DE2655728C2

DE2655728C2 - Lösbare Naben-Wellenverbindung

Info

Publication number: DE2655728C2
Application number: DE2655728A
Authority: DE
Inventors: Ernst Ing. Enns Riegler; Manfred Ing. Linz Schmidt
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-09
Publication date: 1981-09-17
Also published as: BE849460A; AT340210B; ATA957275A; CA1038182A; IT1065024B; BR7608383A; GB1558377A; SE420943B; FR2335733B1; LU76400A1; US4089611A; SE7613064L; FR2335733A1; DE2655728A1

Description

Die Erfindung betrifft eine lösbare Naben-Wellenverbindung, insbesondere für den Schwermaschinenbau zur Übertragung großer Drehmomente, wobei mindestens eine, sich mit ihrer Achse parallel zur Achsrichtung der Welle erstreckende, die Welle und Nabe durchsetzende Bohrung zur Aufnahme eines Klemmbolzens vorgesehen ist.

Zur Übertragung von großen Drehmomenten zwischen Nabe und Welle wurden bisher im Schwermasctii nenbau, wie Walzwerks· und Konverterbau. Preßsitz- oder Tangentkeil-Verbindungen verwendet.

Preßsitzc. die den Vorteil der schnellen I./■ uti'i

Verbindbarkeit von Nabe und Welle aufweisen, wobei nach einem Lösen keine Nacharbeit zur neuerlichen Herstellung der Verbindung erforderlich ist, haben jedoch den Nachteil, daß ihre Erzeugung kostspielig und ■> aufwendig ist, da enge Toleranzen eingehalten werden müssen. Dementsprechend fallen oft Ausschußstücke an, was die Fertigungskosten erhöht.

Bei Vervendung herkömmlicher Tangentkeile ergeben sich Nachteile, die vor allem darin zu sehen &jid, daß ι» einerseits der Zusammenbau von Nabe und Welle eine Einpaßarbeit für die Keile erfordert, die nur mit großem Zeitaufwand durchzuführen ist und daß andererseits kaum eine Möglichkeit einer Demontage besteht. Man müßte zur Demontage die Keile herausbohren. Bei einer is neuerlichen Montage der Nabe müßten neue Keile eingepaßt werden. Ein weiterer Nachteil der Tangentkeilverbindung liegt darin, daß durch die scharfkantigen Einschnitte in der Welle und Nabe Spannunwsspitzen entstehen, die eine Vergrößerung des Wellendurchmessers und der Nabenwandstärke erforderlich machen.

Es sind weiters verschiedene Naben-Wellenverbindungen bekannt, die Bohrungen parallel zur Achsrichtung der Welle aufweisen und entlang des Umfanges zur Hälfte die Welle und zur Hälfte die Nabe durchsetzen. In diese Bohrungen sind Klemmbolzen, bestehend aus einer geschlitzten Spreiz- oder Spannbüchse mit einer kegeligen Innenfläche und einem zentrischen, gegenüber der Büchse anziehbaren Kegelstift einsetzbar (DE-OS 24 45 252). Zum Lösen der Naben-Wellenver-M) bindung muß der Kegelstift aus den Spreiz- bzw. Spannbüchsen in Achsrichtung der Welle herausgeschlagen werden.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die r» Aufgabe, eine lösbare Naben-Wellenverbindung zu schaffen, die in einfacher Weise, ohne enge Toleranzen der Verbindungselemente einhalten zu müssen, hergestellt werden kann, wobei die Montage der Nabe auf die Welle schnell und einfach durchführbar ist und auch ein 4Ii oftmaliges Lösen und Wiederherstellen der Naben-Wellenverbindung ohne Nacharbeit möglich ist. Weiters sollen durch scharfkantige Einschnitte verursachte Spannungsspitzen in der Nabe und Welle vermieden werden, so daß mit geringen Nabenwandstärken und Wellendurchmessern das Auslangen gefunden werden kann.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrung im Bereich einer Stirnfläche der Nabe in eine Ausnehmung übergeht und in die Bohrung v) ein Exzenterbolzen mit einem exzentrischen Kopfteil eingesetzt ist, wobei der Exzenterbolzen mit seinem Kopfteil in eine Klemmstellung gegenüber einer bingriffsfläche der Ausnehmung drehbar ist.

Dabei ist zweckmäßig die Eingriffsfläche der Ausnehmung in Umfangsrichtung der Welle zur Achse der Bohrung versetzt angeordnet.

Es ist vorteilhaft, wenn die Bohrung und die Ausnehmung gleiche Länge aufweisen.

Die Erzeugung der Naben-Wellenverbindung ist besonders einfach, wenn der exzentrische Kopfteil des Exzenterbolzens zylinderförmig und die Eingriffsfläche der Ausnehmung hohlzylinderförmig ausgebildet ist.

Ist in Klemmstellung des Exzenterbolzens der Winkel, den die Ebene — gebildet aus der Drehachse des Exzenterbolzens und der Berührungslinie des Kopfteiles mit der Eingriffsfläche der Ausnehmung — mit der durch diese Berührungslinie gelegten und zur Eingriffsfläche der Ausnehmung senkrecht stehenden

Ebene einschließt, kleiner als der sich durch die Reibung zwischen Kopfteil des Exzenterbolzens und der Eingriffsfläche der Ausnehmung ergebende Reibungswinkel, so tritt Selbsthemmung ein.

Schließt in Klemmstellung des Exzenterbolzens die ί durch ein an der Welle oder Nabe angreifendes Drehmoment hervorgerufene Kraft mit der durch die Berührungslinie des Kopfteiles mit der Eingriffsfläche der Ausnehmung gelegten und zur Eingriffsfiäche der Ausnehmung senkrecht stehenden Ebene einen Winkel, in der kleiner als der zugehörige Reibungswinkel ist, ein, so kann die Verbindung durch kein an der Welle oder Nabe angreifendes Drehmoment gelöst werden.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei ι ·>

F i g. 1 einen Schnitt durch die Längsachse der Naben-Wellen verbindung und

Fig.2 sine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der F i g. 1 darstellen;

Fig.3 zeigt eine Teilansicht der Naben-Wellenverbindung im Schrägriß in vergrößertem Maßstab;

Fig.4 veranschaulicht schematisch die Klemmstellung eines Exzenterbolzens in einer zu F i g. 2 analogen Darstellung, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Eine Nabe 1, z. B. eines Zahnrades, ist am Ende einer 2-> Welle 2 aufgeschoben. Die zwischen Nabe und Welle vorhandene Passung hat für die zu übertragenden Drehmomente keine Bedeutung, es kann daher eine Passung mit relativ weiten Toleranzen, wie etwa eine Schiebesitzpassung, vorgesehen werden, die einfach κι hergestellt und montiert werden kann. Vier gleichmäßig am Umfang der Welle verteilte Bohrungen 3, deren Achsen 3' parallel zur Achsrichtung der Welle und an deren Umfang angeordnet sind, durchsetzen jeweils die Nabe und Welle, d.h. sie ragen mit je einer y> Umfangshälfte in die Nabe und in die Welle. Zu jeder dieser Bohrungen ist exzentrisch eine Ausnehmung 4 von zylindrischem Querschnitt mit der Achse 4' vorgesehen, wobei die Exzentrizität ei in Umfangsrichtung der Welle angeordnet ist. Die Bohrungen 3 und die Ausnehmungen 4 weisen die gleiche Länge auf, d. h. sie erstrecken sich jeweils über die Hälfte der Nabenlänge. Die Bohrungen 3 und die Ausnehmungen 4 jeweils durchsetzende Exzenterbolzen 5 sind in den Bohrungen 3 mit ihren zylindrischen Bolzenteilen 6, deren v, Durchmesser den Durchmessern der Bohrungen 3 entspricht, drehbar eingesetzt. Der zylindrische Kopfteil 7 jedes Exzenterbolzens 5 ist mit seiner Achse T um die Exzentrizität ei gegenüber dem zylindrischen Bolzen teil 6 versetzt angeordnet Die Exzenterbolzen 5 weisen an w den Stirnflächen ihrer Kopfteile 7 je einen Sechskant 8 auf, an den ein Werkzeug zur Drehung der Exzenterbolzen ansetzbar ist Die Durchmesser jedes Kopfteiles 7 und der Ausnehmungen 4 sind so bemessen, daß durch Drehung der Exzenterbolzen 5 die Kopf teile 7 gegen die π Ausnehmung 4 anpreßbar sind. Gemäß der in Fig.? dargestellten Klemmstellung preßt sich der Kopfteil 7 gegen die Wand der Ausnehmung 4, wobei die Exzentrizität e\ zu der Exzentrizität e? eiwa entgegengesetzt gerichtet ist. D es muß nicht der Fail sein, hat jedoch den Vorteil, daß der Exzenterbolzen durch ein an der Welle oder Nabe angreifendes Drehmoment nichr außer Klemmstellung drehbar ist Der zylindrische Bolzenteil 6 preßt sich in dieser Klemmstellung des Exzenterbolzens 5 an die der Eingriffsfläche der Ausnehmung 4 gegenüberliegende Wand der Bohrung 3. Theoretisch würde eine Berührung des Kopfteiles 7 an der Wand der Ausnehmung 4 nur entlang einer Linie 9, 9' stattfinden, jedoch wird durch elastische Verformung eine flächige Berührung erreicht. Diese Berührungs- bzw. Eingriffsflächen sind in F i g. 3 zur besseren Veranschaulichung schraffiert eingezeichnet. Durch Verdrehen sämtlicher Exzenterbolzen mit einem bestimmten Drehmoment kann ein gleichmäßiger Sitz sämtlicher Exzenterbolzen 5 erreicht werden.

Bei Auftreten eines Drehmomentes werden die Exzenterbolzen weiter elastisch verformt, bis die aus den Verformungen sowie dem Gegenmoment resultierende Kraft dem Drehmoment das Gleichgewicht hält; die Exzenterbolzen wirken als ostische Glieder zwischen Nabe und Welle. Die Bohen sind su dimensioniert, daß bei Auftreten des größten zu erwartenden Drehmomentes an ihnen keine plastischen Verformungen auftreten.

In Richtung der Wellenachse auftretende Kräfte werden durch die an den Berührungs- bzw. Eingriffsflächen wirkenden Reibungskräfte übertragen.

Die Anzahl der Exzenterbolzen richtet sich nach der Größe des zu übertragenden Drehmomentes.

Zur Sicherung gegen Verdrehen der sich in Klemmstellung befindlichen Exzenterbolzen können an den Sechskanten übliche Schraubenkopfsicherungen angreifen, wie Drah'.sicherungen oder Legeschlüssel.

Die Ausbildung des exzentrischen Kopfteiles der Exzenterbolzen sowie der Ausnehmungen 4 ist an keine bestimmte Form gebunden, d. h. er könnte auch einen anderen als einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

In F i g. 4 ist der Winkel, den die Ebene IC — gebildet aus der Drehachse 3' des Exzenterbolzens 5 und der Berührungslinie 9 des Kopfteiles 7 mit der Eingriffsfläche der Ausnehmung 4 — mit der durch diese Berührungslinie gelegten und zur Eingriffsfläche der Ausnehmung 4 senkrecht stehenden Ebene einschließt, mit tx' bezeichnet Ist dieser Winkel a' kleiner als der sich durch die Reibung zwischen Exzenterbolzen und Eingriffsfläche der Ausnehmung ergebende Reibungswinkel, so tritt Selbsthemmung gegenüber Kräften ein, die in der Ebene 11 liegen und senkrecht zur Achse T des Kopfteiles 7 gerichtet sind.

Ist zusätzlich zum Winkel <%' auch der Winkel λ", den die durch ein an der Nabe angreifendes Drehmoment hervorgerufene Kraft 12 mit der durch die Berührungslinie 9 gelegten und zur Eingriffsfläche der Ausnehmung 4 senkrecht stehenden Ebene 11 einschließt, kleiner als der zugehörige ReiSungswinkel, so kann du· Exzenterbolzen durch kein an der Nabe oder Welle angreifendes Drehmoment außer Klemmstellung gebracht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lösbare Naben-Wellenverbindung, insbesondere für den Schwermaschinenbau zur Übertragung großer Drehmomente, wobei mindestens eine, sich mit ihrer Achse parallel zur Achsrichtung der Welle erstreckende, die Welle und Nabe durchsetzende Bohrung zur Aufnahme eines Klemmbolzens vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (3) im Bereich einer Stirnfläche der Nabe in eine Ausnehmung (4) übergeht und in die Bohrung (3) ein Exzenterbolzen (5) mit einem exzentrischen Kopfteil (7) eingesetzt ist, wobei der Exzenterbolzen (5) mit seinem Kopfteil (7) in eine Klemmstellung gegenüber einer Eingriffsfläche der Ausnehmung (4) drehbar ist.

2. Naben-Wellenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsfläcbe der Ausnehmung (4) in Umfangsrichtung der Well» (2) zur Achse £-?r Bohrung (3) versetzt angeordnet ist

3. Naben-Wellenverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (3) und die Ausnehmung (4) gleiche Länge aufweisen.

4. Naben-Wellenverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der exzentrische Kopfteil (7) des Exzenterbolzens (5) zylindcrförmig und die Eingriffsfläche der Ausnehmung (4) hohlzylinderförmig ausgebildet ist.

5. Naben-Wellenverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Klemmstellung des Exzenterbolzens (5) der Winkel («'), den die Ebene (10) - gebildet aus der Drehachse (3') des -Hxzenterbolzens und der Berührungslinie (9) des Kop ieiles (7) mit der Eingriffsfläche der Ausnehmung (4) — mit der durch diese Berührungslinie gelegten und zur Eingriffsfläche der Ausnehmung (4) senkrecht stehenden Ebene (11) einschließt, kleiner ist als der sich durch die Reibung zwischen Kopfteil (7) des Exzenterbolzens (5) und der Eingriffsfläche der Ausnehmung (4) ergebende Reibungswinkel.

6. Naben-Wellenverbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in Klemmstellung des Exzenterbolzens (5) die durch ein an der Welle oder Nabe angreifendes Drehmoment hervorgerufene Kraft (12) mit der durch die Berührungslinie (9) des Kopfteiles (7) mit der Eingriffsfläche der Ausnehmung (4) gelegten und zur Eingriffsfläche der Ausnehmung (4) senkrecht stehenden Ebene (11) einen Winkel («"). der kleiner als der zugehörige Reibungswinkel ist, einschließt.