DE694711C

DE694711C - Hohlwelle für Triebwerke an Luftfahrzeugen u.dgl.

Info

Publication number: DE694711C
Application number: DE1935D0069609
Authority: DE
Original assignee: PAUL BRENNER DR ING
Current assignee: PAUL BRENNER DR ING
Priority date: 1935-01-26
Filing date: 1935-01-26
Publication date: 1940-08-08

Description

Die Dauerfestigkeit von Hohlwellen, insbesondere Kurbelwellen von Luftfahrzeugmotoren, wird in hohem Maße durch Querbohrungen für die Schmier ölzufuhr), plötzliehe Querschnittsübergänge, Kerben und sonstige Stellen örtlicher Spannungserhöhungen herabgesetzt.

Ein bekanntes Mittel zur Verminderung der Dauerbruchgefahr an Querschnittsübergangen, Kerben u. dgl. ist die Vergrößerung der Abrundungsradien., Die Dauerfestigkeit an derartigen Stellen kann ferner durch Einsatzhärten oder Nitrieren sowie durch Kaltverfestigen (Drücken) der am meisten gefährdeten Werkstoffzonen erhöht werden.

Bei Querbohrungen .bringt jedoch die Anwendung dieser Maßnahmen keinen nennenswerten Erfolg. Der Durehmesser der Querbohrungen ist durch die den Lagerstellen

ao zuzuführende Ölmenge gegieben und'kann nicht beliebig geändert werden. Durch 'eine Abrundung des Randes der Querbohrung an der Wellenoberfläche würden sich zwar die Spannungen an dieser Stelle verringern lassen, bei nur wenig höherer Beanspruchting würde aber der Dauerbruch von der Innenwand der Welle seinen Ausgang nehmen, wo sich eine entsprechende Abrundung wegen schlechter Zugänglichkeit nicht anbringen läßt. Durch die Abrundung würde ferner eine unzulässige Verringerung des Wellenquerschnitts an der

■ durch die Querbohrung gefährdeten Stelle und eine Erhöhung der Flächenpressung an den Lagerstellen der Welle bewirkt werden. Ebenso läßt sich durch Einsetzen, Nitrieren oder Kaltverfestigen nur die Dauerfestigkeit der an der äußeren Wellenoberfläche liegenden Werkstoffzonen verbessern, da diese Behandlungsarten im Inneren der Querbohrung oder an der Innenwand der Welle aus herstellungstechnischen Gründen nicht durchgeführt werden können. Es ist bisher bekannt, bei Hohlwellen die Anbringung eines Außenbundes, d. h. eine örtliche Vergrößerung des Außendurchmessers zur Festigkeitssteigerung vorzusehen. Da aus Festigkeitsberechnungen auf Grund bekannter Formeln zu entnehmen ist, daß die Anbringung eines Innenbundes nur ganz geringe Festigkeitserhöhungen erzielen läßt gegenüber der Anbringung' des Außenbundes, ist bisher nie versucht worden, diesen Weg praktisch zu erproben, da mit einer Erhöhung der Festigkeit theoretisch nicht zu rechnen war. Bei Trommeln von Tur-binenläufen, die ebenfalls Drehmomente übertragen und auch Schwell- oder Wechselbeanspruchungen aufzunehmen, haben, hat man schon an den Stellen des Mantels, in denen Querbohrungen angebracht sind, den Innendurchmesser der Trommel auf eine Ro kurze Strecke verkleinert. Auf solche Trommeln bezieht sich jedoch die Erfindung nicht. Versuche haben ergeben, daß die Dauerfestigkeit von Hohlwellen mit Querbohrungen

in überraschendem Maße .dadurch gesteigert werden kann, daß der Durchmesser der Längsbohrung in der Nähe der Querbohrung verringert und dadurch die Wandstärke an dieser Stelle vergrößert wird. Die Ergebnisse dieser Versuche, bei denen Hohlstäbe aus Vergütungsstahl mit 60 mm Außendurchmesser und einer durchgehenden Querbohrung von 5 mm Durchmesser auf ihre Drehschwingungsfestigkeit geprüft wurden, sind in der Zahlentafel eingetragen. Die Stäbe der Versuchsreihe A waren mit einer Längsbohrung von konstantem Durchmesser (30 mm) versehen, während bei den Stäben der Versuchsreihe B der Durchmesser dieser Längsbohrung in der Nähe .der Querbohrung über eine kurze Strecke auf 20 mm verkleinert wurde. Die Längsbohrungen verschiedöner Durchmesser gingen allmählich ineinander über.

Zahlentafel

Versuchs reihe	Millionen Lastwechsel bis zum Bruch	Drehschwingungs festigkeit ην (kg/mtrf)
	4,0· 7.5	9.0 ' ■ . 8,5
* ί	6,0 ; 8,0	12,0 12,0

Die Stäbe der Versuchsreihe B erreichten also bei gleicher Lastwechselzahl eine annähernd" 50 o/o höhere" Drehschwingungsfestigkeit als die Stäbe der Versuchsreihe A.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

in der Zeichnung dargestellt, und zwar ist

_ eine Kröpfung einer Kurbelwelle in. Ansicht und teilweise im Schnitt abgebildet. Es sind α die Wellenzapfen, b der Kurbelzapfen, c die Kurbelwangen und d die für die Schmierölzufuhr zu den Lagerstellen dienenden Querbohrungen. Die Zapfen« und b sind mit Längsbohrungen / versehen, wobei an den Stellen e, an denen die Querbohrungen d vorgesehen sind, der Durchmesser der Bohrung auf ein kurzes Stück verkleinert ist. Entsprechend dem in der Nähe der Querbohrungen d wirksamen Spannungsverlauf gehen an den 5t. Stellen g die Durchmesser der Längsbohrungen c und / allmählich ineinander über.

Die Herstellung derartiger Hohlzapfen kann in einfacher Weise so vorgenommen werden, daß zunächst eine durchgehende Längsbohrung entsprechend dem kleineren Durchmesser an der Stelle e angefertigt wird und dann die nach außen liegenden Teile von beiden Seiten weiter aufgebohrt werden.

Das Verhältnis der Durchmesser der Längsbohrungen wird zweckmäßig so gewählt, daß an den durch Dauerbruch gefährdeten Stellen eine höhere" Verdreh- und Biegesteifigkeit erreicht wird als in den übrigen Wellenteilen.

Die Längsbohrungen verschiedener Durchmesser sollen entsprechend dem in der Nähe dieser Stellen wirksamen Spannungsverlauf allmählich ineinander übergehen.

Das beschriebene Verfahren kann sinngemäß an den durch Dauerbruch gefährdeten Stellen, insbesondere an Gewinden, Nuten, Kerben o. dgl. angewendet werden.

Claims

Patentanspruch:

Hohlwelle für Triebwerke an Luftfahrzeugen u. dgl., insbesondere hochbelastete Hohlkurbelwellen mit gehärteter oder gedrückter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen, an denen Querbohrungen, Nuten, Gewinde, Kerben o. dgl. in der Welle angebracht sind, der Durchmesser der Längsbohrung auf eine kurze Strecke verkleinert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen