DE2120534A1 - Spanlos gefertigte elastische und schwingungsdämpfende Spannelemente - Google Patents

Spanlos gefertigte elastische und schwingungsdämpfende Spannelemente

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DE2120534A1 DE19712120534 DE2120534A DE2120534A1 DE 2120534 A1 DE2120534 A1 DE 2120534A1 DE 19712120534 DE19712120534 DE 19712120534 DE 2120534 A DE2120534 A DE 2120534A DE 2120534 A1 DE2120534 A1 DE 2120534A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/093Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping
    • F16D1/095Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping with clamping effected by ring contraction only
    • F16D1/096Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping with clamping effected by ring contraction only the ring or rings being located between the shaft and the hub

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)

Description

  • Spanlos gefertigte elastische und schwingungsdämpfende Spannelemente Es ist bekannt, Naben und andere maschinenteile auf Wellen, Achsen oder sonstigen Maschinenelementen mit Hilfe von Ringen aus Flußstahl, die mit einem keilförmigen Querschnitt ausgeführt werden, dadurch auf zuspannen, daß die keilförmigen Plächen durch entsprechende Vorrichtungen gegeneinander angezogen werden.
  • Diese aus Flußstahl gefertigten Ringe haben verschiedene wirtschaftliche und technische Nachteile: Die Fertigung der Ringe aus Flußstahl ist teuer, da sie spangebend mit großer Genauigkeit erfolgen muß. Die Wellen, Achsen und sonstigen Iwaschinenelemente haben die unterschiedlichsten Durchmesser in Millimeter- und Zollmaßen, so daß eine wirtschaftliche Fertigung in großen Stückzahlen selten möglich ist, es sei denn, der Hersteller nähme ein überaus großes Vorratslager mit vielen unterschiedlichen Ringgrößen in Kauf, für das große Räume benötigt und große Kapitalien festgelegt werden.
  • Trotzdem wird es nicht möglich sein, alle Ringgrößeb vorrätig zu halten, so daß in vielen Fällen unwirtschaftliche Fertigungen durchgeführt werden müssen oder die verlangten Liefertermine nicht eingehalten werden können. Es kommt noch hinzu, daß zum Teil geschlossene und zum Teil in zwei Hälften unterteilte Ringe benötigt werden wie unter anderen für Gelenkwellen, bei denen die Gelenkköpfe einen größeren Durchmesser haben als der Wellenschaft, auf dem die Spannelemente sitzen.
  • Ein weiterer Nachteil ist der geringe Reibungsbeiwert zwischen den aus Flußstahl gefertigten Wellen und den aus Flußstahl hergestellten Ringen, der in günstigen Fällen Werte bis ungefähr µ = = 0,1 erreicht. Dieser an sich geringe Reibungsbeiwert setzt der Übertragung großer Drehmomente Grenzen.
  • Weiter werden viele Wellen insbesondere bei großen Durchmessern und niedrigen Drehzahlen zur Herabsetzung der Fertigungskosten mit großen Fertigungstoleranzen, geringer Oberflächengüte und geringer Rundlaufgenauigkeit ausgeführt, so daß die Spannringe aus Flußstahl, die in nur geringen Ausmaßen verformbar sind, unvollkommen auf der Wellenoberfläche aufliegen, örtlich überlastet und verklemmt werden, wodurch infolge örtlichen Verschleißes vor allem die Lebensdauer der Spannringe herabgesetzt wird, Die Flußstahlringe haben außerdem den Nachteil, daß sie nicht schwingungsdämpfend wirken, so daß bei Antrieben, die Stößen und Schwingungen ausgesetzt sind, diese ungedämpft auf die aurgespannten Teile übertragen werden, aie dadurch schwerer ausgeführt werden müssen und einen größeren Verschleiß haben.
  • Die nachstehend beschriebene Erfindung beseitigt die vorher erwähnten Nachteile dadurch, daß die Spannelemente anstelle aus Flußstahl aus Werkstoffen mit großer Verformbarkeit ausgeführt werden wie unter anderen aus Leichtmetailen und Kunststoffen.
  • An Vorteilen ergeben sich dadurch: Die Fertigung der Spannringe wie beispielsweise aus Kunststoffen ist billig, da die Ringe aus spanlos gefertigten Profilen, die in geraden handelsüblichen Längen oder in Form von aufgewickelten Bunden geliefert werden, dadurch hergestellt werden, daß die für den jeweiligen Wellenumfang benötigte Länge von der Profilstange oder vom Profilbund abgeschnitten und um die Welle oder in die Nabe gelegt werden. Die Verformbarkeit der verwendeten Werkstoffe ist groß genug, um von Hand als Ring verformt und aufgelegt zu werden, umsomehr als mit abnehmendem Wellendurchmesser Höhe und Breite der Profile abnehmen. So werden für die Wellendurchmesser von ungefähr 150 bis 1000 mm bei Kunststoffen nur fünf Profile mit unterschiedlicher Höhe und Breite benötigt gegenüber 41 verschiedenen Spannringen aus Flußstahl für den Durchmesserbereich von 250 bis 1000 mm.
  • Der Reibungsbeiwert zwischen Stahl und Kunststoffen wie Vulkolan oder Perbunan ist ungefähr 9 bis 4 mal so groß wie zwischen Stahl und Stahl, so daß größere Drehmomente übertragen werden können.
  • Der aus Werkstoffen mit großer Verformbarkeit gefertigte Spannring paßt sich den Ungenauigkeiten der Wellenoberfläche an, so daß keine örtlichen Überlastungen und keine örtlichen Verschleißerscheinungen auftreten können, wodurch die Lebensdauer der Spannringe erhöht wird.
  • Die Spannringe aus Werkstoffen mit großer Verformbarkeit sind Stoß- und schwingungsdämpfend, so daß die aufgespannten Teile leicht ausgeführt werden können, ein nur geringer Verschleiß der Teile auftritt und die Lebensdauer dadurch erhöht wird, wenn es sich um Antriebe handelt, die Stößen und Schwingungen ausgesetzt sind.
  • Die keilförmige Ausführung der Spannringe ergibt verschiedene Dicken des Querschnittes. Um eine gleichmäßige Anpressung des Ringes über seine ganze Breite gegen Welle und Nabe zu erreichen,muß die Steigung der Keilfläche des Spannringes der Verformbarkeit des jeweils verwendeten Werkstoffes angepasst werden.
  • In Abbildung 1 ist der Querschnitt eines Spannringes schematisch dargestellt. Der zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 durch Anziehen der Schrauben 4 des Druckringes 3 allseitig eingespannte Spannring 5 hat im eingebauten Zustand die Steigung t. Die Breite B des Spannringes 5 ist so bemessen, daß im eingebauten Zustand, wenn der Ring bereits unter Spannung steht, um das Drehmoment übertragen zu können, zwischen dem Druckring 3 und der Nabe 2 noch der Zwischenraum b zum Nachziehen der Schrauben 4 übrigbleibt, um die Nabe 2 ausrichten oder zu einem späteren Zeitpunkt den Spannring 5 stärker einklemmen zu können. Im Bereich b ist der Spannring 5 zylindrisch ausgeführt, um beim weiteren Einklemmen unzulässige Kantenpressungen auf der keilförmigen Tragfläche des Spannringes 5 zu vermeiden.
  • Abbildung 2 zeigt den Querschnitt im nicht eingebauten Zustand.
  • Die Höhe H 1 ist um das Maß r größer als das Maß H in Abbildung 1. Die Höhe h 1 ist um das Maß f größer als das Maß h in Abbildung 1.
  • Die Maße F und f errechnen sich aus der Verformung, die sich aus dem jeweiligen Elastizitätsmodul des verwendeten Werkstoffes, Kunststoffe haben bei unterschiedlichen Härten einen verschieden hohen Elastizitätsmodul, aus der zugelassenen Druckspannung und aus den Höhen H 1 und h 1 ergibt, so daß die Flächenpressung zwischen Welle und Spannring im eingebauten Zustand bei H und h in Abbildung 1 gleich groß ist. Das ist zur Erzielung der größtmöglichen Lebensdauer des Spannringes erforderlich. Die Höhe der Flächenpressung zwischen Welle und Spannring bestimmt unter Berücksichtigung des Reibungbeiwertes zwischen den beiden Werkstoffen die Größe des übertragbaren Drehmomentes.
  • Der Steigungswinkel α1 ist größer als der Steigungewinkel α, Abbildung 3 zeigt den Einbau einer geteilten oder ungeteilten Nabe mit zwei Spannringen an den Nabenenden.
  • Die Spannringe 1 mit je einer einseitigen Neigung sind an den Enden der Nabe 2 mit ebenfalls einseitig geneigten Flächen eingebaut und sitzen mit den zylindrischen Innenflächen auf der Welle 3. Über die Druckringe 4 werden die Spannringe 1 durch Anziehen der Schrauben 5 fest gegen die geneigten Flächen 6 der Nabe 2 und gegen die zylindrische Oberfläche der Welle 3 gepreßt, so daß Nabe 2 und Welle 3 fest miteinander verbunden sind.
  • Abbildung 4 zeigt den Einbau einer geteilten Nabe mit zwei Spannringen innerhalb der Nabe.
  • Die beiden geteilten Spannringe 1 mit einer doppelseitigen Neigung der Außenfläche sind im Abstand E von den Enden der Nabe 2 angeordnet. Die Nabe 2 ist entsprechend ausgebohrt. Durch Anziehen der Verbindungsschrauben in den Flanschen der beiden Nabenhälften werden die Nabenhälften 2 gegen die Spannringe 1 gepreßt und diese wiederum gegen die Wellenoberfläche 3, so daß die Nabe 2 fest mit der Welle 3 verbunden ist und Drehmomente übertragen werden.
  • Die Länge der Spannringprofile, die als Ring um die Welle gelegt oder als Ringhälrten in die Nabenhälften eingebracht werden, errechnet sich aus dem Durchmesser der Welle zuzüglich dem doppelten Schwerpunktsabstand der Spannprofile von Oberfläche Welle. Die Länge wird so bemessen, daß im eingebauten Zustand zwischen den Profilenden ein Zwischenraum je nach Durchmesser der Welle von 3 bis 8 mm vorhanden ist.
  • Es ist auch möglich, bei Spannringen aus Werkstoffen mit einer größeren Festigkeit und einer entsprechend geringeren Verformungsmöglichkeit Halbringe zu pressen oder zu gießen, deren Verformbarkeit für einen größeren Durchmesserbereich ausreichend ist, etwa zwischen 425 bis 600 mm. Die Ringe werden dabei für den größten Durchmesser gefertigt, für kleinere Durchmesser getrennt, entsprechend gebogen und an einem Ende gekürzt.
  • Auch bei diesem Fertigungsverfahren reichen fünf Ringe mit unterschiedlichem Durchmesser, unterschiedlicher Breite und Höhe der Profile für Durchmesserbereiche der Wellen von ungefähr 150 bis 1 000 mm bei Kunststoffen aus.
  • Das Fließen des Werkstoffes bei Kunststoffen wird dadurch verhindert, daß die Ringe bis auf geringe Spiele fest umklammert werden.
  • In Betrieben, in denen die Ringe, wenn sie aus Kunststoffen oder anderen gegen chemische Reaktionen anfälligen Werkstoffen gefertigt sind, dem Einfluß werkstoff-schädigender oder -zerstörender Medien ausgesetzt sind, werden entsprechende Schutzmaßnahmen, Dichtungsringe und andere, vorgesehen.
  • Die in Abbildung 2 für Spannelemente mit einseitiger Neigung zur Erzielung einer gleichmäßigen Flächenpressung angewandten Maßnahmen werden auch für Spannelemente mit zweiseitiger Neigung nach Abbildung 4 vorgesehen.
  • Aus den Profilen und Ringen der Spannelemente, die als Grundelemente anzusehen sind, können die eigentlichen Spannelemente auch in anderen geometrischen Formen als Kreise oder Halbkreise spanlos hergestellt werden, In Sonderfällen können die Grundelemente zur Erzielung größter Maßgenauigkeit durch Schälen, Kalibrieren oder gleichwertige Arbeitsverfahren mechanisch nachbearbeitet werden.

Claims (7)

  1. Ansprüche:
    9 Spannelement zum Aufspannen von Naben und anderen Maschinenteilen auf Wellen oder sonstigen Maschinenelementen dadurch gekennzeicnnet, daß die Fertigung der Grundelemente aus elastischen Werkstoffen mit großer Verformbarkeit spanlos in Form von Profilen, Bunden oder Ringen erfolgt, aus denen bedingt durch die große Verformbarkeit die eigentlichen Spanneiemente in den verschiedensten Formen und Größen hergestellt werden, ohne mechanische Nachbearbeitung.
  2. 2.) Spannelement nach Anspruch 1.) dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung größter Maßgenauigkeit die Grundelemente mechanisch durch Schälen, Kalibrieren oder gleichwertige Arbeitsverfahren nachbearbeitet werden.
  3. 3.) Spannelement nach den Ansprüchen 1.) und 2.) dadurch gekennzeichnet, daß wegen der großen Elastizität der verwendeten Werkstoffe eine stoß- und Schwingungsdämpfende Wirkung ersielt wird.
  4. 4.) Spannelement nach den Ansprüchen 1.) bis 3.) dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelemente vorzugsweise aus Kunststoffen mit hohen Reibungsbeiwerten gefertigt werden.
  5. 5.) Spannelement nach den Ansprüchen 1.) bis 4.) dadurch gekennzeichnet, daß im eingebauten Zustand mit Ausnahme geringer Spiele zwischen den Naben und Wellen eine allseitige feste Umklammerung durch die Umbauteile erfolgt.
  6. 6.) Spannelement nach den Ansprüchen 1.) und 4.) dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Wandstärken der Querschnittsprofile zur Erzielung gleichmäßiger Flächenpressungen über die Breite der Auflageflächen die sich aus der unterschiedlichen Wandstärke ergebende unterschiedlich große Verformung durch entsprechende Material zugaben berücksichtigt wird.
  7. 7.) Spannelement nach den Ansprüchen 1.) bis 6.) dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein von den Werkstoff schädigenden oder zerstörenden Einflüssen, die durch besondere Betriebsverhältnisse bedingt sind, geeignete Maßnahmen wie Dichtungen oder andere gleichwertige zum Schutz vorgesehen werden.
    L e e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0324324A1 (de) * 1988-01-11 1989-07-19 SKF Nova AB Einrichtung zum Befestigen eines Maschinenelementes auf einer Welle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0324324A1 (de) * 1988-01-11 1989-07-19 SKF Nova AB Einrichtung zum Befestigen eines Maschinenelementes auf einer Welle

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