DD149106A5

DD149106A5 - Selbsthemmende und selbsteinstellende schraubensicherung

Info

Publication number: DD149106A5
Application number: DD80218918A
Authority: DD
Inventors: Esref Halilovic; Branko Radisic
Original assignee: Esref Halilovic; Branko Radisic
Priority date: 1979-02-07
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1981-06-24
Also published as: PL221871A1; JPS55109816A; SE8000968L; BR8000773A; YU41612B; FR2448655A1; IT8067177A0; AT367876B; GB2041139A; DE3004021A1; RO85066A; NL8000703A; ATA59080A; YU27279A

Abstract

Ziel ist es, eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung bereitzustellen, die sich durch eine einfache und preiswerte Herstellung sowie durch eine einfache, universelle und breite Anwendung auszeichnet. Dabei ist es Aufgabe, durch eine entsprechende Ausgestaltung die Selbsthemmung und Selbsteinstellung allein durch eine entsprechende geometrische Ausbildung der Elemente zu erreichen. Die Schraubensicherung besteht aus einer Mutter und einem Unterlegring, der eine trichterfoermige Aussparung aufweist, in welcher sich ein halbkugelfoermiger Teil der Mutter befindet, der teilweise auszerhalb der trichterfoermigen Aussparung ragt und in einen Sechskant als Schluesselflaeche uebergeht. Der halbkugelfoermige Teil der Mutter liegt derart in der trichterfoermigen Aussparung des Unterlegrings auf, dasz der Winkel zwischen einer Ebene, die senkrecht zur Achse der Mutter gelegen ist und durch den Mittelpunkt des Halbmessers, des halbkuegelugelfoermigen Teils der Mutter verlaeuft, und dem Halbmesser, der durch den Beruehrungspunkt zwischen der Mutter und dem Unterlegring verlaeuft, wenn die Achse der Mutter und die Achse des Unterlegrings eine koaxiale Lage einnehmen, 20 Grad bis 25 Grad betraegt. Die Anwendung ist besonders zweckmaeszig bei Schraubverbindungen von Maschinenelementen, die Stosz- und Schwingungsbeanspruchungen ausgesetzt sind.

Description

Berlin, den 21.4.1980

AP F 16 B/218 918 H- 2 1 8 9 1 8 56 992/26

Selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung mit einer axialgeschnittenen Mutter. Ihre Anwendung ist besonders zweckmäßig bei Schraubverbindungen von Maschinenelementen, die Stoß- und Schwingungsbeanspruchungen ausgesetzt sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherungen verschiedener Bauarten, da das Problem, Schraubverbindungen von Maschinenelementen in angezogenem Zustand mit dem entsprechenden Drehmoment zu erhalten, bei mehreren Arten von Maschinen, insbesondere bei jenen mit ausgeprägten dynamischen Wirkungen, von großer Bedeutung ist. Dieses Problem besteht insbesondere bei Vibromaschinen, worin die Reibung zwischen dem Innen- und Außengewinde durch starke Wechselbeanspruchungen beträchtlich herabgesetzt wird. Dadurch lockert sich eine solche Verbindung, und auf Grund des Zusammendrückens des Werkstoffs in gelockerter Verbindung gibt diese nach oder die Verbindungselemente brechen. Dadurch können schwere Folgen hinsichtlich des Betriebes der gesamten Maschine sowie deren totales Versagen hervorgerufen werden.

Eine angezogene Schraubverbindung wird oft auch mit Kräften beansprucht, die sich aus geometrischen Üngenauigkeiten der aufeinanderliegenden Flächen der Elemente ergeben. Beispielsweise kann eine Abweichung von der Rechtwinkligkeit zwischen

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der Gewindeachse und der Auflageachse der Mutter größere Spannungen im Werkstoff der Schraubenelemente als das eigentliche Anziehen hervorrufen, und es genügt schon eine geringe dynamische Belastung, um eine Überspannung des Werkstoffs und das Brechen der Elemente der Verbindung zu verursachen.

Die derzeitigen bekannten Sicherungselemente für Schraubverbindungen, wie z. B. verschiedenartige elastische Unterlegscheiben, Sicherungsbleche, Splinte, Reibungselemente in Muttern, selbsthemmende Reibungsgewinde, die Verwendung von Gegenmuttern und Gegenschrauben, sind unvollkommen und reichen für Maschinen mit ausgeprägten Stoß- und Schwingungswirkungen nicht aus. In solchen Fällen wurden bisher Lösungen verwendet, bei welchen die Elemente verstärkt und mehrmals gesichert sind. Solche Maßnahmen führen indessen zur Vergrößerung der Ausmaße, einem aufwendigen Zusammen- und Auseinanderbauen (was insbesondere z. B. bei schnellösenden Kupplungen und Ankern von Bedeutung ist) und zur Verteuerung der baulichen Lösung der Verbindung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung bereitzustellen, die sich durch eine einfache und preiswerte Herstellung sowie durch eine einfache, universelle und breite Anwendung auszeichnet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung mit einer axial

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geschnittenen Mutter derart auszugestalten, um die Selbsthemmung und Selbsteinstellung allein durch eine entsprechende geometrische Ausbildung der Elemente zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung aus einer Mutter und einem Unterlegring besteht, der eine trichterförmige Aussparung aufweist, in welcher sich ein halbkugelförmiger Teil der Mutter befindet, der teilweise außerhalb der trichterförmigen Aussparung ragt und in einen Sechskant als Schlüsselfläche übergeht. Zweckmäßigerweise liegt der halbkugelförmige Teil der Mutter derart in der trichterförmigen Aussparung des Unterlegrings auf, daß der Winkel zwischen einer Ebene, die selnkrecht zur Achse der Mutter gelegen ist und durch den Mittelpunkt des Halbmessers des halbkugelförmigen Teils der Mutter verläuft, und dem Halbmesser, der durch den Berührungspunkt zwischen der Mutter und dem Unterlegri'ng verläuft, wenn die Achse der Mutter und die Achse des Unterlegrings eine koaxiale· Lage einnehmen, 20° bis 25° beträgt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: den Axialschnitt der Mutter;

Fig. 2: die Draufsicht;

Fig. 3: einen Längsschnitt des Unterlegrings;

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Fig. 4: den Axialschnitt der Mutter und des Unterlegrings in Wirkverbindung.

In Fig. 1 bis 4 sind die Grundelemente und die baulichen Einzelheiten der selbsthemnienden und selbsteinstellenden Schraubensicherung dargestellt.

Die erfindungsgemäße Schraubensicherung besteht aus einer Mutter 1 und einem Unterlegring 2.

Nach Fig. 1 und Fig. 2 ist die Mutter 1 mit einem Längsschlitz la, einem halbkugelförmigen Teil Ib und einem Sechskant Ic als Schlüsselfläche ausgebildet.

Der halbkugelförmige Teil Ib der Mutter 1 weist einen Halbmesser R auf, durch dessen Mittelpunkt eine Ebene x-x verläuft, die senkrecht zur Achse der Mutter 1 gelegen ist und den halbkugelförmigen Teil Ib der Mutter 1 begrenzt.

Nach Fig. 3 weist der Unterlegring 2 eine trichterförmige Aussparung 2a auf.

Fig. 4 zeigt die Mutter 1 und den Unterlegring 2 in zusammengesetzter Lage, d. h. in Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schraubensicherung. Der halbkugelförmige Teil Ib der Mutter 1 befindet sich dabei teilweise oberhalb des Unterlegrings 2. Ein wesentliches Merkmal dieser Sicherung ist der Winkel **· , den die Ebene x-x mit dem Halbmesser R des halbkugelförmigen Teils Ib der Mutter 1 bildet, wenn der Halbmesser R durch einen Berührungspunkt zwischen der Mutter 1 und dem Unterlegring 2 verläuft und die Mutter 1 und der Unterlegring 2 eine koaxiale Lage einnehmen.

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Zur Selbsteinstellung der Schraubensicherung ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Achsen der Mutter 1 und des Unterlegrings 2 koaxial verlaufen. Durch dieses Merkmal wird jedoch der Einfluß der geometrischen Fehler der Elemente auf die Spannung in den Werkstoffen der Schraubensicherung beim Anziehen beseitigt. Aus dem folgenden Beispiel ist es ersichtlich, welche negativen Folgen entstehen können, wenn man diese Tatsache vernachlässigt. Es soll eine Schraube .M 20 mit einer Länge von etwa 40 mm bis zur Auflage der Mutter angezogen werden, wobei zwischen den Auflageflächen eine geometrische Abweichung von nur 0,5 besteht. Bei der Ausgleichung dieses Fehlers durch entsprechendes Anziehen der Schraube entsteht in der Schraube

ρ eine Spannung von etwa 80 kg/cm . Daraus geht klar hervor, daß schon "geringe" geometrische Fehler, gegebenenfalls Abweichungen der Auflagefläche der Mutter gegenüber der Unterlegefläche von einem halben Grad, derart hohe Spannungen verursachen. Zu den Spannungen, die aus geometrischen Fehlern folgen, kommen noch Zugspannungen, die durch die normale Axialkraft beim Anziehen entstehen. Somit kann man leicht feststellen, daß es in der Technik keinen Werkstoff gibt, der solche Spannungen ertragen könnte.

Falls geometrische Fehler noch größer sind, was in der Praxis nicht ausgeschlossen ist, sind die Folgen noch schlimmer.

Durch die Fähigkeit dor relativen geometrischen Selbsteinstellung zwischen der Mutter 1 und dem Unterlegring 2 der erfindungsmäßigen selbsthemmenden und selbsteinstellenden Schraubensicherung werden wesentliche Mangel beseitigt, die aus geometrischen Fehlern der Gewindeelemente folgen können.

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Die Selbsthemmung der erfindungsgemäßen^ angezogenen Schraubensicherung folgt aus ihren baulichen, d. h. geometrischen und mechanischen Merkm-alen.

Beim Anziehen der Mutter 1, die beim Aufliegen auf die Oberfläche der trichterförmigen Aussparung 2a des Unterlegrings 2 elastisch zusammengedrückt wird und das Gewinde festklemmt, wird die Reibung zwischen den aufeinanderliegenden Flächen auf Grund des elastischen Kontaktes gesteigert. Die auf Grund der Spannung elastisch deformierten Bereiche des Werkstoffs zwischen dem Unterlegring 2 und der Mutter 1 sowie zv/ischen dem Gewinde der Mutter 1 und der Schraube halten die Schraubverbindungen auch bei starken Stoß- und Schwingungswirkungen fest, wodurch eine optimale Selbsthemmung der Sicherung gegeben ist.

Die oben angeführten Vorteile der erfindungsgemäßen selbsthemmenden und selbsteinstellenden Schraubensicherung, ihre einfache und preiswerte Anfertigung und Verwendbarkeit ermöglichen eine breite Verwendung in der Technik.

Claims

21.4.1980 AP F 16 B/218 918 2 189 18 - 7 - 56 992/26 Erfindungsanspruch

1. Selbsthemmende und selbsteinstell'ende Schraubensicherung mit einer axial geschnittenen Mutter, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus einer Mutter (1) und einem Unterlegring (2) besteht, der eine trichterförmige Aussparung (2a) aufweist, in welcher sich ein halbkugelförmiger Teil (Ib) der Mutter (1) befindet, der teilweise außerhalb der trichterförmigen Aussparung (2a) ragt und in einen Sechskant (Ic) als Schlüsselfläche übergeht.

2. Selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der halbkugelförmige Teil (Ib) der Mutter (1) derart in der trichterförmigen Aussparung (2a) des Unterlegrings (2) aufliegt, daß der Winkel {oc ) zwischen einer Ebene (x-x), die senkrecht zur Achse der Mutter (1) gelegen ist und durch den Mittelpunkt des Halbmessers (R) des halbkugelförmigen Teils (Ib) der Mutter (1) verläuft, und dem Halbmesser (R), der durch den Berührungspunkt zwischen der Mutter (1) und dem Unterlegring (2) verläuft, wenn die Achse der Mutter (1) und die Achse des Unterlegrings (2) eine koaxiale Lage einnehmen, 20° bis 25° beträgt.

Hierzu l Seite Zeichnung