SE512052C2 - Hydraulisk spännbussning - Google Patents

Description

'lO 15 20 25 30 35 P-2423 512 052 2 hylsorna, och att den resterande delen av trycket i tryckmediet används för ihopspänning av axeln och hylsan mot spännbussningen. Det har visat sig att det kan åtgå upp till 50% av trycket i tryckmediet, beroende på dimensioner och toleranser, för att föra hylsorna till kontakt med axeln respektive navet, och att sålunda endast ner till 50% av trycket står till förfogande för att skapa momentöverföringsförbandet mellan axel-spännbussning-nav.

För en god funktion hos en spännbussning har även toleranserna mellan axeln och bussningens innerhylsa respektive mellan navet och bussningen ytterhylsa betydelse i kombination med det angivna ic-värdet för inner- och ytterhylsorna i bussningen. Optimala toleranser bör företrädesvis ligga vid 6:e till 8:e graden toleranser, enligt vedertagen beteckning.

På grund av hylsornas styvhet kan det uppkomma relativt stora böjspänningar vid hylsornas ändar, där utböjningen vid expansionen börjar, och där hylsorna är sammanfogade, vanligen genom svetsförband, varvid hylsorna, speciellt vid dessas ändar, därvid utsätts för höga påkänningar, vilket kan leda till utmattning av materialet vid och nära hylsornas ändar vid frekvent växlande externa belastningar eller interna belastningar såsom frekventa trycksättningar och tryckavlastningar av tryckmediet i tryckmediekammaren.

I många fall utformas ytterhylsorna och innerhylsorna med samma nominella tjocklek, vilket innebär att K-värdet blir olika för innerhylsan och ytterhylsan, och att det åtgår olika stor del av trycket hos hydraulmediet för ytterhylsan och innerhylsan för att uppnå kontakt mellan respektive hylsa och axel och nav.

Till grund för uppfinningen har nu legat tanken att man skulle kunna minska tjockleken på hylsorna, speciellt så att K-värdet kommer att bli mellan 1,08 - 1,12. Detta är fullt tillräckligt för att ge bussningen önskad hållfasthet, och en sådan minskning av ic-värdet, dvs minskad tjocklek på ytter- och innerhylsorna i bussningen jämfört med vad fallet är vid tidigare känd teknik medför ett flertal fördelar: al en minskad andel av trycket hos tryckmediet går åt för att överbrygga det alltid förekommande spelet mellan axel-bussning-nav, och detta leder till att bussningen kan ge ett högre överförbart moment; bl det uppkommer lägre böjspänningar vid hylsornas ändar, dvs vid svetsfogarna mellan ytter- och innerhylsorna när hylsorna böjer ut vid sin expansion, vilket leder till minskad risk för materialutmattning och därmed ökad livslängd hos bussningen; 10 15 20 25 30 35 P-2423 3 512 052 c) hy|sorna får en längre kontaktlängd mot axeln respektive mot navet beroende på att utböjningen vid hylsornas ändar sker över en minskad utböjningslängd; d) genom att hylstjockleken minskas hos såväl innerhylsan som ytterhylsan kommer bussningen som helhet att få minskad ytterdiameter, dvs minskat inbyggnadsmått; e) genom att utforma innerhylsan och ytterhylsan med samma ic-värde erhålls en symmetrisk funktion hos de båda hy|sorna och en mer likformig centrering och sammankoppling av axel-bussning-nav.

Beräkningar och provningar har visat att ic-värdet för hy|sorna i en spännbussning av den nämnda typen bör ligga mellan 1,08 och 1,12, eller företrädesvis mellan 1,09 och 1,1 1. Ett ic-värde som är högre än 1,12 ger vissa försämringar av den typ som nämns ovan, under hänvisning till tidigare kända spännbussningar av denna typ, där x-värdet brukat ligga mellan 1,12 och 1,15. Det finns också en undre gräns för optimalt ic-värde. För lågt k-värde leder till att bussningen erhåller en försämrad vridstyvhet, vilket innebär att navet kommer att vridas i förhållande till axeln vid belastning. En förvridning kan inte tillåtas överstiga t ex 0.3° på grund av positioneringsnoggrannheten.

Trycket P för olika ic-värden kan beräknas genom en vid tillkomsten av uppfinningen empiriskt framkommen formel P = Ellkz - 1)] : 2000 - D uttryckt i bar/um i vilken E är elasticitetsmodulen för materialet i bussningens hylsor och D är ytterdiametern på respektive hylsa.

De angivna ic-värdena, liksom även de angivna toleranserna gäller alltså såväl för den typ av spännbussning som är öppen i sin ena ände och som i denna ände har en presskolv för axiell trycksättning av tryckmediet mellan hy|sorna som för den typ av spännbussning är tillsluten i båda ändarna, och som i sin ena ände har en krage med medel, t ex en trycksättningsskruv, för att trycksätta tryckmediet mellan hy|sorna. uppfinningen skall nu beskrivas med i detalj under hänvisning till bifogade ritningar, där figur 1 visar en delvis uppskuren spännbussning av den typ som är öppen i sin ena ände och trycksätts med hjälp av en axiellt rörlig tryckkolv. Figur 2 visar på motsvarande sätt en spännbussning som är tillsluten i sina båda ändar och där trycksättningen sker med hjälp av en trycksättningsskruv i spännbussningens krage. Figur 3 illustrerar metoden att tillverka en spännbussning enligt figur 2. Figur 4 illustrerar hur bestämningen 10 15 20 25 30 35 512 052 4 av K-värdet för ytter- och innerhylsorna sker vid en spännbussning av den typ som visas i figur 1 sker, och figur 5 visar på motsvarande sätt hur bestämningen sker av ic-värdet vid en spännbussning enligt figur 2.

Den i figur 1 visade spännbussningen består på känt sätt av en ytterhylsa 1 och en innerhylsa 2, vilka är ihopmonterade, t ex genom svetsning, i den ena änden 3, och som i den motsatta änden är öppen för trycksättning av ett i en tryckmediespalt mellan hylsorna inneslutet tryckmedium 4. Trycksättningen sker i detta fall med hjälp av en tryckring 5 som med hjälp av ett antal runt om fördelade skruvar 6, som är ingängade i en krage 7 tillhörande ytterhylsan. Tryckringen 5 påverkar en kolv 8, som i sin tur påverkar en tätning 9 som direkt anligger mot tryckmediet 4 i tryckmediespalten.

Spännbussningen i figur 2 skiljer sig från bussningen i figur 1 huvudsakligen genom att ytter- och innerhylsorna 1 och 2 är sammansvetsade i båda ändar 3a, 3b, och att tryckmediet i tryckmediespalten trycksätts med hjälp av en trycksättningsskruv 10 som är ingängad i en trycksättnings- kammare 11 i kragen 7, vilken via en förbindelsekanal 12 är ansluten till tryckmediespalten mellan hylsorna.

Tillverkningen av en spännbussning av den typ som visas i figur 2 sker normalt så som antyds i figur 3 genom att man var för sig tillverkar en ytterhylsa 1 med krage 7 och en innerhylsa 2, båda med lämplig indragning 13 för att bilda den blivande tryckmediespalten; innerhylsan 2 pressas in i ytterhylsan 1, varefter hylsorna svetsas samman i sina båda ändar 3a och 3b, t ex genom elektronstrålesvetsning eller lasersvetsning; tryckmediespalten fylls med ett hydrauliskt tryckmedium, samtidigt som tryckmediespalten avluftas, och slutligen sätts trycksättningsskruven 10 in i kragens trycksättnings- kammare 1 1.

För att uppnå de fördelar a) - el som omnämns ovan är det enligt uppfinningen väsentligt att såväl ytterhylsan som innerhylsan har en tjocklek som definieras av förhållandet mellan hylsans ytterdiameter och innerdiameter, så att kvoten mellan ytterdiametern och innerdiametern på respektive hylsa, utgör ett värde som är högst 1,12. Detta värde benämns K-värde och utgör för ytterhylsan kvoten mellan øY / øl, se beteckningarna i figurerna 4 och 5, och för innerhylsan kvoten mellan øy / øi. För de flesta applikation är det lämpligt att K-värdet är samma eller nära samma för ytterhylsan och för innerhylsan, men vissa små variationer kan tillåtas. 10 15 20 25 30 P-2423 s 512 052 Ett för högt K-värde ger en styv spännbussning med höga böjspänningar vid bussningens ändar, en relativt hög andel av trycket i tryckmediet åtgår för att endast överbrygga spelet mellan bussningen och axeln respektive navet, en ytterdiameter som är relativt stor i förhållande till vad som nu visat sig möjligt.

Ett för lågt ic-värde ger i sin tur en vek spännbussning, där viss förvridning kan uppkomma mellan axeln och navet vid påläggning av högt vridmoment. En förvridning mellan axel och nav som överstiger 0,4 - O,6° är icke att rekommendera, och helst bör förvridning inte tillåtas överstiga O,3°.

Omfattande provningar har visat att K-värdet företrädesvis bör ligga mellan 1,08 och 1,12, eller helst mellan 1,09 och 1,11. För vissa ändamål kan ic-värdet tillåtas vara något lägre än 1,08, men det får inte tillåtas vara lägre än 1,05.

Figurer 6 visar en spännbussning av tidigare känd typ, till höger i ett snitt genom kragen och till vänster i ett snitt genom spännhylsorna, och figur 7 visar på motsvarande sätt en spännbussning enligt föreliggande uppfinning. Det framgår att ytterdiametern øY på ytterhylsan kunnat minskas jämfört med motsvarande diameter vid den tidigare kända spännbussningen, trots att innerdiametern øi på innerhylsan kunnat bibehållas oförändrad. Dimensionerna och inbyggnadsmåttet på spännhylsan har således kunnat minskas samtidigt som ett flertal andra fördelar uppnåtts.

Det lämpliga ic-värdet för en spännbussning av den nämnda typen har visst samband med toleransen mellan axeln och innerhylsan respektive mellan ytterhylsan och navet. Vid mycket snäva toleranser får ic-värdet minskad betydelse, men av tekniska, praktiska och ekonomiska skäl bör toleranserna lämpligen vara av 6:e till 8:e graden, enligt vedertagen beteckning.

Hänvisningssiffror ytterhylsa 8 tryckkolv innerhylsa 9 tätning hylsände (3a, 3b) 10 trycksättningsskruv tryckmedium 1 1 trycksättningskammare tryckring 12 förbindelsekanal skruv 13 krage indragning QOIUI-ß-(AJN-J

Claims (5)

lO 15 20 25 30 P, ans. 9701354-4 , Mål nr 98-396 512 052 e PATENTKRAV

1. En hydraulisk spännbussning utformad för sammankoppling av en axel och ett navförsett föremål och av den typ som består av en radiellt utåt expanderbar ytterhylsa (1) och en radiellt inåt expanderbar innerhylsa (2), vilka hylsor (1, 2) är sammanfogade åtminstone i den ena änden (3; 3a, 3b), och som mellan sig avgränsar en runt om gående spalt, som bildar en sluten tryckmediespalt, vilken är fylld med ett hydrauliskt tryckmedium (4), och där spännbussningen i sin ena ände är utformad med medel (5; 10) för intern eller extern trycksättning av tryckmediet (4) i tryckmedjespalten mellan de båda expanderbara hylsorna (1, 2), kännetecknad av - att hylsorna (1, 2) har en tjocklek som, bestämd av kvoten mellan ytterdiametern / innerdiametern på respektive hylsa, benämnt K-värde, är högst 1,12, - och av att K-värdet är lika eller tillnärmelsevis lika hos ytter- och innerhylsorna i spännbussningen.

2. En hydraulisk spännbussning enligt krav 1, kännetecknad av att K-värdet för hylsorna (1, 2) har sådan storlek att förvridningen av spännbussningen vid maximalt överfört vridmoment är högst mellan 0,4 och 0,6°, eller hellre högst O,3°.

3. En hydraulisk spännbussning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att K-värdet för hylsor utförda av stål är högre än 1,05.

4. En hydraulisk spännbussning enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad av att K-värdet företrädesvis är mellan 1,08 och 1,12, speciellt mellan 1,09 och 1,11.

5. En hydraulisk spännbussning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att toleransen mellan en axel och innerhylsan, liksom även toleransen mellan det navförsedda föremålet och ytterhylsan, för en bussning med det angivna K-värdet är av 6:e till 8:e graden, enligt vedertagen beteckning.