DE1902413C - Schraubenverbindung mit von Torsionsspannungen entlastetem Gewindebolzen - Google Patents

Description

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Di« HrHndung betrifft eine Schmubenverbindung Uußercn Druekring vorzusehen, welcher auf der axial

mit von Torslonsepunnungen entlastotem Gewinde- zur Mutter weisenden Seite als Zylinder ausgebildet

bolzen zum Verbinden von Maschinenteilen, insbo- ist, in dem ein weiterer, an der Buchse anliegender

sondero zur Befestigung eines Getrlebeziihnrades an Druckring als Kolben sitzt. Zum Festziehen und einem Rotor, bestehend aus dem In dem einen 5 Lösen der Mutter wird durch hydraulischen Druck

Maschinenteil verankerten Gewindebolzen und einer in dem genannten Zylinder der Gewindebolzen ge-

auf das andere Bolzenende aufschraubbaren, zusUtz- dehnt, In diesem Zustand IUUt sich die Mutter ohne

lieh mit Außengewinde versehenen Buchse, auf Kraftaufwand auf den mit ihr zusammenwirkenden

welche eine Mutter aufschraubbar ist, die sich bei Druckring niederschrauben. Wird dann der hydrau-

axial vorgespanntem Bolzen über einen Üruckring io lische Druck abgeschaltet, hlllt die Mutter den Ge-

atif dem anderen Maschinenteil abstützt, wobei die windebolzcn in der vorgespannten Lage. Da wilhrend

Buchse gegenüber dem Druckring axial beweglich ist, des NiedersChraubons der Mutter bis zur Anlage am

Es besteht seit langem der Wunsch, auf Zug be- Druckring die Buchse durch die hydraulisch aufgclastete Schrauben, insbesondere hochbelastete Dehn- brachte axiale Spannung unverdrehbar gehalten wird, schrauben, von Torsionsspannungen freizuhalten, da 15 können tatsächlich keine Reibungsmomente auf den sich der aus Zug- und Torsionsspannungen or- Gewindebolzen übergeleitet werden. Es leuchtet jegebende komplexe Spannungszustand der exakten doch ein, daß es sich bei dieser komplizierten VorBerechnung entzieht und dazu zwingt, mit einem richtung um einen speziellen Anwendungsfall handelt, verhältnismäßig großen Sicherheitsfaktor zu rechnen der den hohen Aufwand rechtfertigt. Normalerweise

Torsionsspannungen im Gewindebolzen können ao steht keine hydraulische Spannvorrichtung zur Vervor allem oeim Festziehen der Schraubenverbindung fügung, und die Ausbildung von Druckringen in entstehen. Um dies zu verhindern, ist es bekannt. Form von mit Dichtungen versehenen hydraulischen wahrend des Festziehens einer auf ddn Gewinde- Kraftzylindern an jeder Schraube ist zu teuer und | bolzen aufgeschraubten Mutter das über die Ge- aufwendig. i windereibung auf den Gewindebolzen übertragene »5 Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine | Drehmoment mit einem am Bolzenende über der Schraubenverbindung der eingangs genannten Art zu I Mutter anzusetzenden Gegenhaltewerkzeug aufzu- schallen, bei welcher auch ohne hydraulische Hilfs- ^ nehmen, so daß sich der Bolzen nicht elastisch ver- mittel eine Vorspannung absolut frei von Torsions- ii drehen kann. Eine derartige Schraubenverbindung spannungen möglich ist, selbst unter der erschwerten würde jedoch, wenn die miteinander zu verbindenden 30 Bedingung, daß die zu verbindenden Maschinenteile Maschinenteile mit Bezug auf den Bolzen drehbar mit Bezug auf die Achse des Gewindebolzens drehsind, dazu führen, daß das Reibungsmoment, welches bar sind.

die Mutter auf das anliegende Maschinenteil ausübt, Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß ]■

an das verankerte Bolzenende gelangt. dadurch gelöst, daß die Buchse und der Druckring

Es ist bei gegeneinander drehsicher festgelegten 35 drehfest miteinander verbunden und beim Festziehen Maschinenteilen weiterhin bekannt, die Mutter gegen der Mutter in ihrer Drehwinkelstellung haltbar sind, einen Druckring festzuziehen, der einerseits gegen- Ein Reibungsmomcr.t kann bei dieser neu vorüber dem anliegenden Maschinenteil, andererseits geschlagenen Ausführung nur von der Mutter auf die über eine Innenverzahnung gegenüber dem zu diesem Buui^ unu den Druckring ausgeübt werden, welch Zweck unterhalb des Gewindeabschnitts mit einer 40 letztere unverdrehbar miteinander verbunden sind Verzahnung ausgebildeten Bolzen drehfest gc'vi^c:. ri.l beim Festziehen der M»> >." rrittels eines Gegenist. Bei dieser Schrauben·.crh^'M·-,? ^ Η:τ. "»»var bei Niiewerk'euges fe-.tgehaiien .-crvk-fi körnen. An den '(' .'■■"' !'■'" η !»ην;!'.iuwicii iVmaucnenteilen Gewindebolzen gelangen als« mit Sicherheit keine iorsionsspannungen im Bolzenschafl verhindert. Zur Torsionsspannungen.

elastischen Verdrehung kommt es jedoch am Bolzen- 45 Für die axial bewegliche, jedoch drehfeste Verende im Bereich zwischen dem tragenden Gewinde- bindung zwischen Buchse und Druckring stehen verabsehnitt und der Verzahnung. Außerdem können schiedene Ausführungsmöglichkeiten zur Verfügung, auch hier wiederum Reibungsmomenle an das gegen- Bevorzugt wird eine Ausführung, bei welcher die übei liegende Bolzenende gelangen, wenn das Ma- Buchse und der Druckring durch einen sie verbindenschinentcil, auf welchem sich der Druckring abstützt, 50 den, axial deformierbaren Ringsteg ein einziges Baurelativ zum Bolzen drehbar ist. teil bilden. Bei sehr langen Dehnschrauben wird man

Es ist auch schon bekannt, statt des Druckringes jedoch alternativ vorzugsweise zwischen der Buchse

eine zweite Mutter zu benutzen, die auf ein Außen- und dem Druckring eine Zahnkupplung vorsehen,

gewinde derjenigen Mutter aufgeschraubt ist, welche welche bei konstantem Eingriff eine axiale Ver-

mit dem Holzen im GewindeeingrilT steht. Während 55 Schiebung der beiden Teile relativ zueinander ge-

dic eine Mutter festgezogen wird, kann die andere stattet.

mit einem Gegenhaltewerkzeug unverdrehbar ge- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der halten werden. Sind jedoch die Maschinenteile, auf Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
welchen sieh die untere Mutter abstützt, relativ zum Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Schrauben-Bolzen drehbar, so kommen, je nachdem, welche der 60 verbindung gemäß der Erfindung;
beiden Muttern gedreht bzw. gehalten wird, immer Fig. 2 a und 2b zeigen Schnitt und Draufsicht in vom einen oder anderen Bolzcneiule her Torsions- vergrößertem Maßstab auf die Schraubenverbindung spannungen auf den Gewindebolzen. nach Fig. I,

lis ist schließlich auch schon bei Zylinderkopf- Fig. 3 a und 3 b Ansichten entsprechend Fig. 2 a

schrauben bekannt, auf ilen Bolzen eine mit Innen- 65 und 2 b eines weiteren Ausführungsbeispiels.

und Außengewinde versehene Buchse und darauf die Die Schraubenvcrbiudung nach Fig. 1 untl 2 be-

Mutter aufzuschrauben und dann /wischen der sieht aus einem Gewindebolzen I¹J und einer Mutter

Mutiur und dem nächsten Maschinenteil einen 23, mit deren Hilfe ein Getriebczahurad 14 an einem

Claims (6)

Rotor IS, beispielsweise eines Sehraubenkompressors, befestigt ist. Der Bolzen 19 ist in den Rotor IS eingeschraubt, Bin Luger 17 o, Disjanzblichsen 17 und das Getriebezuhnracl 14 sind auf einen hohlen Wellcnunsutz 16 des Rotors IS aufgezogen und dann s durch Festziehen der Mutter 23 Über den Gewindebolzen 1!) fest mit dom Rotor 15 verspannt, Das Lager 17« sitzt in einem Gehiiuse 28, Wurde die Mutter 23 unmittelbar am Getricbe-/ahnrud 14 anliegen und der Gewindebolzen 19 beim Festziehen der Mutter mittels eines Gegenhaltewerkzcuges gegen Mitdrehen gehalten werden, so wäre damit nur erreicht, daf3 die Reibung im Gewinde zwischen der Mutter und dem Bolzen nicht zur Entstehung von Torsionsspannungiüi im letzteren führt, Durch die Reibung zwischen der Mutter 23 und dem Getriebezahnrad 14 entsteht jedoch ein Reibungsmoment, welches von dem drehbar gelagerten Rotor 15 nicht aufgenommen werden kann. Es kommt also an dem im Rotor verankerten und ao am entgegengesetzten Ende gegen Drehung gehaltenen Gewindebolzen zur Auswirkung. Um dies zu verhindern, ist am äußeren Bolzenende zunächst eine Buchse 18 aufgeschraubt, welche über ein zusätzliches Außengewinde die Mutter 23 trägt. Ein Ringsteg 21 verbindet die Buchse 18 mit einem Druckring 20, der als buchsenähnlicher Abstandsring ausgeführt sein kann. Dieser Druckring 20 besitzt Ausnehmungen 22, gegen die ein Gegenhaltewerkzeug angesetzt wird. Bei der Montage wird zuerst der Bolzen 19 in den Rotor eingeschraub'. Danach werden die Distanzstücke 17, das Lager 17 a und das Getriebezahnrad 14 auf den hohlen Wellenansatz 16 des Rotors 15 aufgeschoben. Dann wird die Buchse 18 zusammen mit dem Druckring 20 so weit auf den Bolzen 19 geschraubt, bis der Druckring das Getriebezahnrad 14 burju.-·. Anschließend wird die Mutter 23 auf die Buchse 18 geschraubt, bis sie an dem DrucVring 20 anliegt. Nunmehr wird mit einem Gegenhaltewerkzeug, das in Ausnehmungen 22 (Fig. 2a, 2b) a"» rt.uße:iumfang des Druckringes angreift, dieser festgehalten während mit einem SchraubenscMüs· .;, ?. Ti. eine·.- ''!chmoiiiontenschli'ssel, die Mir. ■*"* mit dem gewünschten Drehmoment festgezogen wird. Dabei wird die Buchse 18 gegenüber dem Druckring 20 und dem Getriebezahnrad 14 angehoben und der Ringsteg 21 axial deformiert. Letzterer kann elastisch sein; er wird aber normalerweise durch die Biegebeanspruchung plastisch deformieit. Das Teil 18,20, 21 ist demnach ein Verbrauchs- oder Wegwerfteil, welches nach der Demontage zwar oft noch brauchbar ist, jedoch meistens ersetzt werden wird. Um den Ringsteg 21 insgesamt so schwach wie möglich auszubilden, nimmt seine Stärke von innen nach außen in dem Maß ab, daß die Torsionsspannungen über den gesamten Querschnitt ungefähr den gleichen Wert haben. Ist das Gewinde der Mutter mit Molybdän-Disiilfid od. ä. geschmiert, so kann der Ringsteg 21 noch dünner ausgeführt werden, da dann das über das Gewinde übertragene Drehmoment kleiner ist. Wegen der axialen Steifigkeit des Ringsteges kommt eine weitere Axialkraft zustande, die beispielsweise 5 1Vo der Gesamtbelastung des Gewindebolzens betragen kann. Falls die Kontaklllüche zwischen dem Druckring 20 und der Mutier 23 ebenfalls geschmiert wird, ergibt sich für die Bol/enspannung eine noch präzisere funktionsmllllijjo Abhängigkeit von dem aufgebrachten Drehmoment, so daß. sich Uns Risiko einer falschen Zugspannung im Bolzen verringert. Natürlich kann anstatt des Druckringes 20 mich die Buchse 18 mit Ausnehmungen 22« zum Einsetzen eines Gegonhullewerkzeuges versehen sein, wie es in Fig. 2 b dargestellt ist, Es kann auch vorkommen, daß der Druekring 20 un einem der durch das Schraubgewinde verbundenen Teile festgelegt werden soll, Für diesen Fall ist ein in Fig, 2a gestrichelt eingezeichneter Keil oder Stift 29 vorgesehen. Die Schraubenverbindung nach F i g. 3 a und 3 b ist vorzugsweise für lange Gewindebolzen, die eine längere Dehnung erfahren, vorgesehen. Der Druckring 20 und die Buchse 18 bestehen hier aus einzelnen Teilen, die durch eine Zahnkupplung in Form einer ineinandergreifenden Keilverzahnung miteinander verbunden sind. Zur Verhinderung eines Umfangsspiels ist die Keilverzahnung als Preßsit/ ausgeführt und mit Molybdän-Disulfid od. ä. geschmiert. Das Festziehen der Mutter 23 führt wegen der Bolzendehnung zu einer relativen Axialbewegung der im Zahneingriff stehenden Teile. Wird beim Lösen der Mutter der Druckring durch ein Gegenhaltewerkzeug gehalten, so wird der Bolzen bei seiner elastischen Verkürzung die Buchse bis annähernd in ihre Ausgangslage, bezogen auf den Druckring, mitnehmen. Die nicht plastisch deformierten Teile 18 und 20 können also wiederholt verwendet werden. Aus dem Voranstehenden ist ersichtlich, daß dk· beschriebenen Schraubenverbindungen angezogen werden können, ohne daß Reibungskräfte von der Mutter über ihr Gewinde oder über den Druckring 20 auf den Bolzen 19 übertragen werden. Der Bolzen hat demzufolge auch nicht das Bestreben, das Getriebezahnrad 14 gr.jj/ntihr·· Ί··τ Rotor γ·ι verdrehen. Außerdem kann der Bolzen a in beispielsweise M)b » stärker ais wisher v.vrg-up;* >ni .-.:rt:.n, da »u; mit reinen Zupsparinungcr* ·.:;? tv:i.:ien 1 '.

1. SciiraubcUtcibinduiig ma von "lorsionsspannungen entlastetem Gewindebolzen zur Verbindung von Maschinenteilen, insbesondere zur Befestigung eines Getriebezahnrades an einem Rotor, bestehend aus dem in dem e^;nen Maschinenteil verankerten Gewindebolzen und einer auf das andere Bolzenende aufschraubbaren, zusätzlich mit Außengewinde versehenen Buchse, auf welche eine Mutter aufschraubbar ist, die sich bei axial vorgespanntem Bolzen über einen Druckring auf dem anderen Maschinenteil abstützt, wobei die Buchse gegenüber dem Druckring axial beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (18) und der Druckring (20) drehfest miteinander verbunden und beim Festziehen der Mutter (23) in ihrer Drehwinkelstellung hallbar sind.

2. Schraubenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (18) und der Druckring (20) durch einen sie verbindenden, axial deformierbaren Ringsteg (21) ein einziges Bauteil bilden.

3. Schraubenverbindung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Ringsteges (21) mit zunehmendem Radius abnimmt.

4. Schraubenverbindimg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (18) mit Ausnehmungen (22 a) zum Ansetzen eines Gcgenhaltewcrkzeuges beim Festziehen der Mutter (23) verseilen ist.

5. Schellenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (20) mit Ausnehmungen (22) zum Ansetzen eines Gegenhaltewerkzcuges beim Anziehen der Mutter (23) ausgestattet ist.

6. Schraubenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (18) und der Druckring (20) durch eine Zahnkupplung (25) drehfest verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen