DE2629734C2

DE2629734C2 - Rotor attachment

Info

Publication number: DE2629734C2
Application number: DE19762629734
Authority: DE
Inventors: Fritz 8901 Hammel Kaiser
Original assignee: Alpine AG
Current assignee: Alpine AG
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1978-06-29
Also published as: DE2629734B1

Description

Bei vor allem in der Verfahrenstechnik eingesetzten Maschinen mit schnellaufenden Rotoren, z. B. Mühlen, Sichter oder Gebläse, ist aus Gründen der Reinigung, der Wartung oder des Austausches von Verschleißteilen ein häufiger Ausbau des Rotors erforderlich. Einen kritischen Punkt stellt dabei die Befestigung des Rotors auf der Antriebswelle dar, denn an die Verbindung zwischen beiden Bauteilen ist neben der Übertragung des betriebsmäßigen Drehmoments noch eine Reihe von Forderungen zu stellen, damit ein optimales Betriebsverhalten erreicht werden kann. Mindestens folgende Forderungen müssen gleichzeitig erfüllt sein:In the case of machines with high-speed rotors, e.g. B. Mills, Classifier or blower is for reasons of cleaning, maintenance or the replacement of wear parts frequent removal of the rotor is necessary. The fastening of the rotor is a critical point on the drive shaft, because the connection between the two components is next to the transmission the operational torque to make a number of requirements, so an optimal Operating behavior can be achieved. At least the following requirements must be met at the same time:

Um die Massenkräfte klein zu halten, müfsen beim betriebsmäßig auf der Welle befestigten Rotor Radialschlag, Radialluft und Taumelschlag möglichst klein gemacht werden. Mit Radialschlag ist hier die Exzentrizität des Rotorschwerpunktes bezüglich der Drehachse, mit Taumelschlag die Winkelabweichung der Trägheitshauptachsen des Rotors von der Drehachse bzw. deren Normalen gemeint.In order to keep the inertia forces small, radial runout, radial clearance and wobble runout must be as small as possible when the rotor is operationally attached to the shaft be made. With radial runout here is the eccentricity of the rotor's center of gravity with respect to the Axis of rotation, with wobble the angular deviation of the main axes of inertia of the rotor from the axis of rotation or its normals.

Der Rotor muß leicht montierbar und lösbar sein, wobei keine losen Spezialteile anfallen dürfen, deren Beschaffung bei Verlust stets große betriebliche Schwierigkeiten bereitet. Die Befestigungselemente müssen zuverlässig gegen Lösen durch mechanische Einflüsse, wie Vibration, Kraftübertragung oder Schläge, gesichert sein.The rotor must be easy to assemble and detach, with no loose special parts, their When lost, procurement always creates major operational difficulties. The fasteners must be reliably secured against loosening due to mechanical influences such as vibration, power transmission or impacts.

In der Nabenbohrung, der durch die Fliehkraftwirkung höchstbeanspruchten Stelle des Rotors, dürfen keine Kerbwirkungen entstehen, da sonst Rißbildung auftritt.In the hub bore, the point of the rotor that is subject to the highest stress due to the effect of centrifugal force, no notch effects arise, as otherwise cracking occurs.

Schließlich muß einfache Fertigung, vor allem bei kleinen Stückzahlen, sowie Austauschbarkeit der Einzelteile gewährleistet sein.Finally, it must be easy to manufacture, especially in the case of small quantities, as well as interchangeability of the Individual parts are guaranteed.

Die bisher bekanntgewordenen Möglichkeiten zur lösbaren Befestigung eines schnellaufend^n Rotors auf der Antriebswelle stellen meist nur unvollkommene Lösungen des Problems dar. Die meisten der oben gestellten Forderungen erfüllt ein langer Kegelsitz mit Anpressung des Rotors durch ein genau laufendes Gewinde, wie er z. B. bei Wälzlagern mit SpannhülseThe previously known possibilities for the detachable fastening of a high-speed rotor the drive shaft are usually only imperfect solutions to the problem. Most of the above A long conical seat with pressing of the rotor by a precisely running one meets the requirements Thread, as it z. B. in rolling bearings with adapter sleeve verwendet wird. Eine die Austauschbarkeit der Einzelteile bei dieser Konstruktion garantierende Fertigung erfordert jedoch einen hohen Aufwand an Vorrichtungen und Meßeinrichtungen, der bei der Herstellung geringer Stückzahlen untragbar wird. Die bei Einzelfertigung früher übliche Verwendung von aufgeläppten langen Kegelsitzen ist heute jedoch zu kostenaufwendig und erschwert die Austauschbarkeit Eine Verbesserung in dieser Hinsicht bringt dieis used. A production that guarantees the interchangeability of the individual parts in this design however, requires a high outlay on devices and measuring devices during manufacture small quantities becomes unacceptable. The previously common use of lapped for individual production long cone seats are nowadays too expensive and make interchangeability difficult The brings an improvement in this regard bekannte Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (US-PS 36 65 657), die aus zwei konischen, ineinandergeschobenen Ringen besteht und hier kurz als Kegelspannring bezeichnet wird. Zur Vermeidung des Taumelschlages sind jedoch mindestens zwei mitknown coupling according to the preamble of claim 1 (US-PS 36 65 657), which consists of two conical, interlocked rings and is referred to here as a conical clamping ring. To avoid of the wobble, however, are at least two with axialem Abstand angeordnete Kegelspannringe erforderlich. Für den Kegelspannring an der der Befestigungsseite gegenüberliegenden Seite der Rotornabe sind alle oben angeführten Forderungen erfüllt, da beide Teile des Kegelspannrings auf fast beliebig genauaxially spaced conical clamping rings required. For the conical clamping ring on the side of the rotor hub opposite the mounting side all of the above requirements are met, as both parts of the conical clamping ring are almost as precise as required herzustellenden Flächen an Welle und Rotor aufliegen und durch eine relativ lange Führung des Innenrings des anderen Kegelspannrings auf der Welle ein Verkanten vermieden wird. Dieser andere Kegelspannring an der Befestigungsseite der Rotornabe muß zur Erzeugungto be produced surfaces rest on the shaft and rotor and by a relatively long guide of the inner ring of the other conical clamping ring on the shaft is prevented from tilting. This other cone clamping ring on the The mounting side of the rotor hub must be used for generating der nötigen Spannkraft auf der Welle axial verschoben werden. Durch das Verschieben des Ringes erfährt die Gegenfläche eine geringe bleibende Verformung, so daß eine leichte Lösbarkeit der Befestigung nicht mehr gewährleistet ist Da die bekannten Kegelspannringeaxially displaced on the shaft with the required clamping force will. By moving the ring, the opposing surface experiences a slight permanent deformation, see above that an easy releasability of the fastening is no longer guaranteed Since the known conical clamping rings außerdem geschlitzt sind, ergibt sich eine nachteilige Kerbwirkung.are also slotted, there is a disadvantageous notch effect.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einfacher Fertigung sowie in schneller und leichter Montage einer lösbaren Kupplung nach dem Oberbegriff des An-The object of the invention is simple production and quick and easy assembly of a releasable coupling according to the generic term of Spruchs 1.Proverb 1.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe ist der Innenring der Kegelspannringe fest mit der Welle verbunden, der weit vom Schwerpunkt des Rotors entfernte, kurze Sitz zylindrisch und axial freiAccording to the solution to the problem according to the invention, the inner ring of the conical clamping rings is fixed to the shaft connected, the short seat, which is far from the center of gravity of the rotor, is cylindrical and axially free verschiebbar ausgeführt und die Anpreßvorrichtung taumelbeweglich. Die zylindrische Fläche des Kegelspannrings kann daher gegenüber der entsprechenden Auflagefläche axial nicht verschoben werden, so daß die leichte Lösbarkeit erhalten bleibt, da keine bleibendeExecuted displaceable and the pressing device wobbly. The cylindrical surface of the conical clamping ring can therefore be compared to the corresponding Support surface can not be axially shifted, so that the easy solvability is maintained, since there is no permanent Verformung auftritt Radialschlag und Radialluft sind ausgeschaltet, denn der so in seinem Schwerpunkt praktisch kugelbeweglich gelagerte Rotor richtet sich durch seine Zentrifugalmomente im Lauf taumelfrei aus. Der entfernt vom Drehpunkt angeordnete ZylindersitzDeformation occurs Radial runout and radial internal clearance are eliminated because it is in its center of gravity The rotor, which is practically movable with a ball bearing, aligns itself without wobbling due to its centrifugal moments. The cylinder seat located away from the pivot point

so ist kraftmäßig fast nicht beansprucht und daher mit verhältnismäßig weiter Passung ausgebildet.so is almost not stressed in terms of force and is therefore designed with a relatively wide fit.

Die Forderung nach leichter Lösbarkeit ist bei Kegelspannringen mit ihrem entsprechend großen Kegelwinkel erfüllt. Die Montage ist einfach und schnell,The requirement for easier solvability is with conical clamping rings with their correspondingly large Cone angle met. The assembly is quick and easy, denn beim ersten Aufsetzen des Rotors auf die Welle kommen nur die zwischen Zylindersitz und Kegelspannring liegenden Führungsflächen in Eingriff; die Paßflächen des Zylindersitzes werden nicht berührt und sind so vor Beschädigungen geschützt.because when the rotor is first placed on the shaft only the guide surfaces between the cylinder seat and the conical clamping ring come into engagement; the mating surfaces of the cylinder seat are not touched and are so protected from damage.

Zwar ist eine Befestigung eines Laufrades mittels eines Spannsatzes bekannt (Katalog Ringfeder). Dieser ist jedoch im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Anordnung nicht selbstzentrierend, so daß zur Erzielung des erforderlichen Rundlaufs die restliche NabenbohIt is known that an impeller can be fastened using a clamping set (Ringfeder catalog). This is, however, in contrast to the arrangement according to the invention, not self-centering, so that to achieve the remaining hub bore of the required concentricity rung des Laufrades besonders lang ausgebildet sein muß.tion of the impeller be particularly long got to.

Die erforderliche taumelbewegliche Anpreßvorrichtung kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein, z. B.The required tumbling pressure device can be designed in various ways, for. B.

als kurze Mutter mit viel Gewindeluft oder als Schraube mit kugeliger Auflagefläche. In beiden Fällen ist als Ausgleichselement eine querverschiebbare Scheibe unterzulegen, falls der Drehpunkt von Schraube bzw. Mutter nicht mit dem Drehpunkt des Kegelspannrings übereinstimmt Vorzugsweise kann eine für diesen Zweck an sich bekannte (DT-GM 72 37 149) Tellerfeder eingesetzt werden; sie bietet noch folgende Vorteile:as a short nut with a lot of thread clearance or as a screw with a spherical contact surface. In both cases, as Place a transversely displaceable washer underneath the compensating element if the pivot point of the screw or Nut does not coincide with the pivot point of the conical clamping ring. Preferably one can be used for this Purpose known (DT-GM 72 37 149) disc springs are used; it also offers the following advantages:

Bekanntlich gibt jeder Kegelsitz beim ersten Aufbringen eines Drehmoments durch eine bleibende Formän- ι ο derung etwas nach, so daß die primär anzusetzende axiale Spannkraft höher angesetzt werden muß, als es den normalen Betriebsverhältnissen entspricht. Je weicher dabei die Federung der Anpressung ist, desto kleiner kann die primär nötige Vorspannung gehalten werden. Deshalb ist die Anwendung einer Tellerfeder als Anpreßvorrichtung günstiger als die einer einfachen Schraubenverbindung.As is well known, each conical seat gives when a torque is first applied by a permanent shape change ι ο demand somewhat, so that the primary axial clamping force to be applied must be set higher than it corresponds to normal operating conditions. The softer the springing of the contact pressure, the more The primarily necessary preload can be kept lower. That is why the use of a disc spring as a pressing device cheaper than that of a simple screw connection.

Die Montage läßt sich ohne Meßeinrichtrng durchführen, denn die Anpreßvorrichtung kann in der Weise ausgestaltet werden, daß die erforderliche Anpreßkraft dann eingestellt ist, wenn ein harter Anschlag bei der Schraubenbefestigung erreicht wird.The assembly can be carried out without measuring equipment, because the pressing device can be designed in such a way that the required pressing force is set when a hard stop is reached when fastening the screw.

Die Tellerfeder kann so bemessen werden, daß der Rotor bei schlagartig aufgebrachtem Drehmoment kurz durchrutscht, d. h. eine gewisse Überlastsicherung vorhanden ist.The plate spring can be dimensioned so that the rotor is short when the torque is suddenly applied slips through, d. H. a certain overload protection is available.

In Verbindung mit einer Schraube mit vergröberter Auflagefläche am Schraubenkopf ergibt die Tellerfeder eine zuverlässige Sicherung gegen Lösen, wenn der Drehsinn des Rotors so gewählt wird, daß die Schraube beim Durchrutschen des Rotors angezogen wird. Durch Rutschen der Tellerfeder ist die Schraube gegen Abdrehen gesichertIn conjunction with a screw with a coarser contact surface on the screw head, the result is a disc spring a reliable safeguard against loosening if the direction of rotation of the rotor is chosen so that the screw is attracted when the rotor slips. The screw is counteracted when the disc spring slips Turning off secured

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung näher erläutert. Dargestellt ist der Rotor 1 einer Stiftmühle.An exemplary embodiment of the arrangement according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing. The rotor 1 of a pin mill is shown.

Der auf der Antriebswelle 2 befestigte Rotor 1 umfaßt eine Stiftscheibe 3, die auf konzentrischen Kreisen angeordnete Mahlstifte 4 trägt, die in bekannter, hier nicht dargestellter Weise mit entsprechend angeordneten Mahlstiften einer Gegenscheibe zusammenarbeiten. In der Nabenbohrung des Rotors 1 ist an der Befestigungsseite ein äußerer Kegelspannring 5 eingeklebt der Kegelspannring 6 ist unver^chiebbar auf einem genau zentrisch gearbeiteten Absatz der Welle 2 befestigt Die Lage der Kegelspannringe 5, 6 bezüglich des Rotors 1 ist dadurch bestimmt daß der Mittelpunkt der die konischen Sitzfiächen der Ringe 5 und 6 in der Druckmittellinie tangierenden Kugel 7 mit dem Schwerpunkt 8 des Rotors 1 zusammenfällt. Verhältnismäßig weit vom Schwerpunkt 8 entfernt ist an der der Befesrigungsseite gegenüberliegenden Seite der Nabe des Rotors 1 ein kurzer, verschiebbarer, genau zentrisch gearbeiteter Zylindersitz 9 angeordnet, dessen Durchmesser größer gehalten ist als die zwischen den Kegelspannringen 5, 6 und Zylindersitz 9 liegenden Führungsflächen 10 und 11 an Welle 2 bzw. Rotor 1, so daß bei der Montage des Rotors 1 erst diese Flächen in Eingriff kommen und die Paßflächen des Zylindersitzes 9 geschützt sind.The fixed on the drive shaft 2 rotor 1 comprises a pin washer 3 on concentric circles arranged grinding pins 4 carries, which in a known manner, not shown here with correspondingly arranged Grinding pins of a counter disk work together. In the hub bore of the rotor 1 is on the Attachment side an outer conical clamping ring 5 glued in the conical clamping ring 6 is immovable a precisely centered shoulder of the shaft 2 attached. The position of the conical clamping rings 5, 6 with respect to of the rotor 1 is determined by the fact that the center of the conical seating surfaces of the rings 5 and 6 in the Ball 7 tangent to the pressure medium line coincides with the center of gravity 8 of the rotor 1. Relatively far from the center of gravity 8 is on the side of the hub opposite the fastening side of the rotor 1, a short, displaceable, precisely centrally machined cylinder seat 9 is arranged, the diameter of which is kept larger than that lying between the conical clamping rings 5, 6 and cylinder seat 9 Guide surfaces 10 and 11 on shaft 2 and rotor 1, see above that during the assembly of the rotor 1 only these surfaces come into engagement and the mating surfaces of the cylinder seat 9 are protected.

Die Tellerfeder 12, die durch drei Quetschnasen 13 unverlierbar in dem Rotor 1 sitzt, erzeugt die erforderliche axiale Anpreßkraft. Dazu wird sie durch die Schraube 14 mit vergrößerter Auflagefläche am Schraubenkopf bis zum Anschlag an der Welle 2 gespannt Die Durchbiegung der Tellerfeder 12, vorzugsweise auf ebene Form, ist dabei so bestimmt, daß sich die zur Übertragung des größten betrieblichen Drehmoments erforderliche Anpreßkraft ergibt. Die Auflageflächen der Tellerfeder 12 an Schraube 14 und Rotor 1 sind schmal gehalten, damit die Auflagestelle der Tellerfeder 12 beim Durchbiegen nicht wechselt.The plate spring 12, which sits captive in the rotor 1 by three squeezing lugs 13, generates the required axial contact pressure. For this purpose, it is by the screw 14 with an enlarged contact surface on The screw head is tensioned as far as it will go on the shaft 2 The deflection of the disc spring 12, preferably on a flat shape, it is designed so that the transfer of the largest operational Torque results in the required contact force. The bearing surfaces of the plate spring 12 on screw 14 and The rotor 1 are kept narrow so that the contact point of the plate spring 12 does not change when it is bent.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Lösbare Kupplung zur schlagfreien Befestigung der Nabe eines schnellaufenden, insbesondere scheibenförmigen Rotors auf einer Welle mittels Kegelspannringen mit einer Anpreßvorrichtung und mit einem weit von dem Schwerpunkt des Rotors entfernten, kurzen Sitz, wobei der Mittelpunkt der Kugel, welche die konische Sitzfläche der Kegelspannringe in der Druckmittellinie tangiert, etwa mit dem Schwerpunkt des Rotors übereinstimmt, die Kegelspannringe an einer Schulter des Rotors und der Welle anliegen und der Außenring fest mit der Nabe des Rotors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (6) der Kegelspannringe (5, 6) fest mit der Welle (2) verbunden, der Sitz (9) zylindrisch und axial frei verschiebbar ausgeführt und die Anpreßvorrichtung (12) taumelbeweglich ist1. Detachable coupling for impact-free fastening the hub of a high-speed, in particular disc-shaped rotor on a shaft by means of Conical clamping rings with a pressing device and with a far from the center of gravity of the rotor distant, short seat, with the center of the ball, which is tangent to the conical seat surface of the conical clamping rings in the pressure medium line, approximately with the center of gravity of the rotor, the cone clamping rings on one shoulder of the rotor and the shaft and the outer ring is firmly connected to the hub of the rotor, characterized in that the inner ring (6) of the Conical clamping rings (5, 6) firmly connected to the shaft (2), the seat (9) cylindrical and axially free designed to be displaceable and the pressing device (12) is wobbly

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelbeweglichkeit der Anpreßvorrichtung durch eine Tellerfeder(12) erzielt wird.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the wobble mobility of the pressing device is achieved by a plate spring (12).