DE1199545B

DE1199545B - Hub attachment

Info

Publication number: DE1199545B
Application number: DEA32338A
Authority: DE
Inventors: Fritz Bub
Original assignee: Kopp & Kausch; KUEHNLE AG
Current assignee: Kopp & Kausch; KUEHNLE AG
Priority date: 1959-06-27
Filing date: 1959-06-27
Publication date: 1965-08-26

Description

Nabenbefestigung Die Erfindung befaßt sich mit der Befestigung einer Nabe auf einer Welle, und zwar der Nabe eines Laufrades, die mit einem Sackloch als Mittelbohrung versehen ist. Die Welle ist dabei wenigstens an dem der Nabe zugewandten Ende als Hohlwelle ausgebildet und die Nabe ist an der Welle zentriert und durch einen in der Hohlwelle gehaltenen Bolzen axial spannbar.Hub attachment The invention is concerned with the attachment of a Hub on a shaft, namely the hub of an impeller with a blind hole is provided as a central hole. The shaft is at least on the one facing the hub End designed as a hollow shaft and the hub is centered on the shaft and through a bolt held in the hollow shaft can be axially tensioned.

Bei einer bekannten NabenL-"-,festigung dieser Art ist die Welle in ihrer ganzen L;,3nge durchbohrt. Der zur Befestigung dienende Bolzen hat die Länge der ganzen Welle und ist an deren freiem Ende in die Welle mit Gewinde eingesetzt oder von einer Mutter gehalten. Bei längeren Wellen ist es jedoch umständlich, diese mit einer entsprechenden langen und dünnen Bohrung zu versehen. Außerdem steht in vielen Fällen das Wellenende nicht zur Aufnahme eines Bolzens zur Verfügung, da es andere Teile, wie z. B. eine Kupplung, aufnehmen maß.In a known hub L - "-, consolidation of this type, the shaft is in its entire length pierced. The bolt used for fastening has the length the whole shaft and is inserted into the threaded shaft at its free end or held by a mother. With longer waves, however, it is inconvenient to do this to be provided with a corresponding long and thin hole. In addition, in in many cases the shaft end is not available to accommodate a bolt, since there are other parts, such as B. a clutch, take up measure.

Es ist ferner bekannt, Naben und Maschinenteile durch bajonettartige Vorrichtungen zu befestigen. Diese Verbindungen entsprechen aber nicht den Anforderungen einer Befestigung einer nur ein Sackloch als Bohrun- aufweisenden Nabe auf einer Welle. Weiterhin sind Klemmvorrichtungen bekannt, die durch Flüssigkeitsdruck auf einen Kolben in einem Zylinder entgegen der Kraft einer Feder spann- oder lösbar sind. Diese bekannten Vorrichtungen werden bei Werkzeugmaschinen zum Festklemmen eines verschiebbaren Teiles der Werkzeuamaschine, z. B. eines Supportes, in der Arbeitsstellung benutzt.It is also known hubs and machine parts by bayonet-like Fixing devices. However, these connections do not meet the requirements an attachment of a hub having only one blind hole as a bore on one Wave. Furthermore, clamping devices are known that by liquid pressure a piston in a cylinder can be tensioned or released against the force of a spring are. These known devices are used for clamping in machine tools a movable part of the tool machine, e.g. B. a support, in the Working position used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einseitige Befestigung der Nabe eines Laufrades auf einer Welle auch dort zu ermöglichen, wo die Welle nicht in der ganzen Länge durchbohrt werden und nicht am freien Ende eine Schraubverbindung aufnehmen kann. Außerdem soll die Befestigung nach der Erfindung leicht lösbar sein und auch nach häufigerem Lösen und Wiederbefestigen noch einen einwandfreien Zustand aufweisen.The invention is based on the object of a one-sided fastening the hub of an impeller on a shaft to allow where the shaft not be drilled through along the entire length and not a screw connection at the free end can accommodate. In addition, the fastening according to the invention should be easily detachable and still in perfect condition even after frequent loosening and reattaching exhibit.

Die Befestigung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenbohrung in an sich bekannter Weise sternförmig angeordnete Nuten aufweist, die in einer Hinterdrehung münden, und am Kopfteil des Bolzens längsgerichtete entsprechende Keile sternförmig angeordnet sind, die bajonettartig in die Nabenbohrung eingreifen, wobei der Bolzen als Fußteil einen in Spannrichtung mit einer Feder belasteten Kolben atiiweist, der durch Flüssigkeitsdruck in dem als Zylinder ausgebildeten Hohlwellenabschnitt gegen die Kraft der Feder auf das Wellenende zu beweglich ist. Die Befestigung nach der Erfindung ermöglicht es, ohne Demontage weiterer Teile an dem Lagerbock für die Welle, vor allem ohne Ausbau der Welle aus diesem, die Nabe von der Welle abzubauen. Es muß nur die Welle dort zugänglich sein, wo eine kleine Schraubverbindung den Anschluß für die Druckflüssigkeit bildet. Dabei kann die Befestigung immer wieder gelöst und neu hergestellt werden, ohne daß eine Abnutzung an den Paßstellen für die Zentrierung der Nabe erfolgt, da letztere von der Spannschraube getrennt und unabhängig ausgeführt ist. Außerdem ist es nicht erforderlich, die Nabe beim Aufsetzen oder Abziehen anzuwärmen, wie es z. B. bei Schrumpfsitzen notwendig ist. Die Befestigung gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten mittels Flansch oder Aufschrumpfen hergestellten Nabenbefestigungen den Vorteil, daß sie keinen Raum beansprucht, der nicht durch die Form der Nabe und den Durchmesser der Welle sowieso in Anspruch genommen ist. Bei den hochbeanspruchten Laufrädern der schnellaufenden Turbomaschinen hat die Befestigung nach der Erfindung noch den besonderen Vorteil, daß der unter hoher Spannung durch die Fliehkraft stehende Bereich des Laufrades, nämlich dessen Zentrum, keine Bohrung aufweist, da für die Befestigung ein Sackloch in der angesetzten Nabe genügt. Das Laufrad ist dabei in der günstigsten Form hinsichtlich der Beanspruchungen durch die Fliehkräfte ausgeführt.The attachment according to the invention is characterized in that the hub bore has grooves arranged in a star-shaped manner in a manner known per se, which open into an undercut, and corresponding longitudinally on the head part of the bolt Wedges are arranged in a star shape, which engage in the hub bore like a bayonet, wherein the bolt as a foot part is a piston loaded in the tensioning direction with a spring which is caused by fluid pressure in the hollow shaft section designed as a cylinder can move against the force of the spring on the shaft end. The attachment after the invention makes it possible without dismantling other parts on the bearing block for the shaft, especially without dismantling the shaft from this, dismantle the hub from the shaft. The shaft only needs to be accessible where a small screw connection denotes Forms connection for the hydraulic fluid. The fastening can be repeated again and again can be released and re-manufactured without any wear and tear at the fitting points for the hub is centered because the latter is separated from the clamping screw and is executed independently. In addition, it is not necessary to remove the hub when putting it on to warm or peel off, as it is e.g. B. is necessary for shrink fit. The attachment according to the invention has compared to the known means of flange or shrinking Manufactured hub fastenings have the advantage that they do not take up any space Don't claim by the shape of the hub and the diameter of the shaft anyway is taken. With the highly stressed impellers of high-speed turbo machines the attachment according to the invention has the particular advantage that the under high tension due to the centrifugal force standing area of the impeller, namely its Center, has no hole, as there is a blind hole in the attached one for fastening Hub is enough. The impeller is in the most favorable form with regard to the stresses executed by the centrifugal forces.

In den Zeichnungen sind vier Ausführungsbeispiele der Nabenbefestigung nach der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen Abb. 1 und 2 die vollständige Nabenbefestigung in einem Längs- und einem Normalschnitt und A b b. 3 bis 8 noch drei unterschiedliche Konstruktionen des laufradnahen Abschnittes der Nabe. In A b b. 1 und 2 ist 1 das Laufrad, das nicht vollständig gezeichnet wurde und 2 die Welle, die ebenfalls abgebrochen dargestellt ist. Am Wellenende ist eine zentrale Bohrung 3 angeordnet, in der der Kolben 4 gleitet. Der durch den Kolben abgeschlossene Raum kann mittels einer Anschlußbohrung 5 durch eine Druck-pumpe mit Drucköl oder einem entsprechenden Medium gefüllt werden, wobei der Kolben 4 bei entsprechender Pressung gegen die Feder 6 in Richtung auf das Wellenende bewegt wird. Mit dem Kolben 4 ist der Bolzen 7 verbunden, der ein bajonettartiges Kopfteil 8 aufweist. Dieses Kopfteil hat am Umfang längslaufende sternförmig angeordnete Keile 10. Das Laufrad hat eine zu dem Kopfteil 8 des Bolzens passende Nabenbohrung 9. Diese ist nicht in dem fliehkraftbeanspruchten Laufrad selbst, sondern in einem axialen zylindrischen Ansatz der Nabe als Sackloch angeordnet, der den gleichen Durchmesser wie das Wellenende hat.In the drawings, four exemplary embodiments of the hub fastening according to the invention are shown. Fig. 1 and 2 show the complete hub attachment in a longitudinal and a normal section and A b b. 3 to 8 three different constructions of the section of the hub close to the impeller. In A b b. 1 and 2, 1 is the impeller, which has not been completely drawn, and 2 is the shaft, which is also shown broken off. At the end of the shaft there is a central bore 3 in which the piston 4 slides. The space closed by the piston can be filled with pressurized oil or a corresponding medium by means of a connection bore 5 by means of a pressure pump, the piston 4 being moved towards the shaft end with appropriate pressure against the spring 6. The bolt 7 , which has a bayonet-like head part 8 , is connected to the piston 4. This head part has longitudinally arranged star-shaped wedges 10 on the circumference. The impeller has a hub bore 9 that matches the head part 8 of the bolt like the shaft end has.

Die Nabenbohrung weist sternfönnig angeordnete Längsnuten 11 auf, die den Keilen 10 des Kopfteils 8 entsprechen. Nach dem Einführen des Bolzens in die Nabenbohrung wird durch eine Drehung der Nabe, in dem gezeichneten Beispiel um 45', und durch Verminderung des Flüssigkeitsdruckes im Hohlwellenabschnitt 3 die Nabenbefestigung in die in Ab b. 1 und 2 dargestellte Stellung gebracht. The hub bore has longitudinal grooves 11 arranged in the shape of a star, which correspond to the wedges 10 of the head part 8. After inserting the bolt into the hub bore, by rotating the hub, in the example shown by 45 ', and by reducing the fluid pressure in the hollow shaft section 3, the hub fastening is inserted into the position shown in Fig . B. 1 and 2 position shown.

Die Feder 6 stützt sich gegen eine Scheibe 12 ab, die durch einen Sprengring 13 in axialer Richtung gehalten ist. Eine Drehung des Bolzens 7 mit dem Kopfteil 8 gegenüber der Welle wird durch die Nutfeder-Verbindung 14 verhindert.The spring 6 is supported against a disk 12 which is held in the axial direction by a snap ring 13. A rotation of the bolt 7 with the head part 8 relative to the shaft is prevented by the tongue and groove connection 14.

Zur Zentrierung der Nabe auf der Welle ist in dem Beispiel nach Ab b. 1 und 2 ein an sich bekannter Kegel 15 zwischen dem Nabenansatz und der Welle vorgesehen. Dieser Sitz kann einen großen vVinkel haben, da die für die Zentrierung erforderliche zusätzliche Anpressung durch die starke Feder6 erzeugt wird. Die A b b. 3 zeigt eine andere Möglichkeit der Zentrierung der Nabe, nämlien durch einen zylindrischen Ansatz 21, der in die Gegenbohrung der Welle, in die der Nabenansatz bis zum Anschlag an der ebenen Anlagefläche 22 durch die Feder 6 hineingezogen wird.To center the hub on the shaft is in the example according to Ab b. 1 and 2, a cone 15 known per se is provided between the hub shoulder and the shaft. This seat can have a large angle, as the additional pressure required for centering is generated by the strong spring6. The A b b. 3 shows another possibility of centering the hub, namely by means of a cylindrical extension 21, which is drawn into the counterbore of the shaft into which the hub extension is drawn by the spring 6 up to the stop on the flat contact surface 22.

Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt in den in A b b. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen lediglich durch den Anpressungsdruck an den Kegel 15 oder der ebenen Anlagefläche 22. Die dabei übertragbare Umfangskraft reicht meist aus.The transmission of the torque takes place in the in A b b. 1 to 4 illustrated embodiments only by the contact pressure on the cone 15 or the flat contact surface 22. The circumferential force that can be transmitted is usually sufficient.

In A b b. 3 und 4 ist eine weitere an sich bekannte Möglichkeit zur Drehmomentübertragung dargestellt, und zwar sind vier Mitnehmerstifte 23 vorgesehen, die einerseits in entsprechende Bohrungen der Nabe eingreifen und andererseits in die auf der Welle durch Federn 24 gegen Drehung gesicherten Scheibe 12, die wie bisher das Gegenlager für die Feder 6 bildet. An Stelle von vier Mitnehmerstiften kann natürlich auch eine andere Zahl dieser Teile gewählt sein, unter Umständen genügt schon ein Stift.In A b b. 3 and 4, a further known possibility of torque transmission is shown, namely four driving pins 23 are provided, which on the one hand engage in corresponding bores in the hub and on the other hand in the disk 12 secured against rotation on the shaft by springs 24, which as before Forms a counter bearing for the spring 6. Instead of four driving pins, a different number of these parts can of course also be selected; one pin may be sufficient.

Die A b b. 5 und 6 zoigen eine andere, an sich bekannte Möglichkeit zur Übertragung des Drehmomentes. Hier sind an der Nabe radial gerichtete Kreuznuten 31 vorgesehen, in die entsprechend vorspringende Federn 32 der Scheibe 12 eingreifen. Die Scheibe 12 ist wiederum durch eine längsgerichtete Nut-Feder-Verbindung 14 auf der Welle 2 gegen Drehung gesichert. Die Zentrierung erfolgt in diesem Beispiel auf der Mantelfläche des Kegels 15. Sie könnte natürlich ebensogut durch eine zylindrische Fläche wie in Ab b. 3 erfolgen, während andererseits bei der Drehmomentübertragung durch Mitnehmerstifte auch die Kegelzentrierung angewandt werden kann.The A b b. 5 and 6 show another, known way of transmitting the torque. Here, radially directed cross grooves 31 are provided on the hub, into which corresponding projecting springs 32 of the disk 12 engage. The disk 12 is in turn secured against rotation by a longitudinal tongue and groove connection 14 on the shaft 2. In this example, the centering takes place on the outer surface of the cone 15. It could of course just as well be by a cylindrical surface as in Fig. B. 3 , while, on the other hand, cone centering can also be used for torque transmission by means of driving pins.

Die Ab b. 7 und 8 zeigen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Nabenbefestigung, bei der die an sich bekannte Hirth-Verzahnung 33 gleichzeitig die Zentrierung und Drehmomentübertragung übernimmt. Auch hierbei muß die Lage des Kopfteiles 8 gegenüber der Nabenbohrung 9 gesichert sein. Dies erfolgt wiederum durch die Nut-Feder-Verbindungen 14 zwischen dem Bolzen 7, der Scheibe 12 und der Welle 2.The Ab b. 7 and 8 show a particularly advantageous embodiment of the hub fastening in which the Hirth toothing 33, which is known per se, takes on centering and torque transmission at the same time. Here, too, the position of the head part 8 with respect to the hub bore 9 must be secured. This in turn takes place through the tongue and groove connections 14 between the bolt 7, the washer 12 and the shaft 2.

Die Feder 6, die die Anpreßkraft der Nabenbefestigung ergibt, kann verschiedene Formen haben. Als besonders günstig erwies sich, hierfür Sätze von Tellerfedern zu verwenden, wie sie in den Abbildungen gezeichnet sind. Diese Tellerfedern nehmen bei geringem Platzbedarf verhältnismäßig große Kräfte auf.The spring 6, which gives the pressing force of the hub attachment, can have different shapes. It turned out to be particularly advantageous to use sets of disc springs for this, as shown in the figures. These disc springs absorb relatively large forces with little space requirement.

Claims

Claims: 1. Attachment of a hub of an impeller provided with a blind hole as a central bore on a shaft which is designed as a hollow shaft at least at the end facing the hub, the hub being centered on the shaft and axially tensionable by a bolt held in the hollow shaft , d a d urch g e kc nn - indicates that the hub bore (9) has, in a known manner, star-shaped grooves (11) which open into an undercut, and corresponding longitudinally directed on the head part (8) of the bolt (7) Wedges (10) are arranged in the form of a stem, which engage in a bayonet-like manner in the hub bore, the bolt (7) having a piston (4) loaded in the tensioning direction with a spring (6) as a foot part, which is actuated by fluid pressure in the hollow shaft section (3 ) can be moved against the force of the spring on the shaft end.

2. Hub attachment according to claim 1, characterized in that the hub is centered on the shaft by a cone (15) in a manner known per se. 3. Hub attachment according to claim 1, characterized in that in a known manner the hub is centered with a cylindrical extension (21) in the bore of the shaft (2) and rests against this with a flat contact surface (22) in the axial direction. 4. Hub attachment according to claim 2 or 3, characterized in that in a known manner the lateral surface of the cone (15) or the flat contact surface (22) form the torque-transmitting friction surface. 5. Hub fastening according to claim 2 or 3, characterized in that the hub (1) and the shaft (2) are connected in a manner known per se by a plurality of driver pins (23) in corresponding bores for the transmission of the torque. 6. Hub attachment according to claim 2 or 3, characterized in that the hub (1) and the shaft (2) have interlocking grooves (31) and springs (32) in a manner known per se for transmitting the torque. 7. Hub fastening according to claim 1, characterized in that a Hirth toothing (33) is arranged in a manner known per se for centering and torque transmission between the hub (1) and the shaft (2). 8. Hub attachment according to spoke 1 or one of the following, characterized in that the spring (6) is formed from several disc springs. Considered publications: German Patent Nos. 562 684, 694 986, 702 393, 865 079, 968 872; German utility model No. 1718 567, 1721993; British Patent No. 811617.