CN102654185A - 具有更换齿部的传动齿轮 - Google Patents

Abstract

具有更换齿部的传动齿轮。具有齿轮体和可更换的齿的传动齿轮，其中一个或者多个齿构造成可借助于可松开的连接与传动齿轮的齿轮体连接的部件。具有如此构造的传动齿轮的传动装置。具有一个或多个适合用于具有齿轮体的传动齿轮中的齿的部件，其中该部件可借助于可松开的连接与传动齿轮的齿轮体连接。

Description

具有更换齿部的传动齿轮

技术领域

本发明涉及一种具有齿轮体以及可更换的齿的传动齿轮。此外，本发明涉及一种具有带有可更换的齿的传动齿轮的传动装置。

背景技术

以高功率运行（例如用于船舶驱动装置、风力传动装置、升降机）的传动齿轮暴露于很高的机械载荷之下，该载荷会导致磨损以及受到限制的使用寿命。问题尤其是在静态的损坏载荷的意义上由运行引起的点状的过载，或者是运行中周期性的持续载荷，该载荷例如从局部的材料缺陷例如杂质、缺口或者刚度跃变（内部缺口）出发会扩展成材料损坏。通过持续地过度碾压齿部会扩展这种损坏。

另一损坏机制是所谓的静态标记或者运输损坏，这不是通过过度碾压或者这样的运行产生的，而是会在风力设备的运输中、滚动中或者在固定升降机时通过齿部内部完全静态或者近似静态的接触形成。这尤其也涉及风力设备的偏航或桨距驱动装置，这在工作点中由原理上引起了具有持续静态的齿接触，该齿接触以这种方式进行加载。在没有采取合适的措施时，这种损坏能够并且会通过以后的过度碾压得到扩展并且传递到其它齿部上。

这会导致齿侧面的损坏或者齿裂。已知的损坏形式例如是凹痕（点蚀形成、点状腐蚀）、齿侧面破裂以及齿底部破裂和灰斑（微凹痕）。这种过载损坏或者磨损现象大多数短期内会引起完全的传动失灵，因为其它齿以及由此的支承也通过直接的机械啮合以及润滑剂的污染通过齿残留物快速地雪崩式地受到损坏。结果是麻烦的修复情况。

除了使用高价值的材料以及高价值的并且过滤过的润滑剂之外，为了避免由所使用的齿损坏引起的损坏传播，首先在一个或者多个齿的可确定的初始损坏中考虑立即更换有缺陷的齿轮。然而这种方法例如在阻碍简单地接近齿轮的情况下限制在特定的应用中。例如在齿轮更换需要拆卸大量很重的周围的整个系统时或者在整个系统由于周围条件仅仅受限制地接近时，例如在海上风力涡轮机或者在船驱动装置中就是这种情况。

发明内容

本发明的任务是提供可简单维护的传动齿轮以及传动装置。

该任务通过具有齿轮体以及可更换的齿的传动齿轮得到解决，其中将一个或者多个齿构造成可借助于可松开的连接与传动齿轮的齿轮体连接的部件。由此可以简单地更换齿轮的磨损的或者破裂的齿，而不必更换整个齿轮。

本发明的有利的第一设计方案在于，所述可松开的连接通过径向或轴向的螺纹连接实现。螺纹连接实现了所述部件与齿轮体的快速并且可靠的连接。根据传动装置中的可接近性可以沿径向和/或轴向实现螺纹连接。

本发明的另一有利的设计方案在于，所述可松开的连接通过所述部件与齿轮体之间形状锁合的相互嵌接的榫接实现。由此实现了齿力特别有利地传递到齿轮体上。

本发明的另一有利的设计方案在于，相邻的部件相互连接。由此提高了齿轮结合体的整体稳定性。

本发明的另一有利的设计方案在于，所述相邻的部件通过形状锁合的榫接并且/或者通过螺纹连接相互连接。由此还进一步提高了齿轮连接的整体稳定性。

本发明的另一有利的设计方案在于，额外设置可更换的齿覆层。可更换的齿覆层尤其作为应急措施或紧急方案，从而将传动装置的故障时间或者静止时间保持得很小或者以受限的功率继续工作。

本发明的另一有利的设计方案在于，代替可更换的齿设置可更换的齿覆层。可更换的齿覆层尤其作为应急措施或紧急方案，从而将传动装置的故障时间或者静止时间保持得很小或者以受限的功率继续工作，直到完全更换齿或者传动齿轮。

本发明的另一有利的设计方案在于，齿材料由在韧性与硬度方面不同于齿轮体的材料制成。该齿轮的基体可以由比齿部（例如钢）更简单并且因此更便宜的材料（例如铸铁）制成，因为在齿部的范围内出现更强的机械载荷。由此能够特别节省制造成本。此外例如可以通过变形（例如锻造、压制）来制造基体并且通过切削方法（例如刨齿）来制造齿部。

本发明的另一有利的设计方案在于，所述部件（节段或者说更换段）分别具有不同的齿数。由此避免了固有频率激励并且由形状偏差引起的力以及力矩冲击得到更好地分布并且不会累积。

本发明的另一有利的设计方案在于，每个部件（节段或者说更换段）的齿数是质数。由此防止或者说避免固有频率激励。

此外，所述任务通过一种具有传动齿轮的传动装置得到解决，其中根据权利要求1到10中的任一项构造了至少一个传动齿轮。具有带有可更换的齿的齿轮的传动装置可以特别简单地得到维护，因为不必完全更换齿轮。此外，更换齿比更换完整的传动齿轮更便宜。

此外，所述任务通过一种具有传动齿轮的传动装置得到解决，其中在一个齿轮对中包括第一传动齿轮以及第二传动齿轮，仅仅第一传动齿轮根据权利要求1到10中的任一项进行构造，其中具有可更换的齿和/或可更换的齿覆层的部件由比第二传动齿轮更软的材料制成。尤其在一个齿轮对承受特别高的载荷时，仅仅其中一个齿轮装配有按本发明的更换齿轮，该更换齿轮的齿由比其它传统固定制齿的齿轮更软的材料制成。如此，该更换齿轮承担了牺牲齿轮的作用。在运行期间可以认为，该齿轮的齿首先出现了磨损现象。该齿轮的齿可以用很小的花费进行更换，而其它齿轮能够以可能花费极少的常规的制造方式进行制造。

此外，所述任务通过一种具有传动齿轮的传动装置得到解决，其中在一个齿轮对中包括第一传动齿轮以及第二传动齿轮，两个传动齿轮根据权利要求1到10中的任一项进行构造，并且其中在每个传动齿轮（更换齿轮）中齿在部件（节段）上的分布相互不同。由此避免了固有频率激励并且由形状偏差引起的力以及力矩冲击得到更好地分布或者说不会累积。

此外，所述任务通过一种具有一个或者多个适合用在具有齿轮体的传动齿轮（更换齿轮）中的可更换的齿的部件得到解决，其中该部件可以借助于可松开的连接与传动齿轮的齿轮体连接。在齿损坏的情况下可以像在更换工具中一样更换所述部件，或者可以更换受损的齿。不需要更换整个传动齿轮。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面进行解释。

在此示出：

图1是具有更换齿部的齿轮的原理性结构的示意性总图，

图2是示例性的第二齿轮以及齿段（部件）与基体的示例性的连接或者说相互连接，以及

图3是齿段与基体的类似于更换工具的连接的另一实施例。

附图标记列表

ZR1-ZR3                      传动齿轮

Z1-Z17                         齿

RK1-RK3，RK1’     齿轮体

N1-N3                          轮毂

B1-B4，B1’               部件

V1-V18，V1’            连接。

具体实施方式

按本发明提出了具有可更换的齿或者齿覆层的传动齿轮。在此，借助于可松开的连接分别将一个或者多个齿作为部件与齿轮体连接。可松开的连接优选是沿轴向或径向的螺纹连接。在特别的实施方式中，齿轮芯和齿段设有形状锁合地相互嵌接的榫接，该榫接实现了齿力特别有利地传递到齿轮体上。在另一特别的实施方式中，分别相邻的齿段设有形状锁合的榫接，该榫接提高了齿轮连接的整体稳定性。另一实施方式提出一种传动装置，其中在一个齿轮对受到特别高的负载时，所述齿轮中只有一个齿轮装备有按本发明的更换齿轮并且其齿由比其它传统固定制齿的齿轮更软的材料制成。如此，该更换齿轮承担了牺牲齿轮的作用。可以认为在运行期间，该更换齿轮的齿首先出现磨损现象。该更换齿轮的齿可以用很小的花费进行更换，而其它齿轮可以以耗费极少的传统的制造方式进行制造。在本发明的另一设计方案中可以以有利的方式方法将材料匹配于负载的要求，方法是齿部可以由可特别高负载的齿部材料（例如钢）制成并且基体可以由更简单并且因此更便宜的材料（例如铸铁）制成。当轮毂再次同样可松开地连接时，所述基体也不必由金属制成。由此可以实现另一有利的设计方案，其中可以根据振动值、阻尼、变形的运行要求或者类似的与运行有关的特性来修改基体的特性。

在另一有利的设计方案中，所述传动装置装备有用于识别损坏的状态监控装置。在此，可以使用振动值或颗粒率用于识别。所述实施方式可以任意地相互组合。

图1以示意性的总图示出了具有更换齿部的齿轮ZR1的原理性的构造。该传动齿轮ZR1通常通过轮毂N1固定在轴线或轴上并且包括齿轮体RK1、RK1’以及可更换的齿Z1-Z7，其中一个或者多个齿Z1-Z7构造成部件B1，B1’，该部件可以借助于可松开的连接V1-V4、V1’与传动齿轮ZR1的齿轮体RK1、RK1’连接。部件B1，B1’与齿轮体RK1，RK1’的可松开的连接V1-V4，V1’例如可以通过径向和/或轴向的螺纹连接实现。可松开的连接V1-V4，V1’也可以或者替代地或者与螺纹连接组合地通过所述部件B1，B1’与齿轮体RK1，RK1’之间形状锁合地相互嵌接的榫接来实现。

为了实现齿轮ZR1较高的稳定性，以有利的方式将相邻的部件B1，B1’相互连接。当相邻的部件B1，B1’通过形状锁合的榫接并且/或者通过螺纹连接相互连接时，进一步提高了齿轮ZR1的稳定性。

可以在齿Z1-Z7上为所有齿或者为部分齿Z1-Z7设置可更换的齿覆层。

所述可更换性的方案涉及齿Z1-Z7本身以及在其上安置齿的部件B1，B1’。由此可以更换承载齿的节段（部件）或者单个齿。

图1的右边部分以示例性的细节图示出了部件B1’与齿轮体RK1’的螺纹连接V1’。

图2示出了示例性的第二齿轮ZR2以及齿段（部件）B2-B4与基体RK2的示例性的连接或者说相互连接。齿轮ZR2支承在轮毂N2上。齿段（部件）B2-B4通过连接V5-V8与基体RK2螺纹连接并且/或者通过连接V9-V12与基体RK2榫接。出于固定以及稳定缘故，优选使用形状锁合的榫接。

可以通过插接或压入容易地形成榫接连接。所述齿段（部件）B2-B4也能够可选地相互（优选形状锁合地）榫接。这提高了部件B2-B4以及齿轮ZR2的稳定性。

在按图2的例子中，可更换性也涉及齿Z8-Z14本身以及在其上安置齿Z8-Z14的部件B2-B4。

图3示出了齿段（具有齿Z15-Z17的部件B5）与基体RK3的类似于更换工具的连接的另一实施例。所述齿Z15-Z17通过连接V15-V18固定在部件B5中。作为连接V15-V18例如可以使用螺纹连接和/或形状锁合的榫接。可以有利地使用用于齿的配合以及定心的定位夹紧锥。在图3中提出，在更换部件B5时如同在更换工具时那样进行。在此，传动齿轮ZR3的齿轮体RK3设有卡盘，在该卡盘中可以将部件B5夹入并且固定在夹爪之间。通过卡盘以及部件B5的相应的几何结构（所述夹爪例如可以具有漏斗形并且部件具有锥形）可以将部件B5简单地导入卡盘中。此外，这实现了部件B5在齿轮体RK3中精确的配合与定心。也可以类似于更换工具更换单个齿Z15-Z17。

本发明的优点特别在于：

-具有一个或多个齿开始损坏的齿轮不必再进行复杂的更换，而是可以单个地将损坏的齿或者齿组更换成新零件，而齿体保留在其轴上。

-如此可以避免拆卸传动装置或者甚至避免更换传动装置。

-由此显著延长了传动装置的工作或使用寿命，因为齿损坏造成实际上出现的传动装置损坏的很大一部分，或者说引起轴承上的后续损坏的交互作用，这在可以简单地排除初始损坏时同样是可以避免的。

-此外，在传动装置的整个生命周期中明显节省了材料。此外获得了传动装置制造的优点。齿轮体和齿轮可以由不同的材料制成，并且表面硬化可以限制于齿或者齿组，由此，显著降低了有待热处理的材料体积和材料质量。

-最后获得了以下优点，即齿段中的裂纹不会扩展到齿轮芯上或者是相邻节段上，因为不存在材料锁合的连接。

具有齿轮体以及可更换的齿的传动齿轮，其中一个或者多个齿构造成部件，该部件可借助于可松开的连接与传动齿轮的齿轮体连接。具有如此构造的传动齿轮的传动装置。具有一个或者多个可更换的齿的部件适合于用在具有齿轮体的传动齿轮中，其中该部件可借助于可松开的连接与传动齿轮的齿轮体连接。

Claims (14)

1.具有齿轮体和可更换的齿的传动齿轮（ZR1-ZR3），其中一个或者多个齿（Z1-Z17）构造成可借助于可松开的连接（V1-V18，V1’）与传动齿轮（ZR1-ZR3）的齿轮体（RK1-RK3，RK1’）连接的部件（B1-B4，B1’）。

2.按权利要求1所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），

其中，通过径向或轴向的螺纹连接来实现所述可松开的连接。

3.按权利要求1或2所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），

其中，通过所述部件（B1-B4，B1’）与齿轮体（RK1-RK3，RK1’）之间形状锁合的相互嵌接的榫接来实现所述可松开的连接（V1-V18，V1’）。

4.按上述权利要求中任一项所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），

其中，相邻的部件（B1-B4，B1’）相互连接。

5.按权利要求4所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），

其中，所述相邻的部件（B1-B4，B1’）通过形状锁合的榫接和/或螺纹连接相互连接。

6.按权利要求1到5中任一项所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），

其中，额外设置可更换的齿覆层。

7.按权利要求1到6中任一项所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），其中，代替所述可更换的齿（Z1-Z17）设置可更换的齿覆层。

8.按权利要求1到7中任一项所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），其中，所述齿部材料由在韧性或硬度方面不同于齿轮体（RK1-RK3，RK1’）的材料制成。

9.按上述权利要求中任一项所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），其中，所述部件（B1-B4，B1’）分别具有不同的齿数。

10.按上述权利要求中任一项所述的传动齿轮（ZR1-ZR3），其中，每个部件（B1-B4，B1’）的齿数是质数。

11.具有传动齿轮（ZR1-ZR3）的传动装置，其中根据权利要求1到10中的任一项构造至少一个传动齿轮。

12.具有传动齿轮（ZR1-ZR3）的传动装置，其中在一个齿轮对中包括第一传动齿轮（ZR1-ZR3）和第二传动齿轮，仅仅所述第一传动齿轮（ZR1-ZR3）按权利要求1到10中任一项构造，其中具有可更换的齿（Z1-Z17）的部件（B1-B4，B1’）和/或可更换的齿覆层由比第二传动齿轮（ZR1-ZR3）更软的材料制成。

13.具有传动齿轮（ZR1-ZR3）的传动装置，其中，在一个齿轮对中包括第一传动齿轮（ZR1-ZR3）和第二传动齿轮（ZR1-ZR3），两个传动齿轮（ZR1-ZR3）根据权利要求1到10中任一项构造，并且其中在每个传动齿轮（ZR1-ZR3）中齿在部件（节段）上的分布是相互不同的。

14.具有一个或者多个可更换的适合用于按权利要求1到10中任一项所述的传动齿轮（ZR1-ZR3）中的齿的部件，具有齿轮体（RK1-RK3，RK1’），其中所述部件可借助于可松开的连接与传动齿轮（ZR1-ZR3）的齿轮体（RK1-RK3，RK1’）连接。

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