DE2636752A1

DE2636752A1 - Kardangelenk fuer walzwerkswellen

Info

Publication number: DE2636752A1
Application number: DE19762636752
Authority: DE
Inventors: Hiroji Okuda
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1975-08-18
Filing date: 1976-08-14
Publication date: 1977-04-14
Also published as: JPS5534698B2; FR2321631B1; FR2321631A1; GB1514677A; US4167859A; JPS5238004A

Description

DlPL.-CHEM. DR. HARALD STACH Q C O D 7 U

PATENTANWALT L D J O / b L

2 HAMBURG 1 ■ ADENAUERALLtE 3O ■ TELEFON (ΑΑ#3δ4 45 23

Aktenzeichen; Neuanmeldung

Anmelderin; Koyo Seiko Company Limited, Osaka/Japan

Kardangelenk für Walzwerkswellen

Die Erfindung betrifft ein Kardangelenk für Walzwerkswellen, mit einem an einer Antriebswelle zu gemeinsamer Drehung angeordneten Joch, einem an einer Abtriebswelle zu gemeinsamer Drehung angeordneten Joch, einem zwischen den Jochen angeordneten, mit Drehzapfen versehenen Kreuzstück sowie Nadellagern zur drehbaren Lagerung jedes Drehzapfens im zugehörigen Joch.

Wie die Figuren 3 und k zeigan, weisen Kardangelenke dieser Art zwei Joche 1 auf, die durch eine Keilverzahnung oder andere Mittel mit einer nicht dargestellten Antriebswelle bzw. einer ebenfalls nicht dargestellten Abtriebswelle zu gemeinsamer Drehung verbunden sind. Zwischen den Jochen ist ein mit vier Drehzapfen 3 versehenes Kreuzstück 2 angeordnet, dessen Drehzapfen 3 in Nadellagern h drehbar gelagert sind, die ihrerseits in den Jochen in zu deren Längsachsen senkrecht verlaufenden Bohrungen angeordnet sind. Die Kardangelenke dieser Art werden für Kraftfahrzeuge eingesetzt und eignen sich für eine Rotation mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit und geringem Drehmoment, sind jedoch für Walzwerksantriebe oder dergleichen, bei denen eine Drehung mit geringer Umdrehungsgeschwindigkeit und hohem Drehmoment erfordert wird, nicht geeignet. Bei Verwendung von mit Nadellagern versehenen Kardangelenken zur Drehmomentsübertragung sind die Drehzapfen der Kreuzstücke wegen der Dauerbiegebeanspruchung und der Scherbeanspruchung stark ausfallgefährdet.

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Die Dauerbiegebeanspruchung Γ" entspricht dabei der Formel:

(1) CT = 32-F-h-d

/t. (d -d

worin d den Durchmesser der Drehzapfen des Kreuzstückes, d den Durchmesser des Ölkanals im Kreuzstück, F die Belastung und h die Bolastungslänge darstellen. Zum besseren Verständnis sind diese Größen in Fig. 5 dargestellt. Das zu übertragende Drehmoment T entspricht der Formel:

(2) T = F«2r

in welcher r den Radius der Belastung darstellt. Durch Vereinigung der Formeln (1) und (2) ergibt sich die Formel:

(r>\ rr

32-T'h'd

-d

Da der Durchmesser d des Ölkanals im Kreuzstück nach Erhebung zur vierten Potenz relativ zur vierten Potenz des Durchmessers d des Drehzapfens vernachlässigbar gering ist, entspricht die Dauerbiegebeanspruchung annähernd der Formel:

(h\ ~T - 32*T.h«d

Wenn die Dauerbiegebeanspruchung CTn» der Radius r der Belastung und die Belastungslänge h konstant sind, ergibt sich für die Formel (k):

T =

in der c eine Konstante ist. Dies zeigt, daß das zu übertragende Drehmoment T mit der dritten Potenz des Durchmessers d des Drehzapfens ansteigt. Das Drehmoment kann mit

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anderen Worten mit steigendem Durchmesser d der Drehzapfen des Kreuzstücks, nämlich mit zunehmendem Wellendurchmesser, mit der dritten Potenz des Durchmessers d erhöht werden.

Die bekannten, für Kraftfahrzeuge entwickelten Kreuzstück-Kardangelenke sind auf einen Betrieb mit hoher Drehzahl, geringem Drehmoment und großem Übergangswinkel<X ausgelegt und besitzen daher einen vergrößerten Abstand S (Fig. k). Wegen dieser Konstruktion ist eine Vergrößerung des Durchmessers d der Drehzapfen nur sehr begrenzt möglich. Darüber hinaus wird bei den Kardangelenken der in Fig. k dargestell ten Art die Vergrößerung des Durchmessers d der Drehzapfen noch weiter dadurch eingeschränkt, daß die Nadellager k aus Nadelrollen ha und einer Nadelbüchse ^b und somit aus einer größeren Anzahl von Einzelteilen bestehen.

Bei der Verwendung derartiger Kardangelenke in Walzwerksantrieben oder dergleichen, bei denen die Rotation mit geringer Drehzahl und hohem Drehmoment erfolgt, entstehen Schwierigkeiten durch unzureichende Drehmomentsübertragung, die zu ungenügender Festigkeit des Kreuzstückes führen. Die herkömmlichen Kardangelenke dieser Art waren daher für Walz werksantriebe mit wenigen, bei niedrigem Drehmoment arbeitenden Ausnahmen nicht brauchbar.

Zur besseren Verdeutlichung kann das Verhältnis des Drehmoments T zum zulässigen Schwenkdurchmesser D, nämlich T/D , berechnet werden, das im folgenden als Drehmomentsfaktor bezeichnet wird. Die bekannten Kardangelenke besitzen die folgenden Drehmomentsfaktoren und Übergangswinkel:

	Drehmoments-	Übergangs-
	faktor	winkeIC*
	t« m/m
Kraftfahrzeuge	80 - 120	25°
LandwirtSchaftmaschinen	80 - 120	45°
Baumaschinen	1OO-. 150	15°

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.χ.

Kardangelenke für Walzwerke erfordern jedoch die im folgen den genannten Drehmomentsfaktoren:

Drehmomen t s faktor

t «m/m

Drahtwalzwerke 150 - 250

Stabwalzwerke 150 - 300

Bandstahl-Kaltwalzwerke 200 - 4θΟ

Block- und Blechwalzwerke 4θΟ - 600

Bandstahl-Warmwalzwerke 800 -

Die herkömmlichen Kardangelenke sind daher bestenfalls für Draht- und Stabwalzwerke verwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Kardangelenke der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die bisherigen Nachteile vermeiden und für sämtliche Walzwerksantriebe verwendbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Kardangelenk der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers d der Zapfen des Kreuzstücks zum zulässigen Schwenkdurchmesser D des Kardangelenks größer als 2k$> ist.

Das erfindungsgemäße Kardangelenk ermöglich eine wesentlich größere Drehmomentsübertragung und kann für alle Walzwerksantriebe gleichermaßen eingesetzt werden, wobei die Antriebs welle und die Abtriebswelle unter einem Übergangswinkel von bis zu 15 verbunden sein können. Die Festigkeit der Drehzapfen kann ferner durch Verbesserung der Materialqualität und der Wärmebehandlung, beispielsweise durch Raffinationsbehandlung erhöht werden.

Nach einer, bevorzugten Ausführungsform können die Nadelkörper der Nadellager jeweils direkt zwischen der Umfangs-

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fläche des Zapfens und einem am Joch befestigten Lagerdekkel laufen. Dadurch, wird nicht nur die Anzahl der in Fig. k dargestellten Einzelteile durch Einsparung der gesonderten Nadelbüchsen kte verringert, sondern gleichzeitig eine weitere Vergrößerung des Durchmessers der Drehzapfen ermöglicht, so da/3 die Festigkeit und die Drehmomentsübertragung weiter verbessert wird.

Die erfindungsgemäßen Kardangelenke haben ein Verhältnis d/D von über 24$ und einen höheren Drehmomentsfaktor T von 400 bis 1200 t m/m und sind somit für Walzwerke aller Art geeignet. Sie bewirken ferner eine erhebliche Verringerung der Vibration und des Geräusches an den Verbindungsstellen der Walzen und führen zu einem von Instandsetzungen freien Betrieb der Verbindungsbereiche.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des Kardangelenks unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine explodierte perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kardangelenks, Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie Il/ll der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines bekannten Kardangelenkes, Fig. k einen Querschnitt durch das Kardangelenk gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine Teilansicht eines am Kreuzstück angeordneten Drehzapfens.

Das in den Fig. 3 bis 5 dargestellte, bekannte Kardangelenk wurde bereits weiter oben eingehend beschrieben.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten, erfindungsgemässen Kardangelenkstück ist der Durchmesser d. der Drehzapfen 3 des Kreuzstücks 2 relativ zu dem zulässigen Schwenkdur eh.-

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messer D so bemessen, daß das Verhältnis d/D größer ist als 24$. Bei der dargestellten Ausführungsform äind die Nadelbüchsen 4b weggelassen und die Nadelrollen 4a direkt zwischen der Umfangsfläche der Drehzapfen 3 des Kreuzstückes 2 und jeweils am Joch angeordneten Lagerdeckeln 5 angeordnet. Der Übergangswinkelc*. kann bis zu 15 betragen. Dieser Winkelbereich ist für einen zufriedenstellenden Betrieb von Walzwerken völlig ausreichend, da diese keine großen Übergangswinkel erfordern. Der Drehmomentsfaktor T der Kardangelenkstücke beträgt 400 bis 1200 t m/m³.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kardangelenkstücke sind im folgenden aufgeführt:

Beispiel 1 2 3

Zulässiger Schwenk- _{D 1(χ)0}

durchmesser

Belastungsradius r mm 40.0 356.6 560 Belastungslänge h mm 11.0 87.9 IO3.5 Drehzapfendurchmesser d mm 26.7 279.4 420

Ölkanaldurchmesser„des d. mm 8.0 30.0 40 Kreuzstücks 1

Dauerbiegebean- _f 2

spruchung v/ _B &/ -> 7 7

Verhältnis d/D £ 24.27 27.94 28

Drehmoment faktor T ί·πι/πΤ 324 ' 5θ4 ' 69I ^JJ

Der Drehmoment faktor T ergibt sich aus den Formeln (3) und (5) zu:

(6) T₀ = cr

32-D³.h.d 32-Ι⁰—?·3,14.(26,7^-8^)·1Ο"¹².2»4Ο,Ο·1Ο"³

ι) τ_ο = io"°

32«(1 ioxio~³)³.110 ίο"³·26,7.1ο"*³

= 324 t.m/m³

709 8 15/07 η - ⁷ -

,-3

29'-¹^-?·3,1 ^*(279t^-30,ο²*) ίο"¹²»2 ·356,6·1Ο~³ 2) τ_ο = 10"°

32 . ( 1000x10"³) ³ · 87, 9 Ί 0~³· 2791 *· · 10"³ t'in/m³

9 3) τ_ο = io

29· '3t1^ ·(^20^-40^).1Ο~¹²·2·56Ο·1Ο"³

32 · ( 1 500x1 θ"³ ) ³ . 103, 5 · 10~³ · 420 »1 θ"*³ = 691 t»ni/m³

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Leerseite

Claims

DiPL-CHEM. dr. HARALD STACH 2 HAMBURG 1 · AD E N AU ER AL L K E 3O · TELEFON ItÄÄjXJM 45 23 Aktenzeichen: Neuanmeldung Anmelderin; Koyo Seiko Company Limited PATENTANSPRÜCHE

1)lKardangelenk für Walzwerkswellen, mit einem an einer Antriebswelle zu gemeinsamer Drehung angeordneten Joch, einem an einer Abtriebswelle zu gemeinsamer Drehung angeordnetem Joch, einem zwischen den Jochen angeordneten, mit Drehzapfen versehenen Kreuzstück sowie Nadellagern zur drehbaren Lagerung jedes Drehzapfens im zugeordneten Joch, dadurch gekennzeichnet, daß: das Verhältnis des Durchmessers d der Drehzapfen (3) des Kreuzstücks (2) zum zulässigen Schwenkdurchmesser D des Kardangelenks größer als 24$ ist.

2) Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (4a) der Nadellager (4) jeweils direkt zwischen der Umfangsfläche des Drehzapfens (3) und einem am Joch (1) befestigten Lagerdeckel (5) laufen.

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