SE502207C2 - Vinkeljusterbar skovelupphängning - Google Patents

Description

502 207 2 linjeanliggning, varvid linjens läge är konstant oavsett sko- velns vinkelläge i förhållande till navet.

Genom de samverkande, delsfäriska resp. delcylindriska kontaktytorna uppnås en effektiv och säker upptagning kraften från rotationslasten genom skjuvning. Utformningen av navklac- kens och skovelklackens respektive kontaktytor ger upphov till en trycklast fördelad i linjeanliggning, vars geometriska läge är konstant vid olika vinkelinställningar av skoveln. I prakti- ken sker en trycklastdeformation så att anliggningen sker över en viss yta, samtidigt som materialet deformationshärdas i detta område, vilket är gynnsamt ur hållfasthetssynpunkt. För att tillgodose gjutkrav kan navklackens cylindriska kontaktyta ges viss lutning.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning uppvisar skovelklacken vidare en åtminstone delvis cylindrisk periferiyta med ett hål som sträcker sig igenom klacken och uppvisar navets säte en urtagning belägen radiellt innanför navklacken för friktionssamverkan med skovelklackens cylindriska periferiyta liksom en ett hål omgivet av en på navets utsida anordnad an- liggningsyta, varvid ett spännorgan är avsett att föras genom nämnda hål för att medelst förspänning alstra en friktionskraft mellan skovelklack och navklack, som kvarhåller ett inställt skovelvinkelläge.

Genom att utforma navets säte med en urtagning uppvisande mot varandra snedställda ytor kan det vridande momentet tas upp separat genom ett motverkande friktionsmoment mellan urtagning- ens begränsningsytor och skovelklacken. Spännorganet kan lämpli- gen utgöras av en genomgående skruv samt mutter och bricka. När skruven dras åt med sin förspänningslast uppkommer två reak- tionskrafter som till beloppet kommer att vara väsentligt större än spännkraften på grund av de snedställda kontaktytorna. Sålun- da uppnås en förstoring av det tillgängliga mothållande frik- tionsmomentet, då detta är proportionellt mot de uppkomna reak- tionskrafterna.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen har hålet i navets säte formen av en slits och är anliggningsytan för spännorganet cylinderformad. Härigenom medges inställning av skovelbladet i olika vinkellägen genom att spännorganet först lossas, skovelbladet vrids till önskat läge och spännorganet 502 207 sedan åter spänns.

Enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen är hålet i skovelklacken utformat att medge inställning av skoveln i olika vinkellägen genom att hålet är slitsformat. Enligt ytterligare en vidareutveckling kan härvid hålet genom skovelklacken vara utformat slitsformigt vid respektive periferiöppning och av- smalnande in mot tappens centrum för att där uppvisa en ut- sträckning väsentligen motsvarande spännorganets tvärsnittsform.

Genom denna utformning kommer spännorganets läge på navets utsida alltid att ligga på samma ställe oavsett vinkelläge, vilket underlättar montering med maskinverktyg. Omställning av vinkelläget för navets samtliga skovlar kan härigenom ske med ett enda verktyg.

Enligt en vidareutveckling av uppfinningen är höjden av den cylindriska periferiytan på skovelklacken anpassad så att frik- tionsmomentet mellan navklackens resp. skovelklackens kontaktyta förmår uppta ett böjmoment som alstras av luftkrafter som verkar på skovelbladet. Längden på den cylindriska skovelklacken utgör hävarm för denna friktionskraft och anpassas för att ta upp det förväntade böjmomentet.

Kortfattad geskgivgigg av gitginggrgg På de bifogade ritningarna visas en föredragen utföringsform av uppfinningen, som beskrives närmare nedan, varvid visar en perspektivvy av ett nav för ett skovelhjul, visar en delperspektivvy av navet enligt fig. 1 sett från fig. 1 fig. 2 den motsatta sidan, fig. 3a och 3b visar en deltvärsnittsvy av navet från olika vin- klar, visar en frontvy av infästningsdelen av ett skovelblad utformad i enlighet med uppfinningen, fig. 4 fig. 5 visar en sprängvy av del av navet, infästningsdelen av ett skovelblad liksom ett spännorgan, visar en vy motsvarande den i fig. 5 för ett alternativt utförande av skovelbladets vinkelinställbara infästning, fig. 6 fig. 6a visar en tvärsnittsvy genom skovelklacken enligt en lämplig utföringsform, och fig. 7 visar en schematisk tvärsnittsvy, delvis bortskuren, som 502 207 4 illustrerar förspänningskraft kontra reaktionskrafterna vid infästningen enligt uppfinningen.

I fig. 1 visas ett nav, generellt betecknat med 1, för ett skovelhjul med ett centrumhål 2 och jämt över periferin för- delade säten 3 för skovlar. Sätena är identiska och endast ett säte kommer därför att beskrivas.

I fig. 2 visas en del av den motsatta sidan av det i fig. 1 visade navet. I det visade utförandet uppvisar varje säte 3 en slits 4, vilka slitsar på den i fig. 2 visade sidan omges av vardera en cylinderformad anliggningsyta 5, vars uppgift kommer att beskrivas närmare nedan. Sätena är vidare jämt fördelade över navets periferi. Skovlar 6 är fastspända i sätena 3 medelst spännorgan, som i det visade utförandet utgöres av bult 7 med mutter 8.

I fig. 3a visas en deltvärsnittsvy i perspektiv av ett säte 3 och i fig. 3b visas samma deltvärsnittsvy sedd från sidan. Sätet 3 innefattar en över en urtagning 9 i navet 1 utskjutande klack , vilken omger en öppning 11 begränsad på tre sidor och öppen på den fjärde sidan för införande av en skoveltapp. Den utskju- tande klacken uppvisar en delcylindrisk kontaktyta 12.

Slitsen 4 är anordnad i urtagningens botten, d.v.s. navets radiella del, mot vilken urtagningens båda motstående sidor (endast en visas i denna vy) 13,13' konvergerar.

I fig. 4 visas en skovel 6 med skovelblad 15, skoveltapp 16 och en på tappen anordnad skovelklack 17. Vid montering förs tappen 16 in i öppningen 11 så att skovelklacken hamnar i urtag- ningen 9 i sätet. Skovelklacken 17 har en cylindrisk periferiyta 18 liksom en delsfärisk kontaktyta 19, som är vänd mot skoveln och omger tappen 16. Vidare är ett genomgående hål 20 anordnat i klacken 17.

I fig. 4 visas vidare schematiskt, den av trycklastdeforma- tionen uppkommande anliggningsytan 21,21' mellan den delsfäriska kontaktytan 19 på skovelklacken 17, å ena sidan, och den del- cylindriska kontaktytan 12 på navklacken 10 å andra sidan.

Centrifugalkraften verkar i pilens C riktning, vilket ger upphov till flytning och nämnda deformation. Storleken av ytan 21,21' är kraftigt överdriven i figuren. Genom konstruktionen enligt 502 207 uppfinningen uppnås att oavsett skovelns vinkelläge blir det geometriska läget för anliggningen alltid exakt detsamma. Genom flytningen deformationshärdas materialet.

I fig. 5 visas en sprängskiss med skoveln 6 ovanför sätet 3.

Vid montering placeras skovelklacken 17 i urtagningen 9. Bulten 7 införes genom hålet 20 i skovelklacken och genom slitsen 4, varpå muttern 8 åtdrages från navets motsatta sida.

I fig. 6 visas en vy motsvarande den i fig. 5. Härvid är vinkelinställbarheten till skillnad från vid föregående utför- ingsform anordnad i skovelklacken. Sålunda är slitsen 4 i navets 3 urtagning 6 ersatt av ett hål 22 under det att hålet 20 i skovelklacken 17 ersätts av en slits 23. Tack vare den koniskt avsmalnande sätesurtagningen 6 kan slitsen vara genomgående utan att för den skull skovelns axiella inriktning påverkas. För att säkerställa skovelns axiella inriktning kan emellertid slitsen 23 i skovelklacken urformas såsom visas i fig. Ga, vid 23', så att dess mittdel uppvisar ett tvärsnitt som väsentligen motsva- rar spännorganets tvärsnitt, under det att den utvidgas utåt mot respektive periferiöppning.

I fig. 7 visas schematiskt en delvis bortskuren tvärsnittsvy genom en urtagning i navet och den däri anordnade skovelklacken.

Genom urtagningens utformning med två mot varandra konvergerande ytor 13, 13' ger den kraft F, som pålägges med hjälp av ett spännorgan genom skovelklacken och navet, upphov till två reak- tionskrafter, som totalt är lika med R, och i det visade fallet, där kraften F verkar i riktning mot skärningspunkten för de båda konvergerande ytorna 13, 13', är reaktionskrafterna vardera lika med R/2. Vid andra vinkelställningar blir reaktionskrafterna olika stora, men storleken av summan av de båda reaktionskraf- terna är fortfarande ungefär lika stor. Reaktionskraftens stor- lek i förhållande till förspänningskraften beror av vald vinkel för de mot varandra konvergerande ytorna och kan göras större eller mindre. I det visade fallet med en konvergeringsvinkel av ca 19° blir R ungefär lika med 3 x F.

Skovelklackens cylindriska del fungerar som hävarm för friktionen mellan kontaktytorna 12 och 19 och genom att anpassa denna höjd till det förväntade böjmomentet som alstras av luft- krafterna som verkar på skovelbladet, kan detta kompenseras med önskad säkerhet. 502 207 Is§t_1 Infästningen enligt uppfinningen provades med avseende på egenfrekvens liksom utmattningshållfasthet för skoveltapp och navsäte.

Vid absolut fast infästning uppgår den teoretiska egenfrek- vensen till 108 Hz. Den lägsta egenfrekvensen för infästningen enligt uppfinningen uppgick till 100 Hz, vilket är ett mycket gott resultat.

Išššgl För att säkerställa att skovlarnas vinkelinställning inte ändras på grund av vridmomentbelastningen erfordras ett frik- tionsmoment av 38 Nm. Vid provningarna användes ett åtdragnings- moment för skruven som går genom skoveltappen och slitsen i navsätet uppgående till 25 Nm. Härvid erhölls ett friktionsmo- ment av 125 Nm, vilket ger trefaldig säkerhet.

Ies; 3 Utmattningshållfastheten skall vara sådan att sannolikheten för brott inte överstiger 1/1000 för 50.000 start/stopp-cykler.

Vid provningen uppnåddes för denna sannolikhet minst 113.000 cykler för skoveltappen, medan för navet inga brott erhölls i något prov efter mer än 200.000 cykler.

Ovanstående tester visar att infästningen enligt uppfinningen är utomordentligt tillförlitlig och möjliggör en konstruktion med mer än 3-faldig säkerhet utan att ingående komponenter behöver dimensioneras kraftigare jämfört med vid kända konstruk- tioner.

Inom ramen för uppfinningen kan variationer av den ovan beskrivna, vid tiden för ansökningen föredragna utföringsformen göras. T.ex. kan spännorganet utgöras av en skruv med mutter och bricka men även av en dragstång med lämpligt lås på navets utsida, för att därigenom underlätta justering av skovelvinklar- na. Vidare kan formen på skovelklackens periferiyta väljas annorlunda i kombination med annan form på urtagningen i navets säte.

Claims (8)

10 15 20 25 30 502 207 Eatsntlsnx

1. Skovelupphängning för vinkeljusterbar infästning av en skovel (6) i ett nav (1), innefattande ett i navet anordnat säte (3) och en på skoveln (6) anordnad infästningsdel, kännataoknad av att skovelns infästningsdel innefattar en tapp (16) och en vid tappens ände anordnad klack (17) med en mot skovelns blad (15) vänd, delsfärisk kontaktyta (19) och att navets säte (3) uppvi- sar en navklack (10) med en radiellt mot navets centrum (2) vänd, delcylindrisk kontaktyta (12), vilka båda ytor är anordna- de att samverka med varandra genom linjeanliggning, varvid linjens läge (21,2l') är konstant oavsett skovelns vinkelläge i förhållande till navet.

2. Skovelupphängning enligt krav 1, kännetacknad av att skovelklacken (17) uppvisar en, åtminstone delvis, cylindrisk periferiyta (18) med ett hål (20;23) som sträcker sig igenom klacken, att navets säte (3) uppvisar en urtagning (9) belägen radiellt innanför navklacken (10) för friktionssamverkan med skovelklackens (17) cylindriska periferiyta (18) liksom en ett hål (4;22) omgívet av en på navets utsida anordnad anliggnings- yta (5), varvid ett spännorgan (7,8) är avsett att anordnas i nämnda hål (4,20;22,23) för att medelst förspänning alstra en friktionskraft mellan skovelklack (17) och navsäte (3), som kvarhåller ett inställt skovelvinkelläge.

3. Skovelupphängning enligt krav 2, kännetecknad av att hålet (4) i navets säte (3) är slitsformat och att anliggnin- gsytan (5) för spännorganets på navets utsida belägna del (8) är cylinderformad.

4. Skovelupphängning enligt krav 2, kännetecknad av att hålet (23) i skovelklacken är slitsformat och att hålet (22) i navets säte (3) är anpassat till spännorganets (7) tvärsnitts- form så att spännorganets på navets utsida belägna del (8) har ett fast läge i förhållande till navet oavsett skovelbladets (15) vinkelläge.

5. Skovelupphängning enligt krav 4, kännatecknad av är hålet (23,23') genom skovelklacken är slitsformigt vid respektive periferiöppning och avsmalnande in mot skoveltappens centrum för att där uppvisa en utsträckning väsentligen motsvarande spännor- ganets tvärsnittsform.

6. Skovelupphängning enligt krav 2 - 5, kännetecknad av att 10 502 207 8 spännorganet utgöres av en genomgående bult (7) och på slitsens (4) utsida anordnad mutter (8).

7. Skovelupphängning enligt krav 2 - 6, kännotocknad av att höjden av den cylindriska periferiytan (18) på skovelklacken (18) är anordnad att uppta ett böjmoment som alstras av på skovelbladet (15) verkande luftkrafter.

8. Skovelupphängning enligt krav 1 - 7, kännotocknad av att urtagningen (9) i navets säte (3) innefattar två snedställda ytor (13,13') anordnade i spetsig vinkel mot varandra.