DE655954C

DE655954C - Elastische und verdrehungsfaehige Wellen

Info

Publication number: DE655954C
Application number: DEP71808D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-09-18
Filing date: 1935-09-18
Publication date: 1938-01-26

Description

Die bisher bekannten, auf Verdrehung beanspruchten Wellen und Achsen sowie die auf Elastizität beanspruchten Stäbe und Stangen, wie z. B. die Streben bei Flugzeugfahrgesteilen, haben alle miteinander den Nachteil, daß sie zu wenig elastisch und verdrehungsfähig sind.

Die gerade bei schnell laufenden Maschinen auftretenden Stöße fordern eine Welle, die in der Lage sein muß, derartige Unregelmäßigkeiten auszugleichen, denn das Überwinden irgendeines Widerstandes bringt Welle und damit Getriebe in dauernde Bruchgefahr. Ähnlich wie bei den Wellen, und Achsen verhält es sich bei Stäben und Stangen, wie Flugzeugfahrgestellen, Autoschalthebeln usf., die völlig unregelmäßig beansprucht werden und durch die viel zu geringe eigene Elastizität und dem Stoß oder der Belastung nicht immer gewachsen sind und häufig brechen.

Bei allen Wellen, Achsen, Stäben und Stangen, welche auf Biegung oder Verdrehung beansprucht sind, entstehen im Gefüge die verschiedensten Spannungen. Es muß nach

as dem Elastizitätsgesetz, z. B. bei horizontal einseitig eingespannten Wellen, Achsen, Stäben und Stangen, die obere Schicht sich verlängern und Zugspannungen aufweisen, wogegen die untere Schicht sich bei der Durchbiegung verkürzt und Druckspannungen erhält. Die äußersten Schichten sind hierbei am stärksten gezogen oder gedrückt, nach der Mittelachse zu nehmen die Spannungen ab und sind in der sog. neutralen Faser gleich Null, denn diese Neutralachse hat sich bei der Durchbiegung weder verlängert noch verkürzt. Das gleiche gilt sinngemäß bei einer Verdrehung.

Es ist weiter zu berücksichtigen, daß ein kleiner Materialfehler in der Welle usw. diese bei den verschiedensten Beanspruchungen meist zum Bruch bringt.

Um den größten Teil der geschilderten Nachteile zu vermeiden, insbesondere um ein stoßfreies Arbeiten zu erzielen, sind die verschiedensten Wege gegangen worden. Man hat versucht, nicht nur die Wellen, sondern auch die Kupplungen verdrehungsfähig zu konstruieren. Durch die biegsame Welle jedoch können z. B. diese Spezialkupplungen in Wegfall kommen.

Aber auch z. B. bei der Welle hat man Versuche angestellt, sie verdrehungsfähiger zu gestalten. ,Man hat aus einer Hohlwelle Längsstreifen ausgefräst, so daß die Welle gewissermaßen aus einer Anzahl nebeneinanderliegender Stäbe in 'einer Lage besteht. Jedoch ist die Herstellung kompliziert und teuer, die Verdrehungsfähigkeit nicht wesentlich regelbar und die Gefahr eines Wellentouches durch Materialfehler nur wenig eingeschränkt, da nur eine Lage derartiger Drähte zur Wirkung kommt. In einem anderen Falle hat man bei einer biegsamen Gelenkwelle Drähte benutzt, sie jedoch in ihrer Ruhelage verdreht, um eine Torsionsstarrheit zu erreichen.

Die vorliegende Erfindung geht von folgender Überlegung aus: Die jetzt bei den Wellen, Achsen, .Stäben und Stangen vorhandenen

Nachteile der Torsionsstarrheit bzw. dem Mangel an Elastizität lassen sich vermeiden, wenn Wellen, Achsen, Stäbe und Stängel^ aus einer Anzahl einzelner in ihrer Ruhelage;.' geraden, an ihren Enden zusammengefaßten* Stäben bestehen. - ._ν3

Diese, beliebiges Profil besitzenden Stäbe'· sind für sich allein hergestellt und an ihren* Enden in Bunden befestigt. Die Stäbe oder ίο Drähte sind bei Wellen kreisförmig, bei' Achsen, Stäben und Stangen beliebig in zwei oder mehrere Lagen angeordnet, wobei die Durchmesser der Stäbe bzw. Drähte in den einzelnen Lagen von innen nach außen abnehmen.

Der technische Fortschritt und die unerwartete Wirkung gegenüber dem Bekannten liegt nun darin, daß einmal ein Bruch der Welle, Achse, Stäbe und Stangen nahezu ausgeschlossen ist. Es kann wohl vorkommen, daß bei einer übermäßigen Beanspruchung auf Verdrehung, Zug oder Druck ein oder; mehrere einzelne Stäbe brechen, es kann jedoch als nahezu ausgeschlossen angesehen werden, daß alle Stäbe bzw. Drähte zu gleicher Zeit brechen. Dadurch ist die Sicherheit bei der Verwendung der neuen Welle, Achse, Stangen oder Stäben wesentlich gestiegen..

Weiter ist dadurch, daß die einzelnen Stäbe oder Drähte in ihrem Durchmesser von innen nach außen zu abnehmen, dem Elastizitätsgesetz weitgehendst entsprochen. Die dünnen Stäbe bzw. Drähte nehmen als die am stärksten gezogenen, gedrückten oder verdrehten äußersten Schichten die Spannungen viel ,^besser auf und gleichen dadurch die Stöße

der neuen Art passen sich leicht find schnell großen Drehzahländerungen durch üire hohe Torsionsfähigkeit an, was besonders

ei schnell laufenden Maschinen von großer '"Wichtigkeit ist. Eine ähnliche ausgleichende, nahezu vollkommen bruchsichere Wirkung tritt bei den Achsen der verschiedensten Fahrzeuge ein. Ebenfalls bei Stäben und Stangen, wie z. B. Flugzeugfahrgestellen oder Schalthebeln bei Kraftfahrzeugen, ist die Erfindung wegen ihrer Elastizität und nahezu vollkommenen Bruchsicherheit von großem Vorteil.

Claims

Patentanspruch:

Elastische Welle, Achse, Stangen oder Stäbe, die aus einzelnen, in ihrer Ruhelage geraden, an ihren Enden fest zusammengefaßten Stäben oder Drähten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die beliebiges Profil besitzenden Stäbe oder Drähte für sich allein hergestellt und an ihren Enden in Biunden befestigt sind und daß die Stäbe oder Drähte in zwei oder mehreren Lagen angeordnet sind, wobei die Durchmesser der Stäbe oder Drähte in den einzelnen Lagen von innen nach außen zu abnehmen. ·