CS217620B1

CS217620B1 - Helical gearing

Info

Publication number: CS217620B1
Application number: CS268178A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Patocka
Original assignee: Vladimir Patocka
Priority date: 1978-04-26
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Vynález se týká převodových zařízení pro změnu otáček, obor 338 JK. U převodovky s čelními koly se šikmým ozubením, zejména u převodovky násuvné nebo přírubové, která má mít malé rozměry při relativně velkém přenášeném výkonu, a jejíž rychloběžný hřídel je zatížen vnější radiální silou, se řeší uložení rychloběžného hřídele. Podstatou vynálezu je, že rychloběžný hřídel je uložen ve dvou válečkových ložiskách a v mezilehlém kuličkovém ložisku, jehož vnější kroužek je ustaven ve víku převodovky pomocí šroubů, víček a distančních kroužků, a vnitřní kroužek kuličkového ložiska je přitlačen přes vnitřní kroužek válečkového ložiska na pojistný kroužek nebo na věnec ozubení na rychloběžném hřídeli.The invention relates to transmission devices for changing speeds, branch 338 JK. In a gearbox with spur gears with helical gearing, in particular in a plug-in or flange gearbox, which is to have small dimensions with a relatively large transmitted power, and whose high-speed shaft is loaded with an external radial force, the bearing of the high-speed shaft is solved. The essence of the invention is that the high-speed shaft is mounted in two roller bearings and in an intermediate ball bearing, the outer ring of which is mounted in the gearbox cover by means of screws, caps and spacer rings, and the inner ring of the ball bearing is pressed through the inner ring of the roller bearing onto the retaining ring or onto the gear ring on the high-speed shaft.

Description

Vynález se týká převodovek s čelními koly se šikmým ozubením, zejména převodovek násuvných a přírubových, které mají mít malé rozměry při relativně velkém přenášeném výkonu a jejichž rychloběžný, zpravidla vstupní hřídel, je zatížen radiální silou v ně převodovky.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to helical-gear helical gear units, in particular plug-in gear units and flange gear units, which are intended to be small in size at relatively high transmission power and whose high-speed, generally input shaft, is loaded with radial force therein.

Převodovky s převodem do pomala, které mají mít vzhledem ke svému přenášenému výkonu malé rozměry a které jsou spojeny s poháněcím motorem řemenovým nebo řetězovým převodem, musí mít vstupní rychloběžný hřídel uložen v tuhých ložiskách s vysokou únosností a s malými ztrátami třením. V těchto převodovkách se používají kola se šikmým ozubením o vysoké pevnosti, nejčastěji cementovaná a kalená a uložení pastorků a hřídelů s ozubenými koly musí být dimenzováno tak, aby se ozubení nepoškodilo vinou předčasného opotřebení ložisek. Tuhost a vysoká únostnost ložisek jsou nutné nejen pro zachycení reakcí ze sil z ozubení, ale také pro zachycení reakcí z tahu řemene nebo řetězu, který působí na vstupní hřídel převodovky. Tah řemene nebo řetězu se snaží vychylovat osu vstupního hřídele ze střední polohy, je-li vstupní hřídel uložen v ložiskách málo tuhých, zkříží se osy vstupního pastorku a spoluzabírajícího ozubeného kola, ozubení začne nést jen po části své šíře a může se poškodit. Ložiska nesmějí mít velké ztráty třením, neboť značná část energetických ztrát převodovky vzniká v uložení rychloběžného hřídele. Zejména u převodovek s honovanými ozubenými koly, která mají velkou účinnost, představují ztráty energie v uložení rychloběžného hřídele značný podíl z celkových energetických ztrát, které jsou rozhodujícím činitelem pro oteplení převodovky. Při vyšších otáčkách je oteplení omezujícím faktorem přenášeného výkonu převodovky.Low-speed gearboxes which are small in size due to their transmitted power and which are coupled to the drive motor by a belt or chain transmission must have the input high-speed shaft mounted in solid bearings with high load capacity and low friction losses. These gear units use high strength helical gears, most often cemented and hardened, and the bearings of the pinion and gear shafts must be dimensioned so that the gearing is not damaged due to premature wear of the bearings. Stiffness and high bearing efficiency are required not only for absorbing reactions from tooth forces, but also for absorbing reactions from belt or chain tension acting on the transmission input shaft. The belt or chain tension attempts to deflect the input shaft axis from the center position if the input shaft is mounted in low-stiff bearings, the input pinion and co-meshing gear axes cross, the toothing starts to bear only part of its width and may be damaged. The bearings must not have a large friction loss, as much of the transmission's energy loss is due to the high-speed shaft support. Especially in the case of gearboxes with honed gears, which have a high efficiency, the energy losses in the high-speed shaft bearings represent a significant proportion of the total energy losses, which are the decisive factor for the warming of the gearbox. At higher speeds, warming is a limiting factor in the transmission power transmitted.

Dosud známé převodovky mají vstupní hřídel uložen v kuličkových jednořadých ložiskách. Tato ložiska mají sice malé ztráty třením, ale jsou značně poddajná a mají malou únostnost. Proto se toto uložení nehodí pro vysokovýkonné převodovky.Previously known transmissions have an input shaft mounted in single row ball bearings. Although these bearings have low friction losses, they are highly yielding and have little bearing capacity. Therefore, this bearing is not suitable for high-performance gearboxes.

Vstupní hřídele převodovek jsou rovněž uloženy v kuličkových ložiskách dvouřadých s kosoúhlým stykem. Toto uložení je méně poddajné a má značnou únosnost. Jeho nevýhoda spočívá v tom, že tato ložiska mají velkou šíři a zvětšují tak celkové rozměry převodovky. Kromě toho jejich vnitřní tření je poměrně velké a oteplení převodovky se zvětšuje.The transmission input shafts are also mounted in double-row angular contact ball bearings. This bearing is less flexible and has a considerable load-bearing capacity. Its disadvantage is that these bearings have a wide width and thus increase the overall dimensions of the gearbox. In addition, their internal friction is relatively high and gearbox warming increases.

Další známé uložení vstupního hřídele je v kuželíkových ložiskách. Toto uložení je velmi tuhé, má velkou únosnost, zabere malý prostor, ale ztráty třením jsou velké, ne boť v nich dochází též ke kluznému tření. Proto jsou kuželíková ložiska vhodná na vstupním rychloběžném hřídeli jen v případech, kdy jsou otáčky převodovky nízké.A further known bearing of the input shaft is in tapered roller bearings. This bearing is very rigid, has a high load-bearing capacity, takes up little space, but the friction losses are large, because there is also sliding friction. Therefore, tapered roller bearings are only suitable on the high-speed input shaft when the gearbox speed is low.

Při vyšších otáčkách způsobují tato ložiska nepřípustně velké ohřátí převodovky.At higher speeds, these bearings cause an unacceptably high gearbox heating.

Jiný známý způsob, jak uložit rychloběžný vstupní hřídel převodovky je pomocí dvou válečkových ložisek, zachycujících radiální síly a jednoho kuličkového ložiska, které je schopné zachycovat značné radiální síly. Kuličkové ložisko je při tomto řešení upevněno na konci vstupního hřídele. Uložení je sice tuhé, jeho únosnost je velká a ztráty v ložiskách jsou malé, ale umístěním kuličkového ložiska na konci vstupního hřídele se buď zvětší celkové rozměry převodovky, nebo celkové rozměry zůstanou stejné, ale zmenší se vzdálenost mezi válečkovými ložisky. V tomto případě vnější síla působící na vstupní hřídel vyvolá v ložiskách zvýšené reakce. Tím se sníží trvanlivost ložisek, což je nevýhodné.Another known way to accommodate a high-speed transmission input shaft is by means of two roller bearings that absorb radial forces and one ball bearing capable of absorbing considerable radial forces. The ball bearing is fixed at the end of the input shaft. The bearing is rigid, its load capacity is large and bearing losses are small, but by placing the ball bearing at the end of the input shaft, either the overall dimensions of the gearbox are increased or the overall dimensions remain the same, but the distance between the roller bearings is reduced. In this case, the external force acting on the input shaft causes increased reactions in the bearings. This reduces bearing life, which is disadvantageous.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny převodovkou s čelními koly se šikmým ozubením, jejíž podstatou je, že rychloběžný hřídel je oboustranně uložen ve dvou válečkových ložiskách a v mezilehlém kuličkovém ložisku, jehož vnější kroužek je podélně ustaven v čelní stěně víka pomocí šroubů, víčka, distančního kroužku, vnějšího kroužku válečkového ložiska, dalšího distančního kroužku a vnějšího víčka, a vnitřní kroužek mezilehlého kuličkového ložiska je buď pomocí šroubu přes podložku, přes vnitřní kroužek válečkového ložiska a přes pouzdro přitlačen na věnec ozubení rychloběžného hřídele, nebo je vnitřní kroužek mezilehlého kuličkového ložiska přitlačen nalisovaným pouzdrem přes vnitřní kroužek válečkového ložiska na pojistný kroužek na rychloběžném hřídeli. Mezilehlé kuličkové ložisko má ve víku a ve víčku radiální vůli.These disadvantages are overcome by the helical gearbox, which is based on the fact that the high-speed shaft is mounted on both sides in two cylindrical roller bearings and in an intermediate ball bearing, the outer ring of which is longitudinally fixed in the front face of the cover by screws, lid, spacer ring. the outer ring of the cylindrical roller bearing, the other spacer ring and the outer cap, and the inner ring of the intermediate ball bearing is either pressed against the washer, the inner ring of the cylindrical bearing and the sleeve against the high-speed shaft gear ring by the screw; via the inner ring of the roller bearing to the snap ring on the high-speed shaft. The intermediate ball bearing has radial clearance in the cover and in the cover.

Hlavní výhoda převodovky dle vynálezu spočívá v tom, že je využit volný prostor na rychloběžném hřídeli mezi krajními radiálními ložisky pro umístění mezilehlého ložiska zachycujícího osové síly. Je důsledně rozdělena funkce ložisek tak, že krajní válečková ložiska zachycují jen radiální síly a mezilehlé kuličkové ložisko zachycuje jen axiální síly. Jak válečková ložiska, tak kuličkové ložisko mají malé vnitřní tření, a proto jsou ztráty energie v uložení rychloběžného hřídele sníženy. Tuhost uložení je veliká, neboť válečková ložiska se při zatížení jen nepatrně deformují. Únosnost uložení je rovněž veliká díky čárovému styku válečků s kroužky ložiska. Tuhost uložení zabraňuje křížení os ozubených kol a přispívá ke správnému záběru zubů i při velkém radiálním zatížení rychloběžného hřídele vně převodovky, kdy je nutno, aby ozubená kola zabírala nejen po celé své šíři, ale aby síla v ozubení byla po šíři co nejrovnoměrněji rozdělena. Válečková ložiska jsou v převodovce co nejvíce od sebe vzdálena. Proto radiální síly, působící na rychloběžný hřídel vně převodovky, na příklad tah řemene nebo řetězu, vytvá5The main advantage of the transmission according to the invention is that the free space on the high-speed shaft is used between the extreme radial bearings to accommodate an intermediate bearing accommodating axial forces. The function of the bearings is consistently divided so that the outer roller bearings absorb only radial forces and the intermediate ball bearings absorb only axial forces. Both the roller bearings and the ball bearing have low internal friction and therefore the energy losses in the high-speed shaft bearings are reduced. The stiffness of the bearing is great because the roller bearings only slightly deform under load. Bearing capacity is also great due to the line contact of the rollers with the bearing rings. The stiffness of the bearings prevents the gear axes from crossing and contributes to the correct engagement of the teeth even at high radial loads of the high-speed shaft outside the gearbox, when the gears need to occupy not only their entire width, but the toothing force is evenly distributed over the width. The roller bearings are as far apart as possible in the gearbox. Therefore, the radial forces acting on the high-speed shaft outside the gearbox, for example a belt or chain tension, create

217820 reji ve válečkových ložiskách menší reakce než při dosud běžném uspořádání, kde je ložisko, zachycující osové síly, umístěno na konci rychloběžného hřídele a radiální ložiska jsou blíže sebe. Proto se při stejné velikosti ložisek zvýší jejich životnost, anebo pro stejnou životnost ložisek lze použít ložiska menších rozměrů. Tím se zmenší celkové rozměry a hmotnost převodovky.217820 cylindrical roller bearings are less responsive than in a conventional arrangement where the axial force bearing is located at the end of the high-speed shaft and the radial bearings are closer to each other. Therefore, with the same bearing size, their service life is increased, or smaller bearings can be used for the same bearing life. This reduces the overall dimensions and weight of the gear unit.

Na výkresech jsou znázorněny dva příklady provedení převodovky podle vynálezu, kde značí obr. 1 dvoustupňovou násuvnou převodovku v pohledu na stranu výstupního hřídele, obr. 2 řez vedený rovinou A — A z obr. 1, obr. 3 řez vedený rovinou A — A z obr. 1 s jiným uspořádáním ozubených kol v převodovce.The drawings show two exemplary embodiments of a gearbox according to the invention, wherein FIG. 1 shows a two-stage sliding gearbox in a view of the output shaft side, FIG. 2 shows a section along the line A - A of FIG. 1; 1 with a different arrangement of gears in the transmission. FIG.

Rychloběžný hřídel 3 je uložen ve dvou válečkových ložiskách 4 a 5 a v jednom jednořadém kuličkovém ložisku B, umístěném mezi válečkovými ložisky 4 a 5. Vnější kroužky válečkového ložiska 4 a jednořadého kuličkového ložiska 6 jsou ustaveny ve víku 1 pomocí šroubů 13, víčka 8, víčka 7, distančního kroužku 9 a distančního kroužku 10. Distanční kroužek 9 je umístěn mezi vnějšími kroužky válečkového ložiska 4 a jednořadého kuličkového ložiska 8 a zajišťuje, aby osová síla z rychloběžného hřídele 3 byla zachycována jednořadým kuličkovým ložiskem 6 a nikoli válečkovým ložiskem 4. Distančním kroužkem 10 se kompensují nepřesnosti šíře válečkového ložiska 4, jednořadého kuličkového ložiska 6 a vybrání ve víčku 8. Válečkové ložisko 5 má ve víku 2 osovou vůli, a proto nemůže zachycovat osové síly. Podle obr. 2 jsou vnitřní kroužky válečkového ložiska 4 a jednořadého kuličkového ložiska 6 pevně přitlačeny nalisovaným pouzdrem 16 na pojistný kroužek 15. V jiném provedení podle obr. 3 jsou vnitřní kroužky válečkového ložiska 4 a jednořadého kuličkového ložiska 6 pevně přitlačeny pomocí šroubu 11 přes podložku 12 a přes pouzdro 18 na věnec ozubení rychloběžného hřídele 3. Proto se válečkové ložisko 4 ani jednořadé kuličkové ložisko 8 nemůže při změně smyslu osové síly, tj. při reversaci chodu převodovky osově posouvat po rychloběžném hřídeli 3.The high-speed shaft 3 is mounted in two cylindrical roller bearings 4 and 5 and one single row ball bearing B located between the roller bearings 4 and 5. The outer rings of the cylindrical roller bearing 4 and the single row ball bearing 6 are fixed in the cover 1 by screws 13, cap 8, The distance ring 9 is located between the outer rings of the roller bearing 4 and the single row ball bearing 8 and ensures that the axial force from the high-speed shaft 3 is absorbed by the single row ball bearing 6 and not by the roller bearing 4. The ring 10 compensates for inaccuracies in the width of the roller bearing 4, the single row ball bearing 6 and the recess in the cap 8. The roller bearing 5 has axial clearance in the cap 2 and therefore cannot absorb axial forces. According to Fig. 2, the inner rings of the roller bearing 4 and the single row ball bearing 6 are firmly pressed by the sleeve 16 onto the snap ring 15. In another embodiment according to Fig. 3, the inner rings of the roller bearing 4 and the single row ball bearing 6 are firmly pressed by the screw 11 over the washer. Therefore, neither the roller bearing 4 nor the single row ball bearing 8 can be moved axially along the high-speed shaft 3 when the sense of the axial force is changed, i.e. when the gearbox is reversed.

V rychloběžném hřídeli 3 vzniká vnitřní osová síla v šikmém ozubení. U provedení podle obr. 2 se přenáší osová síla z rychloběžného hřídele 3 přes pojistný kroužek 15, přes vnitřní kroužek válečkového ložiska 4, přes jednořadé kuličkové ložisko B, přes víčko 8 a přes šrouby 13 na víko 1. Při opačném smyslu osové síly se osová síla přenáší z rychloběžného hřídele 3 přes pouzdro 16, přes jednořadé kuličkové ložisko 6, přes distanční kroužek 9, přes vnější kroužek válečkového ložiska 4, přes distanční kroužek 10, přes víčko 7 a přes neznázorněné šrouby na víko 1. U provedení podle obr. 3 se přenáší osová síla z věnce ozubení rychloběžného hřídele 3 přes pouzdro 18, přes jednořadé kuličkové ložisko 6, přes distanční kroužek 9, přes vnější kroužek válečkového ložiska 4, přes distanční kroužek 10, přes víčko 7 a přes neznázorněné šrouby na víko 1. Při opačném smyslu osové síly se přenáší osová síla z rychloběžného hřídele 3 přes šroub 11, přes podložku 12, přes vnitřní kroužek válečkového ložiska 4, přes jednořadé kuličkové ložisko 6, přes víčko 8 a přes šrouby 13 na víko 1.In the high-speed shaft 3, an internal axial force is generated in the helical gearing. In the embodiment of FIG. 2, the axial force is transmitted from the high-speed shaft 3 via the retaining ring 15, the inner ring of the roller bearing 4, the single row ball bearing B, the cap 8 and the screws 13 to the cap 1. the force is transmitted from the high-speed shaft 3 through the sleeve 16, through the single row ball bearing 6, through the spacer ring 9, through the outer ring of the roller bearing 4, through the spacer ring 10, through the cover 7 and through screws (not shown) to cover 1. the axial force is transmitted from the gear ring of the high-speed shaft 3 through the sleeve 18, through the single row ball bearing 6, through the spacer ring 9, through the outer ring of the roller bearing 4, through the spacer ring 10, through the cap 7 and through the screws not shown. In the sense of the axial force, the axial force is transferred from the high-speed h screw shaft 3 through 11, through the pad 12, the inner ring of the roller bearing 4, through-row ball bearing 6 through 8 cap screws 13 and over to cover first

Claims

1. Helical-bevel gear unit, characterized in that its high-speed shaft (3j) is mounted on both sides in two roller bearings (4, 5) and in an intermediate ball bearing (6), the outer ring of which is longitudinally positioned in the front wall. the gear cap (lj by the screws (13J, the cap (8), the spacer ring (9j), the outer ring of the roller bearing (4), the spacer ring (10) and the cap (7)) and the inner ring of the intermediate ball bearing (6) the bolt (11) over the washer (12), the inner ring of the roller bearing (4) and the bushing (18) pressed against the gear ring of the high-speed shaft (3), and / or the inner ring of the intermediate ball bearing (6) (16) via the inner ring of the roller bearing (4) to the snap ring (15) on the high-speed shaft (3j).

Gearbox according to claim 1, characterized in that the intermediate ball bearing (6) has a radial clearance in the cover (11) and in the cover (8).