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Pressenständer Die Erfindung bezieht sich auf Konstruktionen zur Aufnahme
großer, insbesondere zeitlich veränderlicher Kräfte, z.B. bei Schmiedepressen, Strangpressen,
Kunststoffpressen, Stanzen, Verdichter für Flüssigkeiten, Pulver o.ä.
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Solche Ständer bestehen entweder aus einem Stück bzw. zu.
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einer Einheit fest zusammengefügten, z.B. geschweißten Teilen oder
aus mehreren Teilen, bei denen die Kräfte durch die entsprechenden Trennfugen übertragen
werden. Diese Konstruktionen, die die Form von Rahmen mit rechteckigem Querschnitt
haben, bestehen im wesentlichen einerseits aus den Teilen, die die Kraft unmittelbar
aufnehmen und die sich dabei quer zur Kraftrichtung erstrecken - im folgenden als
Traversen bezeichnet - andererseits aus den Teilen, die die Zugkräfte zwischen den
beiden Traversen übertragen - im folgenden als Zugglieder bezeichnet.
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Sowohl bei den Konstruktionen aus einem Stück als auch bei denen aus
mehreren Teilen zusammengesetzten besteht eine Schwierigkeit darin, daß bei der
Einleitung der
Kräfte von den Traversen in die Zugglieder Biegemomente
auf die Zugglieder ausgeübt werden, da die Kräfte außerhalb der Mittellinie der
Zugglieder eingeleitet werden.
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Diese Biegespannungen, die sich den Zugspannungen, die durch die Zugkräfte
verursacht werden, überlagern, stellen eine erhebliche Gefahr eines Bruches, insbesondere
eines Dauerbruches, dar. Es ist bekannt, zu ihrer Kompensation an den Zuggliedern
an geeigneter Stelle zeitlich unveränderliche zusätzliche Kräftepaare, z.B. durch
entsprechende Klammern, anzubringen. Dadurch läßt sich zwar erreichen, daß die Spannungen
im belasteten Zustand verringert werden, aber im unbelasteten Zustand treten dann
Spannungen entgegengesetzten Vorzeichens von entsprechender Höhe auf. Infolgedessen
wird in den Zuggliedern der Spannungsausschlag zwischen belastetem und unbelastetem
Zustand des Rahmens nicht vermindert und daher die Gefahr eines Dauerbruches nicht
beseitigt.
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In den Zuggliedern und unter Umständen auch in den Traversen entstehen
an den Stellen der Kraftumlenkung erhöhte Spannungen, die je nach der durch die
Kontur der Teile bedingten Kerbwirkung mehr oder weniger über der theoretischen
Nennspannung liegen. Diese erbspannungen werden vermindert, wenn durch die erwähnten
zusätzlichen
unveränderlichen Kräftepaare die Spannungen auf der
Innenseite der Zugglieder vermindert werden.
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Wenn die Größe der zusätzlichen Kräftepaare proportional der durch
die Zugglieder übertragenen Kräfte verändert wird, so wird damit der erwähnte Spannungsausachlag
und auch die Kerbspannung herabgesetzt.
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Es ist bekannt, solche zeitlich veränderlichen Kräfte paare in Abhängigkeit
von der durch die Zugglieder zu übertragenden Kraft durch zusätzliche Geräte, z.B.
durch hydraulische Druckzylinder im Bereich der Traversen, aufzubringen. Bei diesen
Konstruktionen besteht jedoch die Gefahr, daß beim Versagen dieser Geräte die Rahmenkonstruktion
bricht.
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In der vorliegenden Erfindung werden die zur Erreichung der Begrenzung
der Spannungshöhe erforderlichen zusätzlichen zeitlich veränderlichen Kräftepaare
als Komponenten der gesamten von den Traversen auf die Zugglieder übertragenen Kräfte
erzeugt und sind damit mit Sicherheit proportional der durch die Zugglieder zu tibertragenden
Kräfte. Dies wird erfindungsgemäß allein durch die Form der Traversen und Zugglieder
bewirkt.
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Bei getrennten Traversen und Zuggliedern wird dies dadurch erreicht,
daß die Kraftübertragung von den Traversen auf die Zugglieder über Flächen erfolgt,
die einen bestimmten Winkel mit der Mittellinie der Zugglieder einschließen und
an anderer Stelle der Zugglieder eine im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie
dieser Zugglieder gerichtete Kraft als Reaktionskraft zu der ersten erzeugt wird.
Diese Reaktionskraft und die vorher genannte Komponente der Gesamtkraft in Richtung
senkrecht zur Mittellinie der Zugglieder stellen dann Kräftepaare dar. Deren Größe
läßt sich durch den Winkel der Kraftübertragungsfläche zwischen Traverse und Zugglied
auf die gewünschte notwendige Höhe bringen.
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Dieses Prinzip ist in Abb. 1 erläutert. Diese Abbildung stellt eine
Hälfte der gesamten Konstruktion dar. Es soll eine Kraft von der Traverse 1 auf
das Zugglied 2 bzw. 2' übertragen werden. Diese Kraftübertragung erfolgt in dem
Bereich 3 bzw. 3' der Traverse 1 und des Zuggliedes 2 bzw. 2'. Die senkrecht zur
Mittellinie des Zuggliedes gerichtete Komponente in der hier übertragenen Kraft
wird als Reaktionskraft von der Klammer 4 aufgenommen. Die Zugglieder 2 bzw. 2'
und die Klammer 4 berühren sich in dem Punkt 5 bzw. 5'.
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Die Richtung der im Bereich 3 bzw. 3' übertragenen Kraft ist senkrecht
zur Oberfläche der Teile an dieser Stelle.
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Wenn diese Richtung durch den Punkt 6 bzw. 6', dem Schnittpunkt der
Verbindungslinie zwischen den Punkten 5 und 5' einerseits und der Mittellinie des
Zuggliedes 2 bzw. 2' verläuft, so entstehen in dem Zugglied 2 bzw.
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2' keine Biegemomente. Mittels der Erfindung läßt sich auch eine Spannungsverteilung
in dem Zugglied erreichen, bei der die Spannungen an der Innenseite niedriger sind
als an der Außenseite, was zweckmäßig ist, um die Spannungserhöhung durch die Kerbwirkung
zu vermindern. Das wird erreicht, wenn die Richtung dieser Kraft, die im Bereich
3 bzw. 3' übertragen wird, die Linie 5 5' in einem Bereich schneidet, der zwischen
dem Punkt 6 und dem Punkt 5 liegt - bzw. 6' und 5'. Dies wird durch eine entsprechende
Form der Teile im Bereich bzw. 3' bewirkt.
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Um zu erreichen, daß die Kraft in dem Bereich 3 bzw. 3' genau senkrecht
zur Richtung der Berührungsfläche verläuft, wird erfindungsgemäß eine möglichst
geringe Reibung an dieser Stelle durch. Schmierung mit flüssigen oder festen Stoffen
in bekannter Weise vorgesehen, oder es wird der Reibungsbeiwert der Oberfläche durch
Verwendung
entsprechenden Werkstoffes vermindert, z.B. durch Xolybdändisulfid
oder Polytetrafluoräthylen. Zur Erreichung eines niedrigen Reibungswertes können
auch Folien aus entsprechendem Werkstoff, z.B. Polytetrafluoräthylen an dieser Stelle
zwischen die Traverse und die Zugglieder gelegt werden.
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Anstelle der Kraftübertragung über nur je eine Stelle, wie in Abb.
1 an den Punkten 3 bzw. 3', können auch mehrere solche kraftübertragende Flächen
vorgesehen werden. Dabei können diese kraftübertragenden Flächen @ @iche oder unterschiedliche
richtungen aufweisen, weisen sie gleiche Richtung auf, so ist die Richtung der resultierenden
Kräfte in diesen Flächen für die Wirkung maßgebend. Unterschiedliche Richtungen
dieser Flächen können so gewählt werden, daß jede der durch die verschiedenen kraftUbertragenden
Flächen gehende Kraft die Linie 5 5' in dem gleichen Punkt schneidet. Diese Möglichkeit
ist in Abb. 2 dargestellt. Hier hat die Traverse 7 auf jeder Seite zwei kraftübertragende
Flächen 8 und 9 bzw. 8' und 9'. Die Zugglieder 10 bzw. 10' haben dann dieentsprechende
Form, so daß sie die gleiche Richtung wie die Traverse an diesen Stellen aufweisen.
Die Klammer 11 nimmt die Reaktionskräfte in den Punkten 12 bzw. 12' auf.
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Die in den Abb. 1 und 2 dargestellten Zugglieder 2 bzw. 2t und 10
bzw. 10' können bei der Konstruktion einen rechteckigen Querschnitt aufweisen oder
auch gekrümmt ausgeführt werden. In Abb. 3 ist das Prinzip des Aufbaus eines Rahmens
mit rechteckigem Querschnitt der Zugglieder dargestellt. Die Klammer 4 ist hier
so ausgeführt, daß die Kraftübertragung auf die Zugglieder möglichst gleichmäßig
erfolgt. Zu diesem Zweck ist die Klammer aus mehreren Zugbalken 13 bzw. 13', 13"
und 13s' und zwei Rundstäben 14 bzw. 14' zusammengesetzt. Dabei weist das Zugglied
2 Einschnitte 15 bzw. 15' auf, um die Zugbalken aufnehmen zu können. Abb. 4 zeigt
den Aufbau entsprechend Abb. 3 in Seitenansicht.
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Abb. 5 zeigt einen Aufbau mit gekrümmten Zuggliedern, in etwa viertelkreisförmigen
Schalen 16 bzw1 16'. Die Kraft, die von der Traverse 17 ausgeübt wird, wird in den
Bereichen-l-8 bzw. 13' auf die Zugglieder übertragen. Die Reaktionskraft wird dabei
von einem Ring 19 aufgenommen, der zweckmäßigerweise als Schrumpfring ausgebildet
wird, und zur Aufnahme der Schrumpfkraft wird eine kreisförmige Scheibe 20 an der
Stelle der Krafteinleitung in die Zugglieder eingelegt.
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Ein Aufbau mit im wesentlichen gleichen Querschnitt kann auch angewendet
werden, wenn es sich bei den Schalen 16 bzw. 16' um einen Kreiszylinder handelt.
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Bei Konstruktionen, bei denen die Traversen und Zugglieder aus einem
Stück bestehen, werden die nach außen gerichteten Kraftkomponenten, die von den
Traversen auf die Zugglieder ausgeübt werden sollen, durch eine entsprechende Formgebung
der Traversen erreicht. Gemäß der Erfindung werden die Traversen dabei so ausgebildet,
daß sie sich unter der zu Ubertragenden Kraft nach außen biegen. Die Reaktionskraft
dieser nach außen gerichteten Kräfte wird dann durch eine Klammer erzeugt, wodurch
wiederum Kräftepaare entstehen. Das Prinzip dieser Erfindung ist in Abb. 6 dargestellt.
Hier wird von der Traverse 21 die Kraft auf das Zugglied 22 bzw. 22' übertragen.
Die Form dieser Traverse ist dabei so, daß sie sich unter der Kraft nach außen biegt
und, um dabei nicht ein zu großes Reaktionsmoment auf die Zugglieder zu übertrn'
ist der Übergangsbereich 23 von der Traverse 21 auf das Zugglied 22 in seinem Querschnitt
soweit vermindert wie es die Spannungshöhe in diesem Bereich erlaubt. Die Klammer
24 verbindet die beiden Zugglieder 22 und 22' so, daß im Bereich 25 bzw. 25' die
Kraftübertragung erfolgt. Die notwendige
Krümmung der Traverse
21 hängt dabei von der Stärke der Zugglieder 22 ab.