CH682464A5 - Split transmission, in particular for rolling mills. - Google Patents
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Description
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CH 682 464 A5 CH 682 464 A5
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verzweigungsgetriebe, insbesondere für Walzenmühlen, mit einer Eingangswelle und mindestens zwei Ausgangswellen. The invention relates to a branching gear, in particular for roller mills, with an input shaft and at least two output shafts.
Walzenmühlen dieser Art, wie sie auch als «Gutbett»-Walzenmühlen bekannt sind, bestehen im wesentlichen aus zwei gegensinnig umlaufenden Walzen. Beide Walzen werden angetrieben. Durch das Mahlgut können grössere Unterschiede der Walzenmomente auftreten. Das Mahlgut befindet sich auf den Walzen und wird zwischen den Walzen durchgequetscht. Bei einer bekannten Antriebsanlage für eine solche Walzenmühle sind zwei Elektromotoren vorgesehen, von welchen jeder eine der beiden Walzen antreibt. Die Drehmomente der beiden Elektromotoren sind gegeneinander abgestützt, damit die beiden Walzen ungefähr mit gleicher Drehzahl, jedoch entgegengesetzter Drehrichtung, sich drehen. Diese Art eines Antriebssystems ist in sich instabil, so dass die beiden Walzen nicht dauernd mit gleicher Drehzahl und mit gleichem Drehmoment angetrieben werden. Dies führt zu Schwierigkeiten bei der Lagerung der Getriebe und zu einem grossen Verschleiss von Bandagen der Mahlwalzen. Das Wechseln der Bandagen ist sehr kompliziert und benötigt viel Zeit. Roller mills of this type, as they are also known as “Gutbett” roller mills, essentially consist of two rollers rotating in opposite directions. Both rollers are driven. The regrind can cause larger differences in the roll moments. The regrind is on the rollers and is squeezed through between the rollers. In a known drive system for such a roller mill, two electric motors are provided, each of which drives one of the two rollers. The torques of the two electric motors are supported against each other so that the two rollers rotate at approximately the same speed, but in the opposite direction. This type of drive system is inherently unstable, so that the two rollers are not continuously driven at the same speed and with the same torque. This leads to difficulties in the storage of the gears and to a large wear of the drum rollers. Changing the bandages is very complicated and takes a lot of time.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Verzweigungsgetriebe so auszubilden, dass seine Abtriebswellen auch bei unterschiedlicher Belastung, beispielsweise durch das Mahlgut einer Walzenmühle, im wesentlichen stets mit gleicher Drehzahl und mit gleichem Drehmoment angetrieben werden. Die Drehzahl und die Drehmomente der beiden Abtriebswellen sollen auch dann konstant gehalten werden, wenn das Mahlgut wechselnden Widerstand auf die beiden Mahlwalzen und damit auf die Abtriebswellen des Verzweigungsgetriebes ausübt. Das Verzweigungsgetriebe soll in sich stabil sein und auf einem Fundament fest montierbar sein. Gleichzeitig soll das Verzweigungsgetriebe konstruktiv einfach sein und einen schnellen Wechsel von Bandagen einer Walzenmühle ermöglichen. The object of the invention is to design the branching gear so that its output shafts are essentially always driven at the same speed and with the same torque even under different loads, for example by the regrind of a roller mill. The speed and the torques of the two output shafts should also be kept constant when the material to be ground exerts alternating resistance on the two grinding rollers and thus on the output shafts of the branching gear. The branching gear should be stable in itself and be securely mountable on a foundation. At the same time, the branching gear should be structurally simple and allow a quick change of bandages of a roller mill.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch folgende Merkmale gemäss dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst: This object is achieved according to the invention by the following features according to the characterizing part of claim 1:
- ein Differentialgetriebe mit einem von der Eingangswelle antreibbaren Eingangselement und mit zwei Ausgangselementen, a differential gear with an input element drivable by the input shaft and with two output elements,
- das eine Ausgangselement ist über einen Getriebezug mit der einen Ausgangswelle und das andere Ausgangselement ist über einen anderen Getriebezug mit der anderen Ausgangswelle je trieblich verbunden, one output element is connected to one output shaft via a gear train and the other output element is each drive-connected to the other output shaft via another gear train,
- die beiden Getriebezüge sind über einen Verbindungs-Getriebezug trieblich miteinander verbunden. - The two gear trains are drivingly connected to each other via a connecting gear train.
Das Verzweigungsgetriebe nach der Erfindung stellt sicher, dass seine beiden Ausgangswellen mit gleicher Drehzahl und mit gleichem Drehmoment angetrieben werden, auch wenn sich die Belastung der von ihnen angetriebenen Anlage an den beiden Ausgangswellen unterschiedlich ändert. Das Getriebe kann, im Gegensatz zu einem bekannten reitenden Getriebe, getrennt von der anzutreibenden Anlage auf einem Fundament ortsfest angebracht werden. Das Getriebe ist in sich stabil, womit gemeint ist, dass bei sich ändernder Belastungsgrösse keine Drehzahlpendelungen auftreten. Bei der Verwendung für eine Walzenmühle bedeutet dies, dass der Verschleiss von Bandagen der Mahlwalzen wesentlich reduziert werden und dadurch weniger häufig gewechselt werden müssen. The branching transmission according to the invention ensures that its two output shafts are driven at the same speed and with the same torque, even if the load on the system driven by them on the two output shafts changes differently. In contrast to a known riding gear, the gear unit can be fixed in place on a foundation separately from the system to be driven. The gearbox is stable in itself, which means that there is no speed fluctuation when the load size changes. When used for a roller mill, this means that the wear on the drum of the grinding rollers is significantly reduced and therefore has to be changed less frequently.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen enthalten. Further features of the invention are contained in the claims.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Darin zeigen The invention is described below with reference to the drawings using a preferred embodiment as an example. Show in it
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung des Verzweigungsgetriebes nach Erfindung, 1 is a plan view of a schematic representation of the branching transmission according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Stirnansicht eines Verzweigungsgetriebes von Fig. 1, FIG. 2 shows a schematic end view of a branching transmission from FIG. 1, FIG.
Fig. 3 eine schematische weitere Darstellung des Verzweigungsgetriebes von Fig. 1 in der Draufsicht, 3 shows a schematic further illustration of the branching transmission from FIG. 1 in a top view,
Fig. 4 eine schematische Stirnansicht des Verzweigungsgetriebes von Fig. 1, wobei die Drehachsen von zwei Ausgangswellen des Verzweigungsgetriebes in einer Vertikalebene übereinander dargestellt sind, im Gegensatz zu den in den Fig. 1 und 2 dargestellten tatsächlichen Positionen der Drehachsen, damit die Drehzahlen, Umfangsgeschwindigkeiten in den Teilkreisen und die Kräfte zwischen den Zähnen der einzelnen Zahnräder in den Teilkreisen schematisch in Fig. 5 übersichtlich dargestellt werden können, und Fig. 4 is a schematic end view of the branching gear of Fig. 1, wherein the axes of rotation of two output shafts of the branching gear are shown one above the other in a vertical plane, in contrast to the actual positions of the axes of rotation shown in Figs. 1 and 2, thus the speeds, peripheral speeds in the pitch circles and the forces between the teeth of the individual gear wheels in the pitch circles can be clearly represented schematically in FIG. 5, and
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Drehzahlen, Geschwindigkeiten und Kräfte der einzelnen Zahnräder in deren Teilkreis. Fig. 5 is a graphical representation of the speeds, speeds and forces of the individual gears in their pitch circle.
Das Verzweigungsgetriebe nach der Erfindung für eine Doppelwalzenmühle enthält gemäss der Erfindung ein Differentialgetriebe 2 mit einem von einer Eingangswelle 4 antreibbaren Eingangselement 6 in Form eines zentralen Sonnenrades und mit zwei Ausgangselementen 8 in Form eines Planetenträgers und eines Hohlrades 10, von welchen das eine Ausgangselement 8 über einen Getriebezug 12 mit einer Ausgangswelle 14 und das andere Ausgangselement 10 über einen anderen Getriebezug 16 mit einer anderen Ausgangswelle 18 je trieblich verbunden ist, und die beiden Getriebezüge 12 und 16 sind über einen Verbindungs-Getriebezug 20 trieblich miteinander verbunden. Das Differentialgetriebe 2 ist ein Planetengetriebe mit Planetenrädern 22, welche je mit dem zentralen Sonnenrad 6 und dem sie umgebenden Hohlrad 10 in Eingriff sind. «In Eingriff» bedeutet hierbei, dass die Zähne dieser Zahnrä2 The branching gear according to the invention for a double-roll mill contains, according to the invention, a differential gear 2 with an input element 6 that can be driven by an input shaft 4 in the form of a central sun gear and with two output elements 8 in the form of a planet carrier and a ring gear 10, of which the one output element 8 a gear train 12 with an output shaft 14 and the other output element 10 via a different gear train 16 with another output shaft 18 is each drivingly connected, and the two gear trains 12 and 16 are drivingly connected to one another via a connecting gear train 20. The differential gear 2 is a planetary gear with planet gears 22, which are each in engagement with the central sun gear 6 and the ring gear 10 surrounding it. “In engagement” here means that the teeth of this tooth gear
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der 6, 10 und 22 ineinandergreifen. Die Planetenräder 22 werden je drehbar vom Planetenträger 8 getragen, welcher aus einem eingangsseitigen Trägerteil 24, welcher die Eingangswelle 4 konzentrisch umgibt, einem ausgangsseitigen Trägerteil 26, und die beiden Trägerteile 24 und 26 durch die Planetenräder 22 hindurch miteinander verbindenden Lagerbolzen 28 besteht. Auf der von der Eingangswelle 4 abgewandten Ausgangsseite ist zentrisch am ausgangsseitigen Trägerteil 26 ein Wellenabschnitt 30 drehfest befestigt. Der Wellenabschnitt 30 und der ausgangsseitige Trägerteil 26 bilden vorzugsweise zusammen ein einstückiges Teil. Auf dem Wellenabschnitt 30 ist mit axialem Abstand vom ausgangsseitigen Trägerteil 26 ein erstes Zahnrad 32 des einen Getriebezuges 12 drehfest befestigt, welches mit einem zweiten Zahnrad 34 dieses einen Getriebezuges 12 in Eingriff ist, indem ihre Zähne 36 und 37 ineinandergreifen. Das zweite Zahnrad 34 ist drehfest mit der einen Ausgangswelle 14 verbunden und besteht vorzugsweise mit ihr aus einem einstückigen Teil, deren Drehachse 38 parallel zur Drehachse 40 des Wellenabschnittes 30 angeordnet ist. of the 6, 10 and 22 interlock. The planet gears 22 are each rotatably supported by the planet carrier 8, which consists of an input-side carrier part 24, which concentrically surrounds the input shaft 4, an output-side carrier part 26, and the two carrier parts 24 and 26, which connect bearing bolts 28 through the planet gears 22. On the output side facing away from the input shaft 4, a shaft section 30 is fastened in a rotationally fixed manner centrally on the output-side carrier part 26. The shaft section 30 and the output-side carrier part 26 preferably together form a one-piece part. On the shaft section 30, a first gear 32 of the one gear train 12 is rotatably fixed at an axial distance from the output-side support part 26, which meshes with a second gear 34 of this one gear train 12 by their teeth 36 and 37 intermeshing. The second gear wheel 34 is connected in a rotationally fixed manner to the one output shaft 14 and preferably consists of an integral part with the latter, the axis of rotation 38 of which is arranged parallel to the axis of rotation 40 of the shaft section 30.
Ein erstes Zahnrad 42 des anderen Getriebezuges 16 ist zwischen dem ausgangsseitigen Trägerteil 26 und dem ersten Zahnrad 32 des einen Getriebezuges 12 koaxial zum Wellenabschnitt 30 angeordnet, welcher sich, ohne Drehverbindung, durch eine zentrale Öffnung 44 dieses ersten Zahnrades 42 des anderen Getriebezuges 16 hindurch erstreckt. Die Zähne 46 dieses ersten Zahnrades 42 des anderen Getriebezuges 16 sind mit den Zähnen 48 eines zweiten Zahnrades 50 in Eingriff, welches zentrisch und drehfest auf der Ausgangswelle 18 befestigt ist. Deren gemeinsame Drehachse 52 ist parallel zu den Drehachsen 38 und 40 der einen Ausgangswelle 14 und des einen Getriebezuges angeordnet, von welchen die Drehachse 40 gleichzeitig die zentrale Drehachse des Differentialgetriebes 2 ist. A first gear 42 of the other gear train 16 is arranged between the output-side carrier part 26 and the first gear 32 of the one gear train 12 coaxially with the shaft section 30, which extends without a rotary connection through a central opening 44 of this first gear 42 of the other gear train 16 . The teeth 46 of this first gearwheel 42 of the other gear train 16 are in engagement with the teeth 48 of a second gearwheel 50, which is fastened centrally and in a rotationally fixed manner on the output shaft 18. Their common axis of rotation 52 is arranged parallel to the axes of rotation 38 and 40 of the one output shaft 14 and the one gear train, of which the axis of rotation 40 is at the same time the central axis of rotation of the differential gear 2.
Der Verbindungs-Getriebezug 20 besteht aus einem Zahnrad 54, welches auf der vom Differentialgetriebe 2 abgewandten Seite des zweiten Getriebezuges 16 auf der anderen Ausgangswelle 18 koaxial angeordnet und mit ihr drehfest verbunden ist, und aus einem Zwischenrad 56, dessen Zähne 58 mit den Zähnen 60 des auf der anderen Ausgangswelle 18 angeordneten Zahnrades 54 und mit den Zähnen 36 des ersten Zahnrades 32 des einen Getriebezuges 12 je in Eingriff ist. Das Zahnrad 54 des Verbindungs-Getriebezuges 20 bildet mit der anderen Ausgangswelle 18 vorzugsweise ein einstückiges Teil. The connecting gear train 20 consists of a gear 54, which is arranged coaxially on the side of the second gear train 16 on the other output shaft 18 facing away from the differential gear 2 and is connected to it in a rotationally fixed manner, and an idler gear 56, the teeth 58 of which are connected to the teeth 60 of the gear 54 arranged on the other output shaft 18 and with the teeth 36 of the first gear 32 of the one gear train 12 is in engagement. The gear 54 of the connecting gear train 20 preferably forms an integral part with the other output shaft 18.
Die Eingangswelle 4 des Differentialgetriebes 2 ist an ihrem vom Sonnenrad 6 abgewandten Ende drehfest mit einem Planetenträger 70 eines zweiten Planetengetriebes 72 drehfest verbunden, dessen Planetenräder 74 einerseits mit einem gehäusefesten äusseren Hohlrad 76 und andererseits mit einem zentralen Sonnenrad 78, welches von einer Antriebswelle 80 antreibbar ist. The input shaft 4 of the differential gear 2 is rotatably connected at its end facing away from the sun gear 6 to a planet carrier 70 of a second planetary gear 72, the planet gears 74 of which are on the one hand connected to an outer ring gear 76 fixed to the housing and on the other hand to a central sun gear 78 which can be driven by a drive shaft 80 is.
Die Drehrichtung der Antriebswelle 80 und der zu ihr axialen Eingangswelle 4 ist durch einen Pfeil 82 angegeben, und die einander entgegengesetzt gerichteten Drehrichtungen der beiden Ausgangswellen 14 und 18 sind durch Pfeile 84 und 86 angegeben. The direction of rotation of the drive shaft 80 and the axial input shaft 4 to it is indicated by an arrow 82, and the opposite directions of rotation of the two output shafts 14 and 18 are indicated by arrows 84 and 86.
Alle Zahnräder können einfach verzahnte Stirnräder sein. All gears can be simply toothed spur gears.
Die Planetenräder 22 des Differentialgetriebes 2 rotieren um Drehachsen 90, die Planetenräder 74 des Planetengetriebes 72 rotieren um Drehachsen 92, und das Zwischenrad 56 des Verbindungs-Getriebezuges 20 rotiert um eine Drehachse 94, welche alle parallel zu den Drehachsen 38, 52 und 40 des Differentialgetriebes 2, des Planetengetriebes 72 und der beiden Ausgangswellen 14 und 18 angeordnet sind. The planet gears 22 of the differential gear 2 rotate about axes of rotation 90, the planet gears 74 of the planetary gear 72 rotate about axes of rotation 92, and the idler gear 56 of the connecting gear train 20 rotates about an axis of rotation 94, all of which are parallel to the axes of rotation 38, 52 and 40 of the differential gear 2, the planetary gear 72 and the two output shafts 14 and 18 are arranged.
In Fig. 3 ist durch Doppellinien-Pfeile der Kraftfluss, und damit auch der Drehmomentfluss, des Verzweigungsgetriebes angegeben. Daraus ist ersichtlich, dass sich Kraft und Drehmoment 96 des antreibenden Sonnenrades 6 des Differentialgetriebes 2 aufteilen in einen Teil 97, welcher vom Planetenträger 8 über den einen Getriebezug 12 zur einen Ausgangswelle 14 verläuft, und einen gleich grossen anderen Teil 98, welcher vom Hohirad 10 des Differentialgetriebes 2 über den anderen Getriebezug 16 zur anderen Ausgangswelle 18 verläuft. Wenn die eine Ausgangswelle 14 langsamer wird, dann wird der Planetenträger 8 des Differentialgetriebes 2 langsamer, wodurch das Hohlrad 10 des Differentialgetriebes 2 entsprechend schneller wird, was über den anderen Getriebezug 16 und den Verbindungs-Getriebezug 20 zu einem Drehzahlausgleich und einem Drehmomentausgleich in den beiden Getriebezügen 12 und 16 führt. Wenn die andere Ausgangswelle 18 langsamer wird, dann wird auch das Hohlrad 10 des Differentialgetriebes 2 langsamer, wodurch der Planetenträger 8 schneller wird und über den einen Getriebezug 12 und den Verbindungs-Getriebezug 20 ein Drehzahlausgleich und Drehmomentausgleich zwischen den beiden Getriebezügen 12 und 16 erfolgt. In analoger Weise erfolgt ein Drehmomentausgleich und Drehzahlausgleich, wenn eine der beiden Ausgangswellen 14 oder 18 schneller wird als die andere Ausgangswelle. Durch den sofortigen Ausgleich von Drehzahlunterschieden und Drehmomentunterschieden der Ausgangswellen 14 und 18 über das Differentialgetriebe 2 ist praktisch nie ein echter Unterschied vorhanden, sondern nur der Ansatz für einen Unterschied. In Fig. 3, the power flow, and thus also the torque flow, of the branching gear is indicated by double-line arrows. It can be seen from this that the force and torque 96 of the driving sun gear 6 of the differential gear 2 are divided into a part 97, which runs from the planet carrier 8 via the one gear train 12 to an output shaft 14, and an equally large other part 98, which consists of the ring gear 10 of the differential gear 2 extends over the other gear train 16 to the other output shaft 18. When one output shaft 14 becomes slower, the planet carrier 8 of the differential gear 2 becomes slower, whereby the ring gear 10 of the differential gear 2 becomes correspondingly faster, which results in speed compensation and torque compensation in the two via the other gear train 16 and the connecting gear train 20 Gear trains 12 and 16 leads. If the other output shaft 18 becomes slower, then the ring gear 10 of the differential gear 2 also slows down, as a result of which the planet carrier 8 becomes faster and speed compensation and torque compensation between the two gear trains 12 and 16 take place via the one gear train 12 and the connecting gear train 20. In an analogous manner, torque compensation and speed compensation take place if one of the two output shafts 14 or 18 becomes faster than the other output shaft. Due to the immediate compensation of speed differences and torque differences of the output shafts 14 and 18 via the differential gear 2, there is practically never a real difference, but only the approach for a difference.
In den Zeichnungen angegebene Pfeile geben die Drehrichtung des ihnen zugeordneten Zahnrades an. Selbstverständlich können alle Drehrichtungen umgedreht werden. Arrows indicated in the drawings indicate the direction of rotation of the gear assigned to them. Of course, all directions of rotation can be reversed.
Gemäss der Erfindung wird erreicht, dass auch bei ungleichmässiger Belastung der beiden Ausgangswellen 14 und 18, also auch bei stärkerer oder geringerer Belastung der einen Welle als der anderen Welle, die Drehzahl und das Drehmoment der einen Welle 14, 18 stets gleich der Drehzahl und dem Drehmoment der anderen Welle 18, 14 ist. Damit erfüllt die Erfindung die Bedingungen According to the invention it is achieved that even when the two output shafts 14 and 18 are loaded unevenly, that is to say even when the one shaft is more or less loaded, the speed and the torque of the one shaft 14, 18 are always the same as the speed and the Torque of the other shaft 18, 14 is. The invention thus fulfills the conditions
Tu = Tis und nu = nis- Tu = Tis and nu = nis-
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Dies errechnet sich aus den Formeln d 2 . a c ^10 / ^ This is calculated from the formulas d 2. a c ^ 10 / ^
Ti4 = 6 • F • (r6 + r22) Ti4 = 6 • F • (r6 + r22)
d d
Tis = 3 * F * (r6 + 2r22) • - Tis = 3 * F * (r6 + 2r22) • -
c c
Die Kräfte, Drehmomente, Drehzahlen und Geschwindigkeiten der einzelnen Elemente des Verzweigungsgetriebes sind in den Fig. 2, 4 und 5 graphisch dargestellt. The forces, torques, speeds and speeds of the individual elements of the branching transmission are shown graphically in FIGS. 2, 4 and 5.
In dieser Beschreibung und den Zeichnungen gelten folgende Definitionen und Beziehungen: In this description and the drawings, the following definitions and relationships apply:
F: Kraft F: strength
T: Drehmoment n: Drehzahl v: Geschwindigkeit a: Abstand zwischen der Drehachse 40 des zentralen Sonnenrades 78 vom Teilkreis des innen verzahnten Hohirades 76 des vorgeschalteten Planetengetriebes 72 T: Torque n: Speed v: Speed a: Distance between the axis of rotation 40 of the central sun gear 78 from the pitch circle of the internally toothed ring gear 76 of the upstream planetary gear 72
D: Teilkreisdurchmesser des innen verzahnten Hohlrades 10 des Differentialgetriebes 2 d: Teilkreisdurchmesser des zweiten Zahnrades 50 des anderen Getriebezuges 16 c: Teilkreisdurchmesser des aussen verzahnten ersten Zahnrades 42 des anderen Getriebezuges 16 r: Radius des Teilkreisdurchmessers des durch eine Bezugszahl bei «r» definierten Zahnrades Bezugszahl bei einem der Buchstaben D: Pitch circle diameter of the internally toothed ring gear 10 of the differential gear 2 d: Pitch circle diameter of the second gear wheel 50 of the other gear train 16 c: Pitch circle diameter of the externally toothed first gear wheel 42 of the other gear train 16 r: Radius of the pitch circle diameter of the gear wheel defined by a reference number at «r» Reference number for one of the letters
F, T, n, v, a, D, d, c, r: Das betreffende Zahnrad; für den Planetenträger 8 des Differentialgetriebes 2 bedeuten diese Buchstaben den betreffenden Wert des Planetenträgers 8 an der Stelle der Drehachsen 90 seiner Planetenräder 22. F, T, n, v, a, D, d, c, r: the gear in question; for the planet carrier 8 of the differential gear 2, these letters mean the relevant value of the planet carrier 8 at the location of the axes of rotation 90 of its planet wheels 22.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |