DE624729C

DE624729C - Auf Zug vorgespanntes loesbares Maschinenelement mit Schraubengewinde

Info

Publication number: DE624729C
Application number: DEG87952D
Authority: DE
Original assignee: ERWIN GLATTE
Current assignee: ERWIN GLATTE
Priority date: 1934-04-26
Filing date: 1934-04-26
Publication date: 1936-01-27

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
27. JANUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JV* 624 KLASSE 47a GRUPPE

Erwin Glatte in Berlin-Charlottenburg

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. April 1934 ab

Die vorliegende Erfindung bezieht sich, auf auf Zug· vorgespannte lösbare Maschinenelemente mit Schraubengewinde aus einheitlichem Werkstoff und für dynamische Beanspruchung verjüngtem federndem Schaftquerschnitt sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Maschinenelemente. In den heutigen Maschinen, Motoren usw. sind die einzelnen Elemente durch dauernde Schläge, Stöße, Vibrationen u. dgl. stärksten Beanspruchungen hinsichtlich ihrer Dauerhaltbarkeit unterworfen, und es ist eine heute auf den verschiedensten Anwendungsgebieten auftretende Aufgabe, Maschinenteile zu schaffen, die eine ausreichende Dauerhaltbarkeit besitzen. Diese Erfordernisse treffen insbesondere für Schrauben und Schraubenbolzen zu. Es ist bekannt, die Dauerhaltbarkeit derartig beanspruchter Maschinenelemente, insbesondere von Schrauben und Schraubenbolzen, dadurch zu steigern, daß ein Teil des Elements, z. B. der Schraubenschaft, einen geringeren Querschnitt erhält, so daß sich bei Dauerbeanspruchungen der im Querschnitt verjüngte Teil an der Verarbeitung von Schlagarbeit infolge seiner größeren Elastizität beteiligen kann und damit Dauerbrüche verzögert "werden. Diese Maßnahme hat sich vor allem bei Schrauben und Schraubenbolzen bewährt, hei denen bekanntlich Dauerbrüche stets im Gewinde wegen der an den Kerben auftretenden Spannungserhöhungen entstehen. Wird der Bolzenschaft verjüngt, so nimmt der mit glatter Oberfläche versehene Schaft einen Teil der Formänderungsarbeit ohne Schaden auf und vermindert die Beanspruchung des Gewindes.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Dauerbruchgefahr derartiger Maschinenelemente um so geringer ist, je höher die Montagevorspannung des betreffenden Bauteils gewählt wird. Erst wenn im Laufe des Betriebes die bei der Montage gegebene Vorspannung nachläßt, sind die Voraussetzungen für den Dauerbruch gegeben. Um dem Maschinenteil. eine derart hohe Montagevorspannung erteilen zu können, ist es notwendig, daß. der schwächste Querschnittsteil eine entsprechend hohe statische Festigkeit besitzt, damit die Vorspannung keinesfalls die Streckgrenze überschreitet. Es ist aber bei Schrauben und Schraubenbolzen sehr schwierig zu verhüten, daß bei der Montage die Streckgrenze überschritten wird, da das Anziehen der Schrauben durch den Monteur von Hand nach Gefühl, .erfolgt. Die Streckgrenze darf aber in Konstruktionsteilen auf keinen Fall überschritten werden, da hierdurch unerwünschte plastische Formänderungen entstehen. Diese Gefahr besteht naturgemäß in erhöhtem Maße bei Schrauben und Schraubenbolzen, deren Schaft zwecks besserer Aufnahme von Dauerbeanspruchungen verjüngt ausgebildet ist.

Die Erfindung will nun den erwähnten Übelständen dadurch abhelfen, daß die Zerreißfiähigkeit des verjüngten Querschnitts durch an sich bekannte Verfestigungs-

verfahren bis zur Zerreißfestigkeit des Gewindekerns gesteigert wird, damit beim statischen Vorspannen des Maschinenelementes Überbeanspruchungen des Schaftquerschnitts vermieden werden. Es soll also mit anderen Worten nach der Erfindung bei ■einem auf Zug vorgespannten lösbaren Maschinenelement mit Schraubengewinde, das zur Aufnahme von Dauerbeanspruchungen ίο einen verjüngten federnden Sdhaitquerschnitt besitzt, der verjüngte Teil je Flächeneinheit eine größere Zerreißfestigkeit erhalten als die Teile größeren Querschnitts. Auf diese Weise wird eine volle Ausnutzung des Werkstoffes erzielt, und es wird verhindert, daß bei der Montage im Vertrauen auf stärkere Teile des betreffenden Maschinenelements das Werkstück Beanspruchungen ausgesetzt' wird, denen die schwächeren Teile nicht gewachsen sein können. Bei einem Maschinenelement entsprechend der Erfindung kann die durch die Querschnittsverjüngung angestrebte höhere Dauerbruchsicherheit in vollem Maße ausgenutzt werden; denn es kann dem Mastihinenteil eine sehr hohe Vorspannung verliehen werden, wodurch die Dauerhaltbarkeit gesteigert wird.

Ein Maschinenelement mit" diesen Eigenschaften läßt sich nach der Erfindung" auf verschiedene Weise herstellen/ Man kann z. B, durch die Art der Formgebung' selbst dem verjüngten Teil höhere Festigkeitseigenschaften; vierleihen, z. B, in an sich bekannter Weise durch Kaltverformung (Kaltreeken, Walzen α. dgl,). Die. erhöhte Festigkeit kaiin dem verjüngten Teil auch nach Vollendung seiner ' Formgebung verliehen "werden/ z. B. in an sich bekannter Weise durch Warmoder Kaltbehandlung (Einsatzhärten oder NI-trienen). Schließlich kann die Herstellung des Maschinenelements ..-nach der Erfindung auch so erfolgen, daß der verjüngte Teil zunächst teilweise nach einem beliebigen Verfahren geformt wird, z> B. durch Spanab-4-5 nähme,, und daß .die Verfestigung des verjüngten Teüs bei der restlichen Formgebung wiederum; durch Kaltverformung erfolgt.

Die Zeichnung ' veranschaulicht einige Schrauben und. Schraubenbolzen, wie sie der vorliegenden Erfindung· zugrunde' liegen.

In Fig. 1 ist eine Kopfscbxaubie dargestellt,, wie sie früher allgemein üblich 'war. , Bei dieser Schraube r ist der Schaft 2 stärker ausgebildet als der Kerndurchmesser des Gewindes 3. Unterliegt eine derartige SchrauibiQ dynamischen Beanspruchungen, so erfolgt regelmäßig ein Dauerbruch an einer Stelle des Gewindes, wie in Fig. 1 dargesteEt.

Fig. 2 zeigt eine Kopf schraube 4, die zur Aufnahme dynamischer Beanspruchungen mit einem verjüngten Schaft 5 ausgebildet ist, wobei der federnde Schaft 5 einen geringeren Querschnitt hat, als dem Kernquerschnitt des Gewindes 6 entspricht. Derartige Schrauben nehmen zwar die dynamischen Beanspruchungen gut auf, sie reißen jedoch häufig bereits bei der Montagevorspannung im verjüngten Schaft S, wie in 'Fig. 2 dargestellt. Der Bruch an dieser Stelle tritt auch häufig erst heim Betrieb ein, wenn die Vorspannung bei der Montage nur so weit getrieben wurde, daß die. Streckgrenze des verjüngten Schafts überschritten wurde.

Fig. 3 schließlich zeigt einen Schraubenbolzen mit beiderseitigem Gewinde 7 und dem zur Aufnahme dynamischer Beanspruchungen verjüngten Schaft 8. Wird dieser Bolzen entsprechend der Erfindung hergestellt, so erhält der verjüngte Schaft 8 eine höhere Zerreißfiestigkieit je Flächeneinheit als die mit Gewinde versehenen Teile 7, d. h. also der verjüngte Schaft 8 wird in die Lage versetzt, die gleichen Zugkräfte aufzunehmen wie der Kernquerschnitt des Gewindes.

Bisher wurden derartige Schrauben und Schraubenbolzen lediglich durch Spanbearbeitung hergestellt, wobei schon vorgeschlagen wurde, die Dauerhaltbarkeit des Gewindeteils dadurch zu erhöhen, daß das Gewinde kaltgewalzt oder nach seiner Fertigstellung teilweise gedrückt wird. Es ist jedoch bei der Herstellung derartiger Schrauben oder Schraubenbolzen noch niemals berücksichtigt worden, daß der verhältnismäßig dünne verjüngte Schaft zur wirksamen Aufnahme einer genügend hohlen Montagevorspannung nicht geeignet ist. Die Folge davon war, daß· der Schaft schon bei der Montage wegen zu hoher Vorspannung überbeansprucht wurde.

Claims

100 Patentansprüche:

1. Auf Zug vorgespanntes lösbares Maschinenelement mit Schraubengewinde aus einheitlichiem Werkstoff und für dynamische Beanspruchung verjüngtem federn- dem Schaftquierschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerreißfestigkeit des verjüngten Querschnitts durch an sich bekannte Verfestigungsverfahren bis zur Zerreißfestigkeit des Gewindekerns gesteigert wird, damit beim statischen Vorspannen des Maschinenielements eine Überbeanspruchung des Schaftquerschnitts vermieden wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des Schaftes in an sich bekannter Weise durch Kaltverformung, z. B. durch Kaltrecken,

.. Walzen o. dgl., erzielt wird, ,

3. Verfahren zur Herstellung eines Maschdiienelements nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, - daß der verjüngte Teil nach, seiner Fertigstellung in an sich bekannter Weise durch Warm- oder Kaltbehandlung, z. B. Einsatzhärten, Nitrieren u. dgl., gesteigerte Festigkeitseigenschaften erhält.

4. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverjüngung zunächst teilweise nach einem beliebigen Festigungsverfahren, z. B. mittels Spanabnahme, bewirkt wird und die restliche Formgebung z. B. durch an sich bekannte Kaltverformung erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen