CN1052447A - 齿轮传动机构 - Google Patents

Abstract

一种具有两根以相同方向转动且轴线平行的输 出轴(2，3)的齿轮传动机构，用于双螺杆挤压机的操 作。该机构有两个大小相同的小齿轮(4，7)，它们以 双螺杆挤压机的螺杆间距安置在内齿圈(6)与中间齿 轮(5)之间的环形空间内，并内齿圈(6)和中间齿轮 (5)相啮合。第一小齿轮(4)设置在传动轴(1)上，该 轴延伸成输出轴(2)。第二小齿轮(7)设置在第二输 出轴(3)上。该齿轮传动机构能使传动轴(1)上的转 矩分配到两根输出轴(2，3)。

Description

本发明涉及一种齿轮传动机构，该机构具有两根以相同方向转动且轴线平行的输出轴;具体用于传动一种双螺杆挤压机的该机构具有大小相等的主动和输出小齿轮，小齿轮的齿与一个作为中心齿轮的较大中间齿轮和一个回转内齿圈相啮合。

这种齿轮传动机构作为带一根或多根螺杆的装置的一部分，具体为挤压机的一部分，已经在DE-AS1729149文件中说明过。该篇已知的挤压机齿轮传动机构中设置着一个在内齿圈中同轴安排的中间齿轮和总数为四个大小相同的小齿轮，小齿轮的齿一方面与内齿圈的内齿相啮合，另一方面又与中间齿轮的外齿相啮合。四个小齿轮中的两个用作从动小齿轮，另两个用作主动小齿轮。该两个主动小齿轮相互隔开的距离比两个从动小齿轮之间的稍大，大致与从动小齿轮径向相对;该从动小齿轮的作用是驱动回转的双螺杆，因此被安排成挨在一起。

这种已知的带四个小齿轮的齿轮传动机构需要一个减速齿轮用以在两个主动小齿轮上作功率和转矩分配。

由德国专利文件DE-PS2619019中可知一种与上面讨论的齿轮传动机构相似的挤压机齿轮传动机构，它的中间齿轮与一个称为中心小齿轮的主动小齿轮相啮合并且还与内齿圈的内齿相啮合。该中心小齿轮还同一个从动小齿轮相接合。所有齿轮和小齿轮的中心轴线位于沿内齿圈直径的一个平面上。该中心小齿轮被安置在一根连续的输入和输出轴上，并且有与从动小齿轮相同的直径，中间齿轮的直径等于小齿轮直径的两倍，其直径尺寸又是内齿圈直径的二分之一。在中心小齿轮和从动小齿轮啮合的情况下，只有带顺时针回转的双螺杆的挤压机才能由已知的挤压机齿轮传动机构来传动。

本发明的目的是提供一种成本低廉的齿轮传动机构，用于带两根以相同方向转动的轴的设备中，特别用于设计简单、输出压力大的双螺杆挤压机，以保证长期的使用寿命及工具寿命。

在一个上述齿轮传动机构中，问题的解决是由于设置了一单根传动轴，该轴被设计成同时作为一根第一连续输出轴并且延伸过主动小齿轮，机构内只有一个主动小齿轮，而从动小齿轮也只有一个，它是以双螺杆挤压机的两螺杆间的距离，在中间齿轮圆周方向错位安置在第二输出轴上。

由于通过单传动轴产生转矩输入而且由一个小齿轮传递转矩，另一个小齿轮接收转矩，因而可以省去以单独的转矩分配齿轮传动机构作初级转矩分配，因为按照本发明的齿轮传动机构尽管其总体结构较简单，但它既有转矩传动齿轮的作用，还有转矩分配齿轮的作用。

在本发明的一个最佳实施例中，主动和从动小齿轮具有直径大于该双螺杆挤压机的两根共同旋转的螺杆间的距离。主动和从动小齿轮在轴线方向上被互相错开配置，或者，由于一个小齿轮被轴向做长些并带有一个供另一轴向短的小齿轮插入的凹槽，使小齿轮的互相穿插成为可能。这样安排所得到的效果是，螺杆轴的转矩相同而且该挤压机螺杆之间的间距可以保持很小。

为了完全排除加工公差对转矩分配质量和对齿廓上负荷及其磨损的影响，本发明的进一步发展，设置了安装在保持架上的内齿圈和中中间齿轮，该保持架相对于装有传动和轴出轴的齿轮箱是被活动设置的。由于保持架本身能自动就位所以保证了任何情况下总转矩的四分之一转矩的均匀转矩分配，用这一解决方案使四个齿轮包含的可能存在的加工公差得到补偿。因而，齿轮的应力和磨损降到最低限度。

由于内齿圈的反作用力与中间齿轮的反作用力大小相等但方向相反，因此它们在保持架中互相抵消。本身可自由转动的保持架由一个锁定装置固定在某一位置，这样就不会碰到两根轴的其中之一上，为此在保持架上设有开孔。锁定装置仅须吸收由内齿圈的轴承与中间齿轮的轴承不同的滚动阻力产生的力的一半。然而，这个力相当小。该力的另一半通过径向悬吊的主动和从动小齿轮吸收，因为它们承受很小但却是定向的负荷，实际上对其有效使用寿命有利。

为了在螺杆的两个输出轴获得相等的转矩，按照发明的一个实施例，安装在连续的传动和输出轴上的主动小齿轮可以在传动轴方向上轴向地偏移安置，而输出轴在主动小齿轮附近具有一个大直径轴段。该增强轴段的直径和长度所加工成的尺寸使转矩输入的轴向偏移得以补偿。

本发明的其他有利的实施例，将通过下面结合附图的示例进行说明，附图中;

图1是按照发明的一个齿轮传动机构的齿轮系剖面示意图;

图2是齿轮传动机构的齿轮系示意图，具有放大的小齿轮直径以保持相同的输出轴间隔从而得到小齿廓力;

图3是按本发明的齿轮传动机构，沿图2中Ⅲ-Ⅲ线取的纵向断面图;

图4是按本发明的齿轮传动机构的纵向断面图，其中该齿轮传动机构的内齿圈和中间齿轮安装在一个保持架上，该保持架相对于齿轮箱是活动安置的。

图1以横截面表示一个转矩分配齿轮传动机构用的齿轮系，对于具有两根回转轴的挤压机来说，该齿轮系可用来作转矩分配挤压机齿轮传动机构，比如，在双螺杆挤压机中使用。除了在挤压机中使用以外，图1中图解说明的齿轮传动机构还可被用于其他具有小轴间间隙的共同旋转的双轴设备中。图1中图解说明的齿轮传动机构能使转矩分配由一个轴分配到两个轴，特别是在挤压机的双螺杆轴上的传动转矩分配成为可能。

一个转矩的输入经由传动轴产生，如图3中所示，图中以纵向断面示出一个齿轮传动机构，其型式被示意性地体现在图2中的断面图中，附图中表示的齿轮传动机构，能使在传动轴输入的转矩分配到图3中所示的第一输出轴2和第二输出轴3。

在具有按图1的齿轮系的齿轮传动机构中，传动轴1与一个主动小齿轮4连接，通过该小齿轮产生转矩输入。在与传动轴1相对的主动小齿轮4那侧是第一输出轴2，传动轴1和第一输出轴2可被制成一根连续的轴，轴上不旋转地设置主动小齿轮4。

主动小齿轮4通过外齿和一个与中间齿轮5同轴的空转内齿圈6以及空转的中间齿轮5相啮合，具体可见图1。

在由主动小齿轮4限定的平面内，与挤压机的轴间距相对应，距小齿轮4侧向离开一定距离有一个从动小齿轮7，它的直径和齿数与主动小齿轮4的直径和齿数相匹配。从动小齿轮7不转动地固定在第二输出轴3上，比如该齿轮在图1的齿轮系中位于纸平面的下方，第一输出轴也在纸面的下方，而传动轴1是突出于纸面的。

当分别安置有小齿轮4和7的输出轴2和3受到挤压机制动时，而且当一个转矩通过与主动小齿轮4相连的传动轴1输入时，在图1中表示的齿轮结构情况下;就会产生如此的转矩分配。输入转矩的一半直接通过该连续的传动轴1和第一输出轴2传递;剩下的输入转矩的一半从主动小齿轮4传递到内齿圈6，输入转矩的另一半从主动小齿轮4传递到中间齿轮5。这种单个轮齿啮合在每一情况中传送总转矩的四分之一。图1中箭头88，89，90，91标示出各个齿轮的旋转方向。

每种情况下中间齿轮5和内齿圈6各传递四分之一转矩给从动小齿轮7，从而使从动小齿轮根据以双轮齿啮合方式产生的双倍输入转矩，接受经传动轴1输入的全部转矩的一半。

图1所示齿轮系，与图3有所区别，其小齿轮4和7看不出被轴向错开而是安排在同一平面中。为了实现小的齿廓力，最好以给定的输出轴2和3之间的距离，把小齿轮4和7做得尽量大。图2和图3表示出怎样通过主动小齿轮4与从动小齿轮7的互相穿插使之一方案得以实现。在预定齿力情况下，这一解决办法能使可传递转矩增大。

如图3中所示，通过主动小齿轮4和从动小齿轮7的轴向互相错位很好地呈现出小齿轮4与7的互相穿插。附图中没有图示出的另一种可能性是在小齿轮4，7之一上开设一个环槽。该环槽为另一小齿轮的插入提供了一个活动空间。

图2和图3图示出一个解决方案，按此方案，两个小齿轮4和7被轴向错位，这两个小齿轮的轴向长度近似等于中间齿轮5或内齿圈6的轴向长度的一半。

图3图示了这一特征以及图2中示显示的齿轮传动机构的其他细节。

由于错位安排，中间齿轮5和内齿圈6的磨损量比起处在同一平面的安排中仅为一半。这一解决办法的有利之处在于使两个输出轴2和3在运行过程中相对于相互的原始位置很少偏离。这种交替磨损的效果是使具有增加相互接触危险的挤压机螺杆之间的齿面间隙减小。

图3中所示的例子用于一种扭矩分解齿轮，它具有由第一半壳9和第二半壳10组成的齿轮箱28。

传动轴1在图3右边伸出齿轮箱28并把以箭头11表示的转矩传递到指向左边的输出轴2和3，由箭头12和13表示的转矩各为输入转矩的一半。输出轴2和3同时转动并与传动轴1的旋转方向相同。

传动轴1被安装在一个用来吸收挤压机第一螺杆轴的轴向力的轴向止推轴承上。在发明的最佳实施例中，传动轴1具有的直径约为输出轴2直径的1.26倍。半壳体9和10包含图中可见的径向轴承15，16，用于使传动轴1与输出轴2连续转动;这些径向轴承，以及用于第二输出轴3的径向轴承17，18和用于中间齿轮5的径向轴承19，20可以是常规的、未调整的径向轴承。借助一个径向轴承21不难实现内齿圈6的悬吊支承。

由于在小齿轮4和7处和中间齿轮5与内齿圈6的共同转动轴线处转矩分出或吸收、抵消108°，因此作用在主动小齿轮4上的反作用力与作用在从动小齿轮7上的反作用力互相抵消。这意味着，两个小齿轮没有挠曲，它们的径向悬挂不受力。因此，实际上它们没有负载。

在图3的主动小齿轮4的左边示出一个因大直径而被加强的轴段22。以这样方式可以在螺杆一侧获得相等转矩，由于小齿轮4与7之间的轴向错位，如果轴段22的直径及其长度这样选定尺寸，使转矩输入的轴向偏移得到补偿。此外，图3示出在左边或第二半壳10上设有开口，具体为一种通道开口，输出轴2和3通过该通道开口延伸，两输出轴与挤压机的螺杆轴相连接。第二输出轴3在离开的挤压机的那侧终止于轴向轴承24，该轴向轴承设计成具有小直径的交错轴向轴承。还应提及的是中间齿轮5的空转轴25的直径很大，故中间齿轮5的挠性可以忽略不计，而且可以使用商用的未经调整的径向齿轮19、20。甚至内齿圈6也可以做得大些，从而使其实际挠性也可以忽略不计，这样，根据其尺寸大小，不难通过径向轴承21实现对内齿圈6的悬吊支承。

图4图示出一个按照发明的齿轮传动机构的有利实施例，按此，制造公差的影响可被消除。图4中所示的双部件齿轮箱38具有一个空腔29用以容纳一个由第一部件30和第二部件31组成的保持架32。安置在保持架32中的是用于使内齿圈6旋转的径向轴承21，该轴承在图3所示例子中被固定在齿轮箱28上。

径向轴承20，在图3的例子中被支承在齿轮箱28中，为中间齿轮5所用，而在图4所示实例中则包含在保持架32中。为此，中间齿轮5和内齿圈6同保持架32一起构成一个结构单元，此单元通过小齿轮4和7可动地在齿轮箱28的空腔29中受操纵。保持架32仅通过一锁定装置33而保证不会转动。由于保持架32使其本身自动就位保证了在各情况下在齿侧面上四分之一转矩的均匀分配。这样，上述齿轮上的磨损和负荷就相当低了。利用受力图可表明内齿圈6和中间齿轮5的反作用力被传递到保持架32并且互相抵消，因为它们大小相等方向相反。

锁定装置33，比如一个销子，把本身可自由转动的保持架32固定在一定位置，以便使两个通孔34，35的边缘不会碰到轴1，2，3中的任一个。该锁定装置33只需吸收一半受力，这些力一方面来自径向轴承19，20的不同滚动阻力，另一方面来自径向轴承21，然而这种阻力非常小，这种受力的另一半通过两个小齿轮4和7在其径向轴承15，16，17，18处吸收，由于它们具有小的但有方向的负荷，这正是其延长使用寿命的优点。

将图3和图4加以比较，证明两种齿轮传动机构除了涉及保持架32的特征，两者是相同的。齿轮箱28具有：排成一直线的通孔34，35，与图3共同提到的开口23，以及用于轴向轴承14，24和径向轴承15，16，17与18的凹孔。

Claims (10)

1、一种带两个以同方向转动的轴线平行的输出轴的齿轮传动机构，特别用于传动双螺杆挤压机，该机构具有带齿的大小相等的主动和从动小齿轮，小齿轮的齿与一个作为中心小齿轮的较大中间齿轮和一个回转内齿圈相啮合，其特征是：机构设置一根传动轴(1)，该传动轴同时用作延伸出主动小齿轮(4)的第一连续输出轴(2)，仅设置一个主动小齿轮，仅设置一个从动小齿轮(7)，该主动小齿轮以双螺杆挤压机的内螺杆之间的距离在中间齿轮(5)的圆周方向上与第二输出轴(3)错位安置。

2、按权利要求1的齿轮传动机构，其特征是：两个小齿轮（4，7）的直径大于输出轴（2，3）之间的距离，小齿轮（4，7）被互相相对轴向错位安置。

3、按权利要求1的齿轮传动机构，其特征是：两个小齿轮（4，7）的每一个的直径大于两个输出轴（2，3）的轴线之间的距离，一个小齿轮的轴向做得长些并带一个凹槽，该凹槽供另一个轴做得短的小齿轮插入。

4、按权利要求1或2或3的齿轮传动机构，其特征是：内齿圈（6）和中间齿轮（5）安装在一个保持架（32）中，该保持架相对于齿轮箱（38）是活动安置的，该齿轮箱包含有传动轴与输出轴（1，2，3）用的轴承（14，15，16，17，18，24）。

5、按权利要求4的齿轮传动机构，其特征是;保持架（32）具有一个锁定装置（33）。

6、按权利要求5的齿轮传动机构，其特征是：该锁定装置（33）是一个相对于小齿轮（4，7）径向安置的销子，该销子桥接保持架（32）与齿轮箱（38）内侧之间的空间（29）并且只允许保持架在预定范围内运动。

7、按权利要求2的齿轮传动机构，其特征是：安装在连续的传动和输出轴（1，2）上的主动小齿轮（4）是在传动轴（1）方向上轴向错位配置的，靠近主动小齿轮（4）的输出轴（2）具有一个大直径轴段（22）。

8、按权利要求8的齿轮传动机构，其特征是：该传动轴（1）具有比两输出轴（2，3）大的直径。

9、按权利要求8的齿轮传动机构，其特征是：传动轴（1）的直径是输出轴（2）直径的1.26倍。

10、按权利要求1至9任一项的齿轮传动机构其特征是：中间齿轮（5）和内齿圈（6）互相同轴设置。