DE640710C

DE640710C - Shear pin

Info

Publication number: DE640710C
Application number: DEK140678D
Authority: DE
Original assignee: Fried Krupp Grusonwerk AG
Current assignee: Fried Krupp Grusonwerk AG
Priority date: 1936-01-11
Filing date: 1936-01-11
Publication date: 1937-01-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brechbolzen, die auf Biegung und/oder Scherung beansprucht werden, zum Schütze von Maschinen und Maschinenteilen gegen Überlastung mit an einer Stelle geschwächtem Querschnitt, an welcher die Bolzen im Überlastungsfalle brechen. Solche Bolzen werden beispielsweise zwischen die beiden Hälften einer Kupplung eingebaut, die zwischen einer Antriebsvorrichtung und einer Arbeitsmaschine liegt. Wird der Widerstand in der Arbeitsmaschine zu hoch, so daß infolge der Überlastung eine Beschädigung oder Zerstörung der Maschine oder einzelner Teile zu befürchten ist, sq schert der Brechbolzen ab. Die Verbindung zwischen den beiden Kupplungshälften wird also unterbrochen, so daß bei weiterlaufender Antriebsvorrichtung die Arbeitsmaschine stehenbleibt. Damit die Antriebsvorrichtung nach dem Bruch des Brechbolzens unbehindert weiterlaufen kann und die Arbeitsmaschine nicht etwa durch Aufeinandertreffen einander überragender Teile des gebrochenen Bolzens weiter angetrieben wird, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Brechbolzen an einer bestimmten Stelle möglichst glatt und senkrecht zu ihrer Längsachse brechen. Um dies zu erreichen, wird im allgemeinen der Querschnitt der Bolzen an einer bestinimten Stelle geschwächt, was meistens durch eine Eindrehung geschieht.The invention relates to shear bolts that are subject to bending and / or shearing to protect machines and machine parts against overload with at a point with a weakened cross-section where the bolts break in the event of an overload. Such bolts are installed, for example, between the two halves of a coupling, that between a drive device and a work machine. If the resistance in the machine is too high, so that as a result of the overload a There is a risk of damage to or destruction of the machine or individual parts, sq the shear bolt shears off. The connection between the two coupling halves will be thus interrupted, so that when the drive device continues to run, the working machine stop. So that the drive device is unimpeded after the shear pin breaks can continue to run and the working machine not, for example, due to the meeting of protruding parts of the broken one Bolt is driven further, care must be taken that the shear pin break at a certain point as smoothly as possible and perpendicular to their longitudinal axis. In order to achieve this, the cross-section of the bolts on one is generally determined Place weakened, which usually happens through a twist.

Tn Abb. ι ist ein mit einer Eindrehung versehener Bolzen als Verbindungsstück eines antreibenden Maschinenteiles mit einer Arbeitsmaschine dargestellt.Tn Fig. Ι is a provided with a recess Bolt as a connecting piece between a driving machine part and a working machine shown.

Der Bolzen-i4 wird auf Biegung und Scherung beansprucht. Er liegt während der Beanspruchung bei einer Kraftübertragung von B auf C in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles an den Druckstellen P₁, P₂, P₃ und P₄ der Teile B und C oder an drei dieser Stellen an. Zwischen diesen Druckstellen verlaufen bei der Kraftübertragung die Hauptdruckspannungstrajektorien, während senkrecht zu diesen die Hauptzugspannungstrajektorien gerichtet sind. Die Bruchfläche liegt im allgemeinen senkrecht zu den Hauptzugspannungstrajektorien, also in Richtung der Hauptdruckspannungstrajektorien. Ein solcher voraussichtlicher Bruchverlauf ist in Abb. 1 durch die Linie D-E gekennzeichnet. Bricht der Bolzen längs, einer Drucklinie (vgl. den oberen Teil der Linie D-E), so bildet sich eine vorstehende Ecke bei E, die häufig zu einer Zerstörung eines der Teile Anlaß gibt, da bei Stillstand des einen Teiles der andere weiterläuft. The bolt-i4 is subjected to bending and shearing stress. During the load, it is applied _{to the pressure points P 1} , P ₂ , P ₃ and P ₄ of parts B and C or at three of these points when a force is transmitted from B to C in the direction of the arrow. During the power transmission, the main compressive stress trajectories run between these pressure points, while the main tensile stress trajectories are directed perpendicular to them. The fracture surface is generally perpendicular to the main tensile stress trajectories, that is, in the direction of the main compressive stress trajectories. Such a probable fracture course is indicated in Fig. 1 by the line DE. If the bolt breaks along a pressure line (cf. the upper part of the line DE), a protruding corner forms at E, which often gives rise to the destruction of one of the parts, since when one part comes to a standstill, the other continues to run.

Es sind bereits Wege zur Vermeidung dieses Übelstandes vorgeschlagen worden. So läßt sich z. B. ein schräger Bruch durch Vergrößerung des Bolzendurchmessers im Verhältnis zum Durchmesser der Eindrehung vermeiden (vgl. die strichpunktierte Umrißlinie für einen solchen Bolzen in Abb. 1). Reißt ein solcher Bolzen bei Überlastung bei D ein und ist der Bruch bis etwa zur Hälfte des BolzensWays to avoid this inconvenience have already been proposed. So z. B. Avoid an oblique break by increasing the bolt diameter in relation to the diameter of the turning (see. The dash-dotted outline for such a bolt in Fig. 1). If such a bolt breaks in the event of an overload at D and the break is up to about half of the bolt

fortgeschritten, so ist der Widerstand in Richtungauf E zu groß, und der Bolzen bricht, wie dies strichpunktiert angegeben ist, mit einer in Richtung auf F verlaufenden Bruc S fläche. Im Vergleich zu den Brechbolzen üblichen Form besitzt ein derartiger BoI: aber eine verhältnismäßig geringe Tragfähigkeitadvanced, the resistance in the direction of E is too great, and the bolt breaks, as indicated by dash-dotted lines , with a bruc S surface extending in the direction of F. In comparison to the usual form of shear pins, such a BoI has a relatively low load-bearing capacity

Eine andere Möglichkeit, einen möglichst senkrecht zur Längsachse des Bolzens verlaufenden Bruch zu erzielen, besteht darin, den Bolzen statt mit einer senkrecht gerichteten mit einer keilförmigen Eindrehung zu versehen. Dann liegen jedoch die Druckstellen P₂ und P₃ weiter auseinander, so daß' der Brechquerschnitt einer größeren Biegebeanspruchung ausgesetzt ist und infolgedessen der Brechbolzen leichter bricht, was der Verwendung eines Brechbolzens geringeren Brechquerschnittes gleichkommt.Another possibility of achieving a break that runs as perpendicularly as possible to the longitudinal axis of the bolt is to provide the bolt with a wedge-shaped recess instead of a perpendicular one. Then, however, the pressure points P ₂ and P _{3 are} further apart, so that 'the breaking cross-section is exposed to greater bending stress and consequently the breaking pin breaks more easily, which equates to the use of a breaking pin with a smaller breaking cross-section.

2Q Brechbolzen gemäß der Erfindung können auch bei geradlinig bewegten Maschinenteilen, die nicht Drehmomente, sondern Einzelkräfte zu übertragen haben, angewendet werden, z. B. bei Kreuzköpfen oder Kolbenstangen von Pressen o. dgl.2Q shear pins according to the invention can even with machine parts moving in a straight line, which are not torques, but individual forces have to be transferred, be applied, e.g. B. with cross heads or piston rods from Presses or the like

Die Erfindung bezweckt, einen Brechbolzen der üblichen Formgebung so zu gestalten, daß er im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Brechbolzens bricht. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß an der Stelle der Querschnittsschwächung nach dem Querschnittsinnern gerichtete, den Kraftfiuß im Brechquerschnitt störende und den Bruch in einen senkrecht zur Längsachse des Bolzens liegenden Querschnitt ablenkende Bearbeitungen, wie Bohrungen, Einfräsungen, Eindrehungen, Einkerbungen, vorgesehen sind.The invention aims to design a shear bolt of the usual shape so that it breaks essentially perpendicular to the longitudinal axis of the shear bolt. This is done according to the invention in that at the point of cross-sectional weakening towards the inside of the cross-section directional, the power flow in the crushing cross-section disturbing and the break in a cross-section deflecting a cross-section perpendicular to the longitudinal axis of the bolt, such as holes, millings, grooves, notches, are provided.

Bearbeitungen der vorerwähnten Art sind bei Maschinenteilen an sich allgemein üblich und auch bei Werkzeugen, z. B. Fräsern, bekannt, jedoch bislang nicht dazu benut2t worden, bei Biege- oder Scherbeanspruchungen einen senkrecht zur Hauptachse des Maschinenteiles verlaufenden Bruch zu erzielen. So ist es beispielsweise bekannt, den Übergang zwischen einem aufgeschrumpften Kurbelarm und der Kurbelwelle durch Hohlkehlen zu bilden, um die Kerbwirkung herabzusetzen. Es hat sich auch gezeigt, daß bei Wellen mit Querbohrungen infolge Drehspannungen auftretende Risse von den Querbohrungen ausgehen und in einem Winkel von etwa 45⁰ gegen die Achse geneigt verlaufen. Diese Feststellung konnte kein Hinweis dafür sein, bei auf Biegung oder Scherung beanspruchten Bolzen außer der Eindrehung noch Querbohrungen vorzusehen,- um den Bruch im Sinne der Erfindung abzulenken und zu verbessern. Machinings of the aforementioned type are generally common for machine parts and also for tools such. B. milling cutters, known, but so far not been used to achieve a break perpendicular to the main axis of the machine part in the event of bending or shear stresses. For example, it is known to form the transition between a shrunk-on crank arm and the crankshaft by fillets in order to reduce the notch effect. It has also been shown to proceed with shaft with transverse holes due to rotational stresses occurring cracks of the transverse bores and are inclined at an angle of about 45 ⁰ relative to the axis. This finding could not be an indication of the fact that, in the case of bolts subjected to bending or shear stress, in addition to the turning, transverse bores should be provided - in order to deflect and improve the breakage within the meaning of the invention.

Erfindungsgemäß werden ferner die Brechbolzen zur Erzielung eines möglichst großenAccording to the invention, the shear pins are also used to achieve the largest possible

Verhältnisses der Festigkeit bei wechselnder oder stoßweiser Beanspruchung zur ruhenden Belastung aus einem Werkstoff hergestellt, gegen Kerbwirkungen wenig empfindlich Hierzu eignet sich Gußeisen, insbeson-•e Gußeisen hoher Festigkeit (Edelguß), große Unempfindlichkeit gegen Kerben hatte das Gußeisen zwar wieder zu einem wertvollen Konstruktionswerkstoff gemacht und ihm neue Aufgaben zugewiesen; die Erkenntnis jedoch, daß sich Gußeisen auch besonders gut für Brechbolzen eignet, ist bisher nicht zum Ausdruck gekommen.Ratio of strength with alternating or intermittent loads to static Load made from a material, not very sensitive to notch effects Cast iron is suitable for this, especially high-strength cast iron (high-grade cast iron), Great insensitivity to notches made cast iron a valuable construction material again and assigned him new tasks; the realization, however, that cast iron is also special well suited for shear pins, has not yet been expressed.

Auf der Zeichnung sind in den Abb. 2 bis 8 mehrere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß ausgebildeten Brechbolzen mit vorgesehener Eindrehung dargestellt.In the drawing, several exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. 2 to 8 trained shear bolt shown with intended recess.

Abb. 2 zeigt einen Brechbolzen in Ansicht. Abb. 3 bis 6 zeigen an der Stelle der Eindrehung ausgeführte Querschnitte von Brechbolzen verschiedener Ausbildung undFig. 2 shows a view of a shear bolt. Fig. 3 to 6 show the location of the recess executed cross-sections of shear bolts of various training and

Abb. 7 und 8 Ansichten von zwei weiteren Brechbolzen zum Teil im Schnitt.Fig. 7 and 8 are views of two further shear bolts, partly in section.

Der Brechbolzen 1 gemäß Abb. 2 ist an der Stelle der Eindrehung 2 mit einer Querbohrung 3 versehen. An dieser Querbohrung tritt bei Beanspruchung des Bolzens eine Spannungsspitze auf, so daß der Bolzen bei Überlastung von den Punkten 4 und 5 aus etwa gleichzeitig einreißt. Beim Weiterreißen schwenken die zunächst in Richtung der Hauptdruckspannungstrajektorien verlaufenden Bruchfiächen, wie aus Abb. 2 ersichtlich, nach der Eindrehung hin ein, so daß ein fast ganz im Querschnitt der Eindrehung liegender Bruch entsteht.The shear pin 1 according to Fig. 2 is at the point of the recess 2 with a cross hole 3 provided. A stress peak occurs at this transverse bore when the bolt is stressed so that the bolt tears at about the same time when overloaded from points 4 and 5. When tearing on pivot the ones that initially run in the direction of the main compressive stress trajectories As can be seen in Fig. 2, fracture surfaces after turning into an almost A fracture that lies entirely in the cross-section of the recess occurs.

Um von den Zufälligkeiten des Einbauens und einer möglicherweise eintretenden Verdrehung des Bolzens während des Betriebes unabhängig zu sein, empfiehlt es sich, zwei oder mehrere Querbohrungen vorzusehen. Auf diese Weise wird die gewünschte Wirkung bei jeder Lage des Brechbolzens eintreten.About the randomness of installation and any twisting that may occur To be independent of the bolt during operation, it is advisable to provide two or more cross bores. on in this way, the desired effect will occur in every position of the shear pin.

Die Querschnittsschwächung kann auf verschiedene Art vorgenommen werden. Statt, wie in Abb. 3 dargestellt, die Bohrungen 6 durchgehen zu lassen, können auch mehrere Anbohrungen 7 gemäß Abb. 4 vorgesehen werden. In Abb. 5 sind parallel zueinander verlaufende Bohrungen 8 vorgesehen. Statt durch Bohrungen kann die zusätzliche Querschnittsschwächung auch durch Einfräsungen 9 bewirkt werden (vgl. Abb. 6).The cross-sectional weakening can be carried out in various ways. Instead of, As shown in Fig. 3, the holes 6 can go through, several Drill holes 7 as shown in Fig. 4 are provided. In Fig. 5 are parallel to each other 8 holes provided. Instead of bores, the additional cross-sectional weakening can also be brought about by millings 9 (see Fig. 6).

Während bei der Ausführung nach Abb. 6 die Einfräsungen quer zur Längsachse des Bolzens verlaufen, sind bei der Ausbildung nach Abb. 7 parallel zur Längsachse verlaufende Einfräsungen 10 vorgesehen.While in the embodiment according to Fig. 6, the millings transverse to the longitudinal axis of the Bolt run, are parallel to the longitudinal axis in the training according to Fig. 7 Millings 10 are provided.

Wie Abb. 8 zeigt, kann eine Ablenkung des Bruches bei Verwendung von mit Eindrehungen versehenen Bolzen auch durch Unter-As Fig. 8 shows, the fracture can be deflected when using with indentations provided bolts also by under-

drehen der erzeugten Ringnut 11 erreicht werden, um den schrägen Bruch zu verhindern. Werden die Brechbolzen aus vergütetem oder gehärtetem Stahl hergestellt, so ist ihre Dauerbruchfestigkeit im Vergleich zur Gewaltbruchfestigkeit nur gering, weil solche Bolzen gegen die bei den beschriebenen Querschnittsstörungen auftretenden Spannungsspitzen besonders empfindlich, sind. Um im Vergleich zur Gewaltbruchfestigkeit eine möglichst hohe Festigkeit gegen wechselnde oder stoßweise Beanspruchung zu erreichen, müssen . derartige Brechbolzen aus einem Werkstoff angefertigt werden, der gegen solche Spannungserhöhungen wenig empfindlich ist. Hierzu eignet sich insbesondere Gußeisen. Es wird deswegen vorgeschlagen, derartige Bolzen aus diesem Werkstoff herzustellen. Da das gewöhnliche Gußeisen aber nur eine geringe Festigkeit besitzt, wird weiterhin vorgeschlagen, derartige Brechbolzen aus Edelguß, d. h. aus einem hochwertigen Gußeisen von hoher Festigkeit, herzustellen.turning the generated annular groove 11 can be achieved in order to prevent the oblique breakage. If the shear pins are made of tempered or hardened steel, then yours is Fatigue strength only low compared to the force breaking strength, because such Bolts against the stress peaks occurring with the cross-sectional disturbances described are particularly sensitive. In order to achieve as much as possible a To achieve high strength against alternating or intermittent loads, must . Such shear pins are made from a material that is resistant to such Voltage increases is not very sensitive. Cast iron is particularly suitable for this. It it is therefore proposed to produce such bolts from this material. There but the usual cast iron has only a low strength, it is further proposed, Such shear pins made of precious cast, d. H. from a high quality cast iron of high strength.

Die angegebenen Bearbeitungen der Brechbolzen, insbesondere'die gemäß den Abb. 2biss, lassen sich, auch zur Erreichung des beabsichtigten Bruchverlaufes bei Brechbolzen mit von vornherein ungeschwächtem Querschnitt vorsehen.The specified processing of the shear bolt, in particular the one according to Fig. 2biss, can also be used to achieve the intended fracture path with shear bolts Provide a cross-section that is not weakened from the outset.

Claims

Patent claims:

ι. Shear pins that are subjected to bending and / or shear stress to the shooter of machines and machine parts against overload with weakened at one point Cross-section at which the bolts break in the event of an overload, characterized in that, that at the point of the cross-section weakening towards the inside of the cross-section directed, the flow of force in the crushing cross-section disturbing and the break in a cross-section deflecting a cross-section perpendicular to the longitudinal axis of the bolt, such as stanchions, millings, grooves, notches, are provided are.

2. Shear pin according to claim 1, characterized by one or more transverse bores (3, 6, 8).

3. Shear pin according to claim 1, characterized by several radially extending Drilling (7).

4. Shear pin according to claim 1, characterized by several millings (9) running transversely to the longitudinal axis.

5. Shear pin according to claim 1, characterized by several parallel to the longitudinal axis running millings (10).

6. Shear pin according to claim 1 with recess, characterized in that the flanks of the recess (11) turned underneath are.

7. shear pin according to claim 1 to 6, characterized in that the shear pin to achieve the greatest possible strength ratio with changing or intermittent loading for static loading made of a material, in particular cast iron that is not very sensitive to notch effects.

8. shear pin according to claim 1 to 7, characterized in that it consists of one Cast iron of high strength (noble cast) exist.

1 sheet of drawings