seiten richtung frei beweglich, jedoch am Verdrehen gehindert ist.
Es ist ferner aueh ersichtlich-, dass erst bei aussergewöhnlich grosser Ver setzung- ew der Welle 1172 aus der Mittellage diese Welle sich in geringem Mass zu drehen beginnt, was im Betrieb sieh bloss in leichten Ungleiehförmigkeiten der Drehzahl der Welle W# bemerkbar machen würde, wenn derart grosse Versetzungen der Wellenachsen infolge von Riehtfehlern oder we-en besonders sehwe- ren Betriebsbedingungen (grosse Wärmedeh nungen z. B.) jemals vorkommen könnten.
An Hand der geometrisehen Fi.-. 2 soll nun gezeigt werden, -v#,a8 für Bedingungen die Laschenbohrungen und Zapfend-Lirehiiie4gser erfüllen müssen, damit bei einer erfindungs,- gemässen Kupplung unter Vermeidung von Wälzlagern die Zapfen an den Flächen dieser Bohrungen mir rollen, ohne jemals züi, gleiten.
Den Zapfen wird in den Lasehenbohrungen ,ein aussergewöhnlich grosses Spiel gegeben, das .so gross ist, dass ein Gleiten der Zapfenober fläche an der Laschenbohrungsfläehe -rund- sätzlieh verhütet wird. Damit dies der Fall sei, muss das Grenzspiel zwischen dem Zapfen und der Lasehenbohrung ermittelt werden, bei welchem die Lasche auf dem Zapfen gerade zu -leiten becinnt.
Nach Fig. 2 lie,-t am Zapfenkreis a, der den Umfang eines Zapfens mit dem Radius r darstellt, die Lasche mit der Bohrung<B>c</B> im Berührungspunkt<B>b</B> an. Wird nun die Längs- aehse der Lasche aas der Stellung (1 um den Pendelwinkel aL in die Stellung<B>c</B> versetzt" so rückt der Bohrungskreis c in die strich punktiert dargestellte Lage, wobei der Berüh rungspunkt von<B>b</B> nach<B>f</B> wandert, während die Riehtung der Lasehenzugkraft Z, die mit der Richtung der Lisehenlän,-#gaelh,
#e parallel bleibt, mit der Fläehensenkreehten in<B>f</B> den Winkel<B>ss</B> bildet, dessen Tangens und prak tisch damit auch dessen Bogenmass<B>ss'</B> keines falls die Reibungsziffer u, zivisehen Zapfen und Bohrung überschreiten darf.
Die zwei el Lasehenriehtungen und der durch<B>f</B> gehende Radius des Zapfens bilden nun ein flaches Dreieck, dessen kleinste Höhe einerseits als ss'- Ar und anderseits, wenn man das Bogen mass von al, mit a'L bezeichnet, als a'L erscheint-, somit gilt die Beziehung:
ss' <B><I>-</I></B> ji <B><I>7.</I></B> 5-- a'L <B>-</B> 1-. Das Bogenmass a'L des Pendelwinkels aL, der entsteht, weil infolge der Ver.setztin.,#,- der Wel len die Laschen um ebendiesen Winkel pen- d-eln, ist sehr angenähert gleich der Wellen- versetzuno# -eteilt, durch die Lasehenlänge, also:
a'L ewIL. (siehe Fig. <B>1..</B> In der vor stehenden Beziehun- bedeutet L zugleich auch die Lasehenlänge.) Beim Entwerfen einer Kupplung gemäss dem Vorstehenden lässt sieh leicht erkennen, dass praktisch die Laschen länge L immer dem Radius R des Kupp- lungszapfenkreises gleichkommt; deshalb gilt auch die Beziehung: a'" # ew/L n%2 ewiR.
Wird noell an, Stelle des Zapfenhalbniessers <B>r</B> der Zapfendurchmesser <B>d =</B> 2r und die Be ziehung<B><I>A</I></B> rlr <B><I>= A</I></B> dId in die ermittelte Formel eingesetzt, so lautet die gesuchte, einfache Be- C ziehung:
EMI0003.0018
In, dieser Formel bedeutet<I>A</I> (Ild das rela tive Zapfenspiel, also den Quotienten aus der Differenz der Durchmesser des Zapfens und der Lasehenbohrung einerseits und aus dem Zapfendurchmesser, und zwar gibt der Quo tient das gesuchte Grenzspiel an, nämlich das Spiel zwischen Zapfen und Lasehenbohrung, hei welchem die Lasche auf dem Zapfen ge rade züi gleiten 'beginnt.<B>-</B> Der Anschaulich keit halber sei das Mindestspiel für ein kon kretes Beispiel errechnet:
Wird eine Reibungol- zahl <B>y =</B> 0,2 und ein Radius R =. <B>1-00</B> mm des Kupplungszapfenkreises angenommen, und ferner vorausgesetzt, dass dieWellenversetzung <I>e,</I><B>=</B> 2 mm beträgt, so wird
EMI0003.0031
S',omit ist beispielsweise bei einem Zapfen- durchniesser von cl<B>=</B> 40 mm das gesuchte Grenzspiel<B>Ad</B> ## 4 mm.
Die Fig. <B>3</B> bis<B>8</B> zeigen ein Beispiel einer durehkonstruierten Kupplung gemäss der Er- findungsowie zugehörige Einzelteile. In allen diesen Fi-uren sind für gleiche Teile gleiche Ilinweiszahlen verwendet.
Es bedeuten:<B>1</B> der eine und 2 der andere der beiden Kupplungs- flan,sehen,. <B>3</B> die Laschen, 4 die Kupplunr.13- zapfen, <B>5</B> die blinde Mittelstütze,<B>6</B> die Mit- nehmerzapfen, <B>7</B> eine Aussparung, die in jedem der Seitenteile der Mittelstütze, im Schnittpunkt seiner Symmetrieachsen vorge sehen ist und Jie im Durchmesser gross genug ist, um einem Wellenzapfen den Durehtritt durch diese Aussparungen zu gestatten.
Mit <B>8</B> ist noch eine, Kupplungsverschalung bezeich net.<B>-</B> Die Mittelstütze<B>5</B> ist beispielsweise so gebaut, dass die Mitnehmerzapfen <B>6</B> mit den Seitenteilen vernietet sind. Die Mittelstütze der gezeigten Kupplung weist im übrigen an jedem Ende zwei Drehpunkte bei den Mit- nehinerzapfen <B>6</B> auf, anstatt des einen Dreh punktes<B>D</B> an jedem Ende derselben gemäss Fig. <B>1,</B> was aber in der Wirkungsweise der Kupplung keinen Unterschied bedeutet.
Es ist vorteilhaft, den Durchmesser des Kupp lungszapfens 4 überall kleiner zu bemessen als den Durchmesser der Lasehenbohrung, da auf diese Weise ein leichtes Zusammenbauen und -Xiiseina,n,diernehinen der Kupplung gewähr leistet ist.