DE46881C - Rohrwellenkuppelung mittelst Centrirungshülsen und Drehzapfen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47: Maschinenelemente.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 24. Juli Ϊ888 ab.

Die dargestellte Kuppelung soll dazu dienen, röhrenförmige Triebwellen drehfest zu verbinden. Dies geschieht hier so, dafs die Kupplung aufserdem auch die zu verbindenden Wellen centrirt und zugleieh den Halszapfen bildet, mittelst dessen die verbundenen Wellen gelagert werden.

Um die genannten drei Zwecke zu erfüllen, ist zunächst der Kupplung ein cylindrisches Mittelstück A in Form eines Halszapfens gegeben, auf dessen beiden Enden kegelförmig ausgebohrte Hülsen B₁ B₂ befestigt sind, in welche die kegelförmig ausgedrehten Centrirungsbüchsen C₁ C₂ passen und mittelst der Schraubenbolzen D₁ D₂ fest hineingezogen werden können, wobei sie die Enden A₁ und A₂ der zu kuppelnden Rohrwellen centriren und festklemmen. Dieses Centriren und Festklemmen geschieht ganz ähnlich, jedoch nicht völlig gleich wie bei der bekannten Seiler' sehen Trieb wellenkupplung. Abweichend von dieser ist nämlich die Herstellung der starren Verbindung der Wellen mit der Kupplung. Diese Verbindung, welche bei Seiler durch Nuth und Feder in den Centrirungsbüchsen und durch Dreh-" befestigung letzterer in der gemeinsamen Hülse vermöge Eingreifens der drei Klemmbolzen in den vollen, wie in den hohlen Kegel bewirkt ist, geschieht hier durch die Theile E\ E'₂, welche aus den Stirnwänden E₁ und E₂ der Hülsen vorspringen und in entsprechende Ausschnitte der Rohrwellen eingreifen. Der Kuppelzapfen A und die Hülsen B₁ E₁ und B₂ E₂ sind nach Befestigung der letzteren auf A zusammen fertig gedreht, so dafs ihre Drehkörperflächen genau conaxial sind und eine völlig zuverlässige Centrirung der Wellen gewährleisten.

In Fig. 2 und 3 sind die Kuppluiigshülse und die Centrirungsbüchse in Queransichten besonders dargestellt.

, Die Hülse B wird mit der Rückwand E. unter Umständen aus einem Stück gebildet, wie bei .B₂ dargestellt; in der Mehrzahl der Fälle indessen wird die Hülse getrennt hergestellt und auf die erwähnte Rückwand entweder cylindrisch oder mit ganz feiner Verjüngung aufgesetzt, wie bei B₁ E₁, Fig. 1, zu erkennen. Diese Einrichtung hat- den Zweck, dafs man aus dem fertigen Wellenstrang eine einzelne Welle quer zur Achsenrichtung herausnehmen und ebenso wieder in denselben einsetzen kann. Soll das Herausnehmen stattfinden, so wird nach Lösung der Bolzen D₁ die Hülse B₁ mittelst eines Holzschlägels von der Scheibe E₁ gelöst und auf die Welle A₁ gestreift. Sollte die Hülse festgerostet sein, so wird sie mittelst zweier Kopfschrauben, für welche die Gewindelöcher FF₁, Fig. 2, in der Scheibe E vorgesehen sind, von der Scheibe abgezogen. Der Kuppelzapfen A kann in einem beliebigen Lager laufen, z. B. in einem

S ell er'sehen, wie in Fig. ι durch Punktirung der Lagerschale angedeutet ist. Wird die Rohrwellenkupplung in grofser Anzahl gebraucht, so werden die Kuppelzapfen A mit den Kuppelscheiben E aus einem Stück (Stahlgufs) hergestellt, wobei sich z. B. die in Fig. 4 dargestellte Form ergiebt.

Die beschriebene Rohrwellenkupplung gewährt vermöge ihrer vorstehend besprochenen Einrichtungen die Möglichkeit, hohle, rohrförmige Triebwellen, nach welchen die neuere Technik hindrängt, mit grofsem Vortheil zu verwenden.

Die Rohrwelle kann bei gleicher Widerstandsfähigkeit gegen Verwindung und bei gleicher Biegungs- wie Drehfestigkeit bedeutend leichter als die volle gemacht werden. Ersetzt man z. B. eine volle schmiedeiserne Triebwelle vom Durchmesser d, Fig. 1, durch eine hohle schmiedeiserne oder stählerne Welle von äufserem Durchmesser d₀ =1,5 d und einer Lichtweite J₁ = o,9 J₀, so verhält sich der Verdrehungswinkel der hohlen zu dem der gleich beanspruchten vollen Welle wie:

/2/Λ 4

I la)
„4

d. i. wie

ι — 0,9"

16

oder wie 4:7.

81 · 0,34

Die Biegungs- und die Drehfestigkeit der hohlen Welle verhält sich dabei zu derjenigen der vollen Welle unter Voraussetzung gleicher

Faserspannungen wie:

-0,9*

,. 27 · 0,34 ,
— o,9⁴) = —'——i— oder wie

1,15: i, sind also beide um 15 pCt. gröfser. Das Gewicht der hohlen Welle verhält ..sich zu dem der vollen wie:

d.i. wie (⁸/_s)^a(i—o,9^a

= — — oder wie 0,43 : 1; die hohle Welle

wiegt also, obwohl sie weit widerstandsfähiger ist, nur 0,43 mal so \iel als die volle.

Aus der Vergrößerung der Biegungsfestigkeit bei so bedeutender Gewichtsersparnifs ergiebt sieh, dafs es thunlich ist, die hohle Welle mit viel weniger stützenden Lagerungen zu versehen, als die volle erfordert. Während man bei letzterer einen Abstand von 3 m von Mitte zu Mitte Lager nicht gern überschreitet, kann man hier gut bis zu 5 m und sogar darüber gehen, bedarf also beträchtlich weniger Stützen, Säulen, Consolen, Hängelager als bei der vollen Welle. Die Folge für den Maschinenbau ist weitgehend, u. A. die, dafs die Rohrwelienkupplung mit dem Lager vom Lagerbauer geliefert, der Kuppelzapfen also stets sehr genau, in die zugehörige Lagerschale eingepafst werden kann.

Vermöge der bequemen Aushebbarkeit einer einzelnen Welle aus dem Strang fällt für die Benutzung der letzteren die Notwendigkeit weg, die Riemscheiben hälftig auszuführen; die einfache eintrummige'Riemscheibe reicht überall aus. Desgleichen braucht man auch beim Bau der Lager der Welle nicht darauf zu sehen, dafs die Welle seitlich aus den Lagern gehoben werden könne; es folgt hieraus eine wesentliche Erleichterung des Lagerbaues.

Der Kuppelzapfen A, als aus Gufsstahl herstellbar, kann, da seine Verwindung seiner Kürze wegen ganz vernachlässigt werden darf, beträchtlich dünner als die volle schmiedeiserne Welle gehalten werden. In mittleren Fällen braucht sein Durchmesser d' nur 0,55 bis 0,60 des Durchmessers d der vollen schmiedeisernen Welle zu betragen. Hieraus folgt aber, dafs der hohle Wellenstrang ungleich weniger Reibungsverluste als der volle mit sich bringt. Die Reibungsverluste für Betreibung des leeren Wellenstranges verhalten sich wie die Producte aus Gewicht und Zapfendurchmesser, also wenn d' =0,6 d gewählt wird, wie 0,43-· 0,6: 1 =0,258:1 oder rund 1 : 4, d. h. der hohle Wellenstrang bedarf leer nur rund ein Viertel der Umtriebskraft des vollen.

Bei dem mit Riementrieben belasteten Wellenstrang kommt die Verminderung der Halszapfendurchmesser auf .0,6 sehr stark in Betracht, so dafs für den Betrieb des belasteten Wellenstranges die Reibungsverluste meist weit unter die Hälfte derjenigen der vollen Welle fallen. Eine volle schmiedeiserne Welle von beispielsweise 100 mm Dicke kann gemäfs der

anerkannten" Formel d

Ί/ ^N
=120 I/

209 minutlichen Umläufen 100 Pferdekräfte übertragen. Eine solche Welle sei 200 m lang; dann wiegt sie 200-61,18=12236 kg und verursacht einen Arbeitsverlust wegen Zapfenreibung bei dem Reibungscoefficienten 0,08 von 18,25 Pferdekräften. Rechnet man die Belastung der Welle durch Riemenzug und Riemseheibengewichte zu Y₃ des Gewichtes der Welle, so erhält man als gesammten Arbeitsverlust für die Reibung" der Welle 18,25 -f- 6,08 = 25,33 Pferdekräfte, d. 1. 25,33 pCt. von der eingeleiteten Arbeit. Denkt man nun dieselbe Welle durch eine Rohrwelle von den obigen Verhältnissen und 60 mm Kuppelzapfendicke ersetzt, so hat man für deren Arbeitsverlust an Zapfenreibung: 18,25 · 0,25 + 6,08 · 0,6 = 4,56 -4- 3,65 = 8,21 Pferdekräfte' oder nur 8,21 p.Ct.

der eingeleiteten Arbeit. Erspart werden 17,12 pCt. oder ebenso viele Pferdekräfte. Der weitaus gröfste Theil der hier aufgezählten Vortheile entfliefst den besonderen Einrichtungen der dargestellten Kupplung.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Kupplung für rohrförmige Wellen, bestehend aus einem zum Laufen im Zapfenlager bestimmten Drehzapfen und zwei an dessen Enden befestigten, kegelförmig ausgedrehten Kupplungshülsen, .in welche Centrirungsbüchsen mittelst Schraubenbolzen so hineingezogen werden, dafs die Enden der Rohrwellen in den Kupplungsbüchsen festgeklemmt werden und klauenförmige Mitnehmer die Drehung der Rohrwellen in den Kupplungsbüchsen verhindern.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.