DE20318737U1

DE20318737U1 - Gelenk für eine Gelenkwelle

Info

Publication number: DE20318737U1
Application number: DE20318737U
Authority: DE
Original assignee: Gebr Uebach Mechanische Fertigungs-Gmbh; UEBACH MECHANISCHE FERTIGUNGS
Current assignee: Heinrich Georg Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2003-02-22
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2013-12-05

Abstract

Gelenk (1) für eine Gelenkwelle (2), bestehend aus zwei Gelenkgabeln (3) und einem kugelförmigen Mittelstück (4) mit vier jeweils im rechten Winkel zueinander angeordneten trapezförmigen Einschnitten(5), wobei in zwei einander gegenüberliegende Einschnitte (5) jeweils eine Gelenkgabel (3) mit ihren den Einschnitten (5) entsprechenden Zinken (6) eingreift und die Gelenkgabeln (3) jeweils ein Anschlußstück (7) aufweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenk für eine Gelenkwelle.
Gelenkwellen werden beispielsweise in Blech- und Bandrichtmaschinen verwendet, in denen Bleche vor deren Weiterverarbeitung gerichtet werden. Dabei treiben die Gelenkwellen jeweils die Richtwalzen von einer oberen Richtwalzengruppe und von einer unteren Richtwalzengruppe an, zwischen denen die Bleche hindurchfördert und dort gerichtet werden.
Das Richtergebnis bei einer derartigen Maschine ist umso besser, je kleiner der Richtwalzendurchmesser und je kleiner der Abstand zwischen denselben ist, wobei der Durchmesser der Gelenkwelle maximal dem Durchmesser der Richtwalzen entsprechen darf. Durch die relativ starke Welligkeit der Bleche vor dem Richten werden die ersten Richtwalzen einer Richtwalzengruppe einer stärkeren Belastung ausgesetzt, als die weiteren Richtwalzen, was sich selbstverständlich auch auf die die Richtwalzen antreibenden Gelenkwellen überträgt, so daß ein Austausch der Gelenkwellen relativ schnell notwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk für eine Gelenkwelle zu schaffen, dessen Leistungsfähigkeit und somit dessen Widerstandsmoment gegenüber herkömmlichen Gelenken wesentlich erhöht ist, wodurch gleichzeitig die Leistungsfähigkeit der mit den Gelenken ausgestatteten Maschinen erhöht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Gelenk, dessen Einsatzgebiet nicht nur auf Blech- und Bandrichtmaschinen beschränkt ist, sondern bei allen Konstruktionen, bei denen eine Gelenkwelle benötigt wird, eingesetzt werden kann, zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß durch die besondere Geometrie des Gelenkes das Widerstandsmoment gegenüber den bisher bei Blech- und Bandrichtmaschinen verwendeten Gelenkwellen verdoppelt werden konnte.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Gelenkes. Dabei zeigt
1 eine Seitenansicht einer Gelenkwelle mit beidseitigen Gelenken,
2 in Sprengdarstellung ein Gelenk,
3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in 2 und
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in 1.
Das in den Figuren dargestellte Gelenk 1 für eine Gelenkwelle 2 besteht im wesentlichen aus zwei Gelenkgabeln 3 und einem kugelförmigen Mittelstück 4.
Das Mittelstück 4 weist vier jeweils im rechten Winkel zueinander angeordnete trapezförmige Einschnitte 5 auf (siehe insbesondere 2 bis 4), wobei in zwei gegenüberliegenden Einschnitten 5 jeweils eine Gelenkgabel 3 mit ihren den Einschnitten 5 entsprechenden Zinken 6 eingreift.
Die Gelenkgabeln 3 weisen jeweils ein Anschlußstück 7 auf und bestehen zum Zwecke der Montage aus zwei gleichen, quer zu ihren Zinken 6 geteilten Einzelstücken 8, die nach der Montage mit dem Anschlußstück 7 verschweißt werden.
Nachfolgend werden rechnerisch ein Gelenk mit rechteckförmigen Einschnitten 9 (strichpunktiert in 4 dargestellt) in dem kugelförmigen Mittelstück (nachfolgend durch den Zusatz "alt" gekennzeichnet) und ein Gelenk 1 mit trapezförmigen Einschnitten 5 in dem kugelförmigen Mittelstück 4 (nachfolgend durch den Zusatz "neu" gekennzeichnet) miteinander verglichen.
Die Geometrie der erfindungsgemäßen Gelenke 1 ist so ausgelegt, daß der gefährdete Querschnitt des kugelförmigen Mittelstückes 4 unverändert bleibt. Durch die nach außen divergierenden Gleitflächen ergibt sich eine deutliche Vergrößerung der gefährdeten Querschnitte der Gelenkgabeln 3.
Das Gelenk 1 ist so konzipiert, daß die Größenverhältnisse bei konstantem Spreizwinkel der Gleitflächen gleich sind. Davon abhängig errechnen sich nachfolgende Werte:

Winkel α = 35°

Gabeldicke h = 2·tg (α/2)·0,3D

Gabeldicke H = 2·tg (α/2)·0,5D

Dreieckhöhe x = (H-h)/2

Schwerpunktabstand e = h/2+x/3
Zwecks Berechnung der Biege-Widerstandsmomente wird der Kreisbogen im Gabelbereich als gerade angenommen. Der daraus resultierende Fehler ist geringfügig und kann vernachlässigt werden. Zur Berechnung der Biege-Widerstandsmomente wird der Steiner'sche Satz verwendet.
Verglichen werden die Widerstandsmomente "alt" und "neu", wobei der Durchmesser D des Gelenkes mit 1 angenommen wird.
Ausgangswerte in absoluten Zahlen:

Gabelbreite 1 = 0,2

Gabeldicke h = 0,189179

Gabeldicke H = 0,315298

Dreieckhöhe x = 0,063059

Schwerpunktabstand e = 0,115609
Widerstandsmoment"alt":

W_"alt" = 1·H²/6 = 0, 2·0.189179²/6
W_"alt" = 0,0011929564

Widerstandsmoment "neu":
Zur Berechnung des Widerstandsmomentes "neu" wird das Gesamtwiderstandsmoment der beiden zusätzlichen dreieckigen Querschnitte ermittelt und zu dem Widerstandsmoment "alt" addiert. Aus dem Vergleich der Werte "neu" zu "alt" ergibt sich die Verhältniszahl der Höherbelastbarkeit.
Trägheitsmoment Dreieck:

J_Δ = 1·x³/36 = 0,2·0,06305975³/36
J_Δ = 0,000001393056

Fläche Dreieck:

A_Δ= 1·x/2 = 0,2·0,06305975/2
A_Δ = 0,006305975

Trägheitsmoment der Dreiecke:

J_ges = 2·(e²·A_Δ+J_Δ) = 2·(0,115609²·0,006305975+0,000001393056)
J_ges= 0,00017135027

Gesamtwiderstandsmoment der Dreiecke:

W_ges = J_ges/ (H/2) = 0,00017135027/(03152988/2)
W_ges = 0,0010869072

Widerstandsmoment "neu":

W_"neu" = W_ges+W_"alt" = 0,0010869072+0,0011929564
W_"neu" = 0,002279863

Vergleichswert:

W_"neu"/W_"alt" = 0,002279863/0,0011929564
W_"neu"/W_"alt" = 1,911

Bezugszeichen

1: Gelenk
2: Gelenkwelle
3: Gelenkgabeln von 1
4: kugelförmiges Mittelstück von 1
5: trapezförmige Einschnitte in 4
6: Zinken von 3
7: Anschlußstücke an 3
8: Einzelstücke von 3
9: rechteckförmige Einschnitte in 4

Claims

Gelenk (1) für eine Gelenkwelle (2), bestehend aus zwei Gelenkgabeln (3) und einem kugelförmigen Mittelstück (4) mit vier jeweils im rechten Winkel zueinander angeordneten trapezförmigen Einschnitten(5), wobei in zwei einander gegenüberliegende Einschnitte (5) jeweils eine Gelenkgabel (3) mit ihren den Einschnitten (5) entsprechenden Zinken (6) eingreift und die Gelenkgabeln (3) jeweils ein Anschlußstück (7) aufweisen.
Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkgabeln (3) jeweils zum Zwecke der Montage aus zwei gleichen, quer zu ihren Zinken (6) geteilten Einzelstücken (8) bestehen, die nach der Montage mit dem Anschlußstück (7) verschweißt werden.