NO172816B - Leddkjetting - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en kjetting omfattende en rekke sammenkoplede ledd, idet hvert ledd omfatter to motsatte, C-formede ender som er forenet ved hjelp av sammenføyende grenpartier når leddet betraktes i rett vinkel på et langsgående symmetriplan for leddet som gjennomskjærer de C-formede ender og de sammenføyende grenpartier, idet det langsgående symmetriplan inneholder leddets midtre tverrakse, idet hver C-formet ende omfatter et sentralt kroneparti og skuldre som er beliggende på hver side av det sentrale kroneparti.

Ovennevnte type leddkjetting er velkjent og har vanligvis dobbeltkrummede overflater for overføring av last fra ledd til ledd. Det mest vanlige er at leddene i denne leddkjetting fremstilles av en ensartet (f.eks. rund) stang ved at stangen bøyes til motsatt U-form og de tilstøtende ender av den bøyde stang sveises for å danne et i hovedsaken elliptisk ledd. En sentral stiver som er kjent som ."stolpe", er ofte anordnet ved ellipsens minste diameter for å forsterke leddet. Leddene i disse tidligere kjente kjettinger har der-for et i hovedsaken sirkulært grentverrsnitt, og disse tidligere kjente kjettinger anbringes vanligvis rundt lommefor-synte drivhjul (kjettingtromler) og krumme flater, såsom skipsstevner og klyssrør-gillingskne, på tross av at høye bøyespenninger oppstår i spesielle ledd når de befinner seg i et lommeforsynt drivhjul eller mellomhjul, og når et ledd av kjettingen er understøttet på et sentralt beliggende opp-lagringspunkt når kjettingen er strukket stramt rundt en krum flate med forholdsvis stor radius og står under en vesentlig belastning.

I et lommeforsynt hjul er annethvert ledd under-støttet ved sine skuldre mens det ligger flatt i en lomme, og belastning utøves på .leddet av det neste ledd som svinger fritt på dette i et spor i hjulet i rett vinkel med lommens bunn. Dette frembringer en vesentlig eksentrisitet mellom lastanvendelse og understøttelse og forårsaker et stort bøye-moment som frembringer meget høye bøyespenninger i det i lom-men anbrakte ledd. Den ensartede, runde stang som danner leddet, tilveiebringer ikke den beste form, orientering og posisjon av leddsnitt for å minimere og oppta disse frem-kalte bøyespenninger.

Når videre en stolpeleddkjetting strekkes stramt rundt en buet flate, vipper leddene automatisk til en hel-ling på ca. 45° med overflaten da dette er tilstanden med minimal potensiell energi med kjettingens akse i den minst mulige avstand fra overflaten. På grunn av den ovale form på hvert ledd er leddene i denne stilling understøttet på

skrå i sentralt beliggende kontakt- eller opplagringspunkter nær stolpene, og utsettes således for meget høye bøyespennin-ger som ofte skader leddene. Den mest alvorlige skademulig-het opptrer når et ledd presses på kant i kontakt med den krumme flate like før vipping til den 45°'s minimumsenergi-stilling.

Fra DE-C-922 386 er det kjent et ledd for en leddkjetting hvor leddet omfatter C-formede ender som er forbundet ved hjelp av sammenføyende grenpartier, og leddet er utformet slik at dets utvendige profil betraktet i leddets plan har innsvinget form ved de sammenføyende grenpartier. Denne konstruksjon med innsvinget form av leddet kan medvirke til å redusere spenningsbelastningen i leddet når leddkjettingen strekkes stramt rundt krumme flater, for eksempel ved skipsak-terstevner eller klyssrør-gillingskne. US-A-3 864 906 viser ledd for kjettinger hvor motstandsmomentet om en akse normalt på leddets plan for tverrsnitt ved leddskuldrene er større enn det tilsvarende motstandsmoment ved de sammenføyende grenpartier av leddet, og dette arrangement kan tilveiebringe en forbedret spenningsfordeling i leddet når leddkjettingen står under belastning.

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et ledd for anvendelse i leddkjettinger hvor ytterligere forbedret spenningsfordeling er til stede i leddet under kjettingbelastning.

Ovennevnte formål oppnås med en kjetting av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved at leddtverrsnittene ved hver skulder har et areal eller en form som er forskjellig fra arealet eller formen ved det tilsvarende sentrale kroneparti, slik at motstandsmomentene av de nevnte tverrsnitt ved hver skulder tatt om en akse som passerer gjennom det geometriske tyngdepunkt til vedkommende tverrsnitt og står normalt på leddets langsgående symmetriplan, er større enn de tilsvarende motstandsmomenter av de nevnte tverrsnitt ved det tilsvarende, sentrale kroneparti, idet tverrsnittene mellom skuldrene og kronen varierer via en jevn, gradvis endring.

Ved å tilveiebringe større motstandsmoment ved skulderpartiene reduseres bøyespenninger ved skuldrene. Videre har man funnet at den gradvise reduksjon av motstandsmomentet fra skuldrene i retning mot kronepartiet ansporer kronepartiet til å "vikle seg rundt" kronepartiet av det nærmest tilstø-tende ledd under belastning, både for å begrense bøyningen, og følgelig spenninger i kronen, og for å spre belastningen over kronepartiet og således redusere den momentarm som forårsaker bøyespenninger i skuldrene.

Dybden av ovennevnte tverrsnitt målt i det langsgående symmetriplan er fortrinnsvis større ved hver skulder enn ved det sentrale kroneparti.

De nevnte tverrsnitt ved det sentrale kroneparti og de tilsvarende skuldre omfatter fortrinnsvis motsatte, bueformede deler, idet krumningsradien av den ene av de buef ormede deler er vesentlig større enn.krumningsradien av den andre del.

En utførelse av oppfinnelsen skal beskrives som eksempel i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et sideriss av et ledd av en kjetting ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et gjennomskåret grunnriss av leddet på fig. 1 etter snittlinjen A-A, fig. 3 viser et snitt av leddet etter snittlinjen K - K på fig. 1, fig. 4 -

9 viser snitt av leddet etter de respektive snittlinjer C - C, D - D, E - E, G - G, H - H og M - M på fig. 1, fig. 10 og 11 viser driftsmåter for en kjetting som er dannet av leddene på fig. 1-9, fig. 12 viser til sammenlikning virkemåten av en leddkjetting ifølge den kjente teknikk, fig. 13 viser i gjennomskåret enderiss kjettingen på fig. 1 skrått understøttet på en sylindriske overflate, og fig. 14 og 15 viser henholdsvis et sideriss og et gjennomskåret enderiss (etter snittlinjen K - K) av et modifisert ledd ifølge oppfinnelsen.

Idet det henvises til tegningene og særlig til fig.

1, omfatter en ankerkjetting en rekke sammenlenkede stolpeledd 1 som hvert er symmetrisk i forhold til en sentral tverrakse Y - Y for leddet, idet hvert ledd 1 omfatter C-formede ender 2 som er sammenføyd ved hjelp av grenpartier 3 med en sentral stolpe 4 ved grenpartiene 3. Det er således tilveiebrakt et par innbyrdes adskilte åpninger 5 gjennom hvilke tilstø-tende ledd passerer. Hver C-formet ende 2 omfatter et topp-eller kroneparti 6 og skulderpartier 7 nær kronepartiet.

Det konvensjonelle rundstang-stolpeledd er vanligvis angitt ved eller betegnet med stangens nominelle diameter D (f.eks. 76 mm), og kjettingdelingen er definert ved formelen

P = 4D. Det foreliggende ledd 1 har ikke rundstang-tverrsnitt, men kjettingdelingen kan måles, dvs. innvendig avstand P mellom kronepartier, og for bekvemmelighetens skyld betegnes det foreliggende ledd som om det var et rundstangledd ut fra den angitte formel, dvs. D = P/4. Leddene 1 kan være fremstilt av legert stål, og leddet ifølge eksemplet betegnes som et 76 mm-ledd.

Leddets tverrsnitt ved kronepartiene 6 nærmer seg til en elliptisk form (se fig. 2) og har en krum ytre overflate 0 og en krum indre overflate I som er forenet med den ytre overflate 0 ved sideflater T, idet den ytre overflate 0 har en radius RQ som er større enn den indre overflates I radius R . Slik det kan innses av fig. 4 og 5, øker radien RQ vesentlig i skulderpartiene 7, men i grenpartiene 3 har

de ytre overflater 0 vesentlig rundtaggede (engelsk: scal-loped) sider 8 (se fig. 3 og 9), idet tangenten til de rundtaggede sider 8 danner en vinkel på ca. 43° med leddets plan, dvs. det langsgående symmetriplan XY.

Et vesentlig trekk ved leddet 1 er at de ytre overflater 0 av grenpartiene 3 har innsvinget form (se fig. 1) i sideriss, slik at bredden Wx av leddet i det midtre snitt K - K (fig. 3) er vesentlig mindre enn leddets maksimale bredde W2 som opptrer i snittet G - G (fig. 7). I dette eksempel er W1/W2 = 0,85, men andre forhold er mulige, og eksempelvis kan forholdet være så høyt som 0,97 eller så lavt som 0,75 for å virke på sylindriske overflater med radier 2OD til 1,5D. Fordelene med denne innsvingede konstruksjon vil innses ut fra en betraktning av fig. 10 som viser kjettingen på fig. 1 idet den passerer rundt en sylinder 11. Der hvor sylinderens 11 radius Rc er ca. 235 mm (dvs. 3,ID), kan det således innses at for leddet 1 med betegnel-sen 76 mm danner de spesielle ledd hvis ytre overflater kontakter sylinderens 11 overflate, kontakt med sylinderover-flaten over hele det innsvingede parti av den ytre overflate. Der hvor sylinderen 11 har en radius Rc som er større enn

ca. 235 mm (f.eks. 267 mm som vist stiplet på fig. 10), danner ledd som kontakter sylinderen 11, sådan kontakt i hovedsaken utelukkende i innbyrdes adskilte punkter S-^, S2. For 3,1 D <<> Rcv<<> <^o ligger videre posisjonen av hvert av de adskilte punkter S1 eller S2 mellom snittene H - H og G - G

som angitt på fig. 1. Den bøyemomentarm V-^ som er definert ved avstanden fra hvert kontaktpunkt S1, S2 til planet XY

for et tilstøtende ledd, er mindre enn den tilsvarende bøye-momentarm V2 for det på fig. 12 viste ledd ifølge den kjente teknikk. I kraft av ovennevnte støttearrangementer blir bøyemomentvirkninger som følge av den skråttstilte strekkbelastning T på leddet 1 vesentlig redusert i leddet, sammenliknet med enkeltstående midtpunktbelastning slik det var tilfellet med den tidligere ankerkjetting (rundstangl som vist på fig. 12. Der hvor sylinderens 11 radius Rc er betydelig mindre enn ca. 235 mm, er fordelene med hensyn til bøye-moment reduksjon for den ankerkjetting som har ledd 1 ifølge oppfinnelsen som er betegnet 76 mm, ikke så store, men det er etablert praksis på det område hvor 76 mm-kjetting an-vendes, å benytte krumninger i kjetting-:håndterende innret-ninger med en radius som er lik eller større enn 266 mm, og det er praktisk og gjennomførlig å begrense krumningsradien for klyssrør-gillingskne og skrogplatekledninger på liknende måte.

De rundtaggede sider 8 av grenpartiene 3 tillater dessuten leddet å rotere om sin lengdeakse X - X mens det er i kontakt med en sylindrisk overflate med en radius R > 3,1 D, slik at ingen punktbelastning på et opplagringstidspunkt vil opptre ved sentrum av leddet. Rundtaggingen eller sirkelseg-mentformingen er videre tilstrekkelig til å tillate opptil 4° avskråning av leddene utover de 90° i forhold til hverandre når de vikles rundt og i kontakt med en sylindrisk overflate.

Det er et ytterligere sætrekk ved leddet 1 at skulderpartiene 7 har en større snittdybde, et større snittareal og et større motstandsmoment enn kronepartiene 6. Det kan innses av fig. 4 - 6 at de på disse figurer viste skulder-tverrsnitt har større dybde og areal enn det sentrale krone-tverrsnitt A - A på fig. 2 og det midtre tverrplan-snitt K - K på fig. 3.

Idet det henvises til fig. 1, angir følgende tabell arealet, dybden (retning S-S, se fig. 5) og motstandsmomentet (om en tverrgående akse N-N gjennom det geometriske tyngdepunkt) for snitt A-A til K - K angitt på fig. 1 ut-trykt ved et forhold med referanseverdien i snittet D - D (angitt som enhet i tabellen):

Ijjjj = treghetsmoment om akse N-N; d = maksimal avstand fra

N - N i retning S-S.

Tilveiebringelsen av et forholdsvis høyt motstandsmoment i snittet DD reduserer bøyespenninger ved skuldrene 7 hvor høy spenningskonsentrasjon er kjent å være til stede i rundstang-stolpeleddkjettinger. Den gradvise reduksjon av motstandsmoment i retning mot kronen ansporer videre kronepartiet 6 til å "vikle seg rundt" kronen på det nærmest tilstø-tende ledd under belastning, både for å begrense bøyningen og følgelig spenninger i kronen 6, og for å spre belastningen over kronepartiet og således redusere den momentarm som forårsaker bøyespenninger i skuldrene 7. De forholdsvis lave motstandsmomenter av snittene av de sammenføyende grener 3 over den betydelige avstand mellom snittene GG og KK tillater bøyning å opptre uten uakseptabelt høy spenningskonsentrasjon. Dyperegjøringen av snittene ved skuldrene 7 tjener også til å redusere eksentrisiteten mellom belastningsutøvelse og støtte-punkter i ledd som ligger flate i lommene på drivhjul og mellomhjul, og således til å redusere de høye bøyespenninger som fremkalles ved passering over sådanne hjul.

Grenpartiene på hver side av en felles åpning 5 konvergerer svakt i retning mot det tverrgående midtplan. Virkningen av dette er at når leddet står under strekk, opptrer sterkt reduserte trykkrefter i stolpen 4. Dette står i motsetning til det konvensjonelle, elliptiske ledd hvor de tilsvarende grenpartier divergerer, med det resultat at meget høye trykkrefter opptrer i stolpen når leddet står under strekk. Som følge av den sterkt reduserte trykkraft kan stolpen 4 ha betydelig redusert størrelse, og dette tilveiebringer en besparelse i vekt. Det ovennevnte ledd 1 ifølge oppfinnelsen kan i realiteten ha en vektreduksjon på ca. 20 % i forhold til konvensjonelle stolpeledd (rundstan<g>) og det foreliggende 76 mm-ledd vil veie ca. 32 kg sammenliknet med 4 0,5 kg for ruhdstangleddet.

Et særlig vesentlig trekk ved den foran omtalte ankerkjetting som benytter leddene 1, er at den fullstendig kan erstatte en tilsvarende, konvensjonell ankerkjetting uten behov for endring av den eksisterende kjetting~håndte-ringsutrustning.

Ankerkjettingen med ledd 1 har følgende ytterligere særtrekk: 1. De fortykkede skuldre 7 er konturert for å gi de samme lastoverføringssoner som en konvensjonell stolpeleddkjetting og følgelig sette kjettingen i. stand til å passe til konvensjonelle kjettingtromler. Fig. 11 viser ankerkjettingen ifølge den foreliggende oppfinnelse i inngrep med en kjettingtrommel 12. Den stiplede linje viser et konvensjonelt ankerkjettingledd i kjettingtrommellommen 12A. Last-overføringssonene er merket W på fig. 1 og 11. 2. Tett toroidemontering er tilveiebrakt ved kronen for å gi spredt understøttelse mellom ledd. 3. Motstandsmomentet for sentrale snitt KK for bøyning på tvers av leddets plan overskrider motstandsmomentet for konvensjonelle rundstang-stolpeleddmed lik deling med 5 1/2 %. 4. Bredden av kronen 6 av en C-formet ende i snittet AA ligger innenfor 5 % av den maksimale adskillelse mellom sidegrener av tilstøtende ledd. 5. Torsjonsfleksibilitet for den foreliggende kjetting i stram tilstand for elastisk deformasjon uten bli-vende deformasjon er + 3 1/2° over hver delingslengxie av kjettingen.

Leddene kan fremstilles ved hjelp av en støpeope-rasjon, men de kan også dannes ved smiing, for eksempel ved å benytte de teknikker som er beskrevet i GB-patentskriftene 353 131, 730 811 og 822 241.

Den foran omtalte ankerkjetting ifølge oppfinnelsen unngår videre følgende ulemper ved konvensjonell, elliptisk stolpeleddkjett ing: (a) Elliptisk rundstang-stolpeleddk jet ting har et ensartet grentverrsnittsareal som ikke belastes på ensartet måte under belastning og således forårsaker lokaliserte, høye spenningskonsentrasjoner som i vesentlig grad forkorter utmattingslevetiden, og videre forårsaker unødvendig høy leddvekt, hvilket gir lav spesifikk styrke. (b) Den forholdsvis lange stolpe ved ellipsens minste diameter (ellipsens lille akse) må ha tykt tverrsnitt for å bære de store kompresjonsbelastninger på ca. 40 % av kjettingstrekket som skriver seg fra den elliptiske form på leddene, og gjør således stolpeleddet unødvendig tungt. (c) De meget små kontaktarealer mellom lastover-føringsflåtene på tilstøtende ledd fremmer rask nedsliting av disse lastoverføringsflater.

Modifikasjoner er selvsagt mulige. For eksempel kan tverrsnittene av leddet ha andre former enn de som er vist. Oppfinnelsen omfatter i realiteten et ledd med "innsvinget" form hvor leddet har tverrsnitt med i hovedsaken sirkulær form. I en modifikasjon har den indre overflate av kronen et utflatet parti som vist stiplet på fig. 2, for å fremtvinge lastspredning mellom tilstøtende ledd på tross av fremstillingstoleranser, og spesielt for å redusere bøye-moment i hvert ledd ved å oppsplitte den resulterende, anvendte strekkbelastning i to halvdeler som hver er adskilt fra kjettingens akse, slik at momentene av hver av de nevnte halvdeler av den resulterende, anvendte strekkbelastning om nøytralaksen av tilstøtende, høyt påkjente snitt (f.eks. snittene DD, EE og FF) blir vesentlig redusert, og de maksimale strekkspenninger i sådanne snitt følgelig også blir vesentlig rédusert. Det utflatede parti som er vist stiplet, vil typisk være 20 mm til 40 mm bredt for en 76 mm-kjetting.

Mens fig. 1 viser kjettingleddet innsvinget når det betraktes i rett vinkel med leddplanet XY, ville det være mulig for leddet å være anordnet slik at innsvingnings-effekten er til stede når leddet betraktes i en vinkel i området 40 - 90° med leddplanet,XY, selv om leddet ikke er innsvinget på denne måte når det betraktes".: i rett vinkel med planet XY. Fig. 14 og 15 viser denne alternative konstruksjon. Når leddet på fig. 15 betraktes i retningen av pilen OV, vil en innsvingningseffekt være åpenbar som følge av

de diagonalt anordnede rundtagger eller avfasinger 81 og <8>2. Når leddet på fig. 14 og 15 er understøttet på en sylindrisk overflate med radius 3,1 D og med leddplanet XY skråttstilt i forhold til sylinderens akse, vil leddet være under-støttet på stort sett samme måte som beskrevet for det ledd som er vist på fig. 10, og dette Vil tilveiebringe reduksjo-ner i bøyemomentspenning sammenliknet med et konvensjonelt

rundstangledd. Spesielt når sylinderradien er større enn 3,1 D, vil leddet ha adskilt topunktskontakt på den sylindriske overflate. Leddkonstruksjonen på fig. 14 og 15 vil ha klare fordeler da den normale arbeidsmåte for en kjetting som passerer rundt en sylindrisk veiviser uten lommer, er med leddene skråttstilt i forhold til veiviseraksen (f.eks.

i en vinkel på 45°). For oppnåelse av tilfredsstillende belastningskarakteristikk for det modifiserte ledd, holdes tverrsnittsarealet av den innsvingede del stort sett lik tverrsnittsarealet av leddet på fig. 1 (for. et 76 mm-ledd) . Detterresulterer i at sidene av.åpningene 5 har svakt diver-gerende form slik det fremgår på fig. 14, slik at stolpen 4 blir utsatt for høyere kompresjonsbelastninger.

Fig. 13 viser kjettingen på fig. 1 understøttet på en sylindrisk overflate 11 med en radius på 3,1D og i en skrå vinkel med overflaten, dvs. den.midtre tverrakse Y-Y

er skråttstilt i forhold til senterlinjen (ikke vist) av den sylindriske overflate 11. Det rundtaggede parti 8 setter det understøttede kjettingledd i stand til å "vikle seg rundt" den sylindriske overflate. Kjettingen på fig. 14 og 15 vil være understøttet på liknende måte som på fig. 13 når kjettingleddene er anordnet på skråttstilt måte som vist.

Claims (8)

1. Kjetting omfattende en rekke sammenkoplede ledd (1), idet hvert ledd (1) omfatter to motsatte, C-formede ender (2) som er forenet ved hjelp av sammenføyende grenpartier (3) når leddet betraktes i rett vinkel på et langsgående symmetriplan (XY) for leddet som gjennomskjærer de C-formede ender (2) og de sammenføyende grenpartier (3), idet det langsgående symmetriplan inneholder leddets midtre tverrakse (Y-Y), idet hver C-formet ende (2) omfatter et sentralt kroneparti (6) og skuldre (7) som er beliggende på hver side av det sentrale kroneparti (6), KARAKTERISERT VED at leddtverrsnittene ved hver skulder (7) har et areal eller en form som er forskjellig fra arealet eller formen ved det tilsvarende sentrale kroneparti (6), slik at motstandsmomentene av de nevnte tverrsnitt ved hver skulder (7) tatt om en akse (N-N) som passerer gjennom det geometriske tyngdepunkt til vedkommende tverrsnitt og står normalt på leddets langsgående symmetriplan (XY), er større enn de tilsvarende motstandsmomenter av de nevnte tverrsnitt ved det tilsvarende, sentrale kroneparti (6), idet tverrsnittene mellom skuldrene (7) og kronen (6) varierer via en jevn, gradvis endring.

2. Kjetting ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at dybden av de nevnte tverrsnitt målt i det langsgående symmetriplan (XY) er større ved hver skulder (7) enn ved det sentrale kroneparti (6).

3. Kjetting ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at tverrsnittene ved det sentrale kroneparti (6) og de tilsvarende skuldre (7) omfatter motsatte, bueformede deler (I, 0, fig. 4-8), idet krumningsradien (Rq) av den ene (0) av de bueformede deler er vesentlig større enn krumningsradien (Rx) av den andre del (I).

4. Kjetting ifølge ett av kravene 1-3, KARAKTERISERT VED at motstahdsmomentet om en akse normalt på det langsgående symmetriplan (XY) av et tverrsnitt av hver skulder (7) er større enn det tilsvarende motstandsmoment av et tverrsnitt av det tilsvarende, sammenføyende grenparti (3).

5. Kjetting ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at dybden av de nevnte tverrsnitt målt i det langsgående symmetriplan (XY) er større ved hver skulder (7) enn ved de -sammenføyende grenpartier (3).

6. Kjetting ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at hvert ledd (1) er konstruert slik at leddets (1) utvendige profil har innsvinget form ved de sammenføyende grenpartier (3) når leddet betraktes i rett vinkel på det langsgående symmetriplan (XY).

7. Kjetting ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at hvert ledd (1) er konstruert slik at leddets utvendige profil ved de sammenføyende grenpartier (3) har rundtagget form når leddet betraktes i en vinkel med det langsgående symmetriplan (XY) i området 40°-90°.

8. Kjetting ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at den innsvingede del av leddet har en bredde () som ikke er større enn 90% av leddets (1) maksimale bredde (W2), idet bredden er målt i det langsgående symmetriplan (XY).