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Seiltrommel-Stütz- und Antriebskonstruktion Zur Verbindung einer Seiltrommel
mit der zugehörigen Getriebewelle, die sowohl den Antrieb der Trommel als auch deren
Lagerung an einem Ende vermittelt, hat man bisher im allgemeinen Zahnkupplungen
verwendet. Diese sind aber im Hinblick auf die unvermeidlichen Ungenauigkeiten nachteilig,
die beim Zusammenbau der Triebwerke und bei elastischer Verformung, insbesondere
unter der Einwirkung der Nutzlast, in Erscheinung treten. Zahnkupplungen mit geraden
Zahnflanken sind ähnlich wie bei Vielnutverzahnungen lediglich in der Lage, axiale
Verschiebungen aufzunehmen; nicht jedoch gestatten sie Abweichungen der Trommel
von ihrer zu der Welle achsgleichen Lage, d. h. eine Winkelbildung zwischen den
Achsen beider Teile. Um das zu ermöglichen, hat man zwar die Zahnflanken der Zahnkupplungen
ballig ausgeführt, so daß die Drehmomente über elliptische Berührungsflächen übertragen
werden, die innerhalb eines geringen zulässigen Taumelbereiches auf den Zahnflanken
hin- und herwandern. Wenn auch bei einer richtigen Ausführung der Balligkeit nicht
eine Zerstörung der Zähne durch einseitiges Tragen an den Flankenenden zu befürchten
ist, so wird jedoch beim Auftreten eines Beugungswinkels zwischen den Achsen der
Trommel und der Welle das Drehmoment nicht mehr von allen Zähnen übertragen. Dies
hat häufig auch zum Bruch derartiger Kupplungen geführt.
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Damit eine Zahnkupplung, die zur Übertragung der Drehmomente von der
Antriebswelle auf die Seiltrommel dient, nicht außerdem von dem Gewicht des Trommelmantels
und der an der Trommel hängenden Last belastet wird, hat man - gemäß der Patentschrift
22 559 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone
Deutschlands - den Trommelmantel mittels eines auf der Antriebswelle sitzenden Tragringes
mit einer balligen Umfangsfläche abgestützt, welche Beugungen zwischen den Drehachsen
der Trommel und der Antriebswelle gestattet. Doch besteht nach wie vor die Gefahr,
daß die Zähne der Zahnkupplung nicht alle an der Übertragung der Drehmomente beteiligt
sind. Um das soweit wie möglich auszuschließen, muß die Bearbeitung der Zahnflanken
sehr genau erfolgen. Das bedingt aber eine sehr kostspielige Fertigung.
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Um Zahnkupplungen zur Übertragung von Stützkräften und Antriebsdrehmomenten
bei Seiltrommeln zu vermeiden, ist ein Einbaugelenk entwickelt worden, das in der
Zeitschrift »Industrie-Anzeiger«, 1961, auf den Seiten 21 ff. beschrieben ist. Dieses
Einbaugelenk besteht aus einer Kupplungsscheibe, die an ihrem Umfang mit halbrunden
Ausnehmungen versehen ist, und einem Gehäuse, das in einer kreisförmigen Öffnung
Ausnehmungen in gleicher Form aufweist. Als Übertragungselemente dienen gehärtete,
tonnenförmige Stahlkörper, die mit Laufsitzpassung in die aus den halbrunden Ausnehmungen
gebildeten Bohrungen eingesetzt sind. Sie übertragen die Drehmomente zwischen der
Antriebswelle und der Seiltrommel formschlüssig und nehmen außerdem die von dem
Trommelgewicht herrührenden radialen Kräfte auf. Dank der Tonnenform ist eine Beugung
zwischen den Drehachsen der Antriebswelle und der Seiltrommel möglich. Doch bedingt
auch diese Bauart wegen der genauen Passung der Stahlkörper in den Ausnehmungen
eine kostspielige Fertigung. Auch müssen die Stahlkörper und ihre Lagerflächen gut
geschmiert und gegen Staub geschützt werden. Es ist daher auf der Innen- und Außenseite
des Einbaugelenkes eine Doppellippendichtung angeordnet, was einen zusätzlichen
Kostenaufwand bedingt.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Berücksichtigung
der nicht vermeidbaren Abweichungen der Trommeldrehachse von der Drehachse der Antriebswelle
mit besonders einfachen und zuverlässigen Mitteln bei geringsten Herstellungskosten
zu erzielen.
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Die Erfindung geht aus von einer Seiltrommel-Stütz- und Antriebskonstruktion,
bei welcher der Trommelmantel an einem Ende von einer auf der Antriebswelle sitzenden
Stützscheibe mit einer balligen Umfangsfläche getragen wird und mit der Antriebswelle
unter Vermittlung von formschlüssig ineinandergreifenden Drehmoment-Übertragungsgliedern
verbunden ist, welche sich den durch die ballige Stützfläche ermöglichten Beugungen
zwischen den Drehachsen der Trommel und der Antriebswelle anzupassen
vermögen;
und die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß die Stützscheibe mit einem
Durchmesser der bulligen Umfangsfläche, der etwa gleich dem Innendurchmesser des
Trommelmantels ist, als Trommelstirnwand dient und daß zur Drehmoment-Übertragung
zwischen der Stirnwand und dem Mantel ein Mitnehmer in der Stirnwand, wie an sich
bekannt, um eine radiale Achse drehbar gelagert ist und in eine Ausnehmung des Mantels
mit einer axialen Bewegungsmöglichkeit eingreift.
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Eine Seiltrommel-Stütz- und Antriebskonstruktion nach der Erfindung
zeichnet sich durch verhältnismäßig geringe Fertigungskosten sowie durch Robustheit
aus, so daß keine großen Instandhaltungskosten zu erwarten sind. Außerdem hat die
Bauart nach der Erfindung den Vorteil, daß man während des Betriebes überwachen
kann, ob sich etwa infolge von Massenkräften eine Winkelabweichung der Drehachsen
der Trommel und der Antriebswelle voneinander eingestellt hat. Das kann man leicht
an der jeweiligen Stellung des Mitnehmers innerhalb der Ausnehmung in dem Trommelmantel
erkennen.
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Dabei liegt der Mitnehmer zweckmäßig mit planparallelen Gleitflächen
an Flächen der Ausnehmung an und kann sich gegenüber der Scheibe um eine radial
zu der Welle stehende Achse drehen. Der Mitnehmer besteht beispielsweise aus einem
in der Scheibe drehbar gelagerten Bolzen, dessen gegenüber der Scheibe vorstehender
Teil die Gleitflächen aufweist, oder aus einem feststehenden Zapfen mit einem drehbar
an diesem gelagerten Gleitstein, der in die Ausnehmung mit einem Spiel in Achsrichtung
der Trommel eingreift.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 Teile einer Seiltrommel, einer zugehörigen
Getriebe-Abtriebswelle und des zugehörigen Gehäuses in einem Axialschnitt und F
i g. 2 die Ansicht einer Einzelheit in Richtung des Pfeiles II.
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Die Getriebe-Abtriebswelle 1 ist mit dem dargestellten Ende durch
ein Lager 2 in einer Wand 3 des Gehäuses abgestützt. Die Welle 1 ragt mit einem
Zapfen 4 über die Wand 3 hinaus. Auf diesem Zapfen ist mittels einer Nabe und eines
Keiles eine Scheibe 6 befestigt. Diese hat eine bullige Umfangsfläche 7, die eine
mittlere Kugelzone bildet, deren Mittelpunkt 8 mit dem Schnittpunkt der lotrechten
Mittelebene der Scheibe 6 mit der Mittellinie 9 der Welle 1 zusammenfällt.
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Auf die bullige Umfangsfläche 7 der Scheibe 6 ist in axialer Richtung
der Mantel 10 der Seiltrommel aufgeschoben. Auf diesen Mantel ist ein Ringflansch
11 so aufgeschweißt, daß seine Mittelebene, wenn die Achsen der Trommel 10 und der
Welle 1 zusammenfallen, mit der Mittelebene der Scheibe 6 übereinstimmt.
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Der Trommelmantel 10 hat eine Ausnehmung 12 mit in Trommelachsrichtung
parallel zueinander verlaufenden Führungsflächen. Die Ausnehmung 12 setzt sich in
den Ringflansch 11 fort. Er ist beiderseits von Klötzen 13 eingefußt, die die Führungsflächen
für den Mitnehmer bilden.
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In, die Ausnehmung 12 greift ein rechtkantiger Gleitstein 14 ein,
der an einem Bolzen 15 sitzt, welcher in der Scheibe 6 um eine radial zu der Welle
1 liegende Achse drehbar gelagert ist. Ein Herausrutschen des Bolzens 15 aus seiner
Lagerschale 16 in der Scheibe 6 wird dadurch verhindert, daß in eine Ringnut 17
das Ende einer in die Scheibe 6 eingedrehten Schraube 18 eingreift.
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Der Gleitstein 14 liegt in Richtung tangential zur Trommel
10 praktisch ohne Spiel an den Führungsflächen der Klötze 13 an. Er hat aber
innerhalb der Ausnehmung 12 Bewegungsspiel in axialer Richtung zum Trommelmantel.
Sonach wird durch den Gleitstein 14 einerseits das Drehmoment von der Welle 1 einwandfrei
auf den Trommelmante110 übertragen; andererseits gestattet der Gleitstein 14 wegen
des erwähnten Spieles und wegen der Drehbarkeit des Bolzens 15 im Zusammenwirken
mit der Balligkeit der Umfangsfläche 7 der Scheibe 6, daß die Trommel 10 von ihrer
zu der Welle 1 achsgleichen Lage innerhalb des obigen Axialspiels abweichen kann.
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Die Erfindung bringt ferner den Vorteil, daß sich das Triebwerk leicht
zusammenbauen läßt und dabei ein genaues Ausrichten der Trommel gegenüber der Antriebswelle
möglich ist. Denn nach dem Aufsetzen des Trommelmantels 10 auf die Scheibe
6 führt der Gleitstein 14 in der Ausnehmung 12 so lange eine oszillierende
Bewegung aus, bis die Trommel genau justiert ist, was durch seitliches Versetzen
und Unterfuttern des der Welle 1 gegenüberliegenden Lagerstützbockes der
Trommel erfolgt. Später können im Betrieb auftretende elastische Verformungen, die
von der Nutzlast herrühren, sowie bleibende Verformungen, die durch etwaige Überlastungen,
z. B. Zusammenstöße, verursacht sind, durch die entsprechende oszillierende Bewegung
des Gleitsteines kontrolliert und im letzteren Fall beseitigt werden.
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Statt eines Mitnehmers können auch deren zwei diametral einander gegenüberliegend
in der auf der Trommelachse sitzenden Scheibe gelagert sein.
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Ferner ist es bei Übertragung von Drehmomenten nur in einer Richtung
möglich, daß der Mitnehmer bzw. die Mitnehmer durch ein Federelement in tangentialer
Richtung gegen eine Widerlagefläche der Ausnehmung bzw. eines Verstärkungsstückes
gedrückt wird bzw. werden.
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Unter Umständen werden zur Übertragung des Drehmomentes von der Trommelwelle
auf die Trommel der 1Vlitnehmer bzw. die Mitnehmer und/ oder die mit diesen zusammenarbeitenden
Teile des Trommelmantels mit elastischen Körpern, z. B, Gummistreifen, versehen,
um eine schonende Drehmomentübertragung zu erzielen.
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Eine bekannte winkelbewegliche Wellenkupplung weist ein kurzes Wellenstück
auf, das an seinen beiden Enden mit kugelförmigen Verdickungen in Bohrungen der
miteinander zu kuppelnden Wellen geführt ist. An den beiden Enden des kurzen Wellenstückes
sind in Querbohrungen, deren Mittellinien parallel zueinander liegen und die Krümmungsmittelpunkte
der kugelförmigen Verdickungen schneiden, Gelenkbolzen gelungert,. deren Enden in
Schlitze der Wellen eingreifen. Zur Drehmoment-Übertragung dienen zwei Gleitsteine,
die an je einem Bolzen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Wellen sitzen
und mit planparallelen Gleitflächen an den sich in Längsrichtung erstreckenden Flächen
der Schlitze anliegen.
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Bei dieser Wellenkupplung übertragen die kugelförmigen Verdickungen
des kurzen Wellenstückes keine Querkräfte. Sie erfüllen daher nicht die Funktion
des Abstützens eines Trommelmantels, die beim Erfindungsgegenstand der bulligen
Umfangsfläche der einen Trommelstirnwand zukommt.
Die ballige Umfangsfläche
der Trommelstirnwand nach der Erfindung hat zwar in Verbindung mit der erwähnten
Anordnung des Mitnehmers außerdem die Aufgabe, Beugungen zwischen den Drehachsen
der Trommel und der Antriebswelle zu ermöglichen, und zwar unter Vermeidung der
eingangs erwähnten, bei Anwendung von Zahnkupplungen auftretenden Schwierigkeiten.
Doch werden bei der Seiltrommel-Stütz- und Antriebskonstruktion nach der Erfindung
mit einfachsten Mitteln auch die Nachteile vermieden, die bei der bekannten Wellenkupplung
mit dem Auftreten von Beugungswinkeln zwischen den beiden Wellen verbunden sind.
Dort führen nämlich die Beugungswinkel zwischen den beiden Wellen zwingend zu dem
zweifachen Aufwand eines Doppelgelenkes. Denn wenn bei der Wellenkupplung die Drehachse
der einen Welle gegenüber derjenigen der anderen Welle um einen Winkel gebeugt und
ein Drehmoment von einer Welle auf die andere übertragen wird, wandert das die beiden
Wellen miteinander verbindende kurze Wellenstück während jeder Umdrehung um ein
dem Beugungswinkel entsprechendes Maß hin und her, weil sich die Gleitsteine praktisch
nicht längs der Schlitze bewegen, sondern nach dem Prinzip des geringsten Widerstandes
Schaukelbewegungen ausführen. Es ist nämlich die zwischen ihnen und den betreffenden
Anlageflächen der Schlitze wirkende Reibungskraft sehr groß, da wegen des kleinen
Halbmessers der Wellen die dem zu übertragenden Drehmoment entsprechende Umfangskraft
erheblich ist. Wollte man die Hin- und Herbewegung des kurzen Wellenstückes verhindern,
so würden bei jeder Umdrehung große Kräfte in Längsrichtung auf die angekuppelten
Wellen wirken, die an den Wellenlagern aufgenommen werden müßten. Das wäre z. B.
dann der Fall, wenn statt zweier Gelenke zwischen dem kurzen Wellenstück und den
beiden Wellen nur ein entsprechendes Gelenk zwischen insgesamt nur zwei Wellen vorhanden
wäre und beide Wellen an einem Bewegen in axialer Richtung gehindert würden.
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Im Gegensatz hierzu werden bei der Seiltrommel nach der Erfindung
im Fall einer Beugung der Trommeldrehachse gegenüber der Antriebswellenachse die
Trommellager nicht durch Längskräfte beansprucht. Das beruht einmal darauf, daß
die Umfangskraft, die von dem Mitnehmer auf den Trommelmantel übertragen wird, auch
bei großem Drehmoment wegen des großen Trommelmantelhalbmessers, der von der Stirnwand
voll ausgenutzt wird, verhältnismäßig klein ist und demgemäß nur eine entsprechend
geringe Reibungskraft in Längsrichtung der Trommel auftritt. Zum anderen wirkt eine
wesentlich größere Reibungskraft im jeweiligen Scheitel der Balligen Umfangsfläche
zwischen dieser und der Innenfläche des Mantels, weil das Eigengewicht der Trommel
und gegebenenfalls zusätzlich die an der Trommel hängende Last anteilmäßig jeweils
im Scheitel der Umfangsfläche auf die betreffende Stirnwand übertragen werden. Diese
Reibungskraft überwiegt bei weitem die wie gesagt nur geringe, vom Mitnehmer in
Axialrichtung auf die Trommel übertragene Reibungskraft. Diese vorteilhafte Erscheinung
ist im übrigen praktisch unabhängig von der jeweiligen Belastung der Seiltrommel.
Denn bei zunehmender Belastung wird zwar das zu übertragende Drehmoment und damit
die zwischen dem Mitnehmer und der Gleitfläche der Ausnehmung wirkende Reibungskraft
größer, doch erhöht sich im gleichen Maß die im Scheitel der Umfangsfläche aus der
Belastung wirksame Reibungskraft.
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Dieser Vorteil wird mit nur einem Gelenk erzielt, obwohl bei der Bauart
nach der Erfindung die doppelte Funktion des Abstützens und des Antreibens einer
Seiltrommel erfüllt wird, wohingegen bei der bekannten winkelbeweglichen Wellenkupplung
die einzige Funktion des Wellenantriebes, wie erwähnt, zwei Gelenke notwendig macht.
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Bei einer Seiltrommel nach der Erfindung besteht der Mitnehmer beispielsweise
aus einem in der betreffenden Trommelstirnwand drehbar gelagerten Bolzen, dessen
gegenüber der Stirnwand vorstehender Teil die Gleitflächen aufweist, oder aus einem
feststehenden Zapfen mit einem drehbar an diesem gelagerten Gleitstein, der in die
Ausnehmung mit einem Spiel in Achsrichtung der Trommel eingreift.