DE2749445A1

DE2749445A1 - Hochbelastbarer schaekel und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2749445A1
Application number: DE19772749445
Authority: DE
Inventors: James B Shahan
Original assignee: American Hoist and Derrick Co
Current assignee: Crosby Group LLC
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1978-05-11
Also published as: GB1568568A; US4079584A; NL181852B; HK43782A; DE2749445B2; DE2749445C3; FR2384170A1; MY8400156A; NL7711793A; NL181852C; FR2384170B1; CA1085594A

Description

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Hochbelastbarer Schäkel und Verfahren zu dessen

Herstellung

Die Erfindung betrifft hochbelastbare Schäkel für Drahtseile oder Kabel etc. Insbesondere betrifft die Erfindung die Formgebung eines hochbelastbaren Schäkels, welcher für Trag- und Verankerungssysteme verwendbar ist und welcher Kräften von mehreren hundert Tonnen oder mehr ausgesetzt wird.

Schäkel bekannter U-förmiger Konstruktion, bei welchen Schäkelbolzen durch Öffnungen in den Schäkelansätzen hindurchgeführt werden, bestehen aus rundem Stangenmaterial, welches an den Enden abgeflacht und mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Bolzens versehen wird. Nachfolgend wird ein derartiger Stangenkörper in U-Form gebogen. Derartige Schäkelbogen bzw. -bügel mit einem runden Querschnitt sind als nicht zufriedenstellend anzusehen, da sie einen sehr kleinen Radius vermitteln, um welchen ein hochbelastbares Drahtseil im Gebrauch gebogen werden muss. Bei kleinen Drahtseilen wird des öfteren eine Kausche verwendet, welche eine Fläche eines grösseren Radius bildet, um das Drahtseil zu tragen und um sich der vollen Festigkeit im Drahtseil zu bedienen. Zur Aufnahme schwerer Lasten eignen sich jedoch derartige Kauschen nicht. Infolgedessen ist eine Schwächung bei Verwendung eines hochbelastbaren Drahtseils in Kauf zu nehmen, wenn dieses um einen Schäkel mit kleinem Radius gebogen wird.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen hochbelastbaren Schäkel bzw. Schäkel bügel mit einem Querschnitt zu schaffen, dessen Innenfläche die Form eines Teils eines Zylinders

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bildet und einen grösseren Radius aufweist, als dem Radius des Rund— Stangenmaterials entspricht, aus welchem der Schäkel gefertigt wird.

Der Schäkel nach der Erfindung weist im Bügel bzw. Bogen einen Querschnitt auf, welcher eine grössere Berührungslänge zwischen dem Bügel und dem durch das Auge des Schäkels hindurchgeführten Drahtseil vermittelt. Der Schäkel besitzt in seinem Bügelquerschnitt ein höheres Widerstandsmoment als im ursprünglichen kreisförmigen Querschnitt, ist ferner leichter und vermittelt grössere Festigkeit als ein Bogen- bzw. Bügelkörper von kreisförmigem Querschnitt.

Der hochbelastbare Schäkelbügel wird aus einem runden Stangenkörper vorbestimmter Länge und vorbestimmtem Durchmesser D gefertigt, wobei zuerst die beiden Enden auf einen vorbestimmten kleineren Durchmesser D' verjüngt werden. Es bestehen auf diese Weise zwei kurze konische Übergangsabschnitte zwischen dem Mittelteil des Durchmessers D und den beiden Endteilen des Durchmessers D' . Der Mittelteil wird in eine etwas abgeflachte Form geschmiedet und weist eine zylindrische Fläche an der Basis und an der Oberseite eine etwas schmale U-Form auf. Die Form ist wesentlich breiter als dem Durchmesser D entspricht, derart, dass der Schäkel in diesem Teil ein grösseres Widerstandsmoment besitzt, als am ursprünglichen zylindrischen Stabkörper bestand.

Der Schäkel weist in dieser Form im wesentlichen konstante Dicke des Querschnitts auf, so dass bei Wärmebehandlung die Eigenschaften des Metalls gleichförmiger zur Wirkung gelangen als wenn die Dicke des Metalls sich im Verlauf der Querschnitte ändern würde. Die Berührungslänge zwischen der Innenfläche des Schäkel bügeis bzw. -bogens und einem in Verbindung befindlichen Drahtseil ist grosser als die Be-

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rührungslänge der Innenfläche eines Schäkelbogens, welcher aus rundem Ausgangsmaterial gefertigt wird. Der Radius, bis zu welchem das Drahtseil um die Innenfläche des Schäkelbügels gebogen werden kann, ist wesentlich grosser als der Radius des ursprünglichen Stangenmaterials und ist wenigstens doppelt so gross wie derjenige des Ausgangsstangenmaterials.

Die beiden verjüngten Enden der Stange werden abgeflacht und vei— breitert, wonach Vertiefungen geschmiedet bzw. gesenkt und Bohrungen für den Bolzen gefertigt werden, mit welchem der Schäkel zu vei— riegeln ist.

Die geschmiedete Stange wird dann in Form eines Bogens oder Bügels gebogen, welcher ein mehr oder weniger kreisförmiges Auge besitzt. Die zwei Ansätze des Schäkels besitzen einen vorbestimmten Abstand, um die Drahtseilschlaufe einführen zu können.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1A und 1B geben Ansichten des ursprünglichen Stangenmaterials und des Stangenkörpers nach Verjüngung wieder;

Fig. 2 und 3 geben eine Draufsicht und eine Seitenansicht der geschmiedeten Stange wieder;

Fig. 4 gibt die verschiedenen Querschnitte des geschmiedeten Stangenkörpers an verschiedenen Punkten entlang seiner Baulänge wieder;

Fig. 5 ist eine Draufsicht des fertigen Schäkels bei eingeführtem Bolzen;

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Fig. 5A ist eine Einzelansicht des Bolzens in seiner Zuordnung zum Schäkelbügel; und

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des in Fig. 5 dargestellten Schäkels.

In Fig. 1A der Zeichnung ist eine zylindrische Stange mit einer bestimmten Halblänge 13 und einem Durchmesser 14 bzw. X dargestellt. Die Stange trägt die Bezugszahl 12.

In Fig. 1B ist die Form der Stange nach dem Streckvorgang dargestellt, wobei der Durchmesser der Enden vom Originaldurchmesser 1 4 zu einem kleineren Durchmesser 16 bzw. X^J verjüngt wurde. Der Mittelteil 24 der Stange erstreckt sich nunmehr von der Mitte unter dem Originaldurchmesser 14 um eine Entfernung 23. Daraufhin folgt ein kurzer Teil 27 von mehr oder weniger konischem Übergang einer Länge 21 , also bis zur Ebene 22, und dann folgt ein Teil 26 einer Länge 25 von konstantem Durchmesser 16.

Die verjüngte Stange 26 nach Fig. 1B wird daraufhin in die in Fig. 2 und 3 dargestellte Form geschmiedet, wobei die verschiedenen Querschnitte nach Fig. 4 bestehen. Der Mittelteil 24' ist in der Ebene 18 abgeflacht und in einen Querschnitt verbreitert, welcher bei A in Fig. 4 dargestellt ist. Demnach besitzt die Stange an der Unterseite eine zylindrische Fläche 31 und an der Oberseite eine ebene Fläche 30, in welcher ein vertiefter mittlerer Teil 28 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist ein flacher U-förmiger Querschnitt gebildet. Der Radius des zylindrischen Teils 31 ist wenigstens doppelt so gross wie der Radius der ursprünglichen Stange 12.

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Die Vertiefung 28 wird im Bereich der Stange zwischen den Ebenen 20 und 22 flacher und enger, wobei der Querschnitt der Ebene B mit B in Fig. 4 dargestellt ist. Die Breite des Querschnitts und dessen Radius sind gegenüber den entsprechenden Grossen nach A reduziert, d.h. die Form geht in einen etwas abgeflachten Zylinder über, welcher mit C in Fig. 4 für den Teil C nach Fig. 3 wiedergegeben ist.

Das Ende der Stange 26 nach Fig. 1B ist abgeflacht und verbreitert und bildet einen Teil, welcher für eine mittlere Öffnung zum Zwecke der Aufnahme eines Bolzens vorgesehen ist. Ausreichend Material umgibt die Vertiefungen 34, um eine ausreichende Festigkeit zum Tragen der Last des Schäkels zu erzielen. Die in der Mitte der verbreiterten Teile befindlichen Vertiefungen 34 sind an der Oberseite 60 bzw. an der Unterseite 61 vorgesehen, derart, dass das Metall nach aussen gedrückt ist und einen dicken Rand 35 bildet. Die Vertiefungen 34 besitzen einen Durchmesser, welcher etwas kleiner ist als der Durchmesser 38 der Öffnung, welche zur Aufnahme des Bolzens nachfolgend gebohrt wird, wie dies durch die gestrichelten Linien 39 ersichtlich ist.

Die Ober- und Unterseiten 60 und 61 der Enden sind zu einer Dicke 64 abgeflacht und weisen zusätzliche Vertiefungen 32 und 36 auf. Der Zweck dieser Vertiefungen besteht darin, den Querschnitt zu verdünnen und um eine bessere Wärmebehandlung der Endteile des Schäkels zu erreichen. Die Vertiefungen 32 und 36, welche etwa Bogenform besitzen, weisen einen zusätzlichen Vorteil auf, welcher im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 erläutert wird. Wenn der Bolzen durch die Öffnungen 39 hindurchgeführt wird, die sich in den Enden der Ansätze befinden, dann können Vorsprünge an der Innenfläche des Bolzenkopfes vorgesehen sein. Diese Vorsprünge greifen in Vertiefungen 32 und/oder 36 und verriegeln den Bolzen gegenüber Drehung.

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Der nächste Schritt bei der Herstellung des Schäkels besteht darin, die geschmiedete Stange in einer Schleifenform zu biegen, derart, dass gemäss Fig. 5 und 6 ein Bogenteil gebildet ist, welcher das Schäkelauge 50 umgibt. Verbindungsabschnitte 51 von mehr oder weniger zylindrischem Querschnitt führen zu den breiteren und dünneren Ansätzen 55 des Schäkels, wobei diese einen Abstand 52 voneinander besitzen, welcher kleiner ist als der Durchmesser des Auges 50. Wenn der Schäkel vollständig in seine Form gebogen ist, dann liegen die beiden Öffnungen 39 einander gegenüber und ein Bolzen 54 kann in die Öffnungen 39 der Ansätze hindurchgeführt und durch beliebige Mittel gesichert werden. So wird beispielsweise eine Mutter 58 und/oder ein Splin verwendet, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

In der vergrösserten Darstellung nach Fig. 5A sind Einzelheiten von Vorsprüngen 59 am Kopf 57 des Bolzens 54 dargestellt. Die Vorsprünge greifen in Nuten 32 und/oder 36 ein.

Nachdem der herkömmliche Schäkel geformt ist, wird er dann in herkömmlicher Weise wärmebehandelt. Die Veränderung des Querschnitts ist vorteilhaft zur Erzielung einer gleichförmigeren Wärmebehandlung und zur Entwicklung der vollständigen Festigkeit des Metalls E.

Es wurde vorstehend ein Verfahren zur Herstellung eines hochbelastbaren Schäkels beschrieben, welcher ausgehend von einer runden Stange mit einem besonderen Querschnitt geschmiedet wird, derart, dass die Festigkeit des Materials besser zur Anwendung kommt, dass ein höheres Widerstandsmoment erzielt wird, dass das Gesamtgewicht des Schäkels reduziert wird, dass die Berührungslinie zwischen dem Drahtseil und dem Schäkel vergrössert wird und dass der Radius der Berührungsfläche erhöht wird, um die dem Drahtseil eigene Festigkeit besser zur Wirkung gelangen zu lassen.

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Durch die besondere Formgebung, bei welcher der Innenradius das Äquivalent zum Durchmesser des Ausgangsmaterials des Schäkels ist, wurde die Berührungslänge der das Seil tragenden Fläche um 58 % erhöht. Diese Zunahme der Lager- oder Berührungslänge reduziert natürlich das relative Ausmaß der Abnutzung am Drahtseiloder Schäkelbogen um ein entsprechendes Maß.

Durch Verdopplung des Radius der Berührungsfläche wird erreicht, dass das Drahtseil nicht um einen kleinen Radius gebogen wird, derart, dass die verwendbare Seilfestigkeit um einen Faktor von 15 % erhöht werden kann.

Durch Verwendung des Schäkels besonderer Formgebung wird das Widerstandsmoment um 36 % gegenüber dem Widerstandsmomentwert erhöht, welcher bei einem normalerweise verwendeten runden Stangenquerschnitt erzielbar ist.

Da eine verhältnismässig konstante Querschnittsdicke verwendet wird, und diese Abmessung entsprechend dem normalerweise verwendeten runden Stangendurchmesser gleich gehalten wird, werden bessere metallurgische Eigenschaften im gehärteten und vergüteten Material bis zu 6 % erzielt.

Infolge der Bogenform des Schäkels wird eine Zunahme der Festigkeit im Bogenabschnitt von 42 % über Schäkeln mit herkömmlicherweise verwendetem rundem Durchmesser erreicht.

Infolge der besonderen Formgebung im Querschnitt wird bei Zunahme der Festigkeit im Querschnitt eine Gewichtseinsparung von 30-40 % gegenüber Schäkeln gleicher Leistungsfähigkeit erreicht, d.h. gegenüber Schäkeln mit rundem Stangenquerschnitt gleicher nomineller Abmessungen.

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Claims

PATENTANSPRUCH E

/ 1 . Verfahren zur Herstellung eines hochbelastbaren Schäkels, insbesondere zur Aufnahme grosser Lasten, so zur Verbindung mit Verankerungen, wobei der Schäkel aus einem Stangenkörper vorbestimmter Länge und vorbestimmtem Durchmesser X gefertigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

a) der Durchmesser der Endteile des Stangenmaterials (12) bei voi— bestimmter Länge auf einen Durchmesser X' verjüngt wird,

b) der Mittelteil des Durchmessers X in Form eines breiten, flachen U-Querschnitts geschmiedet wird, derart, dass die Unterseite des U-Körpers einen Teil eines kreisförmigen Zylinders darstellt, wodurch der Radius des kreisförmigen Zylinders wenigstens im wesentlichen dem Durchmesser X entspricht und der Querschnitt annähernd etwa konstante Dicke besitzt,

c) dass die Enden des Schäkelkörpers in einen Querschnitt geschmiedet werden, welcher breiter und dürmer ist als dem Maß X' entspricht,

d) dass Vertiefungen in den beiden Flächen der dünneren Enden geschmiedet werden, wobei die Vertiefungen im wesentlichen bogenförmig um einen in der Mitte befindlichen Nabenteil liegen,

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Deutsche Bank München. Ktcv-Nr. 82/06050 (BLZ 70070010)

- 2 Postscheck München Nr. 163397-802

ORIGINAL INSPECTED

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e) dass in der Mitte jeder Fläche der an den Schäkelenden befindlichen Naben Vertiefungen eingeschmiedet werden, welche kleineren Durchmesser besitzen als der Durchmesser des im Schäkel zu verwendenden Bolzens,

f) dass der Mittelteil des Schäkelkörpers in Bogenform gebogen wird, derart, dass das Auge entsteht, wobei die Arme des U-förmigen Schäkelquerschnitts nach aussen gerichtet sind, und dass zwei parallele Ansätze an den Schäkelenden ausgebildet werden, derart, dass der Abstand zwischen den Ansätzen kleiner ist als dem Durchmesser des Auges entspricht und grosser als der Abmessung eines durch den Schäkelbügel zu ziehenden Körpers,

g) dass Öffnungen durch die Ansätze konzentrisch mit der mittleren Vertiefung gebohrt werden, und

h) dass nachfolgend der Schäkelbügel einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich

a) ein Bolzen erstellt wird, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der Öffnung an den Bügelansätzen,

b) dass an einem Ende des Bolzens ein Kopf ausgebildet wird,

c) dass wenigstens ein Vorsprung am Bolzenkopf ausgebildet wird, derart, dass dieser Vorsprung in eine der bogenförmigen Vertiefungen eingreift, und

d) dass am zweiten Ende des Bolzens Mittel angebracht werden, um den Bolzen in seiner Lage in den Öffnungen der Ansätze zu sichern.
3. Hochbelastbarer Schäkel, insbesondere zur Aufnahme starker Lasten, so zur Verbindung mit Verankerungen, dadurch gekennzeichnet, dass

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a) der Schäkel bügel an den beiden Enden Verbindungsabschnitte (51) vorbestimmter Länge eines Durchmessers X' aufweist, wobei sich jeder Verbindungsabschnitt zwischen einem mittleren, zylindrisch gebogenen Teil (49) und einem abgeflachten Ansatzteil (55) erstreckt,

b) dass der zylindrische mittlere Teil des Schäkelbügels abgeflachte breitere Form besitzt und mit U-förmigem Querschnitt ausgestattet ist, wobei der Querschnitt eine kreisförmige Bodenfläche (31) bildet, deren Radius wenigstens im wesentlichen dem Wert X' entspricht,

c) dass der Schäkel als Bogen geformt ist, wobei die U-Form des mittleren zylindrischen Teils nach aussen gerichtet ist und ein in der Mitte befindliches Auge (50) umgibt, wobei die Ansätze (55) im wesentlichen parallel zueinander unter einem Abstand gehalten sind, welcher kleiner ist als dem Durchmesser des Auges entspricht, und dass die Ansätze koaxial verlaufende mittlere öffnungen zur Aufnahme eines Bolzens aufweisen.
4. Schäkel nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch wenigstens eine im wesentlichen bogenförmig verlaufende Vertiefung (32), welche an den Aussenflächen der Ansätze (55) im wesentlichen konzentrisch mit der mittigen Öffnung ausgebildet ist.
5. Schäkel mit einem etwa kreisförmigen Auge und zwei Verbindungsabschnitten, die zu im wesentlichen parallelen Ansätzen führen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Schäkelbügels in Form eines breiten, flachen U-Teils besteht, wobei die Bodenfläche einen möglichst grossen Radius besitzt, dass die Dicke des Querschnitts des Schäkelbogens im wesentlichen konstant ist, dass der Querschnitt der Verbindungsabschnitte (51) etwa kreisförmig ist, dass der Querschnitt der Ansätze (55) breit und dünn ist, wobei die Ansätze miteinander fluchtende mittige Öffnungen besitzen, dass dicke Flansche durch ein-

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geschmiedete naittlere Vertiefungen (3 4) in den Ansätzen gebildet sind, und dass der Schäkelbügel wärmebehandelt bzw. gehärtet ist.
6. Schäkel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine im wesentlichen bogenförmige Vertiefung (32, 36) im wesentlichen konzentrisch mit der mittleren Öffnung (34) an den Aussenflächen der Ansätze (55) ausgebildet ist.
7. Schäkel nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen die mittigen Öffnungen (39) durchsetzenden und gesicherten Bolzen (54).

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