DE569996C

DE569996C - Hollow shaft

Info

Publication number: DE569996C
Application number: DE1930569996D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-04-15
Filing date: 1930-04-15
Publication date: 1933-02-10

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 KörpersThe invention relates to hollow shafts which are primarily subject to bending become, such as B. the axles of the rail vehicles. Its purpose is the lifespan to lengthen such rotating machine parts known per se or to utilize the cross section of the shaft better than before and so to lessen the weight. Rotating axes that are subjected to bending stress are usually symmetrical Cross-section, so that in the fibers located symmetrically to the center line equally high tensile and compressive stresses prevail, which over the entire cross-section with each revolution run by alternately pulling and pushing each fiber. The long-term stresses reach the maximum values, especially in the edge fibers, so that each at Edge of the mostly cylindrical body

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-The material fiber that lies in this way has to endure tensions which are constantly changing all levels between a maximum pressure above zero up to the maximum pressure Run through train. For the cross-section

»5 mung solcher schwingend beanspruchter Maschinenteile sind daher nicht allein die statischen Festigkeiten des Materials ausschlaggebend, sondern deren Schwingungsfestigkeiten. In order to determine such machine parts that are subject to vibrations, it is not just the static strength of the material that is decisive, but also its vibration strength.

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.With the previous designs one has the knowledge that the fatigue strength on train a much lower one than the fatigue strength under pressure is not taken into account. According to the invention is to take advantage of these different fatigue strength values the hollow shaft body is axially pretensioned under pressure, so that in all cross-sectional fibers Axially directed compressive stresses prevail in the unloaded state of the machine part. In the operating state, these pressure biases have the effect that the from the Bending stresses resulting tensile stresses are reduced and the compressive stresses increase. According to the invention, the pre-stressing on pressure has to be carried out in such a way that the actually prevailing Stresses corresponding to the ratio of fatigue strength under tension to fatigue strength on pressure approximated until adjusted.

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.Generating pre-stresses in structural members and machine parts is a known, widespread measure. So it is z. B. common, in designs composed of different materials, for. B. in reinforced concrete construction, the reinforcing iron serving to stiffen and also to absorb the tensile stresses to tension, which is done, for example, to account for the different expansions caused by thermal fluctuations. It is also ⁶ <> often occurred that caused in composite components by the required connection of the various structural members in individual tensile stresses, but these, even if they occur with hollow shafts to secure, for example at the ends of journals, of negligible Meaning.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform für den Erfindungsgedanken veranschaulicht.In the drawing is an exemplary embodiment for the idea of the invention illustrated.

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* A hollow axle α intended for rail vehicles is axially pressed by a bolt b, which is under axial tensile stress, so that compressive stresses prevail in all of its fibers in the unbent condition of the axle a. If the axis is now replaced by *

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.bent to the wagon load, so the experience the. Tensile stresses caused by the initial compressive stress Reduction, while the compressive stresses caused by the bending and the initial compressive stress add up. In this way it is possible to adjust the relationship between tensile and compressive stresses accordingly the ratio of tensile and compressive fatigue strengths of the one used for the shaft To regulate building material.

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.Of course, the structural design of the central pull rod b can be very different. For example, this rod b can be shrunk warm into the hollow shaft α or welded to the shaft a in the warm state. Likewise, a tube can also be used for the bolt b , which is connected to the ends of the axis α by screwing, clamping or welding.

Claims

Patent claims:

1. Hollow shaft subjected to bending stress, in particular axle for rail vehicles, characterized in that the axially directed compressive prestressing of the shaft (α) results from the bending stresses resulting tensile or compressive stresses on the ratio of the fatigue strength of the material Train or pressure approximated to adapted by reducing the tensile stresses and increasing the compressive stresses are.

2. Hollow shaft according to claim 1, characterized in that a tension member (b) arranged in the shaft (a) biases the shaft body axially under pressure.

1 sheet of drawings