DE2459554B1 - Torsional overload safety arrangement between rotating shafts - has carrier element with fatigue limit of stress, consisting of diametrally opposed cross section reductions - Google Patents

Torsional overload safety arrangement between rotating shafts - has carrier element with fatigue limit of stress, consisting of diametrally opposed cross section reductions

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DE2459554B1
DE2459554B1 DE2459554A DE2459554A DE2459554B1 DE 2459554 B1 DE2459554 B1 DE 2459554B1 DE 2459554 A DE2459554 A DE 2459554A DE 2459554 A DE2459554 A DE 2459554A DE 2459554 B1 DE2459554 B1 DE 2459554B1
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D9/00—Couplings with safety member for disconnecting, e.g. breaking or melting member
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Abstract

The carrier element is designed in such a way that the cross section reduction ensures complete safety against failure due to fatigue, on the other hand failure due to overload occurs only on a place determinable beforehand. The cross section reduction can be in shape of two opposing parallel surfaces, or in the form of notches on the inside or outside of the cylindrical elements, or, finally in form of notches or recesses on the face of these elements. The cross section reductions are arranged in a plane inclined by 50-90 deg. to the dividing plane of the driving part, as wells as by 90-130 deg. to the dividing plane of the driven part. Therefore, the weak parts are positioned in places with the lowest stress, which is predominantly tensile stress.

Description

Nach einem besonders günstigen Merkmal ist die Erfindung gekennzeichnet durch die - jeweils in Drehrichtung gesehen - um 50 bis 90" zur Trennfläche und in Richtung des treibenden Teils sowie um 90 bis 1300 zur Trennfläche und in Richtung des getriebenen Teils gedrehte Lage der Querschnittsverminderungen. Der besondere Vorteil dieser Lösung ist darin zu erblicken, daß die Querschnittsverminderungen an den Stellen positioniert sind, an denen geringe Spannung, überwiegend Zugspannung auftritt. Hingegen sind die Bereiche erhöhter zusammengesetzter Spannungen und insbesondere der Biegespannungen so ausreichend dimensioniert, daß Dauerbelastungsschäden dort sicher ausgeschaltet werden. Dadurch läßt sich praktisch erreichen, daß an der Sollbruchstelle die Dauerfestigkeit des Bruchgliedes in der Nähe des Betriebsmomentes des zu schützenden Anlagenteils liegt. The invention is characterized by a particularly favorable feature through the - seen in the direction of rotation - by 50 to 90 "to the separating surface and in Direction of the driving part as well as 90 to 1300 to the parting surface and in the direction of the driven part rotated position of the cross-sectional reductions. The special one The advantage of this solution can be seen in the fact that the cross-sectional reductions are positioned at the points where there is little tension, predominantly tensile stress occurs. In contrast, the areas of increased composite stresses and in particular of the bending stresses sufficiently dimensioned that permanent load damage there be safely turned off. As a result, it can be achieved in practice that at the predetermined breaking point the fatigue strength of the fracture link in the vicinity of the operating torque of the one to be protected Part of the system is located.

Vorzugsweise sind die Querschnittsverminderungen parallel zueinander und zur Achse der Hohlzylinder-Mitnehmerglieder an der äußeren Mantelfläche oder im Zylindermantel selbst vorgesehen. The cross-sectional reductions are preferably parallel to one another and to the axis of the hollow cylinder driver members on the outer circumferential surface or provided in the cylinder jacket itself.

Schließlich können die Querschnittsverminderungen auch aus Ausnehmungen der Hohlzylindergrund- und/ oder Deckfläche gebildet werden. Finally, the cross-sectional reductions can also come from recesses the hollow cylinder base and / or top surface are formed.

Es ist außerdem denkbar, daß das Mitnehmerglied aus geteilten Ringhälften ausgebildet ist, wobei die Hälften durch Verbindungsmittel, wie z. B. Schrauben, zusammengehalten werden. It is also conceivable that the driver member consists of split ring halves is formed, the halves by connecting means, such as. B. screws, be held together.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Figuren dargestellt, und zwar zeigen F i g. 1 bis 5 je eine Draufsicht und Seitenansicht möglicher Ausbildungsformen der Mitnehmerglieder, F i g. 6 einen Querschnitt durch eine Wellenverbindung, F i g. 7 einen Querschnitt durch eine Wellenverbindung mit die Wellenteile umfassenden, verzahnten Ringen und F i g. 8 einen Schnitt durch ein Mitnehmerglied und den von diesem umfaßten Ansätzen zweier Wellen. Embodiments of the invention are shown in figures, and although F i g. 1 to 5 each a top view and a side view of possible forms of training the driver links, F i g. 6 shows a cross section through a shaft connection, F i g. 7 shows a cross section through a shaft connection with the shaft parts comprising, toothed rings and F i g. 8 shows a section through a driver member and that of this included approaches of two waves.

Die Mitnehmerglieder sind jeweils mit 1 bezeichnet. The driver links are each labeled 1.

In F i g. 1 ist ein Mitnehmerglied mit abgeplattenen Mantelflächen dargestellt, die mit 2 bezeichnet sind.In Fig. 1 is a driver link with flattened outer surfaces shown, which are designated with 2.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform des Mitnehmergliedes mit bogenförmigen Ausnehmungen 3, in Fig.3 sind die Querschnittsverminderungen durch achsparal- lele Bohrungen 4 hergestellt. F i g. 4 zeigt Ausnehmungen der Innenmantelfläche des Mitnehmergliedes, die Ausnehmungen sind in die Hohlzylindergrund- und -deckfläche eingearbeitet, diese Ausnehmungen sind mit 6 bezeichnet. F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch die beiden zu verbindenden Wellenteile 7 und 8. Der Wellenteil 7 ist mit einem Zapfen 9 versehen, der in eine Bohrung 10 des Wellenteils 8 eingreift, und bei 11 gelagert ist. Durch diese Lagerung soll sichergestellt werden, daß beim Bruch der Mitnehmerglieder und damit dem Trennen der Überlastsicherung ein freier Auslauf der Wellen ineinander erfolgen kann. Solange die Wellenteile 8 und 7 miteinander fluchten, ist eine gute Funktionsfähigkeit der Überlastsicherung gewährleistet. Treten jedoch Querkräfte auf, wie bei P dargestellt, verkanten sich die Wellenteile 7 und 8 zueinander, es entstehen zusätzliche Kräfte A und B, die möglicherweise so groß sind, daß die Mitnehmerglieder 1 gesprengt werden. Da jedoch diese Querkräfte keinen Schaden in dem zu schützenden Anlagenteil anrichten würden, ist ein daraus hervorgerufenes Abschaltereignis der Überlastsicherung ungewollt.F i g. 2 shows an embodiment of the driver member with arcuate Recesses 3, in Fig. 3 the cross-sectional reductions by axially parallel lele Holes 4 made. F i g. 4 shows recesses in the inner circumferential surface of the driver link, the recesses are incorporated into the hollow cylinder base and top surface, these Recesses are denoted by 6. F i g. 6 shows a cross section through the two to be connected shaft parts 7 and 8. The shaft part 7 is provided with a pin 9, which engages in a bore 10 of the shaft part 8 and is mounted at 11. By this storage is to ensure that in the event of breakage of the driver links and so that the separation of the overload protection allows the shafts to run freely into one another can be done. As long as the shaft parts 8 and 7 are flush with each other, it is a good one Functionality of the overload protection guaranteed. However, transverse forces occur on, as shown at P, the shaft parts 7 and 8 tilt to each other, it additional forces A and B arise, which are possibly so great that the driver links 1 to be blown up. However, since these transverse forces do not damage the protected area Would cause part of the system is a resulting shutdown event of the Unintentional overload protection.

In F i g. 7 sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern versehen. Die Mitnehmerglieder 1 umfassen die Ansätze der Überlastsicherung, die auf die Wellenteile 7 und 8 umfassenden Ringen 12 und 13 angeordnet sind. Die Ringe 12, 13 sind mit Innenverzahnungen 14 versehen, entsprechende Außenverzahnungen sind bei 15 auf den Wellenteilen 7 und 8 vorgesehen. Beim Auftreten einer Querkraft P, die beispielsweise auf das Wellenteil 7 in Pfeilrichtung wirkt, kann sich das Wellenteil 7 zum Wellenteil 8 um den Winkel neigen, ohne daß die Wirkungsweise der Überlastsicherung beeinflußt wird. In Fig. 7 the same parts are provided with the same numbers. the Driver members 1 include the approaches of overload protection, which on the shaft parts 7 and 8 comprehensive rings 12 and 13 are arranged. The rings 12, 13 are with Internal teeth 14 provided, corresponding external teeth are at 15 on the Shaft parts 7 and 8 are provided. When a transverse force P occurs, for example acts on the shaft part 7 in the direction of the arrow, the shaft part 7 can become the shaft part 8 Tilt the angle without affecting the operation of the overload protection will.

In F i g. 8 ist eine Ansicht eines eingebauten Mitnehmergliedes 1 dargestellt, dessen Querschnittsverminderungen 3 in Drehrichtung 10 gesehen um den Winkel os = 50° zur Trennfläche 18 und in Richtung des treibenden Teils 7 und um ß = 30° zur Trennfläche 18 und in Richtung des getriebenen Teils 8 gedreht montiert ist. Die Drehrichtung der Wellen ist in F i g. 8 - mit 10 bezeichnet - angedeutet. In Fig. 8 is a view of a built-in driver link 1 shown, the cross-sectional reductions 3 seen in the direction of rotation 10 around the Angle os = 50 ° to the separating surface 18 and in the direction of the driving part 7 and around ß = 30 ° to the separating surface 18 and mounted rotated in the direction of the driven part 8 is. The direction of rotation of the shafts is shown in FIG. 8 - denoted by 10 - indicated.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Überlastsicherung zwischen zwei drehbaren Maschinenteilen, mit mindestens zwei sich radial an den Maschinenteilen erstreckenden, gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordnet, im wesentlichen halbzylinderförmigen Ansätzen, die von hohl ausgebildeten, die Maschinenteile verbindenden, kraftübertragenden Mitnehmergliedern umfaßt werden, welche bei Überlast die Verbindung durch Bruch der Mitnehmerglieder trennen, wobei die Mitnehmerglieder Hohlzylinder aus hochfestem starrem Material sind, die die Ansätze unter Vorspannung umfassen sowie in Umfangsrichtung zwischen den Ansätzen Abstreifnocken angeordnet sind, deren radiale Ausdehnung mindestens derjenigen der Ansätze entspricht und deren parallel zur Wellenachse liegenden eben und/oder gekrümmt nach außen verlaufenden Abstreifflächen jeweils am Fußpunkt des angrenzenden Ansatzes mit dessen Außenseite einen Winkel von mindestens 90" bilden, nach Patentanmeldung P 2430541.7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerglieder (1) dauerschwingfest oder nahezu dauerschwingfest ausgebildet sind und an mindestens zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen Querschnittsverminderungen (2 bis 6) aufweisen, die als Sollbruchstellen dem zulässigen übertragbaren Moment entsprechend dimensioniert sind. Claims: 1. Overload protection between two rotating machine parts, with at least two evenly extending radially on the machine parts arranged distributed on the circumference, essentially semi-cylindrical projections, those formed by hollow, the machine parts connecting, power-transmitting Driver links are included, which break the connection when overloaded Separate the driver links, the driver links being hollow cylinders made of high-strength are rigid material, which include the approaches under prestress and in the circumferential direction Stripping cams are arranged between the approaches, the radial extent of which is at least corresponds to that of the approaches and their parallel to the shaft axis is flat and / or curved outwardly extending stripping surfaces each at the base of the adjacent approach form an angle of at least 90 "with its outside, according to patent application P 2430541.7-12, characterized in that the driver members (1) are designed to be fatigue-resistant or nearly fatigue-resistant and at least two diametrically opposite areas cross-sectional reductions (2 to 6) have, as predetermined breaking points according to the permissible transferable torque are dimensioned. 2. Überlastsicherung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die - jeweils in Drehrichtung gesehen - um 50 bis 90" (pos) zur Trennfläche (18) und in Richtung des treibenden Teils (7) sowie um 90 bis 1300 (ß) zur Trennfläche (18) und in Richtung des getriebenen Teils (8) gedrehte Lage der Querschnittsverminderungen (2 bis 6). 2. Overload protection device according to claim 1, characterized by the - seen in the direction of rotation - by 50 to 90 "(pos) to the separating surface (18) and in Direction of the driving part (7) and by 90 to 1300 (ß) to the interface (18) and in the direction of the driven part (8) rotated position of the cross-sectional reductions (2 to 6). 3. Überlastsicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverminderungen (2 bis 6) parallel zueinander und zur Achse der Hohlzylinder-Mitnehmerglieder (1) an der äußeren Mantelfläche (M) oder im Zylindermantel selbst vorgesehen sind. 3. Overload protection according to claim 1 and 2, characterized in that that the cross-sectional reductions (2 to 6) parallel to each other and to the axis of the Hollow cylinder driver links (1) on the outer jacket surface (M) or in the cylinder jacket are provided by themselves. 4. Überlastsicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverminderungen (2 bis 6) durch Ausnehmungen der Hohlzylindergrund- und/oder -deckfläche gebildet werden. 4. Overload protection according to claim 1 and 2, characterized in that that the cross-sectional reductions (2 to 6) through recesses in the hollow cylinder base and / or cover surface are formed. Der Gegenstand der Hauptpatentanmeldung P2430541.7-12 bezieht sich auf eine Überlastsicherung, zwischen zwei drehenden Maschinenteilen, insbesondere dem treibenden und getriebenen Teil einer Welle, mit mindestens zwei sich radial an den Maschinenteilen erstreckenden, gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordneten, im wesentlichen halbzylinderförmigen Ansätzen, von denen jeweils zwei zu verschiedenen Maschinenteilen gehörende Ansätze Zylinder mit zur Drehebene der Maschinenteile parallelen ebenen Trennflächen bilden, die von hohl ausgebildeten, die Maschinenteile verbindenden, kraftübertragenden Mitnehmergliedern umfaßt werden, welche bei Überlast die Verbindung durch Bruch der Mitnehmerglieder trennen. Dabei wird vorgeschlagen, daß die Mitnehmerglieder Hohlzylinder aus hochfestem starrem Ma- terial sind und die Ansätze unter Vorspannung umfassen, sowie daß in Umfangsrichtung zwischen den Ansätzen Abstreifnocken angeordnet sind, deren radiale Ausdehnung mindestens derjenigen der Ansätze entspricht und deren parallel zur Wellenachse liegenden, ebenen und/oder gekrümmt nach außen verlaufenden Abstreifflächen jeweils am Fußpunkt des angrenzenden Ansatzes mit dessen Außenseite einen Winkel von mindestens 90" bilden. The subject matter of the main patent application P2430541.7-12 relates on overload protection, between two rotating machine parts, in particular the driving and driven part of a shaft, with at least two radially on the machine parts extending, evenly distributed around the circumference, essentially semi-cylindrical approaches, each of which is two different Approaches cylinder belonging to machine parts with the plane of rotation of the machine parts Form parallel planar parting surfaces, which are formed by hollow, the machine parts connecting, force-transmitting driver members are included, which in case of overload disconnect the connection by breaking the driver links. It is suggested that that the driver links are hollow cylinders made of high-strength, rigid material material are and include the approaches under bias, and that in the circumferential direction between the Approaches stripping cams are arranged, the radial extent of at least that corresponds to the approaches and their parallel to the shaft axis, flat and / or curved outwardly extending wiping surfaces each at the foot of the adjacent Approach to form an angle of at least 90 "with the outside. Überlastsicherungen, deren Aufgabe es ist, ein Anlagenteil, z. B. ein Getriebe, vor Überlastungen, die zu Beschädigungen führen können, zu schützen, müssen bzw. sollen während ihres normalen Betriebes dauerfest oder mindestens nahezu dauerfest ausgebildet sein. Overload protection, the task of which is to protect a part of the system, e.g. B. to protect a gear unit from overloads that can lead to damage, must or should be permanent or at least almost permanent during normal operation be designed to be durable. Dauerfest ist ein Teil dann, wenn es einen Höchstwert der wechselnden bzw. schwellenden Beanspruchung bei beliebig häufiger Wiederholung - also auf Dauer -gerade noch ohne Bruch erträgt, zeitfest, wenn es eine noch größere Last eine bestimmte Zeitlang, z. B.A part is permanent if it has a maximum value of changing or increasing stress with any number of repetitions - i.e. in the long term -just endures without breaking, time-resistant if there is an even greater load a certain one For a while, e.g. B. 1001000 Lastspiele, aushält. Das ertragbare Moment der Überlastsicherung, bei dem dieselbe zeit- bzw. dauerfest ist, sollte in jedem Fall das höchstzulässige Arbeitsmoment des zu schützenden Anlagenteils nicht überschreiten. Das Bruchereignis, also das Abschalten der Überlastsicherung soll beim Auftreten einer Überlast eintreten, wobei das Überlastmoment eine Überschreitung der Bruchgrenze des Bruchgliedes der Sicherung bewirkt. Im Idealfall sollte das Überlastmoment oder Gewaltmoment nur geringfügig über dem höchsten, dauernd ertragbaren Arbeitsmoment liegen, d. h. die Gewaltbruchgrenze sollte so nah wie möglich an der Dauerfestigkeitsgrenze liegen. In der Praxis sind jedoch die Grenzen durch das jeweilige Werkstoffverhalten vorgegeben; bekanntlich ist die Dauerfestigkeit wegen der ermüdenden Wirkung der wechselnden bzw.1001000 load cycles, withstands. The bearable moment of overload protection, in which the same is permanent or permanent, the highest permissible should in any case Do not exceed the working torque of the system part to be protected. The rupture event, so the overload protection should be switched off when an overload occurs, wherein the overload torque exceeds the breaking limit of the fracture member of the Backup effected. Ideally, the overload torque or force torque should only are slightly above the highest, permanently bearable working torque, d. H. the The force breaking limit should be as close as possible to the fatigue limit. In practice, however, the limits are dictated by the respective material behavior; as is well known, the fatigue strength is due to the tiring effect of the changing respectively. schwellenden Last viel niedriger als die zügige Festigkeit. Jedoch ist bei verschieden dicken Teilen bei jeder ungleichmäßigen Spannungsverteilung, z. B. Biegebeanspruchung, auch ein rein geometrischer Größeneinfluß vorhanden, weil das Spannungsgefälle vom Rand zur neutralen Faser verschieden ist.swelling load much lower than the brisk strength. However is for parts of different thicknesses with any uneven stress distribution, z. B. bending stress, also a purely geometrical size influence, because the stress gradient from the edge to the neutral fiber is different. Von den geschilderten Problemen ausgehend hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Mitnehmerglieder einer Überlastsicherung der eingangs geschilderten Art so zu gestalten, daß das Brechen der Mitnehmerglieder und damit das Abschalten der Sicherung weitgehend ohne Einflüsse durch Dauerbeanspruchung beim Erreichen der Bruchgrenze des Mitnehmerglied-Werkstoffes erfolgt. The invention has been based on the problems outlined set the task of the driver links an overload protection of the input to make the described type so that the breaking of the driver links and thus switching off the fuse largely without the influence of continuous stress takes place when the breaking limit of the driver link material is reached. Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Mitnehmerglieder dauerschwingfest oder nahezu dauerschwingfest ausgebildet sind und an mindestens zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen Querschnittsverminderungen aufweisen, die als Sollbruchstellen dem zulässigen übertragbaren Moment entsprechend dimensioniert sind. To solve the problem, it is proposed that the driver members Are designed fatigue-resistant or almost fatigue-resistant and at least two diametrically opposite areas have cross-sectional reductions, which are dimensioned as predetermined breaking points according to the permissible transferable torque are. Sollbruchstellen mit Querschnittsverminderungen an gegenüberliegenden Bereichen sind zwar allgemein bekannt, jedoch nicht bei Mitnehmergliedern der beanspruchten Art. Predetermined breaking points with cross-section reductions on opposite sides Areas are well known, but not with driver links of the claimed Art. Durch diesen Vorschlag wird in günstiger Weise sichergestellt, daß das Bruchereignis dort auftritt, wo es definierbar ist, im übrigen jedoch das Mitnehmerglied so dimensioniert ist, daß es Dauerbelastungen sicher aushält. This proposal ensures in a favorable manner that the break event occurs where it can be defined, but otherwise the driver link is dimensioned so that it can safely withstand continuous loads.
DE19742459554 1974-12-17 Overload protection between two rotating machine parts Expired DE2459554C2 (en)

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Publication Number Publication Date
DE2459554A1 DE2459554A1 (en) 1975-12-11
DE2459554B1 true DE2459554B1 (en) 1975-12-11
DE2459554C2 DE2459554C2 (en) 1976-07-29

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2276499A1 (en) * 1974-06-26 1976-01-23 Demag Ag SAFETY DEVICE AGAINST OVERLOADS BETWEEN TWO ROTATING PARTS OF THE MACHINE
FR2421303A1 (en) * 1978-04-01 1979-10-26 Demag Ag Mannesmann OVERLOAD SAFETY BETWEEN TWO ROTARY PARTS OF THE MACHINE

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FR2421303A1 (en) * 1978-04-01 1979-10-26 Demag Ag Mannesmann OVERLOAD SAFETY BETWEEN TWO ROTARY PARTS OF THE MACHINE

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DE2459554A1 (en) 1975-12-11

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E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8340 Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent