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Nabenbefestigung mit Spannringen und Zentrierrollen Die Erfindung
betrifft eine Nabenbefestigung, bestehend aus einem Spannsatz, der zwei Innenspannringe
mit Außenkegelflächen und zwei mit radialem Abstand dazu angeordnete Außenspannringe
mit Innenkegelflächen aufweist, die durch je einen an jeder Seite konzentrisch eingeschoben
korrespondierenden innen und außen kegeligen Druckring in Verbindung mit planetarisch
angeordneten Spannschrauben axial spannbar sind, wobei zwischen Weile und Nabe eine
Zentnereinrichtung vorgesehen ist.
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Bei Spannnsätzen, die, wie oben angeführt, in bekannter Weise aus
zwei Innenspannringen, zwei Außenspannringen und je einem Druckring bestehen, werden
beim Anziehen der Spannschrauben die innen und außen kegeligen Druckringe gegenläufig
nach innen bewegt, wodurch die Innenspannringe auf die Welle und die Außenspannringe
gegen die Bohrung der Nabe gepreßt werden und. hierdurch ein spielfreier Kraftschluß
zur Übertragung von Drehmomenten zwischen Welle, Spannnsatz und Nabe erzielt wird.
Dieser bekannte Spannsatz, der aus sechs geschlossenen Stahlringen mit korrespondierenden
Kegelflächen besteht, muß mit höchster Präzision hergestellt werden, wenn er mit
einem guten Wirkungsgrad arbeiten und die errechneten Drehmomente übertragen soll.
Geringfügige Herstellungsfehler, insbesondere der miteinander in Berührung stehenden
Kegelflächen haben zur Folge, daß erstens bedeutend größere axiale Spannkräfte aufgebracht
werden müssen, um ein maximales Drehmoment zu übertragen und zweitens die Rundlaufgenauigkeit
der Kraftschlußverbindung herabgesetzt und ein nicht vertretbarer Taumelschlag der
Nabe erzeugt wird. Zur Erzielung einer mittleren Rundlaufgenauigkeit von 0,03 mm
ist es z. B. erforderlich, daß die Nabe mit einer Vorzentrierung in Gestalt einer
abgesetzten Bohrung mit einem engen Passungssitz auf die Welle aufgebracht wird.
Hierfür sind feinste ISA-Sitze (Edelpassung) erforderlich, deren Herstellung zeitraubend
und teuer ist. Kleinste .Spieltoleranzen zwischen Nabe und Welle, ganz besonders
aber bei Naben von Zahnrädern, Schwungrädern usw. mit großen Durchmessern, wirken
sich wegen des Obersetzungsfehlers durch einen nicht mehr vertretbaren Rundlauffehler
und Taumelschlag sehr ungünstig aus.
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Ferner ist die abgesetzte Nabenbohrung mit ihren zwei Passungssitzen
herstellungsmäßig teuer. Auch gelingt es selten, größere Bohrung der abgesetzten
Nabenbohrung genau zylindrisch herzustellen. In den meisten Fällen verläuft diese
nach hinten zu konisch, was funktionsmäßig für den Spannsatz unerwünscht ist. Ein
weiterer Nachteil der nicht spielfreien Vorzentrierung in Verbindung mit den bekannten
Kraftschlußverbindungen besteht darin, d:aß das ganze Gewicht des Nabenkörpers,
das bei großen Abmessungen im Schwermaschinenbau sehr beachtlich ist, auf dem Spannsatz
lastet und hierdurch die Montage und Demontage des Spannsates erschwert wird. Man
hat bereits versucht, den obigen Nachteilen zu begegnen, indem man bei den bekannten
Spannsätzen zwischen Welle und Nabe eine Zentriereinrichtung vorgesehen hat. Die
bisher hierfür verwendeten Zentrierringe haben jedoch den Nachteil, da.ß sie beim
Aufstecken auf die Welle zum Kanten neigen, wenn sie nicht eine bestimmte Länge
gegenüber ihrem Durchmesser besitzen. Ferner müssen beim axialen Verschieben der
Zentrierringe größere Reibungswiderstände überwunden werden, wodurch eine axiale
Feineinstellung der Nabe zur Welle schwierig ist. Auch die erforderliche genaue
Herstellung der Zentrierringe ist schwierig und kostspielig, da sie auf einer Innen-
und Außenschleifmaschine geschliffen werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorzentrierung für
die genannten Nabenbefestigungen zu schaffen, bei der die vorbeschriebenen Nachteile
weitgehend ausgeschaltet sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind zwischen dem in an sich bekannter Weise
im Normalschnitt zur Welle aufgeteilten Spannsatz in Berührung mit den inneren
Stirnflächen
der Innen- und Außenspannringe und ohne merkliches ,Spiel zwischen der Welle und
der Nabe mindestens drei gleichmäßig über den mittleren Durchmesser der Druckringe
verteilte Zentrierrollen angeordnet.
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Da die am Umfang des aufgeteilten Spannsatzes angeordneten Zentrierrollen
einen kleinen Durchmesser aufweisen, können sie einfach und wirtschaftlich aus Rundmaterial
mit großer Genauigkeit auf spitzenlosen Schleifmaschinen gefertigt werden. Auch
ist es möglich, die Zentrierrollen entsprechend der jeweiligen Spannaufgabe billig
und preiswert beliebig lang herzustellen, wodurch jede vorteilhafte Spannbasis in
Verbindung mit dem aufgeteilten Spannsatz geschaffen werden kann, so daß auch breite
Naben besonders vorteilhaft an ihren Enden spielfrei und kraftschlüssig gespannt
werden können. Dadurch, daß die Innen- und Außenspannringe des Spannsatzes in ihrer
Querschnittshöhe gegenüber den Durchmessern der Zentrierrollen ein Untermaß aufweisen,
wird erreicht, daß die Spannringe ohne Behinderung durch das Nabengewicht frei gestaucht
und gedehnt werden können, so daß größere Drehmomente übertragbar sind.
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Auch können die Spannsätze leicht und ohne jede Behinderung ein- und
ausgebaut werden, zumal die Zentrierrollen bei axialer Bewegung nur Linienberührung
und somit geringen Reibungswiderstand aufweisen.
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Mit den Mitteln der Erfindung ist es leichter als bisher möglich,
große Zahnräder, Schwungräder, Riemenscheiben usw. kraftschlüssig mit hoher Rundlaufgenauigkeit
und einem geringen Taumelschlag mit der Welle zu verbinden. Das beachtliche Gewicht
von großen Zahnrädern, Antriebstrommeln usw. wird durch die Zentrierrollen des Spannsatzes
aufgenommen, die gleichzeitig als Tragrollen dienen.
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Zweckmäßig sind die Zentrierrollen an beiden Stirnseiten und entsprechend
die ihnen gegenüberliegenden Flächen der Innen- und Außenspannringe kegelförmig
ausgebildet. Durch diese kegelige Kontaktberührung der Zentrierrollen mit den Innen-
und Außenspannringen des Spannsatzes werden die Spannringe beim Spannvorgang zusätzlich
radial gegen Welle und Nabenbohrung gepreßt, wodurch das größte durch den Spannsatz
übertragbare Drehmoment weiter erhöht wird.
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Die Zentrierrollen können aus Stahl, Messing, Leichtmetall oder Kunststoff
bestehen. Zentrierrollen aus Leichtmetall werden vorteilhaft für Spannsätze an Wärmekraftmaschinen,
z. B. Läufer bei Dampfturbinen, verwendet, da wegen des größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Leichtmetalls die aus Stahl bestehenden Innen- und Außenspannringe des Spannsatzes
selbsttätig nachgespannt werden.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise in
vier Abbildungen dargestellt. Es zeigt in Teildarstellungen A b b. 1 einen Spannsatz
gemäß der Erfindung in einem axialen Schnitt, A b b. 2. den Spannsatz in einem Schnitt
gemäß der Linie B-B der A b b. 1, A b b. 3 eine andere Ausführungsform eines Spannsatzes
gemäß der Erfindung, bei welchem die Zentrierrollen stirnseitig Kegelform besitzen,
in einem axialen Schnitt und A b b. 4 ein Einbaubeispiel für zwei Spannsätze nach
A b b. 1 in einem axialen Schnitt. Der Spannsatz nach A b b. 1 und 2 besteht aus
zwei Innenspannringen 1 mit Außenkegelflächen und zwei mit radialem Abstand
angeordneten Außenspannringen 2 mit Innenkegelflächen. Zwischen den Spannringen
1 und 2 sitzen am Umfang verteilt Zentrierrollen 3 mit stirnseitiger Kontaktberührung.
Die Innen- und Außenspannringe 1 und 2 werden über konzentrisch eingeschobene Druckringe
4 und 4a mit einer inneren und einer äußeren Kegelfläche, die in Funktionsverbindung
mit den Kegelflächen der Spannringe 1 und 2 stehen, durch planetarisch angeordnete
Spannschrauben 5 gegenläufig axial beaufschlagt. Die Spannschrauben 5 durchdringen
den innen und außen kegeligen Druckring 4 und die Zentrierrollen 3 in Durchgangsbohrungen
und den innen und außen kegeligen Druckring 4a in Gewindebohrungen, wodurch der
Spannsatz mit den Zentrierrollen zu einer Einheit zusammengeschraubt ist.
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Der Spannsatz nach A b b. 3 unterscheidet sich von dem Spannsatz gemäß
A b b. 1 dadurch, daß die Zentnerrollen 6 stirnseitig Kegelform 6a aufweisen, wodurch
sie mit den korrespondierenden Kegelflächen 7a und 8a der Spannringe 7 und 8 in
Funktionsverbindung stehen. Mit den Spannschrauben 11 ist der Spannsatz mit
den innen und außen kegeligen Druckringen 9 und 10, den Spannringen
7 und 8, zu den Zentrierrollen 6 zu einer Einheit zusammengeschraubt.
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In dem Einbaubeispiel nach A b b. 4 sind zwischen einer Welle 12 und
einer Nabe 13 zwei Spannsätze mit Zentrierrollen gemäß A b b. 1 und 2 eingesetzt,
welche die Nabe 13 an den Enden spielfrei und kraftschlüssig mit der Welle 12 verbinden.
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Beim Anziehen der Spannschrauben 5 werden die innen und außen kegeligen
Druckringe 4 und 4.a gegenläufig nach innen bewegt, wodurch die Spannringe 1 und
2 über die Kegelflächen radial gegen die Welle 12 und die Bohrung der Nabe 13 gepreßt
werden, so daß ein spielfreier Reibungsschluß der Verbindungsteile erzielt wird.