DE1525010C

DE1525010C - Spindelmutter und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1525010C
Authority: DE
Inventors: Bengt Martin Danieh Sten Henrik Vasteras Sodergard (Schweden)
Original assignee: Allmanna Svenska Elektnska AB. Vasteras (Schweden)

Description

Patentschrift 721 870). Diese sind auch geeignet für Maschinen oder technische Anlagen mit hohen Betriebstemperaturen und/oder korrodierenden Medien.

Bei der bekannten Spindelmutter kann die Beanspruchung auf die Gewindegänge des Futters gleichmäßig verteilt werden, sie wird jedoch ungleichmäßig, wenn die Betriebstemperatur sich ändert, weil die das

einer Stahlspindel und einer Spindelmutter der ge- ίο greift. Mit den Schrauben 8 kann das Spiel der nannten Gattung bestehen, sind bekannt (deutsche Gewindeverbindung 9 auf Null gebracht werden. Die

Gewindeverbindung 9 bringt den Vorteil mit sich, daß die Kraftübertragung zwischen der Metallhülse 2 und der Futterhülse 1 im wesentlichen gleichmäßig längs der ganzen Länge der Hülse 1 verteilt wird. Dadurch kann die relativ große elastische Federung, die bei Graphit vorkommt, nicht nennenswert auf die Führung im Hauptgewinde 6 einwirken, sondern die Graphithülse 1 wird vollständig der Bewegung der

Futter umgebende Metallhülse zum Vorspannen des ao Metallhülse 2 folgen.

Futters auf Druck herangezogen ist, demgemäß diese Um eine auf Grund von Schubbeanspruchungen

Metallhülse selbst auf Zug beansprucht ist.

Demgegenüber besteht die Aufgabe darin, eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Gewindegänge auch bei wechselnder Betriebstemperatur aufrecht zu erhalten, d. h. die Längenänderung der Spindelmutter soll gleich der Längenänderung der Gewindespindel sein.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht,

daß'die Metallhülse gemeinsam mit dem Futter durch 30 schrauben 12, die der Metallhülse 2 und Futterhülse 1 Zugschrauben, deren Wärmedehnungskoeffizient eine gewisse axiale Vorspannung geben. Die Zugschrauben 12 sind aus einem anderen Werkstoff als die Metallhülse 2 und die nicht gezeigte Gewindespindel ausgeführt. Vorzugsweise werden die Ge-

die Querschnittsgrößen der zugehörigen Teile so 35 windespindel und die Metallhülse 2 aus demselben ihren Wärmedehnungskoeffizienten angepaßt werden, Werkstoff gefertigt, sowie auch die übrigen zur daß die Längenausdehnung der Spindelmutter mit Mutter gehörigen Teile, mit Ausnahme der Futtergroßer Genauigkeit der Längenausdehnung der Ge- hülse 1 und der Zugschrauben 12. Die Zugschrauben windespindel folgt. 12 bestehen aus einem Werkstoff, der einen größeren

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum 40 thermischen Längenausdehnungskoeffizienten als die Herstellen der erfindungsgemäßen Spindelmutter. übrigen Teile hat. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
Futterhülse mittels eines durchgehenden zentralen
Spannbolzens in axialer Richtung auf Druck vor

auftretende Spannungskonzentration in der Futterhülse 1 zu vermeiden, erhält die Futterhülse an jedem Ende einen Kragen 10, der in axialer Richtung über das Hauptgewinde 6 herausragt und auf den die axiale Vorspannungskraft über Druckringe 11 übertragen wird.

Die erfindung'sgemäße Spindelmutter hat Vorspannorgane in Form von durchgehenden Zug

größer als der des Futters und der der Metallhülse ist, in axialer Richtung auf Druck vorgespannt ist. In einer derart ausgebildeten Spindelmutter können Damit die Längenausdehnung der Mutter vollständig der Längenausdehnung der Gewindespindel folgen kann, müssen die zur Mutter gehörenden Teile

gespannt wird, daß ein einem Innengewinde der 45 nach der folgenden Formel dimensioniert werden: Metallhülse entsprechendes Außengewinde in die

Futterhülse eingeschnitten wird, daß die durch den k ■ A₂E₂(Ci₂ — a₄) = /I₁Us₁(O₄ — O₁) + A₃E₃(a_A — a₃), Spannbolzen vorgespannte Futterhülse in die Metallhülse geschraubt wird, daß die Metallhülse und die wobei
Futterhülse durch Zugschrauben gemeinsam in 50
axialer Richtung auf Druck vorgespannt werden, daß
danach der zentrale Spannbolzen gelöst und das
Muttergewinde in die Futterhülse eingeschnitten
wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die schematisch eine Ausführungsform der Erfindung zeigt. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt einer Spindelmutter nach der Erfindung und .

F i g. 2 einen Arbeitsgang bei der Herstellung einer Mutter nach Fig. 1.

In den Figuren ist die Gewindespindel weggelassen, da es selbstverständlich ist, daß sie durch die zen- A₁ der Querschnitt der Metallhülse, A₂ der Querschnitt der Zugschrauben, A₃ der Querschnitt der Futterhülse, E₁, E₂, E₃ die Elastizitätsmoduln,

a_v a»,~ a₃ die Wärmedehnungskoeffizienten sind

a_v a»
und

a₄ der Wärmedehnungskoeffizient der Gewindespindel ist.

Wenn die Querschnitte so gewählt werden, daß der Faktor k den Wert 1 bekommt, wird volle Übereinstimmung zwischen der Längenausdehnung der Spindelmutter und der Gewindespindel erreicht. Es ist jedoch nicht notwendig, eine lOO'/oige Übereinstimmung zu haben, und der Faktor k kann deshalb, je nach erwünschter Genauigkeit, einen Wert an-

trale Gewindebohrung der Spindelmutter laufen muß. 65 nehmen, der zwischen 0,9 und 1,1 liegt, vorzugs-Die Futterhülse der Spindelmutter ist mit 1 bezeichnet weise zwischen 0,95 und 1,05. Wenn die Gewinde- und besteht aus Graphit. Sie ist von einer Metallhülse 2 umgeben, die aus Stahl bestehen kann, vor-

spindel und die Metallhülse 2 aus Werkstoff mit demselben Längenausdehnungskoeffizienten bestehen,

d. h. vorzugsweise aus demselben Werkstoff, wird die Formel dadurch vereinfacht, daß O₁ = α₄ ist. Das mittlere Glied fällt dann ganz weg.

Für eine erfindungsgemäße Spindelmutter, die bei hoher Temperatur und in korrodierender Atmo-Sphäre arbeiten soll, ist Graphit besonders geeignet als Werkstoff für die Futterhülse 1. Die übrigen Teile können mit Vorteil aus rostbeständigem Stahl bestehen.

F i g. 2 zeigt einen Arbeitsgang eines Verfahrens für die Herstellung einer Mutter nach Fig. 1. Die Herstellung kann in der folgenden Weise durchgeführt werden:

Die Futterhülse 1, die kein Gewinde hat, wird mit Druckringenil versehen und mit Hilfe eines zentralen durchgehenden Bolzens 13 axial vorgespannt, dessen Spannkraft auf die Druckringe 11 über spezielle Hilfsscheiben 14 übertragen wird. In vorgespanntem Zustand wird die Futterhülse 1 außen mit einem verhältnismäßig feinen Gewinde 9 versehen ao und in die Metallhülse 2 geschraubt (F i g. 1). Danach werden die Schrauben 8 angezogen, so daß das Spiel des Gewindes 9 auf Null gebracht wird, was zweckmäßig in warmem Zustand geschieht, d. h. ungefähr bei der Betriebstemperatur der Gewindespindel mit Spindelmutter. In kaltem Zustand werden danach die gemeinsamen Endflächen der Metallhülse 2 und der Druckringe 11 plangeschliffen. Danach werden die ringförmigen Endstücke 15 aufgelegt, die mit der Metallhülse 2 mittels der Schrauben 16 verbunden werden, die dazu beitragen, die Vorspannungskräfte von den Druckringen 11 auf«die Metallhülse 2 zu übertragen. Schließlich werden die Zugschrauben 12 eingesetzt und angezogen, und erst danach kann der Bolzen 13 entfernt werden. Das Hauptgewinde der Futterhülse 1 wird erst geschnitten, nachdem die Spindelmutter in der oben beschriebenen Weise zusammengesetzt ist. Das Gewindeschneiden erfolgt in kaltem Zustand.

ν

Claims

Patentansprüche:

1. Spindelmutter, die aus einem Futter aus selbstschmierendem und korrosionsbeständigem Nichtmetall besteht, das in eine Metallhülse eingesetzt und durch Spannmittel in axialer Richtung auf Druck vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse(2) gemeinsam mit dem Futter (1) durch Zugschrauben (12), deren Wärmedehnungskoeffizient größer als der des Futters und der der Metallhülse ist, in axialer Richtung auf Druck vorgespannt ist.

2. Spindelmutter nach Anspruch 1, bei der das Futter in die Metallhülse eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (2) mit wenigstens einem längs durchlaufenden Schlitz (7) versehen ist.

3. Spindelmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugschrauben (12) über Druckringe (15,11) die ringförmigen Stirnflächen des Futters (1) im Bereich außerhalb des Gewindes belasten. .

4. Spindelmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Bauteile entsprechend der Gleichung

k ■ A₂E₂(O₂ - a_t) = A_xE₁(O₁ - O₁)

bemessen sind, wobei

A₁ der Querschnitt der Metallhülse (2),

A, der Querschnitt aller Zugschrauben (12),

A₃" der Querschnitt des Futters (1),

E₁, E₂, E₃ die Elastizitätsmoduln,

O₁, a₂, a₃ die Wärmedehnungskoeffizienten sind,

ferner a_x der Wärmedehnungskoeffizient der Gewindespindel und k ein Faktor zwischen 0,9 und 1,1 (vorzugsweise zwischen 0,95 und 1,05) ist.

5. Spindelmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (2) und die Gewindespindel aus Werkstoffen mit gleichen Wärmedehnungskoeffizienten oder aus demselben Werkstoff bestehen.

6. Spindelmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (1) aus Graphit besteht.

7. Verfahren zum Herstellen einer Spindelmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Futterhülse (1) mittels eines durchgehenden zentralen Spannbolzens (13) in axialer Richtung auf Druck vorgespannt wird, daß ein einem Innengewinde der Metallhülse (2) entsprechendes Außengewinde (9) in die Futterhülse eingeschnitten wird, daß die durch den Spannbolzen vorgespannte Futterhülse in die Metallhülse geschraubt wird, daß die Metallhülse und die Futterhülse durch Zugschrauben (12) gemeinsam in axialer Richtung auf Druck vorgespannt werden, daß danach der zentrale Spannbolzen gelöst und das Muttergewinde (6) in die Futterhülse eingeschnitten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel der Gewindeverbindung (9) zwischen der Futterhülse (1) und der Metallhülse (2) auf Null gebracht wird durch Verengen eines in der Metallhülse angeordneten längs durchlaufenden Schlitzes (7).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verengen des Schlitzes (7) bei einer Temperatur geschieht, die der Betriebstemperatur entspricht, bei der die Spindelmutter mit einer Gewindespindel zusammenarbeiten soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen