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Entlastungsausschnitte in Augenstdben-Patent-Beschre ibung Die Erfindung
betrifft die Erhbhung des Festigkeit( rtr besonderen der Errmidunm festigkeit von
Augcnstüben.
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Als Augenstöbe werden hier krdfteübertragende Stöbe bezeichnet, bei
denen die Krafteinleitung mittels eines Bolzen durch Lochleibungskröfte erfolgt.
Laie A@jen-" stabverbindung ist dadurch besorrs urgünstig, steil die Ürbertrogung
drtgoh Roibu in den Fügef dcher, wie sie bei Verschrauburgen oder Nietengen ardan
kt?, nicht wirksam ist. Die Bolzenverbindung des: Augen,tabe& ist, um dem Au"rmtab
die Beweglichkeit in der Lagerung zu'gebtn, nicht festyez"si. Die Bohruri fur den
Bolzest bildet am St®bende das "Auge".
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Dieses Auge ist bezuglich-der Ermt)dungsfestigkeit außerordentlich
ungUnstig beonsprecht, dadurch, daß einerseits im Bereich im engsten nr@:rf herxlen
uerschnite hone SgxsnnurugsMufungen entstehen; and®rersee aber die Bohrumpwdrdung
bei dynamischer Beanspruchung der Reibkorrosion unterworfen ist. Zusommenwirkung
von Spannungshäufung und Reibkvrro&ion Führt zu sehr geringen ErmOdungsfestigkaiten,
die auch durch Stabverbretorungen oder anders
Maßnahmen nicht wesentlich
verbessert werden können. Die konstruktiven Bemühungen mussen dahin gehen, die Spannungshäufung
®m Lochrund herabzusetzen..
Ih neuerer Zeit trat das Problem der ermüdungsfesten
Konstruktion im Luftfahrzeugbau an hochbeanspruchten Augenstäben auf für ,lie Aufhangung
von - Hubschrauber-Rotorblättern - -drehbaren Tragflügeln; b.w. ,Trnaflügel-Teilen
(variable Heilung) - Ruder- und Landeklappen - Fahrwerken --- Triebwerken. _ Es
ist seit langem , insbesondere durch die Arbeiten von Thum, bekannt, dnß man die
Spannunqshdufurig am Bohrungsrand in einem Streifen; -der auf Längskraft beansprucht
ist, dadurch verringern kann, daiis rr-ian "Entlastungsbohrunge-," vor der Hauptbohrung
oder einem Ausschnitt anordnet.'Bei der bisherigen Anordnung dieser Bohrungen bringt
die beabsichtigte Reduktion der Spannungshcufung arn Bohrjr,gsrand mit etwa 25 °ö
nur geringen Erfolg. Durch die Hintereinandersetzung der Bohrungen bleibt so viel
Material dazwischen stehen, daß dieses den- Kraftflur?., der durch die Entlastungsbohrung
"vorverdrängP" werden soll, wieder derart "zusammenzieht," daß er doch nur
wenig vom Bohrungsrand alpgedrängt ist.
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Die bisherigen Versuche beschranken sich -@ wie aus den Arbeiten von
Schiive zu ersehen ist - darauf, die Dolzenform bzw. die Bozenbohrung so zu veründdrf.,
daß die Reibkaarosion an den gefährdeten Stellen verringert wird. Sie brachten nur
geringen Erfolg.
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Meter Erfolg war den Versuchen beschieden,-die mit Eigenspannungssystemen
in der Bohrungswandung arbeiteten. Diese wurden durch piastische Aufweitung der
Bohrung erzeugt. Es Llieb jedoch die Ermtidungsfestigkeit von Augenstdben immer
noch unibefriedigcnd'.
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Durch die Erfindung. soll die bisher sehr unzul®nglich gebliebene
Ermi)dupgs.fest-igkeit des Augenstabes größenordnungsmüßig bezüglich der Bruchlastwechselznhl
verbessert-werden.
Der Erf indungsgedanke ist, statt der
bisherigen Bohrungen Entlastungsausschnitte derartig.zu formen und anzuordnen,
da(3 der Krnftfluß, der von dem Stab zum Kopfende- kommt, von
dem Rand der Bolzenbohrung des Anschlusses mägl ichst ferngehalten
wird. -Es wird eine funktionelfe Trennung im Kopf des Augenstabes
durchgefUhrt; in einem
Innenring der die Lochleibungskrtifte aufnimmt
und in ein- Außenband, das diesen Ring urnschlielit und
die Kräfte um den Innenring herumleitet.
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In Fig. -1 ist mit Hilfe von Hauptzugsponnung;trojektorien,
die. experimentell bestimmt wurden, der Kraftfluß in Augenstabkäpfen
dorgeztellt: 1Ahihrend in der linken Hälfte des Bildes ohne
Entlastungsausschnitt die Trogfunktion und die Umleitungsfunktion
nm Lochrand konzentriert sind, ist rechts seit dem erfirdun"-mäßen
Ausschnitt erreicht, daß die Funktionen done;snander getrennt sind. Die UMschlingungskräfte
sind sowohl in den stehenbleiberxien geraden Stabteilen all
auch im Kopf fast gleichmäßig verteilt, so daß in der durch ,Lochieung
beonspruthten: ttcihe der Bohrungswandung nur geringe Spannungen
bleiben. Det gestrichelte -Kreis ä gibt die gedachte Trennlinie zwischen
"6nrenrirg" und "Unschlingungscond" an.
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Damit der Stobaussthnitt
die Tro;jektoren und
damit den Kraftfluß
zum Außenrund
des Kopfes- verdrängt mu13
er erfindungsgemäß lang, breiter
als die Bohrung sein und.
seitlich von-dieser hochgezogen und
gut ousgerundet wrsrden:
| -Obgleich der £nt astungsausschnitt der Bchwung weihvbglichsä
®ngenehert werden |
| muß, soll: zwischen Ausschnitt und Loch noch ein hörereichend
"ter Ueg bestehen |
| bleiben. Der Steg wird um so breiter sein mUssen, als
von dem Augarstob geifnt- |
lich c@ch Druckkräfte ubertrogen werden mu:sen.
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Der. Augenstab hct vom Kopf bis zum Erde des Entiasturgwusschnitt«
im Stab eiert; konstante Breite-, -die der Kopfbreite entspricht,
und wird erst danach eingeschnurt. Eine wesentliche Rolle spielt auch die
HWhe des Kopfes tiber der Bohrung. Schließlieb kann die AnLrdrrutag
von Entlostcngsbahrunpen an der Bahrung ursd zum Kopfende, wie sie
in Fg. d bzw. S darqet;tellt sind, einen Einfluß haben.
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Gegenstand der .Anmeldung sitsd, alle genannten Meßnahmen,
um dein Bohrungsroryd nicht nur etwa rru(3ig zu entlasten, wie die bisher
bekannten hf@aßnnahmen, die in
den vorliegenden Experimentierreiben
keine wesentlichen Erfolge gebracht haben, -sondern den Kraftfluß des Stabes fast
vol lstdndig vorn Bohrungsrand turn Stabaußenrarod abzulenken. Spannungsmessungen
an Versuchsstt)cken haben ergeben, daß durch solche Entlazatungsaüsschnitte die
Spannungen an den kritischen Stellen der Lochwandurg auf etwa 1/4 des Betrages gebracht
werden können, der bei nicht entlasteten Bohrung vorhanden ist. Damit ist der entscheidende
Schritt zur ErhMung der Ermodungsfestigkeit des Augenstabes getan. -In den Zeichnungen
ist die Erfindung beispielsweise ver®rsschaulicht: Fig. 1 zeigt links die Hälfte
eines Augenstabes 1 ohne, rechts die Hälfte eines Augestabes 2 mit neuartigem Entlastungsausschnitt
3 . In beide Augenserbe sind' je 5 Trajektorien .4 bzw. -=4' eingezeichnet. Es ist
klar die Verengung der Trojektorien 4 an der Bolzenbohrung 5 -des-Augerrs:tabes
i zu erkennen. Dagegen zeigt der rechte Bildteil für der Augenstab 2 die-weit auseinandergezägenen
Trajektorien 4', d. h. dort ist der Häufungsfaktor wesentlich verringert. Weiterhin
ist die gedachte-Trennlinie 6 zwischen Krafteinlei tungs- und Umlmitungsteil im
Augenstabkopf gestrichelt eingezeichnet.
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Fig. 2 zeigt einen -Augenstab, bei?dem;entsprechend Fig. 1 die breite
des Entlastüngsausschnities 3 erfindungsgemäß größer=ixt als der ßurchmeuer der
Bolzenäohrung 5 urx! der Entlostungsaüsschnitt w!eitmöglichst an die. Solzenbohrung
angenähert ist, jedoch ein hinreichend breiter Steg 7 zur Übertragung von Druckkräften
steherbleiLt..
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Die Breite des Augenstabes entspricht der Kopfbreite bis zum halbkreisförmig
auscebildeten Entlestungsausschnitfende 8 . Danach kann der Augensaab durch einen
sanften IJ6ergangsbogen 9 auf die ungestbrle-Stabbreite tinyeschnAitt werden.
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In Fig. 2 ist weiterhin gestricfelt des Fall eines kurzen Entlmtungisausschn'ittes
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eingezeichnet, der ebenfalls 4albkreisf;rmig abschließt $. Auch hier erfolgt
wenn notwendig, die Einschnürung zur ungestörten Breite 10 durch einen sanften lJbergangshoc@@r,
9 ` . _ Fig. 3 zeigt einen Augenstab mit ausgebouchternSteg -1 1 zur Übertragaang
hoher Druckkräfte. Die weit an die $olzenbohrung 5 angenäherten Avsldufer 12 des
Entlastungsausschnittes
3 bewirken eine starke Entlastung der Bol::enbo:,rung; Die üuP@.#ae Sta)geometrie
entspricht der in Fig. 2 gezeigten.
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Fig: 4 geigt einen Augenstab, bei dem zur Aufnahme erh;i!-#ter Druckkrrfte
der Steg 1'3 mit qr-;rerer Breite ausgebildet ist'als bei Fi(j. 2. Um auch trog
des breiteren Steges eitle weitgehende Abminderung: der tangentiellen i u9spunnunhdufungen
an der, qeföhrdeten Stellen der Lockwandung zu erreichen, werden zwischen dem Entlastungsausschnitt
3 und der Bolzennolirung 5 erfindungsgemäß die Entlastungsbohrungen 14 angebracht.
Auch hier entspricht die üußere Stabgeometrie der in Fig. 2 gezeigten.
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Fig. 5 ,zeigt ei--)en Augenstab mit einem EntlostungscusschnitP 3
nach Fig. 2, der zusdt: (ich zur Verdrcingung des Kraftflusses in den im Kopf befindlichen
. Stabsmndbereich Entlastungsbohrungen bzw. -Ausschnitte 15 hinter der Bolzsnbohrut5
aufweist.
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Die genannten Maßnahmen zur Funktionstrennung innerhalb des Augerntabez
kcincn ie noch der konstruktiven Aufgabe durc'i einzelne Ausschnitte oder durch
schnittgruppen realisiert werden, bzw: durch Kombination der aufgezeigten Beispiele
in Fig. 2 bis 5: -Die Entlostungsausschnittz k5nnen im Zusammenwirken mit.anderen,
die Ermungt- . festigkeit erhöhenden, Moilnahmen angtorInet werden. So kann
die Mndun9 der Bohrung dcxch Oberflachenlehandleirg und oder Eigerspvnnuoystarne
beQfnflu werden, um diesen Funktion®teii des Augenstabes zu mbesserm.