DE3043744C2 - Process for reducing the switch-off range in the event of an overload and a safety clutch for carrying out the process - Google Patents

Process for reducing the switch-off range in the event of an overload and a safety clutch for carrying out the process

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DE3043744C2 DE3043744A DE3043744A DE3043744C2 DE 3043744 C2 DE3043744 C2 DE 3043744C2 DE 3043744 A DE3043744 A DE 3043744A DE 3043744 A DE3043744 A DE 3043744A DE 3043744 C2 DE3043744 C2 DE 3043744C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung und gleichmäßigen Aufrechterhaltung der Ab- t>5 schaltspanne bei Überlast, insbesondere bei Antrieben für ein Warmpilgerwalzwerk und eine Sicherheitskupplung zur Durchführung des Verfahrens mit vorgespannten Mitnehmern.The invention relates to a method for reducing and evenly maintaining the Ab- t> 5 switching range in the event of overload, especially in the case of drives for a hot pilger mill and a safety coupling to carry out the process with pre-tensioned Carriers.

Bekannterweise werden z. B. bei Walzwerksantrieben und dergleichen Sicherheitskupplungen eingesetzt, die bei Überlast auslösen, um größere Schäden an der Gesamtanlage bzw. den Werkzeugen zu vermeiden.It is known that z. B. used in rolling mill drives and similar safety couplings, which are triggered in the event of an overload in order to avoid major damage to the entire system or the tools.

Einfache Überlastsicherungen besitzen Abscherbolzen. Simple overload protection devices have shear bolts.

Es sind aber auch Überlastsicherungen bekannt, die bei Überlast durch Bruch der Mitnehmer auslösen (DE-AS 26 40 989). Die hier verwendeter. Verbindungsglieder sind meistens mit Sollbruchstellen versehen.However, overload protection devices are also known which trigger when the driver breaks when overloaded (DE-AS 26 40 989). The one used here. Connecting links are usually provided with predetermined breaking points.

Bekannt sind ferner Überlastsicherungen, deren hohlzylinderförmige Mitnehmerglieder unter Vorspannung aufgebracht sind (DE-PS 24 30 541 und DE-OS 28 14 180).Overload protection devices are also known, the hollow-cylindrical driver members of which are pretensioned are applied (DE-PS 24 30 541 and DE-OS 28 14 180).

Bekannte Sicherheitskupplungen, die in Bereichen eingesetzt werden, bei denen hohe und häufige Lastwechsel auftreten, wie z. B. bei Pilgerwalzwerken, sind nicht dauerfest und weisen ein sich während der Betriebszeit verringerndes Abschaltdrehmoment auf.Well-known safety couplings that are used in areas where high and frequent Load changes occur, such as B. in pilger mills, are not fatigue strength and show a during the Operating time reducing shut-off torque.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Sicherheitskupplung zu schaffen, mit der eine hohe Dauerwechselbelastung bei der Übertragung des Drehmomentes und eine wesentlich verringerte und konstante AbscrtaJtspanne bei Überlast sowie eine kontinuierliche Kontrolle und Regulierung der Übertragungselemente auch während des Betriebes ermöglicht werden.The object of the invention is to create a method and a safety coupling with which a high Continuous alternating load during the transmission of the torque and a significantly reduced and constant shutdown span in the event of overload as well as a enables continuous control and regulation of the transmission elements even during operation will.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren und eine Sicherheitskupplung vorgeschlagen, wie es in den Patentansprüchen beschrieben ist.To solve this problem, a method and a safety coupling are proposed, as described in Claims is described.

Die erfindungsgemäße Sicherheitskupplung ist insbesondere für den Einsatz bei Warmpilgerwalzwerken vorteilhaft einsetzbar. Es wird eine große Betriebssicherheit erreicht, ohne daß die Antriebselemente übermäßig überdimensioniert werden müssen.The safety coupling according to the invention is particularly suitable for use in hot pilger rolling mills can be used advantageously. A high level of operational reliability is achieved without the drive elements need to be excessively oversized.

Infolge der vorhandenen Dautrfestigkeit der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung kommen die Störungszeiten, die bisher durch Ermüdung gebrochener Sicherheitselemente entstanden sind, in Fortfall.As a result of the existing tensile strength of the invention Safety clutch come the breakdown times that were previously broken due to fatigue Security elements have been created, if they cease to exist.

In den Zeichnungen ist eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Übertragungselementes einer Kupplung schematisch dargestellt. Es zeigtThe drawings show a possible embodiment of a transmission element according to the invention a clutch shown schematically. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Mitnehmerelement (Verspannungsteil),Fig. 1 is a longitudinal section through a driver element (Bracing part),

Fig.2 einen Längsschnitt durch ein komplettes Mitnehmerelemeiit einschl. Lagerung,2 shows a longitudinal section through a complete driver element including storage,

Fig.3 einen Ausschnitt der Kupplung mit dem Kreuzrollenlager.3 shows a section of the coupling with the crossed roller bearing.

In der Zeichnung (Fig. 1) ist der Mitnehmer 2 zwischen den Laschen 5 und 6, die über ein Stützrohr 4 auf gewünschten Abstand gehalten werden, derart eingesetzt, daß über einen Hydraulikzylinder 7 eine definierte Zugspannung auf ihn aufgebracht werden kann. Stützrohr 4 und Lasche 6 sind zentrisch geführt, aber frei axial lösbar ineinander gesteckt, während das Stützrohr mit der Lasche 5 fest verbunden ist.In the drawing (FIG. 1), the driver 2 is between the tabs 5 and 6, which are connected via a support tube 4 are kept at the desired distance, used in such a way that a hydraulic cylinder 7 a defined tensile stress can be applied to it. Support tube 4 and bracket 6 are guided centrally, but plugged into one another in a freely axially releasable manner, while the support tube is firmly connected to the bracket 5.

Damit die Zugspannung nicht von störenden Biegespannungen überlagert wird, sind die Stützflächen 10 bis 17 parallel und symmetrisch zur Kraftachse x-x des Mitnehmers angeordnet. Um gleichermaßen definierte Zugspannungen auf alle in einer Sicherheitskupplung wirksamen Mitnehmer 2 zu ermöglichen, sind alle Hydraulikzylinder 7 über eine nicht dargestellte Rohrleitung untereinander verbunden und an eine Pumpe angeschlossen. Als Kontroll- und Warngerät lassen sich ein Manometer oder ein Druckschalter in die Rohrleitung einbauen. Der Hydraulikdruck gibt Auf-So that the tensile stress is not superimposed by disruptive bending stresses, the support surfaces 10 to 17 are arranged parallel and symmetrical to the force axis xx of the driver. In order to enable equally defined tensile stresses on all drivers 2 active in a safety coupling, all hydraulic cylinders 7 are connected to one another via a pipeline (not shown) and are connected to a pump. A manometer or a pressure switch can be installed in the pipeline as a control and warning device. The hydraulic pressure gives up

Schluß über die Zugspannungen in den Mitnehmern.Conclusion about the tensile stresses in the drivers.

Dabei sind die Zugspannungen unabhängig von toleranzbedingten Langendifferenzen der Mitnehmerelemente 3 untereinander sowie zwischen der, Miinehmerbolzen 8 und 9.The tensile stresses are independent of tolerance- related differences in length between the driver elements 3 and between the driver pins 8 and 9.

Das Abfallen des Hydraul'kdrucks kann somit tin Zeicncn dafür sein, daß ein oder mehrere Hydraulikzylinder ihr Volumen durch Längiing der Mitnehmer infolge von Überisst vergrößert haben.The drop in hydraulic pressure can thus tin Signs that one or more hydraulic cylinders their volume by elongating the drivers enlarged as a result of overeating.

Bei einmaliger oder seltenen Überbelastungen über den Ncnnwtri dar Betriebslast hinaus, aber noch unterhalb der Abschaltspanne, werden die bis etwa zur Streckgrenze vorgespannten und über diese kurzzeitig hinaus belasteten Mitnehmer 2 nicht brechen, sondern sich geringfügig, aber möglicherweise unterschiedlich längen. Dadurch wird das Volumen in den Hydraulikzylindern vergrößert und der Hydraulikdruck — damit auch die Vorspannung — etwas abnehmen.In the case of one-off or rare overloads beyond the Ncnnwtri dar operating load, but still below the switch-off range, the are preloaded up to approximately the yield point and briefly above this In addition, loaded driver 2 does not break, but rather slightly, but possibly differently length. This increases the volume in the hydraulic cylinders and the hydraulic pressure - with it also the preload - decrease a bit.

Mittels einer Pumpe und einer Drucküberwachungseinrichtung ist auch während des Betriebes ein Nachfüllen möglich, und so kann die Vorspannung unabhängig vom Betrag der Längung der 'einzelnen Mitnehmer wieder auf den Sollwert gebracht werden. Damit werden unerwünscht hohe Spannungsausschläge von den Mitnehmern ferngehalten, und es wird jederzeit eine gewünschte, normalerweise gleichmäßige Lastverteilung auf alle Mitnehmer gewährleistet und durch optimale Vorspannung eine lange Standzeit der Mitnehmer erzielt.A pump and a pressure monitoring device are also on during operation Refilling possible, and so the preload can be independent of the amount of elongation of the 'individual Driver can be brought back to the target value. This results in undesirably high voltage excursions kept away from the drivers, and there is a desired, normally even load distribution at all times guaranteed on all drivers and a long service life of the Driver achieved.

Die einzelnen Abnahmebeträge des Hydraulikdrukkes sowie das erforderliche Nachfüllvolumen lassen Rückschlüsse auf die eingetretenen Längungen der Mitnehmer zu, so daß erkennbar ist, wann die Mitnehmer zweckmäßigerweise während eines Betriebsstillstandes auszuwechseln sind, ohne ihren Bruch abzuwarten.Leave the individual purchase amounts of the hydraulic pressure as well as the required refill volume Conclusions about the elongation of the driver that has occurred, so that it can be seen when the Carriers are expediently exchanged during a standstill without breaking them to be seen.

Im Falle einer Überbelastung bis zur Auslösespanne bricht der Mitnehmer an der Sollbruchstelle 1. Durch die erfindungsgemäße Anordnung entsteht jeweils zwischen der La· --he 6 und dem Stützrohr 4 ein Freiraum, und der Kolben der Hydraulikzylinder-Einheit fährt bis zum Anschlag aus. Da die Laschen 5 und 6 der Mitnehmerelemente 3 an den Kupplungshälften 20 und 21 über Lagerungen 18 und 19 angelenkt sind, kann die unterbrochene Anordnung aus der Kraftachse frei herausschwe.iken, so daß eine Kupplungshälfte frei weiterdrehen kann, während die andere stehenbleibt.In the event of an overload up to the release range, the driver breaks at the predetermined breaking point 1. Through the The arrangement according to the invention creates a free space between the length 6 and the support tube 4, and the piston of the hydraulic cylinder unit extends to the stop. Since the tabs 5 and 6 of the Driver elements 3 are articulated on the coupling halves 20 and 21 via bearings 18 and 19, the The interrupted arrangement is freely welded out of the force axis, so that one coupling half is free can continue to turn while the other stops.

Durch die Verwendung eines schlanken runden Mitnehmers 2 aus hochfestem Vergütungsstahl mit sehr flacher Sollbruchstelle, dei einer genau vorgeschriebenen Wärmebehandlung und besonderen Oberflächenbearbeitung umerzogen wird, wird es im Zusammenwirken mit dem genauestens bearbeiteten Stützrohr 4 sowie den Stützflächen 10 bis 17 ermöglicht, eine so hohe und gleichmäßige Vorspannung auf das Mitnehmcrelemeni aufzubringen, daß die Abschaltspanne nur etwa '/« der Nennlast in der Krnftachse x-x beträgt, die an den Laschen 5 und 6 ebcafalk pens', n-iuif an-reifi. ,'.idererseits ist der Mitnehmer wegen seiner Sci.iankhi.rii in von der Dehnschraube her bekannter Wirkungs- =i weise bei häufig wechselnder Betriebslast bis zum Nennwert dauertest gegen Ermüdung.Through the use of a slim, round driver 2 made of high-strength heat-treatable steel with a very flat predetermined breaking point, which is reeducated by a precisely prescribed heat treatment and special surface processing, it is made possible in cooperation with the precisely machined support tube 4 and the support surfaces 10 to 17, such a high and uniform one Apply pretension to the drive element so that the cut-off range is only about 1/3 of the nominal load in the force axis xx , which is applied to the straps 5 and 6 ebcafalk pens', n-iuif. On the other hand, because of its sci.iankhi.rii, the driver is known to be effective from the expansion screw, with frequently changing operating loads up to the nominal value, and is permanently resistant to fatigue.

Eine Fortentwicklung dieser Gedanken für eine Sicherheitskupplung zur Drehmomentübertragung beruht darin, daß in einer derartigen Anordnung mehrereA further development of these ideas for a safety clutch for torque transmission is based in that in such an arrangement several

ίο Mitnehmerelerr.ente zusammenwirken, von denen jedes genau gleich und dauerhaft vorgespannt wird, so daß die Ermüdung auch nur eines oder mehrerer Mitnehmer in der Gesamtanordnung ausgeschaltet wird.ίο Mitnehmerelerr.ente cooperate, each of which is biased exactly the same and permanently, so that the Fatigue is also eliminated only one or more drivers in the overall arrangement.

Um eine gleichbleibende Vorspannung durch das Hydrauliksystem gewährleisten zu können, ist es vorgesehen, temperatur- und leckagebedingte Druckschwankungen mit Hilfe eines Druckr,peichers klein zu halten. Der Speicher sorgt gleichzeitig dafür, daß bei Längung eines oder mehrerer Mitnehmer der Hydraulikdruck und damit die Vorspannupc nicht so stark abfällt.In order to be able to guarantee a constant preload through the hydraulic system, it is intended to reduce pressure fluctuations caused by temperature and leakage with the help of a pressure accumulator keep. At the same time, the memory ensures that the hydraulic pressure is maintained when one or more drivers are elongated and so that the preload does not drop so much.

Die Mitnehmerelemente 3 werden zweckmäßigerweise mittels sphärischer, spielfreier Lagerungen 18 und 19 mit den Kupplungshälften verbunden (Fig.2). Die sphärische Lagerung ermöglicht eine einwandfreie Einstellung, so daß keine Verspannungen auftreten können. Die Spielfreiheit vermeidet Stöße bzw. vergrößert deren Wirkung nicht.The driver elements 3 are expediently connected to the coupling halves by means of spherical, play-free bearings 18 and 19 (FIG. 2). The spherical mounting enables perfect adjustment so that no tension can occur. The freedom from play avoids shocks or does not increase their effect.

Die Kupplungshälften 20 und 21 werden radial und axial durch ein vorgespanntes Kreuzrolienlager 22 zueinander geführt (F i g. 3). Ein Kreuzrolienlager hat eine breite Basis, so daß es große Kräfte und Momente aufnehmen kann, benötigt aber nur sehr wenig Raum. Ferner führt es die beiden Kupplungshälften 20 und 21, da es vorgespannt, also mit negativem Spiel eingesetzt wird, sehr präzise, so daß die Lagerungen 18 und 19 der Mitnehmerelemente nahezu nur statisch belastet werden und so kaum einem Verschleiß unterworfen sind. Die Puffer 23 dienen zur weiteren drehmomentmäßigen Ankoppelung der Kupplungshälfte 21 an ein anderes Maschinenteil 24. Es ist zu bemerken, daß in der F i g. 3 die Kupplungshälften 20 und 21 in Umfangsrichtung versetzt dargestellt sind.The coupling halves 20 and 21 are radially and axially supported by a preloaded cross roller bearing 22 led to each other (Fig. 3). A cross roller bearing has a broad base, so there are great forces and moments can accommodate, but takes up very little space. It also guides the two coupling halves 20 and 21, because it is preloaded, so used with negative play, very precise, so that the bearings 18 and 19 of the Driver elements are almost only statically loaded and are therefore hardly subject to wear. The buffers 23 are used for further torque-related coupling of the coupling half 21 to another Machine part 24. It should be noted that in FIG. 3 the coupling halves 20 and 21 in the circumferential direction are shown offset.

Es ist auch denkbar, um vor allem schon im Teillastbereich trotz unterschiedlicher Ftrtigungi.maße alle Mitnehmerelemente gleichen Belastungen zu unterwerfen, jeweils in eine der Laschen 6 oder 7 eine zusätzliche Hydraulik-Kolben-Zylindereinheit vorzusehen, über die alle Zugkräfte der Lasche geleitet werden.It is also conceivable, especially in the partial load range, despite different completion dimensions to subject all driver elements to the same loads, each in one of the tabs 6 or 7 one Provide additional hydraulic piston-cylinder unit through which all tensile forces of the bracket are directed.

jo Eine gleichmäßige Lastaufteilung ist dann gegeben, wenn alle diese zusatzlichen Hydraulik-Kolben-Zylindercinheiten untereinander hydraulisch verbunden sind. Bei gleichmäßig verteilter Anordnung und gleicher Bemessung aller Mitnehmerelernente bleibt so dasjo An even load distribution is given, if all these additional hydraulic piston-cylinder units are hydraulically connected to each other. With an evenly distributed arrangement and the same Assessment of all driving elements remains that way

■35 Kreuzrollenlager 22 frei von Kräften aus der Drehmomentübertragung. ■ 35 Cross roller bearing 22 f rei of forces from the torque transmission.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (8)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. Verfahren zur Verringerung und gleichmäßigen Aufrechterhaltung der Abschaltspanne bei Überlast für Sicherheitskupplungen mit vorgespannten Mitnehmern, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Vorspannung während des Betriebes hydraulisch definiert aufrechterhalten wird, wobei die Drehmomentübertragung ausschließlich durch Zugkräfte der dauerhaft vorgespannten Mitnehmer (2) erfolgt1. Procedure for reducing and evenly maintaining the switch-off range in the event of an overload for safety couplings with pre-tensioned drivers, characterized in that the applied preload is maintained in a hydraulically defined manner during operation, the torque transmission exclusively through tensile forces of the permanently pre-tensioned Driver (2) takes place 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes auftretende temperatur- und/oder leckagebedingte Volumenänderungen 7entral hydraulisch ausgeglichen werden und die einzelnen Mitnehmer (2) während des Betriebes bis zum Auslegungsmoment nicht höher belastet !v?rden als die vorgesehene höchstzulässige Belastung.2. The method according to claim 1, characterized in that occurring during operation temperature- and / or leakage-related volume changes 7 are hydraulically compensated centrally and the individual drivers (2) not higher during operation up to the design moment charged! than the intended maximum permissible Load. 3. Sicherheitskupplung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit zwei koaxial angeordneten Kupplungshälften, die über zwei oder mehrere vorgespannte Mitnehmer mit je einer Sollbruchstelle gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (2) je mittels eines Hydraulikzylinders (7) und eines zwischen den Laschen (5 und 6) angeordneten Stützrohres (4) oder dergleichen über parallele und symmetrisch zur Kraftachse ^-^verlaufende Stützflächen (10 bis 17) im drehmomentfreien Zustand der Kupplung bie- J0 gungs- und verdrerfcpannuiigsfrei auf Zug vorgespanntsind. 3. Safety coupling for performing the method according to claims 1 and 2 with two coaxially arranged coupling halves which are coupled via two or more preloaded drivers each with a predetermined breaking point, characterized in that the drivers (2) each by means of a hydraulic cylinder (7) and a support tube (4) or the like arranged between the tabs (5 and 6) via parallel and symmetrical to the force axis ^ - ^ running support surfaces (10 to 17) in the torque-free state of the clutch bie- J0 gungs- and verdrerfcpannuiigsfrei biased on train. 4. Sicherheitskupplung nacr Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder (7) über Rohrleitungen mit einem gemeinsamen Speicher in Verbindung stehen.4. Safety coupling according to claim 3, characterized in that the hydraulic cylinder (7) over Pipelines are connected to a common memory. 5. Sicherheitskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung an eine Pumpe angeschlossen ist und ein Manometer und/oder Druckschalter enthält.5. Safety coupling according to claim 3, characterized in that the pipeline is connected to a pump is connected and contains a pressure gauge and / or pressure switch. 6. Sicherheitskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (5 und 6) mittels sphärischer und spielfreier Lagerungen (18 und 19) mit den Kupplungshälften (20 und 21) schwenkbar verbunden sind.6. Safety coupling according to claim 3, characterized in that the tabs (5 and 6) by means of spherical and backlash-free bearings (18 and 19) pivotable with the coupling halves (20 and 21) are connected. 7. Sicherheitskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshälften (20 und 21) mittels eines vorgespannten Kreuzrolleninpers (22) zueinander geführt sind.7. Safety coupling according to claim 3, characterized in that the coupling halves (20 and 21) by means of a pre-tensioned cross roller body (22) are led to each other. 8. Sicherheitskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Kraftübertragung je Mitnehmerlement (3) ausschließlich über eine zusätzliche Hydraulik-Kolben-Zylindereinheit erfn!gt, die jeweils in eine der Laschen (6 oder 7) eingebaut ist und deren zusätzlichen Hydraulik-Kolben-Zylindereinheiten alle über eine Rohrleitung untereinander verbunden sind, so daß in jedem Falle jedes Mitnehmerelement gleich definierter Belastung ausgesetzt wird.8. Safety coupling according to claim 3, characterized in that the entire power transmission per driver element (3) exclusively via an additional hydraulic piston-cylinder unit, which is built into one of the brackets (6 or 7) and their additional hydraulic piston-cylinder units are all connected to one another via a pipeline, so that in each case each driver element has the same defined load is exposed. 6060
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