SE534816C2 - Anordning inrättad för att alstra en förspänning mellan två element som skall anordnas sinsemellan åtskilda på en axel. - Google Patents

Abstract

En anordning som är verksam för att alstra en förspänning mellan två element somskall anordnas sinsemellan åtskilda på en axel är visad. Anordningen innefattar enförsta ring (1) och en andra ring (2) vilka är utformade för att vid hoppressningalstra en i det närmaste konstant förspänningskraft som är resultatet av att denförsta ringen förskjuts axiellt utanpå den andra ringen mot kraften av en radiellexpansion av en på den andra ringen överlagrad del av den första ringen. Denandra ringen uppvisar ett ringformat spår (7) vilket begränsas radiellt av en inrevägg (9) och av en yttre vägg (8), och vilket öppnar sig mot den första ringen sommed sin överlagrade del är införbar i spåret, varvid radien till spårets yttre vägg (8)är bestämd så att den yttre väggen förhindrar fortsatt radiell expansion hos en expanderad del av den första ringen.

Description

25 30 35 534 B15 problem uppkomma vid högre belastningar än de för vilka den är avsedd, i vilka fall den expanderande ringens kant riskerar att brista.

KORT REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning syftar till att undanröja ovan beskrivna problem hos känd teknik. Ett speciellt syfte i uppfinningen år att tillhandahålla en anordning som säkerställer ett förspänt förbands integritet och som bibehåller dess funktion även om förbandet utsätts för en onormalt hög belastning under drift.

För att möta detta syfte anvisas enligt föreliggande uppfinning en första ring och en andra ring vilka ringar är utformade för att vid hoppressning alstra en förspän- ningskraft som är resultatet av att den första ringen pressas axiellt in i den andra ringen mot kraften av en radiell expansion av en i den andra ringen inpressad del av den första ringen, van' de utmärkande särdragen hos uppfinningen utgörs av att den andra ringen uppvisar ett ringformat spår vilket begränsas radiellt av en inre vägg och av en yttre vägg, och vilket spår öppnar sig mot den första ringen, varvid spårets inre vägg, åtminstone i ett mynningsomräde av spåret, har en radie som orsakar radiell expansion av en expanderbar del av en rotationssyrnmetrisk vägg av den första ringen vid densammas inpressning i spåret, och spårets yttre vägg har en radie som förhindrar ytterligare radiell expansion hos en i det föregående expan- derad del av den rotationssymmetriska väggen, vid fortsatt inpressning av den första ringen i den andra ringen.

Spàret har en botten och spårets djup år företrädesvis anpassat till längden av den i spåret infórbara, expanderade delen av den första ringen, och tillhandahåller på detta sätt ett definitivt införingsstopp som förhindrar ytterligare expansion av den första ringen innan brottgränsen för materialet är uppnådd.

Genom att den expanderande ringen på detta sätt styrs ut mot spårets yttre vägg begränsas ringens radiella expansion, och materialets förlängning kan hållas under brottgränsen. Fïinktionen av spåret och isyrmerhet spårets yttre vägg år med andra ord att motverka uppkomst av materialbrott i den expanderande ringens kant. I tillägg alstras genom kontakten med den yttre väggen en adderad friktion som upptar en del av den totala belastningen på ringarna. Vidare kan spåret utföras till lärnpligt djup så att dess botten, som år oundgänglig för att förbinda spårets väggar i den första ringen, bestämmer och begränsar den möjliga förskjutningen mellan 10 15 20 25 30 35 534 B15 ringarna. På detta sätt säkerställer utförandet att ringarna och förbandet förblir intakt också efter en onormalt hög axíell belastning, som eljest skulle ha orsakat en överdriven hoppressning av ringarna med bristning hos den expanderande första ringen som ett möjligt resultat. Denna egenskap hos uppfinningen säkerställer i sin tur att komponenternas integritet och aggregatets funktion kan bibehållas också efter en onormal och överdriven belastning.

Det år föredraget att den överlagrade delen av den första ringen tvingas att expan- dera utåt och i riktning mot spårets yttre vägg, och för detta ändamål är spàrets inre vägg formad med en runtom löpande konisk del i spårets mynningsområde.

Genom att den första ringens expansion på detta sätt alstras i spårets mynnings- område kan den andra ringens axiella längd begränsas.

Det är vidare föredraget att den koniska delen ansluter mot spårets inre vägg via ett konvext bågformigt övergångsområde. Härigenom säkerställs att ringarna kan pres- sas samman utan bortnötning av material från den expanderande delen av den första ringen.

I ett föredraget utförande är den första ringen utförd med en grundkropp från vilken en yttre vägg sträcker sig rotationssymmetrisk till en fri ände som kan överlagras på den andra ringen. Sett i riktning mot den fria änden kan den yttre väggen vara bågformigt krökt utåt från ringens centrumaxel.

Vidare innefattar den fria änden av den första ringens yttre vägg företrädesvis en runtom gående ansvällning med ett tvärsnittsrnått som endast svagt understiger bredden av nämnda spår mellan kanalens inre och yttre väggar. Denna ansvällning kan med fördel uppvisa ett del-cirkulärt tvärsnitt, eller åtminstone en utsida som befrämjar glidning mot spårets yttre vägg.

För att kompensera för den kraftminskning som inträder då materialet börjar flyta kan den första ringens yttre vägg med fördel uppvisa en radiell tjocklek som från den fria änden ökar i riktning mot grundkroppen, företrädesvis i fonn av en relativt ringens centrumaxel lutande inre periferi.

I ett fördelaktigt utförande ansluter den inre periferin av den första ringens yttre vägg till grundkroppen medelst en radie, och grundkroppen övergår medelst en 10 15 20 25 534 815 radie i en yttre periferi av en inre vägg som sträcker sig från grundkroppen och bil- dar en förlängning av ett centrumhål genom grundkroppen. Utförandet bibringar ökad vridstyvhet hos den första ringen som härigenom kan utformas med kortare axiell längd.

I anpassning till utformningen av den första ringen kan den andra ringen uppvisa ett centrumhål med en försânkning i vilken den första ringens inre vägg år införbar vid ringarnas hoppressning.

Spàrets inre vägg, isynnerhet i nämnda bågformade övergångsömråde till den koniska delen, uppvisar en radie som år anpassad till sträckgränsen hos materialet iden överlagrade delen av den första ringen.

I ett föredraget utförande år den expanderande första ringen tillverkad av stål med lång stråckgräns, och uppvisar en förlängning om lägst 20 %, företrädesvis en för- längning om > 25 %, och mest föredraget en förlängning om ca 30 %.

Alternativt kan den första ringen vara utförd i ett stål med kortare sträckgräns och jämförelsevis kort förlängning, i ett utförande avsett för applikationer där högre återíjådring önskas hos förbandet. För ändamålet kan den första ringen vara till- verkad av stål med en förlängning om högst 20 %, företrädesvis en förlängning om < 15 %, och mest föredraget en förlängning om ca 10 %.

I grundutförandet är uppfinningen realiserad i form av två fristående ringar som âr monterbara på en axel. I ett alternativt utförande utgör åtminstone en av de första och andra ringarna en inpassad eller en integrerad del av ett på en axel monterbart element. I ett annat alternativt utförande utgör den första eller den andra ringen en i en axel inpassad eller integrerad del. 10 15 20 25 30 35 534 B15 DETALJERAD BESKRIVNING AV ETT FÖREDRAGET UTFÖRINGSEXEMPEL Ett föredraget utföringsexempel av uppfmningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bifogade ritning, vilken i ett tvårsnittsplan genom en centrumaxel C visar en förspânningssats i form av en expansionsring och en basring i ett delvis hoppressat läge. I det visade läget år en expanderad del av den i ritningsfiguren vänstra ringen eller expansionsringen (1) bringad i stödjande kontakt med en yttre vägg av ett i den högra ringen eller basringen (2) format spår. Den i ritningsfiguren expanderade delen utgör en främre delsträcka av en expanderbar längd a-b av expansionsringen 1 , och närmare bestämt av en rotationssymetrisk vägg som år formad på expansionsringen.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar med andra ord en första ring eller expansionsring 1 och en andra ring eller basring 2, vilka i ett grundutförande är formade med ett centrumhål för montering på en genomgående axel (axeln ej visad).

Expansionsringen 1 uppvisar en grundkropp, från vilken en yttre vägg 3 sträcker sig rotationssymmetriskt och huvudsakligen i axiell riktning. Den yttre väggen ansluter via en radie till grundkroppen, vilken i sin tur likaledes medelst en radie övergår i en inre vägg 4 som sträcker sig i axiell riktning, koncentriskt med den yttre väggen 3. Den inre väggen 4 bildar en förlängning av grundkroppen runt cent- rumhålet och tillför vridstyvhet hos expansionsringen. Den yttre väggen 3 har en i riktning från änden 5 mot grundkroppen ökande våggtjocklek, vilken i utföringsex- emplet bildas genom en relativt centrumlinjen C lutande insida och inre periferi 6 hos den yttre väggen. Den fria änden 5 år bågformigt krökt utåt och avslutas med en ansvällning 5, vars syfte är att förstärka kanten och att underlätta densammas införing i ett spår 7 format i motstående ände av basringen 2.

Basringen 2 uppvisar en grundkropp med ett ringforrnigt löpande spår 7 som myn- nar i den mot expansionsringen stående änden av ringen 2. Spåret 7 begränsas radiellt av en yttre vägg 8 och en inre vägg 9, vilka lämpligen ansluter till grund- kroppen via radier i spårets bottenområde. Spåret 7 har ett djup i axiell riktning som år anpassat till möjlig och lämplig införingslängd av en expanderad del av expansionsringen l, så som skall förklaras närmare nedan. I mynningsområdet av spåret 7 ansluter spårets inre vägg till ett runtom gående koniskt parti 10, vilket lämpligen ansluter till den inre väggen 9 via ett konvext bågformigt övergångsområ- de 1 1. Vidare kan grundkroppen innefatta en runt centrumhàlet gående försänk- 10 15 20 25 30 35 534 B18 ning 12 ivilken expansionsringens inre vägg 4 kan mottagas vid hoppressning av ringarna.

Ringarna 1 och 2 är genom ovan beskrivna åtgärder utformade för att pressas in i varandra. Närmare bestämt är den fria änden av expansionsringens yttre vägg 3 utförd med en inre radie som medger att ett ändområde av väggen 3 kan överlagras på det koniska partiet 10 av basringen. Då denna inre radie på ovan beskrivet sätt minskar i riktning mot expansionsringens grundkropp frarntvingar det koniska partiet 10 en expansion av väggen 3 i radiella riktningar, vid sarnmanpressning av ringarna. Det inses att för ändamålet skall det koniska partiet 10 och dess övergång till spårets inre vägg dimensioneras med lämplig radie för att framtvinga den efter- strävade expansionen. Det koniska partiet 10 kan utföras med rak sida eller med konvex sida, och uppvisar lämpligen en lutningsvinkel om 30-60° relativt centrum- linjen C, företrädesvis dock ca 45°.

I detta sammanhang skall förklaras att det utvändiga måttet i den fria änden av väggen 3 initialt bör understiga den inre radien av spårets yttre vägg 8. På detta sätt kan expansionen av väggen 3 inledas utan uppkommande friktionskrafter mellan väggens fria ände 5 och spårets insida. Ritningsfiguren visar således ett del- vis expanderat läge hos väggen 3, ivilket dess fria ände redan har expanderat utåt till anliggning mot spårets yttre vägg, och för en fortsatt hoppressning av ringarna krävs att även den uppstående friktionen skall övervinnas i tillägg till den kraft som erfordras för expansion av väggen 3.

Vidare kan påpekas att det del-cirkulära utförande av ansvällningen i den fria änden av väggen 3 som visas i ritningsfiguren endast är ett icke begränsande utfö- ringsexempel. Det inses att ansvällningen skall ha ett tvärsnittsmått som understi- ger bredden av spåret 7. Företrädesvis är ansvällningen dimensionerad för att endast svagt understiga bredden av spåret 7, såsom med en eller någon tiondels millimeter, för att på detta sätt genom ett väldefinierat anslag mot spårets botten tillhandahålla ett defmitivt stopp och begränsning för väggens införingslängd i spä- ret. l detta ändläge blir förbandet stumt och ringarnas integritet kan bibehållas även om en onormalt hög kraft päläggs mot förbandet. Ett ytterligare bidrag till denna säkerhetsfunktion hos anordningen tillhandahålls om ovan nämnda för- sänkning 12 utformas för att samtidigt stödja mot änden av expansionsringens inre 10 15 20 25 30 35 534 B15 vägg 4, fór vilket ändamål utföringsexemplets ringar är utförda med motställda och lutande anslagsytor 12 och 13.

Ringarna 1 och 2 är företrädesvis framställda av stål. Den expanderbara väggen 3 skall därvid dimensioneras för att med utnyttjande av det aktuella stålets elasticitet bringa väggens expanderbara del till materialets sträckgräns vid ett önskat belast- ningsfall/önskad förspänning, när väggen expanderas över det koniska partiet 10.

För en given applikation kan det vara önskvärt att välja ett material med hög sträckgräns och lång förlängning, medan det i annan applikation kan vara önskvärt att välja ett material med kortare förlängning, ex.vis om en större återijädring öns- kas hos förbandet. I båda fallen dimensioneras väggen 3 så att det valda materialet flyter vid den aktuella iörspänningen. När önskad förspänning uppnåtts och defor- mationen avstannar övergår materialet i ett elastiskt tillstånd med en kvarvarande deformation hos den expanderade delen av väggen. För ytterligare komprimering av ringarna med åtfölj ande deformation av väggen krävs en kraft som överstiger för- spänningskraften. Den i riktning mot grundkroppen ökande våggtjockleken hos väggen 3 medför att mer material successivt förs in till deformationsområdet och kompenserar på detta sätt för den kraftminskning som initialt inträder när ett material passerar sin sträckgråns och flytning inträder.

Någon närmare anvisning om ringarnas dimensioner eller material kan därför inte ges, utan måste för varje applikation bestämmas av fackmannen med anpassning av konstruktionen till tillgängligt utrymme. I en anordning dimensionerad för en förspänning om 80 kN kan dock som exempel nämnas att i ett provutförande valdes för svarvning av expansionsringen (1) ett stål med en förlängning (A5) om 30 %. För basringen (2) väljs lämpligen ett mindre elastiskt stål som ej kräver efterbehandling, såsom härdning. Den expanderbara ringen gavs en yttre diameter om 80 mm, en inre diameter om 62,11 mm, en axiell längd om 17,63 mm, en radie vid ingången till den expanderbara delen om 37,9 mm, samt en största radie till det koniska par- tiet om 39 mm. Den expanderbara vâggens tjocklek ökades med hjälp av en lutande inre periferi från ca 2 mm i omrâdet av den fria änden till ca 2,5 mm i området av väggens anslutning till grundkroppen. Vidare uppgår hos provringarna spårets djup till 6,43 mm, och den yttre väggen 7 sträcker sig från grundkroppen i en längd om 12,10 mm. Den maximala införingslängden uppgår hos provutförandet till ca 3,5 mm innan expansionsringen bottnar i spåret. Vidare har den expanderbara delen 10 15 20 25 30 35 534 815 en arbetslängd om cirka två mm inom vilket materialet bringas att flyta vid en för- spänning om 80 kN.

UPPFINNINGENS FÖRDELAR OCH TÄNKBARA MQDIFIERINGAR Uppfinningen ersätter förtjänstfullt både shims och tidigare kända deformerbara justerringar och spännhylsor. Av uppfinningens fördelar kan uppräknas: 0 Behovet av demontering av monterat aggregat för utbyte av shims bortfaller 0 Behovet av lagerhållning av shims i olika tjocklekar bortfaller 0 Förenklad hantering genom att ringarna kan levereras sammanpressade till en enhet 0 Förenklad montering genom att ringar kan levereras sammanpressade till en enhet av fórbestämd längd 0 Förenklad montering av ringar och lager på axeln genom hoppressning av aggregatet till ett visst moment och vid behov efterdragning av förbandet, med bibehàllet åtdragflingsmoment 0 Möjlighet till automatisering av monteringsprocessen 0 Risken för rnaterialbrott undanröjs genom en styrd deformation av den expanderande ringen 0 Risken för materialbrott reduceras eller undanröjs genom en kraftigt förtjockad kant hos den expanderande ringen 0 Risken för materialbrott i händelse av en onormal belastning undanröjs genom ett fast ändläge för ringarna möjliga kompression.

Oaktat att uppfinningen här har beskrivits i ett grundutförande bestående av i en separat anordning ingående första och andra ringar, inses utan att detta behöver visas, att åtminstone en av ringarna altemativt kan ingå som en inpassad eller en integrerad del av ett på en axel monterbart element. Likaledes kan en eller båda ringarna utgöra en i en axel inpassad eller integrerad del, utan att uppfinningstan- ken såsom denna framgår av patentkravet frångås. I dessa altemativa utföranden utgör den aktuella ringens grundkopp en del av elementet eller axeln, ivilken de samverkande medlen är formade för att tillhandahålla uppñnningens tekniska effekt på ovan beskrivet sätt. Uppñnningen behöver ej heller vara begränsad till applikationer ivilka stål är det bäst lämpade materialet för båda ringarna, utan kan även omfatta utföranden vari åtminstone en av ringarna är utförd i annan metall eller i ett ickemetalliskt material.

Claims (15)

UI 10 20 30 534 B18 PATENTKRAV

1. Anordning verksam för att alstra en förspänning mellan två element som skall anordnas sinsemellan åtskilda pà en axel, innefattande en första ring (1) och en andra ring (2) vilka ringar år utformade för att vid hoppressning alstra en förspånningskraft som är resultatet av att den första ringen pressas axiellt in i den andra ringen mot kraften av en radiell expansion av en i den andra ringen inpressad del av den första ringen, kånnetecknad av att den andra ringen (2) uppvisar ett ringformat spår (7) vilket begränsas radiellt av en inre vägg (9) och av en yttre vägg (8), och vilket spår (7) öppnar sig mot den första ringen (1), varvid spårets inre vägg (9), åtminstone i ett mynningsområde av spåret, har en radie som orsakar radiell expansion av en expanderbar del av en rotationssymmetrisk vägg (3) av den första ringen (1) vid densammas inpressning i spåret, och spårets yttre vägg (8) har en radie som förhindrar ytterligare radiell expansion hos en i det föregående expanderad del av den rotationssymmetriska väggen (3) vid fortsatt inpressning av den första ringen (1) i den andra ringen (2).

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att spåret (7) har en botten och ett djup som är anpassat till längden av den i spåret införbara, expanderade delen av den första ringen (1) och tillhandahåller ett definitivt infóringsstopp som förhindrar ytterligare expansion av den första ringen innan brottgränsen för materialet är uppnådd.

3. Anordning enligt krav 2, kånnetecknad av att spårets inre vägg (9) i området av kanalens mynning innefattar en runtom löpande konisk del (lO) mot vilken den överlagrade delen av den första ringen (1) tvingas att expandera utåt och i riktning mot spårets yttre vägg (8) vid ringarnas axiella hoppressning.

4. Anordning enligt krav 3, kånnetecknad av att den koniska delen ( 10) ansluter mot spårets inre vägg via ett konvext bågformígt övergångsomràde (1 l).

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, av att den första ringen (1) innefattar en grundkropp från vilken en yttre vägg (3) sträcker sig UI 10 15 20 25 30 534 848 lO rotationssymmetrisk till en fri ände (5) som är överlagringsbar på den andra ringen (2)-

6. Anordning enligt krav 5, av att den första ringens yttre vägg (3), i riktning mot den fria änden (5), är bàgformigt krökt utåt från ringens centrumaxel (C)-

7. Anordning enligt krav 5 eller krav 6, kânnetecknad av att nämnda fria ände (5) av den första ringens yttre vägg uppvisar en runtom gående ansvällning, företrädesvis med ett tvärsnittsmätt som endast svagt understiger bredden av nämnda spår (7) mellan spårets inre och yttre väggar.

8. Anordning enligt något av kraven 5-7, kännetecknad av att den första ringens yttre vägg (3) uppvisar en radiell tjocklek som från den fria änden ökar i riktning mot grundkroppen, företrädesvis i form av en relativt ringens centrumaxel lutande inre periferi (6).

9. Anordning enligt något av kraven 5-8, kännetecknad av att nämnda inre perifen' (6) av den första ringens yttre vägg ansluter till grundkroppen medelst en radie, och av att grunclkroppen medelst en radie övergår i en yttre periferi av en inre vägg (4) som sträcker sig fràn grundkroppen och bildar en förlängning av ett centrurnhàl genom grundkroppen.

10. lO. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att den andra ringen uppvisar ett centrumhàl med en försänkning (12) ivilken den första ringens inre vägg (4) år införbar vid ringarnas hoppressning.

11. 1 1. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att spårets inre vägg (9), isynnerhet i nämnda bâgformade övergångsomràde (11) till den koniska delen (10), uppvisar en radie som är anpassad till strâckgränsen hos materialet i den över-lagrade delen av den första ringen.

12. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den första ringen är tillverkad av stål med läng sträckgråns, och uppvisar en förlängning om UI 10 534 B15 lägst 2 %, företrädesvis en förlängning om > 25 %, och mest föredraget en förlängning om ca 30 %.

13. Anordning enligt något av kraven 1-1 1, kånnetecknad av att den första ringen är tillverkad av stål med kort sträckgräns, och uppvisar en förlängning om högst 20 %, företrädesvis en förlängning om < 15 %, och mest föredraget en förlängning om ca 10 °/>.

14. Anordning enligt något av föregående krav, kånnetecknad av att åtminstone en av de första och andra ringarna utgör en inpassad eller en integrerad del av ett pä en axel monterbart element.

15. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den första eller den andra ringen utgör en i en axel inpassad eller integrerad del.