DE699151C - Einrichtung zum Abfedern schwingender Maschinenteile - Google Patents

Description

D 78556

Es, sind Einrichtungen zum Abfedern schwingender Maschinenteile bekannt, die aus Stabfedern bestehen, die durch Einlegen in radiale Schlitze von Halteringen zu einem Bündel vereinigt sind.

Die bekannten Einrichtungen dieser Art sind jedoch im wesentlichen ■ nur zum, Abfedern von Drehschwingungen geeignet und als federnde Träger nicht verwendbar. Um sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung auftretende Kräfte abfedern zu können, und zwar bei weicher Federung in Umfangs richtung und härtet Federung in den anderen Richtungen, bei geringem Gewicht und Raumbedarf und zuverlässiger Überleitung der Kräfte aus den Federn in die Halter, sind gemäß der Erfindung die zwischen den Halteringen freiliegenden Stabfedern in den außen geschlossenen und innen offenen Schlitzen fest eingespannt.
. Diese Einspannung kann z. B. in der Weise erfolgen, daß im Durchmesser veränderbare Spannkörper benutzt werden, die die Stabfedern gemeinsam nach auswärts indieSchlitze pressen. Die Stabfedern können aber auch in die Schlitze lose eingesetzt und durch dazwischen eingebrachte erhärtende Masse festgestellt werden.

Die Zeichnungen zeigen, mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt Abb. 1 die Einrichtung im Längsschnitt, Abb. 2 einen Querschnitt nach A-B der Abb. Ί, Abb. 3 eine Ansicht bei" Lagerung in einem Ständer, Abb; 4 eine zweite Ausführungsform im Längsschnitt, Abb. 5 einen Querschnitt nach C-D der Abb. 6 und Abb. 6 einen Schnitt nach E-F der Abb. 5. Die Abb. 7 bis 10 zeigen Einzelheiten. Die Abb. 11 und Γ2 zeigen ein anderes Beispiel der Verbindung im Längs- und Querschnitt, die Abb. 13 und 14 ein Beispiel ihrer Herstellung.

Beim Beispiel der Abb. 1 bis 3 sind 1 die Stabfedern, die um eine ideelle Achse 2-2

herum in kleiner Entfernung von dieser so gruppiert sind, daß die rechteckigen Querschnitte dieser Federn hochkantig und radial zur ideellen Achse gestellt sind. Die Verbinr dung dieser Stabfedern zu einem Bündel erfolgt z. B. an drei Stellen bei 3,4 und 5, wobei die Verbindung bei 3 und S der Lagerung an einem Ständer 6 (Abb. 3) und jene bei 4 der Befestigung eines Armes 7 dient, ι» der belastet ist und dessen Schwingbewegungen abzufedern sind. .

Zur Verbindung der Stabfedern an den Stellen 3, 4, 5 dienen Halteringe 8, die mit radial verlaufenden und nach innen offenen Schlitzen 9 versehen sind. In diese Schlitze werden die Stabfedern 1 eingesetzt. Zur Feststellung der Federn in den Halteringen 8 dienen hier Spannkörper, die z. B. je aus einer kurzen, längs geschlitzten, außen zylindrischen und innen konischen Hülse 10 und aus einem in diese passenden Konus 11 bestehen und mittels je einer auf die Hülse sich stützenden Schraube 12 im Durchmesser so vergrößert werden können, daß die Hülse 10 «5 sämtliche Stabfedern 1 radial nach außen an das Ende der Schlitze 9 drückt und dadurch in den Halter ingen 8 feststellt. An den Stellen 3 und 5 "ist nur je ein Spannköxper wirksam; in der Mitte bei 4 werden zweckmäßig zwei Spannkörper angewendet. -

Zur axialen Feststellung der Stabfedern an den Halteringen 8 dient an der Stelle 4 je ein Stift 13, Nase o. dgl., der in den Schlitzen 9 so angeordnet ist, daß er beim Einsetzen der Stabfeder in eine Kerbe 14 derselben eingreift. An den Endstellen 3 und 5 dient hierzu ein Sprengring 15, der axial außerhalb der Schlitze 9 in eine Ringnut 16 des Ringkörpers 8 und in Kerben 17 der Stabfedern 1 eingreift.

Da diese Feststellungen der Stabfedern in den Ringen 8 infolge der Ausnehmungen 14 und 17 Schwächungen der Stabfedern hervorrufen, so erfolgen die Feststellungen an Stellen, an welchen die Stabfedern gar nicht oder möglichst wenig beansprucht werden, also an der Stelle 4 in der Mitte" der Breite und an den Stellen 3 und 5 axial außerhalb der Schlitze 9.

Wie ferner aus Abb. 1 ersichtlich ist, erhalten die Stabfedern im federnden (freiliegenden) Teil durch Änderung der Höhe des Querschnittes (siehe h¹ und h²) einen solchen Querschnittsverlauf, daß die . aus Biege- und Drehspannungen zusammengesetzten ideellen Spannungen in allen Federquerschnitten annähernd gleich sind. Der gleiche Erfolg kann durch eine beliebige Änderung des Federquerschnittes erreicht fio werden; die Querschnittsänderung kann beim dargestellten rechteckigen Querschnitt außer durch Änderung der Höhe durch Änderung der Dicke oder beider erfolgen. Haben die 'Stabfedern z. B. runden Querschnitt, dann ' -kann dieser Effekt durch Änderung des ■■' Durchmessers oder durch Abflachung des Querschnittes erzielt werden. Ausrundungen in Höhe bei 42, Abb. 1, in Dicke oder Durchmesser können zur besonderen Entlastung der Austrittsstellen der Stabfedern aus den Ringen dienen.

Die Wirkung der beschriebenen Vorrichtung ist mit Bezug auf Abb. 3 die, daß beim Hin- und Herschwingen des belasteten Armes 7 die Stabfedern 1 gespannt, nämlich· auf Biegung und Drehung beansprucht werden und dadurch den Arm abfedern. Die übrigen auf die Vorrichtung einwirkenden Kräfte, insbesondere die senkrecht zum Federbündel wirkenden Kräfte werden beim dargestellten Beispiel mit ideeller Achse. 2-2 gleichfalls Von den Stabfedern 1 aufgenommen und auf die Halter 3, 5 und das'-Lager 6 übertragen. Beim dargestellten Fall bilden die Stabfedern 1 einen an beiden Enden eingespannten oder aufliegenden Träger, der dazwischen die Last trägt. Um dabei Überbeanspruchungen der sich durchbiegenden Stabfedern zu verhindern, können Stützanschläge vorgesehen sein. Beim gezeigten Beispiel ist am mittleren Ring 8 ein Rohr 25 befestigt, das alle Stabfedern umgibt und bis zu den beiden seitlichen, an,, den Stellen 3 und S befindlichen Ringen 8 reicht, wo ein Spielraum 26 besteht.

Vom Standpunkt der Gewichtsersparnis ist ein verhältnismäßig hoher Anteil an Drehspannung bei gegebener, aus Biege- und Drehspannung zusammengesetzter Gesamtspannung, sogenannter ideeller Spannung günstig. iq° Große Durchmesser der gesamten Einrichtung im Verhältnis zu deren Länge ergeben hohen Anteil an "Biegespannung, gestreckte Querschnitte der radial gestellten Blätter hohen Anteil an Drehspannung. Als günstig haben sich im allgemeinen solche Anordnungen erwiesen, bei denen das Verhältnis der Drehspannung zur Biegespannung am Austrittsquerschnitt der Federn vom Verbindungskörper zwischen 3 :1 und 1 13 liegt, no

Beanspruchungsspitzen in den Stabfedern können auch dadurch vermieden werden, daß eine geringere Beanspruchung an deren Austrittsstellen aus 'den Körpern angestrebt wird, z.B. dadurch, daß die Stabfedern eine größere Drehlänge als Biegelänge erhalten. Ein' Ausführungsbeispiel hierfür zeigen die Abb. 7 und 8. Die Stabfedern 1 sitzen an der inneren Kante a* überhaupt nicht im Schlitz 9 und an der äußeren Kante b wegen der Schlitzverbreiterungen 9' auf eine kleinere axiale' Länge c im Schlitz 9 als der. übrige Teil des

Federquerschnittes. Daher reicht die Biegelänge der Stabfeder bis zur Stelle d und die_; Drehlänge weiter bis in das Innere bis zur Stelle e. Die Schlitzverbreiterungen 9' können

"5 auch über die ganze Breite der Verbindungskörper 8 reichen, wie die strichpunktierten Linien in Abb. 8 angeben.

Zur Feststellung der Stabfedern 1 an den Halteringen 8 auch in tangentialer Richtung können die Schlitze 9 radial nach außen etwas verengt oder die Stabfedern durch Keile festgespannt werden.

Beim Beispiel der Abb. 9 wird die Stabfeder ι im Schlitz 9 des Halteringes 8 durch

■5 einen zwischen beiden in der Richtung der Federlänge eingetriebenen Keil 18 festgeklemmt. Beim Beispiel-der Abb. 10 sind die zwischen den Schlitzen 9 stehenbleibenden Teile bzw. Sektoren 8' des Halteringes 8 ge-

^a°· spalten (Spalt 19), und die Sektorteile werden durch zwischen ihnen eingetriebene konische Stifte 20 oder Keile auseinandergetrieben, wodurch sie die Stabfedern in^den Schlitzen festklemmen.

²S ' Bei dem in den Abb. 4, 5 und 6 dargestell·- ten Ausführungsbeispiel werden Stabfedern angewendet, die je aus zwei z. B. durch Nieten 21 miteinander verbundenen Stabfedern i', 1' (Federblätter) bestehen. Bei dieser Ausgestaltung können ein oder mehrere Verbindungsnieten 21 zur axialen Feststellung der Stabfedern 1 in den Schlitzen 9 der Halteringe 8 dienen. Zu diesem Zwecke sind an den Seitenwänden der Schlitze 9 ein oder mehrere Nuten 22 vorgesehen, in welche beim radialen Einsetzen der Stabfedern in die Halteringe von innen her die nötigenfalls verstärkten Nietköpfe 23 oder sonstige Vorsprünge eintreten. Natürlich können dabei auch anders geformte Köpfe in eckige Nuten eingreifen. In diesen Figuren ist ferner dargestellt, daß die Ringe 8 bzw. deren Sektoren zwischen den Stabfedern mit Ansätzen oder Verlängerungen 24 versehen sind, die im wesentliehen die Gestalt dieser Sektoren aufweisen und an ihren freien Enden im Bogen verjüngt -sind, so daß sich gewölbte Flächen ergeben. An diese Ansätze legen sich die Stabfedern bei zunehmender Ausfederung allmäh-

5» lieh an, wodurch übermäßige Spannungen an den Einspannstellen der Stabfedern (an deren Austrittsstellen aus den Halteringen 8) vermieden werden und außerdem eine progressive Federung infolge Verkürzung der Federlänge erzielt wird.

In den Abb. 11 und 12 ist ein, weiteres Ausführungsbeispiel der Festlegung der Stabfedern ι in einem Verbindungskörper im Längs- und Querschnitt dargestellt. Die Stabfedern 1 werden in Schlitze bzw. Höhlungen 9 des Halteringes 8 lose, nämlich mit Zwischenräumen 31 .eingezogen'; diese Höhlungen sind z. B. an beiden Enden offen und werden radial nach einwärts durch einen eingesetzten Zylinder 32 begrenzt. Die Zwischenräume 31 werden durch irgendeine eingepreßte oder eingegossene und erhärtende bzw. erstarrende Masse, wie z. B. Kunstharz oder Metalllegierungen, ausgefüllt.

Um die Stabfedern 1 im Haltering 8 zu verankern, werden beide mit Vertiefungen, Ausnehmungen oder Durchbrechungen versehen, die von der eingebrachten Masse ausgefüllt werden. In der Zeichnung sind die Stabfedern mit Kerben 33 und der,Verbindungskörper 8 mit Ausnehmungen 34 versehen, in die die Masse eintritt.

-Die Abb. 13 und 14 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Einpressen der Masse. Das angewendete Verfähren besteht darin, daß der Haltering 8 samt, den eingesetzten Stabfedern 1 in eine zerlegbare Form eingebracht wird, mittels welcher die Masse mit Hilfe von Leitkörpern in die Zwischenräume 31 eingepreßt wird.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einer zweiteiligen Form35,36, welche um-den Haltering 8 - gespannt wird und dabei einen mehrteiligen Abschluß deckel 37 an der Form festlegt. In die Form wird ferner ein Deckel "-9° 38 eingeschraubt, der den Einpreß stutzen 39 für die Masse trägt. In den Körper 8 wird ein den Hohlzylinder 32 ausfüllender Zylinder 40 eingesetzt, der mit einem Füllkörper 41 aus einem Stück bestehen kann. Die bei 39 ^ÖS eingepreßte Masse wird durch den Füll- und Leitkörper 41 zu den Zwischenräumen 31 und sonstigen Hohlräumen geleitet, die' ausgefüllt werden. Nach erfolgter Erhärtung der Masse ■ wird die Form vom Haltering 8 abgenommen <°° und die überflüssige bzw. vorstehende 'Masse entfernt:

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Abfedern schwingender Maschinenteile, bestehend aus Stabfedern, die durch Einlegen in radiale Schlitze von Halteringen zu einem Bündel vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, "» daß die zwischen den Halteringen freiliegenden Stabfedern (1) in den außen geschlossenen und innen offenen Schlitzen (9) fest eingespannt sind.

2. Federeinrichtung nach Ansp'ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellung der Stabfedern (1) in den Schlitzen der Halteringe (8). durch von deren Mitte aus auf die Stabfedern gemeinsam wirkende Mittel erfolgt.

3. Federeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anwen-

dung von im Durchmesser verstellbaren Spannkörpern (io, ii) in der Mitte der Halteringe (8) zum gemeinsamen Nachaußendrücken der Stabfedern (i).

4. Federeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabfedern (1) in die Ausnehmungen oder Schlitze (9) der Halteringe (8) mit Zwischenräumen (31) eingesetzt und durch in letztere gemeinsam eingepreßte oder eingegossene, erhärtende bzw. erstarrende Masse festgestellt sind.

5. Federeinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabfedern durch Änderung ihres Querschnittes im federnden Teil so gestaltet sind, z.B. der radial gestellte rechteckige Querschnitt so verschiedene Höhe hat, daß die ideellen Spannungen (zusammengesetzte Biege- und Drehspannungen) in allen Querschnitten annähernd gleich hoch sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Stabfedern (1) an den Querschnittsteilen (a, b) größter und kleinster Entfernung von der Bündelachse eine größere freie Länge haben als an den mittleren Teilen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen