dienen bei Windwerken zur direkten Übertragung rotierender Bewegung von der Antriebswelle auf parallel oder rechtwinklig dazu gelagerte Achsen. Die Übertragung findet an den glatten Umfängen der Räder durch die beim Aneinanderpressen der Räder entstehende Reibung statt, voraus
gesetzt, daß die Umfangskraft kleiner als der erzeugte Reibungswider
stand ist.
Z y l i n d r i s c h e R e i b r ä d e r (Keilräder).
A n w e n d u n g : Bei Winden mit Transmissionsantrieb in Mühlen, Speichern, Brauereien usw.
Die Kranzprofile sind mit keilförmigen, ineinandergreifenden Bahnen versehen.
B e t h m a n n , H eb eze u g e. 6. A ufl. 11
162 Reibräder.
N a c h t e i l : Die sich berührenden Kreise wälzen sich nur in einem einzigen zylindrischen Schnitte durch jeden Kranz aufeinander, während in allen übrigen Punkten Schleifen stattfindet, welches zu einer Ab
nutzung und Erwärmung Anlaß bietet. Für gutes Material und sorg
fältige Herstellung ist unter allen Umständen Sorge zu tragen.
Fig. 325. Fig. 326.
Kranzprofil der Keilräder. K raftw irkung an Keilrädern.
Bei der Berechnung wird es sich nach Feststellung der Keilnuten
verhältnisse darum handeln, den Anpressungsdruck für eine bestimmte Umfangskraft zu ermitteln.
Bezeichnet
P die übertragbare Umfangskraft,
D den erforderlichen Anpressungsdruck der B äder senkrecht zu ihren Wellen,
N den erforderlichen Druck senkrecht zur Keilfläche auf jeder Seite, 2« den Keilnutenwinkel,
ft den Reibungskoeffizienten, 2 a die Länge der Berührungsseite, g die Anzahl der Keilnuten,
so ist P < ¡ 2 fi N, D = 2 ( N sin cc-\- ¡ i N cos oe),
also N = D
2 (sin rx j i . cos k)
Nach Einsetzung des Wertes für N in die erste Gleichung erhält man:
jj -P
>
Reibräder. 163
Man wählt gewöhnlich « = 15°;
kleinere W erte ergeben bei Verschleiß zu tiefes Einsinken der Kämme;
ft = 0,1 bis 0,15 für Gußeisen auf Gußeisen.
Eingriff8tiefe 10 bis 12 mm. Wird diese Eingriffstiefe größer ge
wählt, so t r itt zu starke Abnutzung auf.
Zahl der Keilrillen 3 bis 5. Bei m ehr Keilrillen ist vollkommenes Anliegen sämtlicher Flächen schwer zu erzielen.
Mit ft = 0,1 und « = 15° ergibt sich der bequemere Rechnungs
wert ftj zu
u - - ,_______ 'iii________ a o«
1 sin 15ö + 0,1. cos 15° ’
Danach wird /> — ^ ~ 3,5 P und = 0,28 7>.
Soll die Abnutzung nicht bedeutend ausfallen und soll unzulässige Erwärmung vermieden werden, so ist die spezifische Flächenpressung zu prüfen. (Wegen der Elastizität des Materials ist die Berührung keine Linie, sondern eine schmale Fläche.)
Ist k0 die für zulässig erachtete Belastung, so gilt D (2 a sin k) . 2z k0.
P
U nter Berücksichtigung der Gleichung D = — folgt:
P ftx (2 a sin «) 2 z k 0.
Mit 2 ö = 1,2 cm. u = 15° (Gußeisen auf Gußeisen), ft = 0,1, folglich ft, = 0,28, wird
D 0,6 lc0 z und P 0,17 Ä-0 z, worin k0 = 105 bis 135 kg.
A u s f ü h r u n g d e r K e ilk ä m m e . Die Keilkämme können ziemlich schwach sein; bei 10 mm Eingriffstiefe werden die Kämme an der Krone bis auf 5 mm verjüngt und sind an der Wurzel 10 mm stark, mit, 5 mm freier Lückentiefe als Spielraum bei Verschleiß.
Äußerer Kammrand 15 bis 20 mm dick zum Schutz gegen Aus
brechen.
K e g e lf ö r m ig e R e ib r ä d e r .
Anwendung n u r noch ausnahmsweise bei kleineren Umfangskräften und bei rechtwinklig gekreuzten Achsen, ferner nur für schnellaufende Triebwerke mit n ~ 150 4-400 i. d. min. Peinliche Sorgfalt bei der Her
stellung ist Hauptbedingung; insbesondere muß dafür gesorgt werden, daß sich die Achsen, auf denen die R äder sitzen, nicht durchbiegen können, weil sonst n u r unvollkommene Berührung stattfindet. Dadurch wird wieder die spezifische Flächenpressung zu groß und es findet ein Fressen des Materials statt. Material: Gußeisen auf Gußeisen oder Eisen
ll*
164 Reibräder.
auf Papier, Leder oder Holz. Stahlguß ist zu verwerfen, weil die Un
gleichartigkeit des Materials Veranlassung zum A n f r e s s e n der Gleit
flächen gibt.
Bezeichnet
P die übertragbare Umfangskraft,
N den erforderlichen Anpressungsdruck senkrecht zur Be
rührungsfläche
D den erforderlichen Anpressungsdruck in Richtung der Achse des kleinen Rades,
a den halben Winkel des kleineren Rades, s die Länge der Berührungsfläche,
so gilt wieder P < — ^ ‘ ^ --- ,
& — s i n a + n . c o s a
worin I) = k s . s i n u , und k = 105 bis 135 für Gußeisen auf Gußeisen.
Der Winkel ec ist hier nicht, wie bei den zylindrischen Reibrädern, wählbar, sondern von dem Übersetzungsverhältnis abhängig.
Fig. 327
ft
Fig. 328.
Kegelförmiges Reibrad aus LederscheibeD.
Kegelförmige Reibräder.
k kann nur durch die Vergrößerung des Raddurchmessers und durch die Vergrößerung von s beschränkt werden.
Die Anpressung hat stets in der Achsenrichtung der kleinen Räder zu erfolgen, um die kräftigere Wirkung des kleineren Keilwiukels aus
zunutzen. Andere Anordnungen sind falsch. .
Kleinere Übersetzungen als 1 :4 vermeidet man am besten, andern
falls kann man die Wirkung durch Anbringung vou Keilrillen wesent
lich erhöhen.
Nachteil: Ungleiche Abnutzung. Der Beschleunigungswiderstand des großen Rades bedingt immer anfängliches Schleifen, so daß bis zur vollständigen Mitnahme des angetriebenen Rades flache Stellen an
geschliffen werden. Die Räder werden am besten nach dem Aufkeilen auf ihren m ö g l i c h s t s t a r k e n A c h se n abgedreht.
W endegetriebe. 165
Bei vielen Hebezeugen m it maschinellem Antrieb müssen Umkehr
vorrichtungen (Wendegetriebe) angebracht werden, um das Heben und Senken der Last, das Vor- und Rückwärtsfahren und das Rechts- und Linksschwenken bei Kranen zu bewerkstelligen.
F ür elektrisch betriebene Hebezeuge haben die Wendegetriebe ihre Bedeutung verloren, indessen finden sie bei Dampfkranen nach wie vor Verwendung.
Anwendung bei Dampfdrehkranen zur Arbeitsübertragung von einer durch die Maschine angetriebenen Welle auf andere Wellen mit Be
wegungsumkehr. Sie bieten ein zuverlässiges und sicheres Mittel zur Übertragung größerer Kräfte. Trommelwandung berührt. In zweiter Linie ist noch eine Anpressungskraft jPj
nötig, welche den Reibring so stark gegen die Trommelwandung d rü c k t, daß die U die übertrag b are Umfangskraft,
so bestim m t sich durch Integration, unter der Annahme, daß p überall den gleichen W ert besitzt und daß r = q ist, die A n p ressungskraft3)
_____________ ____ = prb.
!) A usführliche Behandlung der im Aufzugbau vorkommenden W endegetriebe in dem Spezialwerk B e t h m a n n , „Der Aufzugbau“.
2) Siehe die Abhandlung des Verfassers „Kraft- und Spannungsverhältnisse in Schubkeilkupplungen“. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1898, S. 534. Siehe auch die Zuschriften ebenda, S. 795.
3) Die Rechnung ist für stillstehende K upplungen durchgeführt. Bei sich drehenden K upplungen weichen die nachstehenden W erte etwas ab.
W e n d e g e t r i e b e m i t S c h u b k e ilk u p p lu n g .
Bezeichnet
0 das Trägheitsm om ent des Ringquerschnittes, a den Dehnungskoeffizienten des Ringmaterials, j\ den K rümm ungshalbmesser des ungespannten Ringes.
q den Krüm m ungshalbm esser des gespannten Ringes, so ist zunächst die Spreizkraft
Ist ferner
166 Wendegetriebe. einiger Schubkeilkupplungen zusammengestellt. Als R ingm aterial ist Gußeisen vorausgesetzt, und die über
trag b are U mfangskraft m it p — 10 kg/qcm und ¡u — 0,1 berechnet. Die Ringdicke ist zu Vso des Ringdurchmessers angenommen. In den beiden letzten R ubriken sind die maximalen Biegungsanstrengungen als Zug- und D ruckanstrengungen angegeben.
T a b e l l e 28. Kraftverhältnisse und Dimensionen der Schubkeilkupplungen.
Durch
350 75 17,5 824 25,2 1310 801 238 320
400 80 20 1005 26,5 1600 975 208 291
450 85 22,5 1202 28,7 1908 1162 177 262
500 90 25 1414 29,9 2251 1368 166 255
550 95 27,5 1642 31 2611 1585 148 236
600 100 30 1885 33 3000 1820 139 227
Phosphorbronze w ählt m an fü r den Ring n ur dann, wenn man eine gedrängte Form des W endegetriebes erzielen will. Man kann dann das Eineinhalbfache der oben angegebenen Umfangskräfte übertragen, d. h. m it p bis 15 kg/qcm gehen.
Häufig w ird als R ingm aterial auch Stahl verw endet; doch sind gußeiserne Ringe ih re r billigen Herstellung wegen vorzuziehen. Stahlguß eignet sich nicht als Ringmaterial, weil die häufig vorkommenden härteren Stellen Veranlassung zum Anfressen der Gleitflächen geben.
A u s f ü h r u n g e n . Fig. 331. In die Kupplungstrommeln, welche am äußeren Umfang als Kegelräder ausgebildet sind, sind die Spreizringe aus Gußeisen eingelegt. Auf der durch Feder und Nut mit der Welle
Fig. 329.
i
K räfte am Schubkeil.
verbundenen, in der Längsrichtung verschiebbaren Muffe sind die beiden Spreizkeile mit Kupfernieten befestigt.
Behufs Verschiebung der Muffe ist in die Nute der Muffe ein zwei
teiliger Schleifring eingesetzt, an dessen Zapfen ein zweiarmiger Hebel (Fig. 330 und 334) angreift.
Die Spreizringe legen sich bei ausgeschalteter Kupplung auf die eingreifende Muffe und sichern dadurch erstere vor zufälliger Be
rührung mit der Kupplungstrommel.
Damit beim Entkuppeln die Spreizringe nicht aus den Kegelrädern herausgezogen werden, sind Abstreifringe zweckmäßig.
W endegetriebe. 167
Schubkeilwendegetriebe von J. J a e g e r . Schleifring m it Hebel.
Schubkeilwend egetriebe.
W e n d e g e t r i e b e
der D uisburger M aschinenfabrik J. J a e g e r in Duisburg.
Das Bestreben, den Reibring nicht auf Biegung zu beanspruchen, geht aus der Fig. 333 hervor.
Fig. 333.
Auf der Welle sitzen Bronzebüchsen b fest und auf diesen drehbar die Kegelräder a , welche durch Stellringe c gegen Verschieben ge
sichert sind.
M i t den Kegelrädern sind die Hohlkegel d v e r s c h r a u b t , die, ebenso wie die aufgeschlitzten Reibringe e, konisch aus- bzw. abgedreht sind.
Letztere sitzen auf der Kupplungsmuffe /, die durch Nut und Feder mit der Welle fest verbunden ist und auf ihr verschoben werden kann.
Schiebt man die Muffe nach der einen Seite, so preßt sie zunächst den Ring in den Hohlkegel; sodann treiben die beiden Keile g den Ring auseinander, indem sie sich in den Schlitzen vorwärts bewegen.
168 Kupplungen fü r M otorantrieb.