DD284730A5

DD284730A5 - Drehstarre kupplung zur uebertragung hoher drehgeschwindigkeiten und/oder torsionskraefte

Info

Publication number: DD284730A5
Application number: DD32936289A
Authority: DD
Inventors: Horst Zenke; Peter Wegbrod
Original assignee: Veb Freiberger Zellstoff- Und Papierfabrik Zu Weissenborn,Dd
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1990-11-21
Also published as: DE4017938A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine drehstarre Kupplung zur UEbertragung hoher Drehgeschwindigkeiten und/oder Torsionskraefte, die bei der Verbindung von Maschinenelementen, insbesondere Wellen, die axial fluchtend oder nichtfluchtend angeordnet sein koennen, angewendet werden kann. Ziel und Aufgabe der Erfindung sind es, eine Loesung vorzuschlagen, welche im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen sowohl eines niedrigen Fertigungsaufwandes bedarf und eine hohe Standzeit besitzt als auch bei groszer Robustheit und kurzer Einbaulaenge eine spielfreie und weitgehend schwingungsfreie UEbertragung der Torsionskraefte auf die fluchtend oder mit relativ groszem Winkel nichtfluchtend zueinander angeordneten Maschinenelemente gewaehrleistet. Dies wird dadurch erreicht, dasz zwischen zwei im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelementen, welche an den Maschinenelementen torsionssicher befestigt sind, Lagerelemente angeordnet sind, die ueber Verbindungselemente miteinander in Verbindung stehen und welche selbst nicht auf Torsion beansprucht werden, sondern nur zum Ausgleich des Winkels zwischen den Maschinenelementen dienen. Fig. 1{Kupplung; Drehgeschwindigkeit; Torsionskraefte; Maschinenelement; Fertigungsaufwand; Standzeit; Robustheit; Einbaulaenge; Drehelemente; Lagerelemente; Verbindungselemente; Ausgleich; Winkel}

Description

A 28473 С

Titel der Erfindung

Drehstarre Kupplung zur üebertragung hoher Drehgeschwindigkeiten und/oder Torsionskraefte

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die drehstarre Kupplung wird zur Üebertragung hoher Drehgeschwindigkeiten und/oder Torsionskraefte bei der Verbindung von Maschinenelementen, insbesondere Wellen, die axial fluchtend oder nichtfluchtend angeordnet sein koennen, angewendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Kupplungen zur Üebertragung hoher Drehgeschwindigkeiten und/oder Torsionskraefte sind bekannt. In dem Artikel "Querbewegliche Kupplungen - Strukturelle und kinematische Systematisierung" -(Antriebstechnik 10 (1971) Nr.Ii, S.409-419) werden eine Vielzahl verschiedener Kupplungen beschrieben. Die Alsthom-Kupplung ist in der Lage, hohe Geschwindigkeiten und hohe Torsionskraefte zu uebertragen, wenn die zu verbindenden Maschinenelemente fluchten. Ist dies jedoch nicht der Fall, kommt es zu Winkelschwankungen und Schwingungen im System. Die Kaerger—Kupplung und die Krawtschenko-Kupplung' vermeiden zwar einige Nachteile der A1 s t. η о m — K u ρ ρ 1 u η g ,, w e i s e η j e d о с h a η el e r e U η ζ u 1 a e η g 1 i. с h к e i t e η a u f . So wird beispielsweise die relative seitliche Bewegung zwischen benachbarten Elementen bei nichtf 1 Lichtender Betriebsweise auf die Translationsbewegung durch die Anordnung der Verbindungsglieder der Kupplung zwischen den Drehelernenten parallel zueinander begrenzt, wodurch infolge der Aenderung der Verbindungsglieder auch die Symmetrie geaendert wird., so dass derartige KupplLtngen bei fluchtender Betriebsweise nicht symmetrisch bezueglich der Drehachse sind, was unter gewissen Umstaenden zu einem Schwingungs— Ungleichgewicht bzw» zur Unwucht fuehrt, die mit wachsender Abweichung von der fluchtenden Stellung groesser wird. Die Oldham-Kupplungen haben den Nachteil,, dass im Falle grosser Achsenabwei-

28 4 73 О

chungen die Oleitgeschwmdigk eiten und somit die Reibungsverluste gross sind. Bei grossen Winkelgeschwindigkeiten muss die wirkende Traegheitskraft ausgewuchtet werden. Dies ist jedoch nicht einfach mit Hilfe von Gegengewichten moeglich, weshalb diese bupplungen nicht zugleich bei grosser Drehzahl und bei grossen Achsenabweichungen eingesetzt werden. Hinzu kommt, dass die Standzeit derartiger kupplungen infolge eines hohen Verschleisses relativ gering ist. Ausserdem entstehen durch die bei der Herstellung der kupplungen notwendigen Praezisionsarbeit hohe Fertigungsk osten.

In DE-OS 23 55 108 wird eine Kupplung beschrieben, die sowohl bei fluchtender als auch bei nichtfluchtender Anordnung der zu kuppelnden Wellen mit hoher Geschwindigkeit arbeitet und grosse Torsionsl' raef te uebertragen soll. Durch das Auftreten vertikaler Hraefte jedoch werden die Wellen auf Biegung bzw. die Lager in vertikaler Richtung stark belastet.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine drehstarre Kupplung vorzuschlagen, welche im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen sowohl eines niedrigen Fertigungsaufwandes fuer ihre Herstellung bedarf als auch eine hoehere Standzeit besitzt, ohne Embussen besonders hinsichtlich ihrer Leistungsparameter Arbeitsgeschwindigkeit und Hoehe der Torsionskraftuebertragung hinnehmen zu muessen

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine kupplung mit grosser Robustheit zu entwickeln, die bei kurzer Einbau!aenqe eine spielfreie und weitgehend schwingungsfгедe Uebertragung der Tnrsion=- l· raef te auf die fluchtend oder mit relativ grossem Hiniel ni>-htfl Lichtend zueinander angeordneten Maschinenelemente stet.

28473

Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass an der Stirnseite eines angetriebenen Maschinenelements ein im wesentlichen ebene Flaechen aufweisendes Drehelement und an der Stirnseite eines abgetriebenen Maschxnenelements ebenfalls ein im wesentlichen ebene Flaechen aufweisendes Drehelement torsionssicher befestigt sind. Die Drehelemente nehmen bei den sich in fluchtender Lage zueinander befindlichen Maschinenelementen eine parallele Stellung zueinander ein. Auf beiden im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelementen sind auf der dem angetriebenen bzw. abgetriebenen Maschinenelement abgewandten Seite Halteelemente in a;:ialer Richtung befestigt. Auf jedem dieser Halteelemente sitzt ein Lagerelement fest auf. Je ein Lagerelement auf den Hai teelernenten des im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelements des angetriebenen Maschinenelements ist mittels eines Verbindungselements mit je einem Lagerelement auf den HaI-teolementen des im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelements des abgetriebenen Maschinenelements fest verbunden. Die Anzahl der notwendigen Verbindungen zwischen den beiden im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelemente haengt ab von dem auszugleichenden Windel Alpha zwischen den in nichtfluchtender Lage zueinander befindlichen Maschinenelementen. Dieser Windel Alpha wird um so Heiner, je groesser die Anzahl der Verbindungselemente ist. Etei zueinander ausschl iessl ich in fluchtender Lage befindlichen Maschmene lernen ten wird die Anzahl der Verbindungselemente lediglich durch die Broesse des Umfangs der im wpsentl ichen ebene Flaechen aufweisenden Drehe lernen te begrenzt.

Je naeher die Hai teelernente am Rand der im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelemente befestigt sind, desto groesser sind die von der Hupplung uebertragbaren Hraefte, aber um so Heiner wird der ausgleichbare Wirtel Alpha.

Der Abstand der Drehelemente voneinander ist so festgeleqt, dass d.ie Lagerelemente in fluchtender Laqe vertii-al mittig ueberemander stellen und die Hoehe der HsIteelernente so bemessen tct_H dass die Lagerelement!? bc?i groesstmoegl ich ausg] etchbarem Winl-el Alpha zwischen den Maschinen?lernen ten in nichtfluchtender Laqe die Drehe lernen te=¹ nicht beruehren »

Die angetriebenen bzw. abgetriebenen Maschinenelemente werden in den meisten Faellen durch Wellen gebildet. Der Einsatz von beispielsweise Achsen und dergleichen ist jedoch auch moeglich.

Als im wesentlichen ebene Flaechen aufweisende Drehelemente wef— den in der Regel Scheiben eingesetzt, wobei aber auch die Verwendung.von Zahnraedern und dergleichen moeglich ist.

Unter Hai teelernenten sollen beispielsweise Bolzen, Zapfen, Passschrauben, Kolbenstangenkoepfe (Gelenkkoepfe) und dergleichen verstanden werden.

Als Verbindungselemente werden beispielsweise spezielle Klemmelemente, feste Verbindungselemente und dergleichen eingesetzt.

Als Lagerelemente kommen insbesondere Pendelkugellager, Pendelrollenlager oder Kolbenstangenkoepfe (Gelenkkoepfe) zum Einsatz.

Die Vorteile der erfindungsgemaessen Kupplung gegenueber her— koemmlichen Loesungen kommen besonders dann zum Tragen, wenn das angetriebene und das abgetriebene Maschinenelement in nichtfluchtender Lage zueinander arbeiten. Dabei wird eins der beiden im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelemente beispielsweise am unteren Scheitelpunkt ueber die Senkrechte nach links und um den gleichen Betrag am oberen Scheitelpunkt nach rechts geneigt. Dadurch wird immer ein gleicher Abstand der Lagerelemente des einen vom anderen Drehelement gewaehrleistet. Die Lagerelemente werden nicht auf Torsion beansprucht, sondern dienen nur zum Ausgleich des Winkels des angetriebenen zum abgetriebenen Maschinenelements, d.h. die Lager pendeln nur entsprechend des Winkels. Dadurch erhoeht sich die Standzeit der Lager wesen+· lieh.

Die drehstarre Hupplung xst zwar fuer hohe Drehgeschwmdigl·eiten und/oder Torsionsl·raefte besonders geeignet, l·ann aber natuerlich auch fuer niedrige Drehqeschwmdigl·eiten und/oder Torsionskraefte eingesetzt werden.

Ausfuehrunqsbeispiel

Der Aufbau und die Funl·tionsweise der drehstarren Kupplung sollen nachstehend anhand von Ausfuehrungsbeispielen erlaeutert werden. In der zugehoerigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt entlang der Linie B-B der Fig. 2, 3 und 4 durch die Kupplung mit einem Bolzen als Halteelement und einem Pendell·ugellager als Lagerelement

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 durch die kupplung mit drei Verbmdungselementen

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 durch die kupplung mit zwei Verbindungselementen

Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 durch die Kupplung mit 12 Verbmdungselemen ten

Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie B-B der Fiq. 2, 3 und 4 durch die kupplung mit einem Holbenstangenl·opf (Sei en Hopf) als Halte- und Lagerelement

An der Stirnseite eines angetriebenen Maschinenelements 1 ist ьлі .im wesentlichen ebene Flaechen aufweisendes Drehelement 3 und an der Stirnseite eines abgetriebenen Maschinenelemente 2 ebenfalls ein im wesentlichen ebene Flaechen aufweisendes Drehelpment 4 torsionssicher befestigt. Die Maschinenelemente 1 und 2 werden in den Auefuehrungtsbeispielen n;ch den Fiy. 1 und Ь in Form einer Welle gebildet, waehrend das Drehelement 3 bzw. 4 beispK'lhdf L cil=> Scheibe· dargestellt ist. Die Drehe lernen te 3 und 4 nehinen bei den sich in fluchtender Lage zueinander be find Il-

chen Maschinenelementen 1 und 2 eine parallele Stellung zueinander ein. Auf den im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelementen 3 bzw. 4 sind auf der dem angetriebenen 1 bzw. abgetriebenen Maschinenelement 2 abgewandten Seite Halteelemente 5 bzw. h in axialer Richtung befestigt. Als Halteelemente 5 bzw. 6 sind in den Beispielen gemaess der Fig. 1 bis 4 Bolzen bzw. Zapfen und im Beispiel gemaess der Fig. 5 Kolbenstangenkoepfe (Gelenkkoepfe) dargestellt. Im Ausfuehrungsbeispiel nach Fig. 2 sind je drei Halteelemente 5 bzw. 6 auf den Drehelementen 3 bzw. 4 in einem Winkel von 120 ° zueinander angebracht, womit ein Winkel Alpha von 5 =· ausgleichbar ist. Die Ausfuehrungsform mit je zwei Halteelementen 5 bzw. 6 gemaess Fig.

3 ist in der Lage, einen Winkel Alpha von 6 ° auszugleichen, waehrend mit der Ausfuehrungsform gemaess Fig. 4 zwar hoehere Torsionskraefte aber nur ein Winkel von 0,5 ^β ausgleichbar sind. Auf jedem der Halteelemente 5 bzw. 6 sitzt ein Lagerelement 8 bzw. 9 fest auf. In Fig. І ist dieses Lagerelement 8 bzw. 9 ein Pendelkugellager, waehrend es in der Ausfuehrungsform nach Fig. 5 ein Kolbenstangenkopf (Gelenkkopf) ist. Je ein Lagerelement 8 auf den Hai teelernen ten 5 des im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelements 3 des angetriebenen Maschinenelements

1 ist mittels eines Verbindungselements 7 mit je einem Lagerelement 9 auf den Hai tee lernen ten 6 des im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelements 4 des abgetriebenen Maschinenelements 2 fest verbunden. Als Verbindungselement 7 wurde im Ausfuehrungsbeispiel gemaess Fig. 2 ein spezielles Klemmelement eingesetzt, in den Ausfuehrungsbeispielen gemaess der Fig. 3 und

4 kamen feste Verbindungselemente zum Einsatz. Der Abstand der Drehelemente 3 und 4 voneinander ist ^o festgelegt, dass die Lagerelemente 8 und 9 in fluchtender Lage vertikal mittig ueberemander stehen und die Hoehe üvr Hai tee lernen te 5 bzw. 6 so bemessen ist, dass die Lagerelemente 8 bzw. 9 bei groesstmoeg1 ich aufrgleichbarem Winkel Alpha zwischen den Maschinerie lernen ten i und

2 in nichtfluchtender Lage die Drehelemente 3 bzw. 4 nicht beruehren.

Claims

Patentansprueche

(1) mittels eines Verbindungselements (7) mit je einem Lagerelement (9) auf den H^l teelernenten (6) des abgetriebenen Haschinenelefflpnts (2) fest verbunden sind und dass der Abstand der Drehelemente (3 b^w. 4) voneinander so festgelegt ist, dass die Lagerelemente (8 und 9) m fluchtender Lage zueinander vertiPal mittig ueberemander stehen und die Hoehe der Halteelemente¹ (5 bzw. 6) so bemessen ist, dass die Lagerelemente (S und 9) bei groesstmoeglich ausgleichbarem Waigel Alpha zwischen den Maschinenelemente:! (1 und 2) in nicht fluchtender Lage die Drehelemente (3 bzw. 4) nicht beruehren .

1. Drehstarre Ktpplung zur- Uebertragung hoher Drehgeschwmdigl·eiten und/oder Torsionskr-aefte, dadurch gel-enn^eichnet, dass an der Stirnseite eines angetriebenen Maschmenelements (І) ein im wesentlichen ebene Flaechen aufweisendes Drehelement (3) und an der Stirnseite eines abgetriebenen Maschinenelements (2) ebenfalls ein im wesentlichen ebene Flaechen aufweisendes Drehelement (4) befestigt sind, die Drehelemente (3 bzw. 4) bei den sich in fluchtender Lage zueinander befindlichen Maschinenelementen (1 bzw. 2) mit ihren ebenen Flaechen eine parallele Stellung zueinander einnehmen, auf beiden im wesentlichen ebene Flaechen aufweisenden Drehelementen (3 bzw. 4) Halteelemente (5 bzw, 6) in a,;ialer Richtung auf der dem angetriebenen (1) b^w. abgetriebenen Maschanenelement (2) abgewandten Seite befestigt sind, auf denen jeweils ein Lagerelement (S bzw. 9) fest aufsitzt, dass je ein Lagerelement (S) auf den Halteelementen (5) des angetriebenen Maschmenelements
(2) beispielsweise Wellen, Achsen usw. zum Einsatz kommen.

2. Drehstarre hupplung nach Anspruch 1, dadurch gel·ennzeichnet, dass als angetriebene (i) bzw. abgetriebene Maschinenelemente
3. Drehstarre Hupplung nach Anspruch 1, dadurch gel·ennzeichnet, dass im wesentlichen ebene Flaechen aufweisende Drehelemente (3 bzw. 4) beispielsweise Scheiben, Zahnraeder und dergleichen darstellen.
4. Drehstarre Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gel·ennzeichnet, dass unter Halteelementen (5 bzw. 6) zum Beispiel Bolzen, Zapfen, Passschrauben, kolbenstangenl·oepfe (Gelenkt-oepfe) und dergleichen zu verstehen sind.
5. Drehstarre hupplung nach Anspruch 1, dadurch gel·ennzeichnet, dass Verbindungselemente (7) beispielsweise spezielle Hlemmelemente, feste Verbindungselemente und dergleichen dar— stellen.

Ѣ. Drehstarre Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gel·ennzeichnet, dass als Lagerelemente (8 bzw. 9) insbesondere Pendelkugellager, Pendelrollenlager oder Kolbenstangenl·oepfe (Gelenl·l·oepfe) eingesetzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen