DE569996C - Hohlwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Hohlwellen, welche vor allem auf Biegung beansprucht werden, wie z. B. die Achsen der Schienenfahrzeuge. Sie bezweckt, die Lebensdauer solcher an sich bekannter, sich drehender Maschinenteile zu verlängern bzw. den Querschnitt der Welle besser als bisher auszunutzen und so das Gewicht zu vermindern. Auf Biegung beanspruchte, umlaufende Achsen haben normalerweise symmetrischen Querschnitt, so daß in den symmetrisch zur Mittellinie gelegenen Fasern gleich hohe Zug- und Druckspannungen herrschen, welche bei jeder Umdrehung übör den ganzen Querschnitt laufen, indem jede Faser abwechselnd gezogen und gedrückt wird. Die Dauerbeanspruchungen erreichen vor allem in den Randfasern die Höchstwerte, so daß jede am Rande des meist zylinderförmigen Körpers

so liegende Werkstoffaser Spannungen zu ertragen hat, welche im dauernden Wechsel alle Stufen zwischen einem Höchstwert auf Druck über Null bis zu dem Höchstwert auf Zug durchlaufen. Für die Ouerschnittsbestim-

»5 mung solcher schwingend beanspruchter Maschinenteile sind daher nicht allein die statischen Festigkeiten des Materials ausschlaggebend, sondern deren Schwingungsfestigkeiten.

Bei den bisherigen Bauarten hat man die Erkenntnis, daß die Dauerfestigkeit auf Zug eine weit geringere ist als die Dauerfestigkeit auf Druck, unberücksichtigt gelassen. Gemäß der Erfindung wird zur Ausnutzung dieser unterschiedlichen Dauerfestigkeitswerte der Hohlwellenkörper axial auf Druck vorgespannt, so daß in allen Querschnittsfasern im unbelasteten Zustand des Maschinenteils axial gerichtete Druckspannungen herrschen. Im Betriebszustand wirken sich diese Druck- 4» Vorspannungen dahin aus, daß die aus den Biegungsbeanspruchungen sich ergebenden Zugspannungen herabgesetzt und die Druckspannungen erhöht werden. Die Vorbeanspruchung auf Druck hat erfindungsgemäß so zu erfolgen, daß die tatsächlich herrschenden Spannungen entsprechend dem Verhältnis der Dauerfestigkeit auf Zug zur Dauerfestigkeit auf Druck angenähert bis angepaßt sind.

In Baugliedern und Maschinenteilen Vorspannungen zu erzeugen, ist eine an sich bekannte, weit verbreitete Maßnahme. So ist es z. B. üblich, in aus verschiedenen Materialien zusammengesetzten Bauformen, z. B. beim Eisenbetonbau, die zur Versteifung und auch zur Aufnahme der Zugbeanspruchungen dienenden Bewehrungseisen auf Zug vorzuspannen, was beispielsweise erfolgt, um den unterschiedlichen Dehnungen durch Wärmeschwankungen Rechnung zu tragen. Ebenfalls ist es ⁶< > des öfteren eingetreten, daß in zusammengesetzten Bauteilen durch die benötigte Verbindung der verschiedenen Konstruktionsglieder in einzelnen Zugspannungen hervorgerufen werden, doch sind diese, auch wenn sie bei Hohlwellen eintreten, um beispielsweise an deren Enden Lagerzapfen zu befestigen, von zu vernachlässigender Bedeutung.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform für den Erfindungsgedanken veranschaulicht.

Eine für Schienenfahrzeuge bestimmte Hohlachse α wird durch einen Bolzen b, welcher unter axialer Zugspannung steht, axial gedrückt, so daß im ungebogenen Zustand der Achse a in allen ihren Fasern Druckspannungen herrschen. Wird nun die Achse durch*

to die Wagenlast gebogen, so erfahren die durch die. Biegung hervorgerufenen Zugspannungen durch die anfängliche Druckspannung eine Verminderung, während sich die durch die Biegung hervorgerufenen Druckspanungen und die anfängliche Druckspanung addieren. Auf diese Weise ist es möglich, das Verhältnis von Zug·- und Druckspannungen entprechend dem Verhältnis der Zug- und Druckdauerfestigkeiten des für die Welle verwendeten Baustoffes zu regeln.

Selbstverständlich kann die konstruktive Ausführung der mittleren Zugstange b sehr verschieden sein. Z. B. kann diese Stange b warm in die Hohlwelle α eingeschrumpft oder im warmen Zustande mit der Welle a ver- as schweißt werden. Ebenso kann auch für den Bolzen b ein Rohr verwandt werden, welches mit den Enden der Achse α durch Schrauben, Klemmen oder Schweißen verbunden wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Auf Biegung beanspruchte Hohlwelle, insbesondere Achse für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß durch axial gerichtete Druckvorspannung der Welle (α) die aus den Biegungsbeanspruchungen sich ergebenden Zug- bzw. Druckbeanspruchungen dem Verhältnis der Dauerfestigkeiten des Werkstoffes auf Zug bzw. Druck durch Verminderung der Zugbeanspruchungen und Erhöhung der Druckbeanspruchungen angenähert bis angepaßt sind.

2. Hohlwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Welle (a) angeordnetes Zugorgan (b) den Wellenkörper axial auf Druck vorspannt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen