Ständer, insbesondere für hydraulische Pressen In hydraulischen Pressen entstehen grosse, in ent gegengesetzten Richtungen wirkende Kräfte, die von einem Ständer aufgenommen werden. In kleineren Pressen ist dieser Ständer gewöhnlich in einem Stück gegossen; aber bei grösseren Pressen besteht der Stän der gewöhnlicherweise aus zwei Jochen, die von kräftigen Bolzen oder Zugstangen zusammengehalten werden. In beiden Fällen werden die Ständer sehr schwer; denn in beiden Fällen bilden die Ständer ein statisch unbestimmtes System, weshalb die Beanspru chungen in den verschiedenen Teilen des Ständers nicht exakt berechnet werden können.
Die spezifi schen Beanspruchungen müssen deshalb aus Sicher heitsgründen niedrig gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, einen Stän der zu schaffen, der ausserordentlich grosse Kräfte aufnehmen kann, bei dem die Beanspruchungen mit Sicherheit bestimmt werden können, so dass auch das Material in ökonomischer Weise ausgenützt werden kann, bei dem ferner für die am meisten beanspruch ten Teile des Ständers kalt gezogenes Material mit hoher Festigkeit verwendet werden kann und dessen Gewicht schliesslich im Verhältnis zu den Kräften, die bewältigt werden sollen, sehr niedrig gehalten werden kann.
Der Ständer nach der Erfindung weist zwei pris matische, aussen von gewölbten und innen von flachen Flächen begrenzte Joche auf, die in einem Abstand voneinander durch zwei parallelepipedförmige Di stanzstücke gehalten werden, welche gegen die fla chen Flächen der beiden Joche anliegen, wobei er findungsgemäss die Joche von einem Stahlbandmantel gegen die Distanzstücke gepresst werden, dessen Stahl band in mehreren Schichten um die Joche gewickelt ist. In dem Ständer ist zweckmässig eine Schicht aus einem Schmiermittel konzentrisch mit den gewölbten Teilen des Bandmantels vorgesehen, welche Schicht vorzugsweise zwischen dem Bandmantel und den gewölbten Flächen der Joche liegt.
Zwischen die Schmiermittelschicht und den Bandmantel ist zweck mässigerweise ein Blech eingelegt, das das Eindringen des Schmiermittels zwischen die Schichten des Band mantels verhindert. Als Schmiermittel ist vorzugs weise Graphitpulver verwendet.
Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch zwei bekannte Ständer, die in einem Stück aus Stahlguss hergestellt sind. Der in der Fig. 3 gezeigte Ständer bekannter Ausführung ist aus zwei prismatischen Jochen mit halbkreisförmigem Querschnitt gebildet, welche Joche von einem sie umgebenden, massiven, kettengelenkförmigen Mantel zusammengehalten werden. Fig.4 zeigt schematisch einen beispielsweisen Ständer nach der Erfindung.
Fig.5 ist ein vertikaler Schnitt durch diesen Ständer, Fig. 6 eine Seitenansicht und Fig. 7 eine Endansicht. Fig.8 ist ein Schnitt parallel zur Längsachse des Ständers längs der Linie<B>A -A</B> in Fig. 7. Fig. 9 zeigt als Einzelheit die Mittel zur Befestigung des Bandes an den Enden.
Der Ständer nach Fig. 1 ist in einem Stück 1 aus geführt mit einer praktisch rechteckigen Öffnung 2 von der Höhe Z und der Breite b. Die Ecken 3 sind scharf. In der Öffnung wirkt die Kraft P an zwei ent gegengesetzten Seiten. Diese Kraft erzeugt Spannung in den beiden Schenkeln 4. Da diese Schenkel 4 als zwei in zwei andern Balken 5 fest eingespannte Bal ken betrachtet werden müssen, welche Balken 5 der Kraft P ausgesetzt sind, werden die Balken 4 teils einer Zugkraft und teils einem Biegemoment, das von der Deformation der Balken 5 herrührt, ausgesetzt.
Die spezifische Beanspruchung p wird dann ungefähr so, wie es in dem im rechten Schenkel des Ständers gezeichneten Diagramm dargestellt ist, über den Querschnitt des Schenkels variieren. In den Ecken 3 kommen noch Spannungskonzentrationen hinzu, so dass die Spannungsverteilung noch ungünstiger wird. Bei Belastung wird deshalb häufig die Streckgrenze des Materials in den Ecken überschritten, so dass das Material dort ermüdet und Risse entstehen, die schliesslich zu einem Bruch des Ständers führen können.
Wenn man, wie in Fig.2 gezeigt, die scharfen Ecken 3 durch Hohlkehlen 6 ersetzt, wird bei unver änderter Kraft P die Spannung an den Ecken etwas vermindert. Die Verbesserung ist aber unerheblich, und auch diese Konstruktion ist riskant. Hierzu kommt, dass die elastische Dehnung in dieser letzten Ausführungsform grösser wird als in der Form nach Fig.1. Die Länge der Schenkel wird nämlich<I>l + 2 a 1.</I> Ausserdem werden die Teile 7 bei der Belastung etwas zusammengepresst.
Der Ständer nach Fig. 3 besteht aus einem lang gestreckten, rohrförmigen Mantel 9 mit zwei innern Zylinderflächen und zwei halbzylindrischen Teilen B. Unter der Voraussetzung, dass die Reibung zwischen den Teilen 8 und dem Mantel 9 so klein wäre, dass diese bei der ungleichen Deformation unbehindert aufeinander gleiten könnten, würden die von der Kraft P in den geraden Teilen des Mantels 9 entste henden Beanspruchungen ungefähr gleichmässig über den ganzen Querschnitt verteilt. Diese Bedingung kann aber nicht erfüllt werden, weil es ausserordent lich schwierig ist, eine vollständige und zuverlässige Schmierung mit Graphit zwischen so grossen und steifen Körpern herbeizuführen, da die Formverände rung doch einen oder mehrere Zentimeter betragen kann.
In Wirklichkeit wird der Ständer nach Fig. 3 sich auch wie ein steifes System verhalten, und die Ausführungsform wird mit Rücksicht auf die Festig keit der Ausführungsform nach Fig. 1 äquivalent. Der Ständer wird deshalb an den Ecken 3 bersten.
Fig.4 zeigt einen Ständer nach der Erfindung. Dieser Ständer besteht aus zwei halbzylindrischen Jochen 10 und zwei parallelepipedischen Distanz stücken 11, die von einem Mantel 12 zusammengehal ten werden, welcher Mantel aus einem in mehreren Schichten aufgewickelten Stahlband besteht. Zwischen den gewölbten Flächen der Joche 10 und des Man tels 12 ist eine Schmiermittelschicht, zweckmässiger weise aus Graphit, angeordnet, wogegen aber zwi schen den verschiedenen Schichten des Bandes keine reibungsvermindernden Stoffe vorhanden sein sollen.
Bei der Verwendung eines Mantels, der aus mehreren übereinander gelagerten Schichten aus einem leicht biegsamen Stahlband besteht, ist es möglich, eine vollwertige und zuverlässige Schmierung mittels Gra phit zwischen dem Mantel 12 und den Jochen 10 zu erhalten. Hierdurch erhält man ein Gleiten zwischen den halbzylindrischen Jochen 10 und der innern ge wölbten Fläche des Bandmantels 12, da die Joche 10 und der Mantel 12 bei Belastung ungleich deformiert werden. Hierdurch wird der Ständer statisch be- stimmt, und die Beanspruchungen in demselben kön nen berechnet werden.
Da das Stahlband des Mantels aus kalt gezogenem Material mit hoher Festigkeit be stehen kann, wird die zulässige Spannung im Mantel hoch und deshalb das Gewicht des Ständers sehr niedrig im Verhältnis zu der Kraft, die er aufnehmen kann. Dem Stahlband im Mantel 12 wird beim Auf wickeln eine gewisse Vorspannung gegeben. Diese Vorspannung soll so berechnet werden, dass die Druckbeanspruchung in den Distanzstücken 11 un mittelbar unter der Fliessgrenze des Materials liegt, wenn der Bandmantel fertiggewickelt ist.
Beim Wik- keln des Bandes ist die Vorspannung in den verschie denen Schichten verschieden und wird zweckmässiger weise so gewählt, dass die Beanspruchungen in sämt lichen Schichten ungefähr gleich sind, wenn die Kraft P ihren grössten zulässigen Wert erreicht hat. Die ganze auf die beiden parallelepipedischen Di stanzstücke 11 wirkende Druckkraft muss wenigstens gleich der Kraft P sein, der der Ständer im Betrieb widerstehen muss.
Es ist deshalb klar, dass die Ver längerung des Abstandes zwischen den Jochen 10, wenn die Kraft P von Null bis P"," wächst, gleich der Verlängerung der Distanzstücke 11 ist, wenn die Belastung in diesen von ihrem höchsten bis auf ihren niedrigsten Wert sinkt. Durch den Umstand, dass die Kraft, welche die Distanzstücke 11 auf die Joche 10 ausüben, kleiner wird, wenn die Kraft P wächst, wird die Vergrösserung des Abstandes zwischen den Jo chen 10 die kleinstmögliche. Zusatzspannungen im Material in der Nähe der Ecken 14 können auch nicht entstehen, weil die Joche 10 und die Distanz stücke 11 getrennt sind. Wenn die Kraft P einen gewissen Wert überschreitet, entsteht nur ein dünner Spalt zwischen den Anlegeflächen 13, zwischen den Jochen 10 und den Distanzstücken 11.
Dieser Spalt beginnt zuerst an den Ecken 14 und wird je nach Vergrösserung der Kraft P vergrössert.
In den Fig.5 bis 9 bezeichnet 16 blanke Metall bleche, die zwischen dem Bandmantel 12 und den Jochen 10 angeordnet sind. Zwischen den Blechen 16 und den Jochen 10 ist ein graphitimprägniertes Tuch 15 eingelegt. 17 bezeichnet ein Schutzblech ausserhalb des Bandmantels 12. 18 bezeichnet Giebel stücke mit Flanschen 19, die von Bolzen 20 und 21 zusammengehalten werden. Die Giebelstücke 18 wer den bezüglich der Joche 10 durch die in die Nuten 23 der Joche 10 eingreifenden Rillen 22 an den Giebel stücken 18 in Lage gehalten.
Mit 25 sind Löcher zur Befestigung von Traggliedern für den Transport der Joche 10 bezeichnet. 26 sind kurze Stifte, durch welche die Joche 10 und die Distanzstücke 11 gegen einander fixiert werden, ehe die Wicklung des Man tels 12 aufgebracht wird.
Da die Joche 10 durch die Beanspruchung bei der Aufwicklung des Mantels 12 etwas gebogen werden, wird die überführung der Kraft von denselben auf die Distanzstücke 11 gegen die innern Kanten der selben konzentriert, wodurch die Distanzstücke einer Biegung nach aussen ausgesetzt werden, so dass ihre Endflächen nicht mehr parallel bleiben. Durch die Aussparungen 27 wird die Biegung der Joche zwar nicht verhindert, aber die axialen Druckkräfte in den Distanzstücken 11 werden nach aussen verschoben, wodurch die oben genannte Biegetendenz verschwin det.
Die erwähnte Ausbiegung kann auch dadurch verhindert werden, dass die Distanzstücke 11 mit nicht ganz parallelen Endflächen versehen werden.
Fig.9 zeigt, wie ein Ende des Bandes 29 im Bandmantel 12 verankert wird. In das Giebelstück 18 ist ein Bolzen 28 eingesetzt, der einen Schlitz hat, dessen Breite gleich der Dicke des Bandes 29 ist. Wenn der Mantel 12 fertiggewickelt ist, wird das Band 29 in den Schlitz des Bolzens 28 eingelegt, und eine im voraus auf das Band aufgesetzte Hülse 30 wird auf dem Band festgeklemmt. Der Zug im Band wird dann vom Bolzen 28 aufgenommen, und das Band kann abgeschnitten werden. Der Ständerkörper wird von einer Anzahl Konsolen 31 getragen, die mittels Bolzen 33 an dem einen Joch 10 befestigt sind. Diese Konsolen ruhen auf einer Grundplatte oder einem Gerüst 32.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die in den Figuren gezeigte Ausführung beschränkt. Es kann zum Beispiel zweckmässig sein, die halbzylindrischen Joche 10 durch Joche zu ersetzen, deren Querschnitt ein Teil einer Ellipse ist. Es kann auch zweckmässig sein, einen solchen Querschnitt zu wählen, dass der Krümmungsradius gegen die Anliegeflächen mit den Distanzstücken kontinuierlich gegen unendlich wächst.
Stands, especially for hydraulic presses In hydraulic presses, large forces are generated that act in opposite directions and are absorbed by a stand. In smaller presses this stand is usually cast in one piece; but with larger presses the stand usually consists of two yokes held together by strong bolts or tie rods. In both cases, the stands become very heavy; because in both cases the stand form a statically indeterminate system, which is why the stresses in the various parts of the stand cannot be calculated exactly.
The specific loads must therefore be kept low for safety reasons.
The aim of the present invention is to create a stand that can absorb extremely large forces, in which the stresses can be determined with certainty, so that the material can also be used in an economical manner, in which further for the most stressed parts of the stator cold-drawn material with high strength can be used and its weight can ultimately be kept very low in relation to the forces that are to be overcome.
The stand according to the invention has two pris matic, outside of arched and inside of flat surfaces bounded yokes, which are held at a distance from each other by two parallelepiped Di punch pieces, which rest against the flat surfaces of the two yokes, according to the invention Yokes are pressed against the spacers by a steel band jacket, the steel band of which is wrapped around the yokes in several layers. In the stator, a layer of a lubricant is expediently provided concentrically with the curved parts of the belt jacket, which layer preferably lies between the belt jacket and the curved surfaces of the yokes.
A sheet metal is expediently inserted between the lubricant layer and the belt jacket, which prevents the penetration of the lubricant between the layers of the belt jacket. Graphite powder is preferably used as a lubricant.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. FIGS. 1 and 2 show schematically two known uprights which are made in one piece from cast steel. The stand of known design shown in FIG. 3 is formed from two prismatic yokes with a semicircular cross-section, which yokes are held together by a massive, chain-joint-shaped jacket surrounding them. Fig. 4 shows schematically an exemplary stand according to the invention.
Figure 5 is a vertical section through this stand, Figure 6 is a side view, and Figure 7 is an end view. Fig. 8 is a section parallel to the longitudinal axis of the stand along the line A-A in Fig. 7. Fig. 9 shows in detail the means for fastening the band at the ends.
The stand of Fig. 1 is made in one piece 1 with a practically rectangular opening 2 of height Z and width b. The corners 3 are sharp. In the opening, the force P acts on two opposite sides. This force creates tension in the two legs 4. Since these legs 4 must be viewed as two bars firmly clamped in two other bars 5, which bars 5 are exposed to the force P, the bars 4 are partly a tensile force and partly a bending moment, resulting from the deformation of the beams 5, exposed.
The specific stress p will then vary over the cross section of the leg approximately as shown in the diagram drawn in the right leg of the stand. In the corners 3 there are also stress concentrations, so that the stress distribution becomes even more unfavorable. When stressed, the elastic limit of the material is therefore often exceeded in the corners, so that the material becomes fatigued there and cracks appear, which can ultimately lead to the stator breaking.
If, as shown in FIG. 2, the sharp corners 3 are replaced by fillets 6, the tension at the corners is somewhat reduced with unchanged force P. The improvement is insignificant, however, and this construction is also risky. In addition, the elastic expansion in this last embodiment is greater than in the form according to FIG. The length of the legs is namely <I> l + 2 a 1. </I> In addition, the parts 7 are somewhat compressed when the load is applied.
The stand according to FIG. 3 consists of an elongated, tubular jacket 9 with two inner cylinder surfaces and two semi-cylindrical parts B. Provided that the friction between the parts 8 and the jacket 9 would be so small that this would occur with the unequal deformation could slide on each other unhindered, the stresses arising from the force P in the straight parts of the shell 9 would be distributed approximately evenly over the entire cross section. However, this condition cannot be met because it is extremely difficult to achieve complete and reliable lubrication with graphite between such large and rigid bodies, since the shape change can be one or more centimeters.
In reality, the stand of FIG. 3 will also behave like a rigid system, and the embodiment is equivalent to the embodiment of FIG. 1 with regard to the strength of the embodiment. The stand will therefore burst at the corners 3.
4 shows a stand according to the invention. This stand consists of two semi-cylindrical yokes 10 and two parallelepipedic spacer pieces 11 which are held together by a jacket 12, which jacket consists of a steel strip wound in several layers. Between the curved surfaces of the yokes 10 and the man means 12 is a layer of lubricant, conveniently made of graphite, but there should be no friction-reducing substances between the different layers of the tape.
When using a jacket, which consists of several superimposed layers of a slightly flexible steel strip, it is possible to obtain full and reliable lubrication between the jacket 12 and the yokes 10 by means of Gra phit. This gives a sliding between the semi-cylindrical yokes 10 and the inner curved surface of the belt jacket 12, since the yokes 10 and the jacket 12 are unevenly deformed when loaded. In this way, the stator is statically determined and the stresses in it can be calculated.
Since the steel band of the jacket can be made of cold-drawn material with high strength, the allowable tension in the jacket is high and therefore the weight of the stand is very low in relation to the force it can absorb. The steel band in the jacket 12 is given a certain bias when winding on. This preload should be calculated so that the compressive stress in the spacers 11 is directly below the flow limit of the material when the tape jacket is fully wound.
When the tape is wound, the pretensioning is different in the different layers and is expediently chosen so that the stresses in all layers are approximately the same when the force P has reached its maximum permissible value. The entire compressive force acting on the two parallelepiped spacing pieces 11 must be at least equal to the force P which the stand must withstand during operation.
It is therefore clear that the lengthening of the distance between the yokes 10 when the force P increases from zero to P "," is equal to the lengthening of the spacers 11 when the load in these from its highest to its lowest value sinks. Due to the fact that the force which the spacers 11 exert on the yokes 10 becomes smaller as the force P increases, the increase in the distance between the yokes 10 is the smallest possible. Additional stresses in the material in the vicinity of the corners 14 can also not arise because the yokes 10 and the spacer pieces 11 are separated. If the force P exceeds a certain value, only a thin gap is created between the contact surfaces 13, between the yokes 10 and the spacers 11.
This gap begins first at the corners 14 and is enlarged depending on the magnification of the force P.
In FIGS. 5 to 9, 16 denotes bare metal sheets which are arranged between the band jacket 12 and the yokes 10. A graphite-impregnated cloth 15 is inserted between the metal sheets 16 and the yokes 10. 17 denotes a protective plate outside of the belt jacket 12. 18 denotes gable pieces with flanges 19 which are held together by bolts 20 and 21. The gable pieces 18 who with respect to the yokes 10 through the grooves 22 engaging in the grooves 23 of the yokes 10 on the gable pieces 18 held in position.
With 25 holes for the attachment of support members for the transport of the yokes 10 are designated. 26 are short pins through which the yokes 10 and the spacers 11 are fixed against each other before the winding of the Man means 12 is applied.
Since the yokes 10 are slightly bent by the stress during the winding up of the jacket 12, the transfer of the force from them to the spacers 11 is concentrated against the inner edges of the same, whereby the spacers are subjected to an outward bend, so that their end faces no longer stay parallel. The recesses 27 do not prevent the yokes from bending, but the axial compressive forces in the spacers 11 are shifted outward, which means that the above-mentioned bending tendency disappears.
The aforementioned deflection can also be prevented by providing the spacers 11 with end faces that are not completely parallel.
FIG. 9 shows how one end of the band 29 is anchored in the band jacket 12. In the gable piece 18, a bolt 28 is inserted which has a slot whose width is equal to the thickness of the strip 29. When the jacket 12 has been completely wound, the tape 29 is inserted into the slot of the bolt 28, and a sleeve 30 placed in advance on the tape is clamped onto the tape. The tension in the tape is then taken up by the bolt 28 and the tape can be cut. The stator body is supported by a number of brackets 31 which are fastened to one yoke 10 by means of bolts 33. These consoles rest on a base plate or frame 32.
The invention is of course not limited to the embodiment shown in the figures. It can be useful, for example, to replace the semi-cylindrical yokes 10 with yokes whose cross-section is part of an ellipse. It can also be useful to choose a cross section such that the radius of curvature against the contact surfaces with the spacers increases continuously towards infinity.