DE3704924A1 - Vorrichtung und verfahren zum reibschluessigen verbinden von bauteilen mit wellen oder achsen - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum reibschluessigen verbinden von bauteilen mit wellen oder achsenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
reibschlüssigen Verbinden von Bauteilen mit Wellen
oder Achsen mit einer Innenhülse, die eine einen
Konuswinkel aufweisende Außenkonusfläche besitzt,
sowie einer Spannscheibe mit einer der
Außenkonusfläche der Innenhülse zugeordneten
Innenkonusfläche und einer Mehrzahl von über den
Umfang der Spannscheibe verteilten, in axialen
Spannschraubenbohrungen geführte Spannschrauben, wobei
die Innenhülse auf die Welle bzw. Achse aufgeschoben
sowie die Spannscheibe auf die Innenhülse aufgesetzt
und durch die Spannschrauben axial gegen das Bauteil
und radial gegen die Innenhülse spannbar ist. Die
Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum
reibschlüssigen Verbinden von Bauteilen und Wellen
oder Achsen mit Hilfe einer obengenannten Vorrichtung.
Zum Verbinden von Bauteilen sind sogenannte
Schrumpfscheibenverbindungen bekannt. Mit Hilfe dieser
elastischen Preßverbindung wird eine Nabe
reibschlüssig mit einer glatten Welle verbunden. Die
sogenannte Schrumpfscheibe, bestehend aus einer
Spannscheibe, einem ungeschlitzten konischen Innenring
und den Spannschrauben, sitzt außen auf der Nabe. Die
Gleitflächen zwischen Spannscheibe und konischem
Innenring werden mit einem Feststoffschmiermittel
geschmiert. Im Bereich der Preßverbindung werden Welle
und Nabenbohrung entfettet. Die Spannscheibe wird
mittels Spannschrauben zum Bauteil gezogen, bis auf
der Welle die Pressung, die zur Drehmomentübertragung
erforderlich ist, hergestellt ist.
Für diese Verbindungsart sind gehärtete und somit
notwendigerweise geschliffene konische Innenringe
erforderlich. Da die Spannscheibe über die Keilfläche
gegen das Bauteil rutschen soll, ist die
Drehmomentübertragung auf der mit einem
Feststoffschmiermittel beschichteten Fläche nicht
sichergestellt. Insofern kann eine definierte
Drehmomentübertragung eigentlich nur an der
Anlagefläche des Bauteils zum konischen Innenring
erfolgen. Dort wirkt jedoch nicht die
Schraubenspannkraft, sondern die Kraft, die nötig ist,
um das Bauteil "aufzuwölben". Um eine
Verformungsbehinderung zu erreichen, muß das Bauteil
daher sehr stabil ausgeführt werden. Das wiederum
bedeutet einen Mehraufwand. Das Bauteil muß Wölbkräfte
und eine hohe Flächenpressung aufnehmen. Außerdem ist
wegen des einschnittigen Reibschlusses nur die
Übertragung des halben Drehmoments möglich.
Die Sicherheit der Funktion muß bei beidseitiger
Montage von konischen Innenringen und Spannscheiben
ausgeschlossen werden, da wegen der Selbsthemmung
keine Annäherung der konischen Innenhülsen zum Bauteil
möglich ist.
Neben den zuvorgenannten Preß- und Schrumpfverbänden,
bei denen die Übertragung des Drehmomentes lediglich
durch Reibungsschluß zwischen den miteinander
verbundenen Bauteilen erfolgt, ist der sogenannte
Druckölverband bekannt. Beim Druckölverband bildet das
unter Druck in die Preßfuge des Verbandes gepreßte Öls
einen Trennfilm zwischen den Preßflächen und macht die
Verschiebung der Teile des Verbandes mit geringen
Kräften möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum
reibschlüssigen Verbinden von Bauteilen mit Wellen
oder Achsen zu schaffen, bei der die aufgrund des
bekannten Preßverbandes mit Schrumpfscheiben
auftretenden Belastungen der zu verbindenden Bauteile
herabgemindert werden durch Kombination einer
Schrumpfscheibenverbindung mit der beim Druckölverband
angewendeten Technik.
Die vorrichtungsmäßige Lösung der Aufgabe ist in
Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte weitere
Ausgestaltungen sowie das Verfahren zum
reibschlüssigen Verbinden von Bauteilen mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Vorrichtung werden in den
Unteransprüchen genannt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das
Verbindungsverfahren weisen eine ganze Reihe von
Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik auf:
- - das anzuschließende Bauteil wird von den Belastungen eines Preßverbandes entlastet,
- - konische Innenhülsen und Spannscheiben können aus preisgünstigen Stahlsorten hergestellt sein,
- - Wellen werden preisgünstiger da z. B. zum Befestigen von Treibscheiben von Bergbau-Fördermaschinen der bisher notwendige, an die Welle angeschmiedete Flansch entfällt und insofern auch keine axialen Toleranzen eingehalten werden müssen,
- - Spannschrauben für den Reibschluß sind gleichzeitig Montageschrauben,
- - Spannschrauben werden wegen Selbsthemmung der Spannscheiben nach Entfernen des für die Montage vorgesehenen Öldruckes entlastet und können sich am Reibschluß zum anschließenden Bauteil voll beteiligen,
- - leichte Demontage der Erfindung nach Aufbringen des Öldruckes,
- - nach Abbau des Öldruckes sind keine Kräfte mehr notwendig, um die Spannscheiben festzuhalten,
- - leichte Montage, da die Spannscheiben infolge des Öldruckes aufgeweitet werden und insofern schonend auf die konischen Innenhülsen aufgebracht werden können,
- - die erfindungsgemäße Verbindung erlaubt eine genau vorherberechenbare Pressung, da die Überstände der konischen Innenhülsen über die Spannscheiben exakt im spannungslosen Zustand angepaßt werden,
- - die Anzahl der Spannschrauben ist nur so groß, wie sie für die reibschlüssige Übertragung des Drehmomentes über die Trennfuge zum Bauteil erforderlich ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der
schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Verbindung des
Seitenschildes einer Treibscheibe mit einer
Welle,
Fig. 2 einen weiteren Längsschnitt zu Fig. 1 im
Montagezustand,
Fig. 3 einen Längsschnitt der Verlagerung einer Achse
auf einem Fundament,
Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3.
Nach den Fig. 1 und 2 wird ein Anschlußblech (2)
für ein Bauteil zur Aufnahme von Drehmoment, Axial-
und Radialkräften sowie Biegemomenten mit einer Welle
(1) verbunden.
Die konischen Innenhülsen (4) weisen am
Außendurchmesser eine Steigung von ca. 5° auf. Nach
Versuchen mit dem bekannten Druckölverband besitzt
dieser nach Druckentlastung einen Reibwert von
µ=0,14. Dies entspricht einer Steigung von
arc tg 0,14=8 ° . Das bedeutet, daß bei 5° Steigung
Selbsthemmung besteht.
Der Innendurchmesser der konischen Innenhülsen (4)
entspricht dem Durchmesser der Welle (1). Der konische
Außendurchmesser der Innenhülsen (4) paßt genau in die
Bohrung der Spannscheiben (3). Je nach Höhe des zu
übertragenden Drehmomentes und zulässiger
Materialbeanspruchung für die Bauteile ist für die
Spannscheiben (3) ein bestimmtes Schrumpfmaß
erforderlich. Über die Steigung am Außendurchmesser
der konischen Innenhülsen (4) läßt sich für dieses
Schrumpfmaß bei lose in die Spannscheiben (3)
eingelegten Innenhülsen (4) ein Überstand (12)
errechnen, der dann für jede Innenhülse (4) mit der
dazugehörigen Spannscheibe (3) hergestellt wird.
Die Spannscheiben (3) haben an ihren Anlageflächen zu
den Innenhülsen (4) eine umlaufende Ringnut (8). Am
Umfang der Spannscheiben (3) ist mindestens eine
Bohrung (Kanal 7) zum Beaufschlagen des Raumes
(Trennfuge 10) zwischen den Konusflächen der
Innenhülse (4) und der Spannscheibe (3) mit einem
hydraulischen Druckmittel vorgesehen.
Außerdem erhalten die Spannscheiben (3) auf einem oder
mehreren Lochkreisen Durchgangsbohrungen (13) zur
Aufnahme der Schrauben (5), die mit ihrer
Vorspannkraft eine Reibschlüssigkeit an den Trennfugen
(11) erzeugen.
Zur Montage werden die konischen Innenhülsen (4) an
das Bauteil (2), z. B. Anschlußblech für eine
Treibscheibe, gebracht, die Spannscheiben (3)
aufgesetzt und einige Schrauben (5) angezogen. Dann
wird der Öldruck aufgebracht und gleichzeitig durch
Anziehen der Schrauben (5) die Spannscheiben (3) bis
zur Anlage an das Bauteil (2) verschoben. Hierbei
müssen die Schrauben (5) nur die axialen Komponenten
des Öldruckes überwinden. Anschließend kann der
Öldruck wieder weggenommen werden und können die
restlichen Schrauben montiert werden. Die Demontage
der Verbindung erfolgt sinngemäß in umgekehrter
Reihenfolge.
Radialkräfte werden von dem Bauteil direkt in die
Welle bzw. Achse eingeleitet. Das Drehmoment verläuft
von der Welle bzw. Achse über Trennfugen in die
Innenhülsen, über Trennfugen in die Spannscheiben und
von diesen über Trennfugen in das Bauteil.
Die reibschlüssige Verlagerung einer Achse auf einem
Fundament nach den Fig. 3 und 4 erfolgt in gleicher
Weise wie es zu den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum reibschlüssigen Verbinden von
Bauteilen mit Wellen oder Achsen mit einer
Innenhülse, die eine einen Konuswinkel aufweisende
Außenkonusfläche besitzt, sowie einer Spannscheibe
mit einer der Außenkonusfläche der Innenhülse
zugeordneten Innenkonusfläche und einer Mehrzahl
von über den Umfang der Spannscheibe verteilten,
in axialen Spannschraubenbohrungen geführte
Spannschrauben, wobei die Innenhülse auf die Welle
bzw. Achse aufgeschoben sowie die Spannscheibe auf
die Innenhülse aufgesetzt und durch die
Spannschrauben axial gegen das Bauteil und radial
gegen die Innenhülse spannbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf mindestens einer Seite des auf der Welle
(1) bzw. Achse zu befestigenden Bauteils (2) eine
Spannvorrichtung, bestehend aus Innenhülsen (4)
und Spannscheiben (3) mit Spannschrauben (5),
angeordnet ist, daß die Konusflächen von
Innenhülsen (4) und Spannscheiben (3) eine
Steigung von etwa 5° aufweisen, wobei die Bohrung
der Spannscheiben (3) gegenüber Außenkonusfläche
der Innenhülse (4) ein vom zu übertragenden
Drehmoment und zulässiger Materialbeanspruchung
abhängiges Schrumpfmaß besitzt, daß die
Spannscheiben (3) an ihren Anlageflächen zu den
Innenhülsen (4) eine umlaufende Ringnut (8) und am
Umfang mindestens einen Kanal (7) zum
Beaufschlagen des Raumes (10) zwischen den
Konusflächen der Innenhülse (4) und der
Spannscheibe (3) mit einem hydraulischen
Druckmittel aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser der konischen Innenhülsen
(4) dem Außendurchmesser der Welle (1) bzw. Achse
entspricht.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannscheiben (3) und das Bauteil (2) auf
einem oder mehreren Lochkreisen
Durchgangsbohrungen (12) zur Aufnahme von
Spannschrauben (5) aufweisen, wobei die Schrauben
(5) mit ihrer Vorspannkraft eine Reibschlüssigkeit
an den Trennfugen (11) von den Spannscheiben (3)
zum Bauteil (2) erzeugen.
4. Verfahren zum reibschlüssigen Verbinden von
Bauteilen mit Wellen oder Achsen mit Hilfe einer
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Montage die konischen Innenhülsen (4) an
das anzuschließende Bauteil (2) gebracht, die
Spannscheiben (3) aufgesetzt und einige
Spannschrauben (5) angezogen werden, anschließend
der Druckmitteldruck aufgebracht und gleichzeitig
durch weiteres Anziehen der Spannschrauben (5) die
Spannscheiben (3) bis zur Anlage an das Bauteil
(2) verschoben werden, worauf der Druckmitteldruck
weggenommen wird und die restlichen Spannschrauben
(5) montiert werden, und daß zur Demontage der
Verbindung sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge
verfahren wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Owner name: MAN GUTEHOFFNUNGSHUETTE AG, 4200 OBERHAUSEN, DE |
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