DE2325516C3 - Schlagkörper - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schlagkörper, der einen zentralen, mit Gewinde versehenen Schaft aufweist, auf dem metallische Belastungsscheiben mit dazwischen angeordneten Federungselementen aufgereiht sind. Ein solcher Schlagkörper ist aus der US-PS 32 45 482 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung, die zum Einrammen von Pfählen dient, werden die Schläge durch das Auftreffen der unteren Stirnseite der untersten BeIastungsscheibe ausgeführt. Die ander -n Belastungsscheiben sitzen unter jeweiliger Zwischenlage einer Kunststoffscheibe satt auf der untersten Belastungsscheibe und aufeinander auf, und die beim Schlag auftretenden Druckwellen werden unmittelbar durch die Scheiben geleitet, ohne daß der Schaft hieran teilnähme. Eine solche Ausbildung ist ungeeignet, wenn die Fläche, auf die die Schläge auszuführen sind, begrenzt ist und jedenfalls wesentlich kleiner als die Grundfläche der Belastungsscheiben ist. Nur in einem solchen Fall aber können sehr hohe flächenbezogene Kraftwirkungen erreicht werden, wenn nämlich die Trägheitskraft von großen Belastungsscheiben auf eine kleine Angriffsfläche konzentriert wird.

Die Erfindung hat die Schaffung eines solchen Schlagkörpers zur Auslösung hoher und höchster spezifischer Schlagenergien zum Inhalt. Dadurch kann der Schlagkörper vorteilhaft Anwendung finden in Gesenkhämmern, zur Zertrümmerung von Felsgestein od. dgl.

Beim Schlag pflanzt sich im Schlagkörper eine Druckspannungswelle fort. Wenn diese die rückwärtige Stirnseite erreicht, wird sie reflektiert, wobei sie in dem Schaft Dehnungskräfte erzeugt, die im wesentlichen den Kräften der Anfangs-Druckwelle gleich sind. Obwohl es bei diesem Wellenvorgang zum Abklingen der Amplitude der Dehnungswelle kömmt, ist sie dennoch stark genug, um eine Dehnverformung in dem die Lasten tragenden Schaft zu bewirken. Dies ist insbesondere bei harten Schlägen problematisch, wenn die kinetische Energie der Last innerhalb einer kurzen Strecke umgesetzt werden muß, und ganz besonders bei »trockenen« Schlägen, bei denen es überhaupt nicht zu plastischen Verformungen kommt, sondern die kinetische Energie des Schlagkörpers nur in elastische Verformungen umgesetzt wird, z. B, bei Hämmern mit sich entgegen bewegenden Bären.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schlagkörper der eingangs beschriebenen Art so weiterzuentwickeln, daß er zur Ausführung konzentrierter und harter Schläge bis hin zu den »trockenen« Schlägen eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schaft eine von Belastungsscheiben freie Schlagstirnseite aufweist und gegen jede Belastungsscheibe ein Federungselement verschraubt ist, das an der Seite, welche der Schlagstirnseite abgewandt ist, nur mit einem Randbereich auf der Belastungsscheibe aufliegt und im übrigen Bereich zu dieser Belastungsscheibe einen Abstand aufweist, der größer ist als das Gewindespiel der Belastungsscheibe.

Die Wirkung der damit beanspruchten Maßnahmen besteht darin, daß es bei der Schlagbeanspruchung zu einer Umverteilung der Längsdruckwelle in eine Schubwelle bei jeder der Belastungsscheiben kommt Der vorgeschlagene Schlagkörper kann bei noch härteren bis hin zu »trockenen« Schlagen eingesetzt werden. Außerdem können die Forderungen an die Qualität der Werkstoffe für die Belastungsscheiben herabgesetzt werden. Die Scheiben können aus Walzgut statt der derzeit verwendeten Schmiedestücke hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung weiter erläutert. Die Zeichnung zeigt in teilweise geschnittener Darstellung einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schlagkörper.

Der Schlagkörper hat einen massiven zentralen Stahlschaft 1, der mit seiner Stirnseite 2 schlägt. Am rückwärtigen Ende ist der Schaft in nicht dargestellter Weise in einem Hammer befestigt.

An dem Schaft 1 sind Belastungsscheiben 3 befestigt Hierzu weisen der Schaft 1 und die Belastungsscheiben 3 Gewinde 4 bzw. 5 auf, durch welche sie verbunden werden. Es ist zweckmäßig, diese Gewinde mit maximalem Schnittfüllungsgrad auszuführen, z. B. durch Verwendung eines metrischen Gewindes. Es ist ferner zweckmäßig, ein spezielles Gewinde mit verkleinertem Flankenwinkel zu verwenden.

Jede Belastungsscheibe 3 ist mit einem Federungselement 6 in Gestalt einer individuellen federnden Gegenmutter versehen, die gleichfalls mittels eines Gewindes 8 am Schaft 1 befestigt ist. Das Federungselement gestattet es, das Spiel in der Verbindung Belastungsscheibe—Schaft zu beseitigen. Seine Stellung kann in einer beliebigen geeigneten Weise fixiert werden. Jedes Federungselement liegt an der zugehörigen Belastungsscheibe nur mit einem Randbereich an, und zwar auf der Seite, welche der Schlagstirnseite 2 des Schafts abgekehrt ist. Im übrigen Bereich ist zwischen der Belastungsscheibe und dem zugehörigen Federungselement 6 ein Abstand 7 vorhanden, dessen Größe das Spiel der Gewindeverbindung zwischen Belastungsscheibe 3 und Schaft 1 übertrifft. Dadurch wird eine unabhängige Ausbreitung der elastischen Wellen aus dem Schaft in jede der Belastungsscheiben 3 gewährleistet. Dabei wird die elastische Verformung der Federungselemente 6 so gewählt, daß sie das Gewindespiel zwischen dem Schaft und der Belastungsscheibe um ein Mehrfaches übertrifft.

Wenn der Schlagkörper der beschriebenen Konstruk-

tion Schläge auf ein hartes feststehendes Hindernis mit der Auftreffgeschwindigkeit U\ ausführt, so pflanzt sich im Schaft eine Längsdruckwelle fort, die entstehende Spannung bestimmt sich aus der Beziehung

fr, = f, U₁ 1 —.

ρ = Dich; 2 des Schaftmaterials,

E = Elastizitätsmodul des Schaftmaterials.

Wenn die Druckwelle die erste Belastungsscheibe erreicht, so geht sie zum Teil in diese als Schubwelle über. Die maximale Spannung im Gewinde entsteht gerade an der ersten Belastungsscheibe. Zu der zweiten Belastungsscheibe gelangt schon eine etwas schwächere Welle. Die größten Spannungen entstehen also im vorderen Teil des Schafts und in den ersten Belastungsscheiben.

Die erforderliche Festigkeit des Schaftes und der Scheiben kann durch Verwendung von legierten Stählen gewährleistet sein. Die von der Schlagstirnseitc 2 weiter entfernt liegenden Scheiben können aus Stählen von niedrigerer Qualität gefertigt sein.

Die Schubspannungen τ\, die in den Belastungsscheiben entstehen, lassen sich nach der Formel errechnen:

η =1.14 I

mit

Ui = Massengeschwindigkeit der Schubwelle;
ep = Schubmodul des Materials.

Berücksichtigt man, daß in der Nähe des Gewindes U\ = Ui, so erhält man

Der f-Wert ist etwa um das 2,5fache größer als der ςρ-Wert. Deshalb übertreffen die Längsdruckspannungen Oi etwa um das l,6fache die Schubspannungen τ\ in der Nähe des Gewindes.

Wählt man oi < -= a_s (Oj-Fließgrenze des Materials),

so kann man mit den zulässigen SchuLidlastungen in der Belastungsscheibe in der Nähe des Gewi.ides auskommen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Spannungen in der Scheibe bei Fortpflanzung der Schubwelle allmählich abnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schlagkörper, der einen zentralen, mit Gewinde versehenen Schaft aufweist, auf dem metallische ^r> Belastungsscheiben mit dazwischen angeordneten Federungselementen aufgereiht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) eine von Belastungsscheiben (3) freie Schlagstirnseite (2) aufweist und gegen jede Belastungsscheibe (3) ein in Federungselement (6) verschraubt ist, das an der Seite, weiche der Schlagstirnseite (2) abgewandt ist, nur mit einem Randbereich auf der Belastungsscheibe (3) aufliegt und im übrigen Bereich zu dieser Belastungsscheibe einen Abstand aufweist, der größer ist als das Gewindespiel der Belastungsscheibe.