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Zahnrad und Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Erfindung betrifft die Ausbildung und Herstellung von Zahnrädern, u. zw. in erster Linie der Räder von Reduktionsgetrieben für grosse Kraftleistungen ; bezweckt wird die Ausbildung von Getrieben mit Zähnen von solcher Form, dass die übertragenen Kräfte im Wesen gleichmässig über jede der Flächen der ineinandergreifenden Getrieberäderpaare verteilt sind. Bei normal ausgebildeten Getrieberädern erleiden die Zähne Formänderungen, die als Folge
1. der Verdrehung der einzelnen Radquerschnitte senkrecht zur Achse durch das übertragene Drehmoment und
2. der Durchbiegung des Rades unter dem Einfluss der Cmfangskraft anzusehen sind. Bei Reduk- tionsgetrieben ist der Durchmesser des getriebenen Teiles gross im Verhältnis zum treibenden Teile.
Die Formänderung des grossen Rades infolge der Verdrehungsbeanspruehung ist im Vergleich zu jener des kleinen Rades sehr klein ; dieselben Verhältnisse ergeben sich im Hinblick auf die Durchbiegung. Bei einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment ergibt sich nämlich für ein kleines Rad infolge des kleinen Widerstandsmomentes eine bedeutend grössere Verdrehungsspannung als für ein grosses Ra, d.
Die Formänderung des grossen Rades infolge Verdrehung ist also zu vernachlässigen, während sie beim
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Formänderungen unterliegt, bildet die Hauptsache für die ungleichförmige Verteilung der übertragenen Kraft entlang der Zahnbreite.
Zur Erläuterung dieser Verhältnisse zeigt Fig. 1 der Zeichnung ein mit Doppelsehraubenzähnen versehenes Ritzel sowie ein Schaubild, das die Verteilung der Beanspruchungen über das Rad hin ersieht-
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Radwelle eingeleitet wird, wird unter der Voraussetzung, dass die Kraftabgabe gleichmässig über die ganze Fläche der Räder verteilt ist, ein Drehmoment auftreten, das gleichmässig entlang der ganzen Breite von einem Höchstwerte t'bis Null abnimmt. Die entsprechende, durch Verdrehung hervorgebrachte Form- änderung, beispielsweise am Teilkreis gemessen, lässt sich durch zwei parabolische Kurven abc-cde darstellen, wobei die Formänderung der Welle zwischen den beiden mit Zähnen versehenen Teilen infolge
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Schlitten,
dem entlang der erzeugende Abwälzfräser durch die Vorschubschraube bewegt wird, in einem kleinen Winkel zur Achse des zu schneidenden Werkstückes angestellt wird, so dass an dem Radende, an welchem die Kraft eingeleitet wird, die Eindringtiefe des Fräsers am grössten ist und gegen das andere Ende hin abnimmt. Da mit der Veränderung der Eindringtiefe, z. B. um das Mass u in Fig. 2, eine Verminderung der Zahnbreite um.'2 p verbunden ist, ergeben sich bei diesem Verfahren gegen das eine Ende hin verjüngte Zähne. Die nach diesem Verfahren hergestellten Räder haben den Vorteil, dass beim Lauf in beiden Drehrichtungen die Formänderungen, wie oben angegeben, berücksichtigt sind.
Bei der Durchführung des Verfahrens, das sowohl fiir Getrieberäder mit achsenparallelen Zähnen als auch für Schrauben-und Kegelräder geeignet ist, wird entweder der Fräserschlitten um einen geringen Winkel gegen die Achse des Werkstückes geneigt oder es wird das Werkstück geneigt, so dass seine Achse einen kleinen Winkel mit dem Schlitten bildet. Dieser Winkel entspricht der Neigung der Formänderungskurve, die von der Verdrehung und der Biegung entlang den Zahnflächen herrührt. Das Einstellen des Schlittens wird gewöhnlich so sein, dass er beim Schneiden der beiden Teile des doppelten Schraubenrades
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u. zw. an demjenigen Ende, an dem das Drehmoment angreift, eine grössere Eindringtiefe in das Werk- stück erhält.
Es ist ersichtlich, dass dieses Verfahren zur Durchführung der Verbesserungen ausserordentlich einfach ist und eine sehr genaue Einstellung gestattet, es kann daher mit einer derartigen Verbesserung
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rngleichförmigkeit der Verteilung noch weiter herabzusetzen trachtet.
Die Verbesserung kann entweder auf jedem Rad oder Ritzel oder geteilt auf beiden angebracht werden ; es ist jedoch vorteilhaft, sie auf dem Ritzel anzubringen, weil dieses kleiner ist und die Bearbeitung dadurch erleichtert wird. Im Falle, dass zwei oder mehrere Ritzel von verschiedenen Abmessungen oder
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In dem beschriebenen Fall nimmt die Eindringtiefe des Abwälzfräsers in derselben Richtung für jede Hälfte des Ritzels ab. In denjenigen Fällen jedoch, in denen das Drehmoment zwischen den Hälften des Ritzels angreift, erfolgt die Ab lahme in den beiden Hälften in entgegengesetzten Richtungen.
Die für das Getriebe erzeugten Zähne weisen gewöhnlich Evolventenverzahnung auf ; die Flanken der erzeugenden Fräserzähne sind jedoch im Längsschnitt gerade. Es ist daher klar, dass in solchen Fällen die Änderung in der Eindringtiefe die Genauigkeit der Zahnform nicht beeinträchtigt, sondern nur ihre Dicke beeinträchtigt wird.
Ew ist aus vorstehendem ersichtlich, dass die vorgeschlagenen Abänderungen in der Zahnform nur
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Belastungen vernachlässigt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zahnrad, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnform unter Berücksichtigung der Formänderung
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u. zw. derart, dass bei Belastung die Kraftverteilung über die ganze Zahnbreite gleichmässig ist.