DE4344858A1 - Method for fixing hub on shaft - Google Patents
Method for fixing hub on shaftInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kraftschlüssigen Befestigung einer Nabe auf einer Welle.The invention relates to a method and an apparatus for non-positive attachment of a hub to a shaft.
Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Befestigung einer Na be auf einer Welle mit form- bzw. kraftschlüssigen Verbindun gen bekannt. Die formschlüssigen Verbindungen sind gegenüber den kraftschlüssigen höher belastbar, aber auch wesentlich teurer.There are methods and devices for attaching a Na be on a shaft with positive or non-positive connection gene known. The positive connections are opposite the non-positive, more resilient, but also essential expensive.
Kraftschlüssige Wellen-Naben-Verbindungen, mit denen man so wohl die Drehmomentübertragung als auch die Zentrierung gleichzeitig verwirklichen kann, werden beispielsweise durch Aufpressen oder Aufschrumpfen der Nabe auf die Welle oder durch einen Kegelsitz hergestellt. Sie können jedoch nicht so hohe Drehmomente übertragen wie die besten formschlüssigen Verbindungen. Ihr Einsatzbereich ist im allgemeinen auf mitt lere Drehmomente beschränkt.Non-positive shaft-hub connections with which one can probably the torque transmission as well as the centering can be realized at the same time, for example by Pressing or shrinking the hub onto the shaft or made by a cone seat. However, you cannot transmit high torques like the best positive ones Links. Their area of application is generally medium limited torques.
Der Kegel sitz als eine der teureren kraftschlüssigen Verbin dungsarten weist zudem eine relativ leichte Lösbarkeit der Nabe von der Welle auf. Die axiale Lage der Nabe auf der Wel le ergibt sich aus den Durchmessertoleranzen der beiden Tei le. The cone seat is one of the more expensive positive connections Types of application also shows a relatively easy solvability of the Hub from the shaft on. The axial position of the hub on the wel le results from the diameter tolerances of the two parts le.
Aufgepreßte und aufgeschrumpfte Verbindungen können sich durch Erwärmen während des Betriebs lösen. Außerdem ist die Erwärmung der Nabe während des Aufschrumpfens nicht genau kontrollierbar, so daß es insbesondere bei den im Strömungs maschinenbau oft verwendeten Naben aus Leichtmetall zur Über hitzung des Materials kommen kann. Das übertragbare Drehmo ment wird bei dieser Art der Verbindung durch die Festigkeit der Nabe begrenzt, so daß sich die Radialspannungen nicht über einen bestimmten Wert erhöhen lassen. Damit ist das übertragbare Drehmoment bei gegebenem Wellendurchmesser be schränkt.Pressed and shrunk connections can by warming up during operation. Besides, that is The hub does not heat up exactly during shrinking controllable, so that it is particularly in the flow mechanical engineering often used hubs made of light metal for over heating of the material. The transferable torque This type of connection is characterized by the strength the hub limited so that the radial stresses do not let it increase above a certain value. That’s it transmissible torque for a given shaft diameter limits.
Entsprechend Dubbel, 15. Auflage, 1983, S. 404/405 ist eine Wellen-Naben-Verbindung bekannt, bei der zwei Schrumpfschei ben radial auf der Nabe angeordnet sind und gegeneinander verspannt werden. Über eine Kegelscheibe wird die die Pres sung erzeugende Kraft auf die Nabe bzw. die Welle übertragen. Diese Schrumpfscheiben haben jedoch einen relativ großen Außendurchmesser und sind daher für hohe Drehzahlen ungeeig net. Wegen ihrer Konstruktion mit Zwischenglied und mehreren am Umfang angeordneten Schrauben ist diese Art der Befesti gung einer Nabe auf einer Welle relativ arbeitsaufwendig.According to Dubbel, 15th edition, 1983, pp. 404/405 is one Shaft-hub connection known in the two shrink wafers ben are arranged radially on the hub and against each other be tense. The pres solution generating force to the hub or the shaft. However, these shrink discs have a relatively large one Outside diameter and are therefore unsuitable for high speeds net. Because of their construction with intermediate link and several This type of fastening is arranged on the circumference tion of a hub on a shaft is relatively labor intensive.
Sowohl beim Aufschrumpfen als auch beim Aufpressen wird durch die Fertigungstoleranzen der entsprechenden Bauteile eine Streuung in der Pressung erzeugt, welche die vollständige Ausnutzung der Festigkeit des Werkstoffs nicht erlaubt. Außerdem erfolgt das Abkühlen der Wellen-Naben-Verbindung un kontrolliert, d. h. häufig ungleichmäßig, was einen schiefen Sitz der Nabe und damit deren Unwucht zur Folge haben kann.Both when shrinking on and when pressing on the manufacturing tolerances of the corresponding components Scattering in the pressing creates the full Utilization of the strength of the material is not permitted. In addition, the shaft-hub connection is cooled down controlled, d. H. often uneven, which makes you skew Seat of the hub and thus its unbalance can result.
Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Befestigung einer Nabe auf einer Welle, mittels ei ner kraftschlüssigen, hoch belastbaren und kostengünstigen Wellen-Naben-Verbindung zu schaffen, welche bei kleinerem Wellendurchmesser das gleiche bzw. bei gleichem Wellendurch messer ein größeres Drehmoment übertragen kann. Außerdem soll die Zentrierung der Nabe auf der Welle verbessert wer den.The invention tries to avoid all these disadvantages. your the task is based on a procedure and a Vorrich device for attaching a hub to a shaft by means of an egg ner positive, highly resilient and inexpensive To create shaft-hub connection, which is smaller Shaft diameter the same or with the same shaft diameter knife can transmit a larger torque. also The centering of the hub on the shaft should be improved the.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Pres sung zwischen Nabe und Welle durch axiales Aufziehen eines Preßrings mit konischer Bohrung auf einen konischen Sitz di rekt auf der Nabe erzeugt und durch Messen des axialen Auf preßwegs des Preßrings kontrolliert wird.According to the invention this is achieved in that the Pres solution between the hub and shaft by axially pulling one Press rings with a conical bore on a conical seat di generated directly on the hub and by measuring the axial opening pressing path of the press ring is checked.
Dazu ist auf der Nabe, im Bereich ihres geringsten Durchmes sers, ein konischer Sitz ausgebildet, welcher einen Preßring mit konischer Bohrung trägt. Am freien Ende des Preßrings ist ein diesen mit einer Axialkraft beaufschlagendes und mit der Welle verbundenes Maschinenelement angeordnet.This is on the hub, in the area of its smallest diameter sers, a conical seat formed, which a press ring with conical bore. At the free end of the press ring is an axial force acting on it and with arranged machine element connected to the shaft.
Die Vorteile der Erfindung liegen unter anderem im Wegfall der bisher erforderlichen Erwärmung der Verbindungselemente beim Montieren der Nabe auf der Welle, was deren Zentrierung verbessert. Die Nabe wird relativ niedrig belastet da sie nur noch unter Druckspannung des Preßrings und der Welle steht. Für den Preßring kann ein festerer Werkstoff ohne Rücksicht auf dessen Dichte gewählt werden. Der konische Sitz kann selbsthemmend ausgelegt werden und erübrigt dann eine zusätz liche axiale Sicherung. Durch die Messung des axialen Auf preßwegs des Preßrings werden eventuell vorhandene Toleran zen ausgeschaltet.The advantages of the invention include the elimination the previously required heating of the connecting elements when mounting the hub on the shaft, what its centering improved. The hub is loaded relatively low because it only is still under compression of the press ring and the shaft. A firmer material can be used for the press ring without consideration be selected on its density. The conical seat can be designed to be self-locking and then dispense with an additional one Liche axial securing. By measuring the axial opening The tolerance of the press ring will be any existing tolerance zen switched off.
Bei Verwendung einer Nabe aus Leichtmetall und eines Preß rings aus Stahl ist ein Lösen der Nabe durch Erwärmung wäh rend des Betriebs, aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung der verwendeten Materialien und der erfindungsgemäßen Anord nung des Preßrings, nicht möglich. When using a hub made of light metal and a press ring made of steel is a loosening of the hub by heating due to the different expansion the materials used and the arrangement according to the invention press ring, not possible.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn zwischen dem Preßring und der Nabe eine axiale Aufpreßreserve ausgebildet ist. Damit können als zusätzlicher Vorteil die Fertigungstoleranzen der verwendeten Bauteile ausgeglichen werden.It is particularly useful if between the press ring and the hub has an axial press-on reserve. In order to can as an additional advantage the manufacturing tolerances of the used components are balanced.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Preßring auf seiner dem Maschinenelement abgewandten Seite eine mit größerem Durch messer als die konische Bohrung ausgebildete zylindrische Bohrung aufweist, die mit einer auf der Nabe aufgebrachten zylindrischen Führung korrespondiert. Zwischen dem Preßring und dem Maschinenelement ist ein Druckring angeordnet, wel cher drei Bohrungen unterschiedlicher Größe aufweist, wobei die kleine mit dem Maschinenelement und die mittlere mit ei ner weiteren auf der Nabe aufgebrachten zylindrischen Führung korrespondiert. Der Durchmesser der großen Bohrung ent spricht zumindest dem mittleren Durchmesser der konischen Bohrung des Preßrings. Die mittlere Bohrung führt den Druck ring auf der Nabe.It is also advantageous if the press ring on its Side facing away from the machine element with a larger diameter cylindrical than the conical bore Has bore that with an on the hub cylindrical guide corresponds. Between the press ring and the machine element is arranged a pressure ring, wel cher three holes of different sizes, wherein the small one with the machine element and the middle one with egg ner further cylindrical guide attached to the hub corresponds. The diameter of the large bore ent speaks at least the mean diameter of the conical Bore of the press ring. The middle hole carries the pressure ring on the hub.
Auf der Welle ist als axialer Anschlag für die Nabe ein Wel lenbund angeordnet. Dieser wird durch einen zylindrischen Sitz auf der Oberfläche der Welle, auf ihrem dem Maschinen element zugewandten Ende und durch die in diesem Bereich ent sprechend geringer dimensioniert ausgeführte zentrale Bohrung der Nabe gebildet.There is a wel as an axial stop for the hub on the shaft lenbund arranged. This is represented by a cylindrical Sit on the surface of the shaft, on your machine element facing end and by the ent in this area Central bore designed to be smaller the hub formed.
Beim Aufpressen der Nabe auf die Welle übernimmt der Druck ring die Funktion der Kraftübertragung vom Maschinenelement auf den Preßring, drückt diesen zentrisch auf die Nabe und diese wiederum zentrisch auf die Welle. Diese zentrische Wel len-Naben-Verbindung wird durch das Zusammenwirken der beiden zylindrischen Führungen der Nabe mit der zylindrischen Boh rung des Preßrings bzw. der größeren Bohrung des Druckrings zusätzlich unterstützt. The pressure takes over when the hub is pressed onto the shaft ring the function of power transmission from the machine element on the press ring, presses it centrally onto the hub and this in turn centered on the shaft. This centric world len-hub connection is through the interaction of the two cylindrical guides of the hub with the cylindrical Boh tion of the press ring or the larger bore of the pressure ring additionally supported.
Die beiden zylindrischen Führungen der Nabe sind länger als die entsprechenden Bohrungen des Preß- bzw. Druckrings aus gebildet und besitzen somit ebenfalls eine Aufpreßreserve für Toleranzen. Der Wellenbund legt den Aufführweg der Nabe auf die Welle fest und definiert daher vorteilhaft deren axiale Lage.The two cylindrical guides of the hub are longer than the corresponding bores of the press or pressure ring formed and thus also have a press-on reserve for tolerances. The shaft collar defines the performance path of the hub fixed on the shaft and therefore advantageously defines its axial position.
Schließlich weist die Nabe im Bereich ihres geringsten Durchmessers eine axiale Ausnehmung mit integriertem koni schen Sitz zur Aufnahme des Preßrings auf. Auf diese Weise entsteht besonders vorteilhaft eine axial kurzbauende Version der Wellen-Naben-Verbindung.Finally, the hub is at its lowest Diameter an axial recess with an integrated coni the seat for receiving the press ring. In this way an axially short version is particularly advantageous the shaft-hub connection.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand eines auf einer Welle befestigten Rotors dargestellt.In the drawing are two embodiments of the invention represented by a rotor attached to a shaft.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Längsschnitt des auf einer Welle befestigten Rotors; Figure 1 is a longitudinal section of the rotor attached to a shaft.
Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1, mit einem zusätzlich angeordnetem Druckring; FIG. 2 shows a longitudinal section corresponding to FIG. 1, with an additionally arranged pressure ring;
Fig. 3 einen Teillängsschnitt entsprechend Fig. 1, mit ei ner Druckmutter als das den Preßring mit einer Axialkraft beaufschlagendes Maschinenelement; Figure 3 is a partial longitudinal section corresponding to Figure 1, as the pressing ring acts upon the egg with ner pressure nut with an axial force machine element..;
Fig. 4 einen Teillängsschnitt entsprechend Fig. 1, mit Ba jonettanschlüssen für hydraulische Aufpreßwerkzeu ge; Fig. 4 is a partial longitudinal section corresponding to Figure 1, with Ba jonett connections for hydraulic Aufpreßwerkzeu ge.
Fig. 5 einen Teillängsschnitt entsprechend Fig. 3, mit gleichgroßem Durchmesser des Aufpreßgewindes und der Welle; Fig. 5 is a partial longitudinal section corresponding to Figure 3, with the same diameter of the press-fit thread and the shaft.
Fig. 6 einen Teillängsschnitt entsprechend Fig. 1, in ei ner axial kurzbauenden Version. Fig. 6 is a partial longitudinal section corresponding to Fig. 1, in egg ner axially short version.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt ist beispielsweise das bekannte Längenmeßgerät.It is only essential for understanding the invention Chen elements shown. For example, is not shown the well-known length measuring device.
Der Rotor 1 besteht aus einer die Welle 2 in der zentralen Bohrung 3 aufnehmenden Nabe 4, welche die Schaufeln 5 trägt. Auf dem Umfang der Nabe 4, im Bereich ihres geringsten Durch messers, ist ein konischer Sitz 6 ausgebildet, der einen Preßring 7 mit konischer Bohrung 8 trägt. Die Länge der ko nischen Bohrung 8 ist geringer als die des konischen Sitzes 6. Damit wird zwischen dem Preßring 7 und der Nabe 4 eine axiale Aufpreßreserve 9 geschaffen. Am freien Ende des Preßrings 7 ist ein diesen mit einer Axialkraft beaufschla gendes, mit der Welle 2 verbundenes und als Normschraube 10 ausgebildetes Maschinenelement 11 angeordnet (Fig. 1).The rotor 1 consists of a hub 4 which receives the shaft 2 in the central bore 3 and which carries the blades 5 . On the circumference of the hub 4 , in the region of its smallest diameter, a conical seat 6 is formed which carries a press ring 7 with a conical bore 8 . The length of the ko African bore 8 is less than that of the conical seat 6th An axial press-on reserve 9 is thus created between the press ring 7 and the hub 4 . At the free end of the press ring 7 , this is acted upon with an axial force, connected to the shaft 2 and configured as a standard screw 10 machine element 11 ( FIG. 1).
Zwischen dem Preßring 7 und der Normschraube 10 ist ein Druckring 12 angeordnet. Der Preßring 7 weist auf seiner der Normschraube 10 abgewandten Seite eine zylindrische Bohrung 13 mit größerem Durchmesser als die konische Bohrung 8 auf, welche mit einer auf der Nabe 4 aufgebrachten zylindrischen Führung 14 korrespondiert (Fig. 2).A pressure ring 12 is arranged between the press ring 7 and the standard screw 10 . The press ring 7 has on its side facing away from the standard screw 10 a cylindrical bore 13 with a larger diameter than the conical bore 8 , which corresponds to a cylindrical guide 14 provided on the hub 4 ( FIG. 2).
Im Druckring 12 sind drei Bohrungen 15, 16, 17 unterschiedli cher Größe angebracht, wobei die kleine Bohrung 15 mit der Normschraube 10 und die mittlere Bohrung 16 mit einer weite ren auf der Nabe 4 aufgebrachten zylindrischen Führung 18 korrespondiert. Der Durchmesser der großen Bohrung 17 ent spricht zumindest dem mittleren Durchmesser der konischen Bohrung 8 des Preßrings 7. Die mittlere Bohrung 16 führt den Druckring 12 auf der Nabe 4. Die zylindrischen Führungen 14, 18 für den Preßring 7 und den Druckring 12 sind länger als deren entsprechende Bohrungen 13, 16 ausgebildet.In the pressure ring 12 , three bores 15 , 16 , 17 of different sizes are provided, the small bore 15 corresponding to the standard screw 10 and the central bore 16 corresponding to a wide cylindrical guide 18 applied to the hub 4 . The diameter of the large bore 17 speaks at least the average diameter of the conical bore 8 of the press ring 7th The middle bore 16 guides the pressure ring 12 on the hub 4 . The cylindrical guides 14 , 18 for the press ring 7 and the pressure ring 12 are longer than their corresponding bores 13 , 16 .
Auf der Welle 2 ist ein Wellenbund 19 als axialer Anschlag für die Nabe 4 angeordnet. Dieser wird durch einen zylindri schen Sitz 20 auf der Oberfläche der Welle 2, auf ihrem dem Maschinenelement 11 zugewandten Ende und die in diesem Be reich entsprechend geringer dimensioniert ausgebildete zen trale Bohrung 3 der Nabe 4 gebildet (Fig. 1).A shaft collar 19 is arranged on the shaft 2 as an axial stop for the hub 4 . This is formed by a cylindri's seat 20 on the surface of the shaft 2 , on its end facing the machine element 11 and the correspondingly smaller dimensioned central bore 3 of the hub 4 ( FIG. 1).
Die Pressung zwischen der Nabe 4 und der Welle 2 wird durch axiales Aufziehen des Preßrings 7 mit der konischen Bohrung 8 auf seinen konischen Sitz 6 direkt auf der Nabe 4 erzeugt und durch Messen des axialen Aufpreßwegs 21 des Preßrings 7 kontrolliert. Dabei wird der axiale Aufpreßweg 21 manuell, mittels einer bekannten, jedoch nicht dargestellten Schub lehre erfaßt. Er kann aber mittels Sensoren ebenso elektro nisch ermittelt werden.The pressure between the hub 4 and the shaft 2 is generated by axially pulling the press ring 7 with the conical bore 8 onto its conical seat 6 directly on the hub 4 and controlled by measuring the axial press-on path 21 of the press ring 7 . The axial Aufpreßweg 21 is detected manually, by means of a known, but not shown thrust teaching. But it can also be determined electronically using sensors.
Das Aufpressen wird durch Anziehen der Normschraube 10 reali siert, kann aber auch mittels anderer Maschinenelemente 11, wie z. B. einer Druckmutter 22 (Fig. 3) bzw. mittels Beauf schlagung eines hydraulischen Aufpreßwerkzeugs 23 (Fig. 4) erfolgen. Ebenso ist es möglich, die Wellen-Naben-Verbindung bei gleichgroßem Durchmesser des Aufpreßgewindes und der Welle 2 herzustellen (Fig. 5).The pressing is realized by tightening the standard screw 10 , but can also by means of other machine elements 11 , such as. B. a pressure nut 22 ( FIG. 3) or by means of a hydraulic pressing tool 23 ( FIG. 4). It is also possible to produce the shaft-hub connection with the same diameter of the press-fit thread and the shaft 2 ( FIG. 5).
Der Wellenbund 19 legt den Aufführweg der Nabe 4 auf die Wel le 2 fest und definiert daher deren axiale Lage.The shaft collar 19 defines the performance path of the hub 4 on the Wel le 2 and therefore defines their axial position.
In einer anderen Ausgestaltungsform weist die Nabe 4 im Be reich ihres geringsten Durchmessers eine axiale Ausnehmung 24 mit einem integriertem konischen Sitz 25 zur Aufnahme des Preßrings 7 auf (Fig. 6). Die Pressung zwischen Nabe 4 und Welle 2 erfolgt durch axiales Aufziehen des Preßrings 7 mit der konischen Bohrung 8 auf den in der axialen Ausnehmung 24 angeordneten konischen Sitz 25, direkt auf der inneren Ober fläche der Nabe 4 und wird ebenfalls durch Messen des axialen Aufpreßwegs 21 des Preßrings 7 kontrolliert. Damit kann der Preßring 7 unterhalb der Schaufeln 5 des Verdichterrades 1 angeordnet werden.In another embodiment, the hub 4 has an axial recess 24 in the area of its smallest diameter with an integrated conical seat 25 for receiving the press ring 7 ( FIG. 6). The pressure between the hub 4 and shaft 2 is carried out by axially pulling the press ring 7 with the conical bore 8 onto the conical seat 25 arranged in the axial recess 24 , directly on the inner upper surface of the hub 4 and is also by measuring the axial press-on path 21 of the press ring 7 checked. The press ring 7 can thus be arranged below the blades 5 of the compressor wheel 1 .
BezugszeichenlisteReference list
1 Rotor
2 Welle
3 zentrale Bohrung
4 Nabe
5 Schaufel
6 konischer Sitz
7 Preßring
8 konische Bohrung
9 axiale Aufpreßreserve
10 Normschraube
11 Maschinenelement
12 Druckring
13 zylindrische Bohrung
14 zylindrische Führung
15 Bohrung, kleine
16 Bohrung, mittlere
17 Bohrung, große
18 zylindrische Führung
19 Wellenbund
20 zylindrischer Sitz
21 axialer Aufpreßweg
22 Druckmutter
23 hydraulisches Aufpreßwerkzeug
24 axiale Ausnehmung
25 konischer Sitz 1 rotor
2 wave
3 central hole
4 hub
5 shovel
6 conical seat
7 press ring
8 conical bore
9 axial press-on reserve
10 standard screw
11 machine element
12 pressure ring
13 cylindrical bore
14 cylindrical guide
15 hole, small
16 hole, medium
17 hole, large
18 cylindrical guide
19 wave collar
20 cylindrical seat
21 axial press-on path
22 pressure nut
23 hydraulic pressing tool
24 axial recess
25 conical seat
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934344858 DE4344858A1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Method for fixing hub on shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934344858 DE4344858A1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Method for fixing hub on shaft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4344858A1 true DE4344858A1 (en) | 1995-07-06 |
Family
ID=6506466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934344858 Withdrawn DE4344858A1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Method for fixing hub on shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4344858A1 (en) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, BADEN, CH |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: LUECK, G., DIPL.-ING. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 7976 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |