DD249316A1

DD249316A1 - LOAD COMPENSATION FOR MULTI-STAGE PLANET GEAR

Info

Publication number: DD249316A1
Application number: DD29049886A
Authority: DD
Inventors: Karl Stammberger; Bernd Hese; Helmut Otto; Erich Zinke; Guenther Klein; Iris Gehrmann
Original assignee: Maschf & Eisengiesserei Veb
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-09-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lastausgleichssystem fuer mehrstufige Planetengetriebe. Es handelt sich um eine Kombination bekannter Ausgleichsprinzipien mit einem neuartigen Ausgleichsprinzip, die jedoch nur in ihrer Kombination technisch sinnvoll und wirksam sind. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf langsamlaufende, vorwiegend waelzgelagerte Planetengetriebe, wie sie z. B. zum Antrieb von Tagebaugrossgeraeten, Zementmuehlen, Walzgeruesten und auch Erzeugnissen des Schwermaschinenbaues angewendet werden. Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch den konstruktiven Aufbau den Lastausgleich zu gewaehrleisten und gleichzeitig eine kostenguenstige Montage und material- und raumsparende Anordnung der Stufen zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass jeweils der Planetentraeger, der das kleinere Drehmoment zu uebertragen hat, nur einseitig pendelnd gelagert ist und mit dem Sonnenritzel der jeweils naechsten Stufe, die das groessere Drehmoment zu uebertragen hat, fest verbunden ist und somit dieses Sonnenritzel in den Planetenraedern dieser naechsten Stufe die zweite "Lagerstelle" bildet.The invention relates to a load balancing system for multi-stage planetary gear. It is a combination of known compensation principles with a novel compensation principle, but only in their combination are technically useful and effective. The invention particularly relates to low-speed, mainly oil-bearing planetary gear, as z. B. be used to drive mining equipment, Zementmuehlen, Walzgeruesten and products of heavy machinery. The aim of the invention is to ensure through the structural design of the load balance and at the same time to allow a cost-effective installation and material and space-saving arrangement of the stages. According to the invention, the object is achieved in that in each case the planet carrier, which has to transmit the smaller torque, is mounted on only one side pendulum and fixed to the sun gear of the next step, which has to transfer the greater torque, and thus this sun gear in the planetary wheels of this next stage forms the second "depository".

Description

field of use

Die Erfindung betrifft einen Lastausgleich für mehrstufige, langsamlaufende, vorwiegend wälzgelagerte Planetengetriebe mit mindestens zwei Planetengetriebestufen. Solche Getriebe werden z.B. in den Antrieben von Tagebaugroßgeräten, der Zementindustrie, der Walzwerke, von Schiffen, von Gesteinaufbereitungsanlagen und von anderen Erzeugnissen des Schwermaschinen- und Anlagenbaus eingesetzt.The invention relates to a load balance for multi-stage, low-speed, predominantly roller bearing planetary gear with at least two planetary gear stages. Such transmissions are e.g. Used in the drives of mining equipment, the cement industry, rolling mills, ships, rock treatment plants and other products of heavy machinery and plant construction.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die vorder Planetengetriebeabtriebsstufe liegende (liegenden) Planetengetriebestufe (Planetengetriebestufen), wobei jedoch die Abtriebsstufe, von ihrer Konstruktion her, bestimmte Ausgleichsbewegungen ermöglichen muß.The invention relates in particular to the front planetary gear output stage lying (horizontal) planetary gear stage (planetary gear stages), but the output stage, by their construction, must allow certain compensatory movements.

Characteristic of known technical solutions

Es ist bekannt, daß vor allem bei größeren Planetengetriebestufen konstruktive Möglichkeiten für einen Lastausgleich angewendet werden. Diese untergliedern sich in Ausgleichssysteme zur Einstellbarkeit des zentralen Sonnenritzels, der Planetenräder und der innenverzahnten Zahnkränze. Zur Ermöglichung derfreien Einstellbarkeit des Sonnenritzels werden hauptsächlich angewandt:It is known that, especially for larger planetary gear design options for load balancing are applied. These are subdivided into equalization systems for the adjustment of the central pinion, the planet gears and the internally toothed sprockets. To enable the free adjustment of the solar pinion are mainly applied:

— Antrieb über eine Doppelzahnkupplung, ungelagert- Drive via a double toothed clutch, unsupported

— Antrieb über eine Einfachzahnkupplung, ungelagert- Drive via a single-tooth clutch, unsupported

— Antrieb über ein Kardangelenk, ungelagert- Drive via a universal joint, unsupported

Zur Ermöglichung einer Einstellbarkeit der Planetenräder werden angewandt:To enable adjustment of the planetary gears are applied:

— elastische Lagerungen der Planetenradbolzen im Planetenträger- Elastic bearings of Planetenradbolzen in the planet carrier

Zur Ermöglichung der Einstellbarkeit der innenverzahnten Zahnkränze sind bekannt:To enable the adjustability of the internally toothed sprockets are known:

— die Aufnahmein einer Einfach-oder Doppelzahnkupplung- The inclusion in a single or double tooth clutch

— die Aufnahme in Hülsenfedern- The inclusion in sleeve springs

— die Aufnahme in einem Wellrohr- The inclusion in a corrugated tube

— die Aufnahme in elastischen Gehäuseteilen- The inclusion in elastic housing parts

Mit diesen und analogen Möglichkeiten werden im Planetengetriebebau die unterschiedlichsten Kombinationen angewandt, wobei mindestens eine der vier Achsen — Sonnenritzelachse, Planetenradachsen, Planetenträgerachse und Innenzahnkranzachse — fest im Gehäuse angeordnet ist.With these and analogous possibilities, a wide variety of combinations are used in planetary gear construction, with at least one of the four axes - sun pinion axis, planetary gear axes, planet carrier axis and internal ring gear axis - fixedly arranged in the housing.

Die Nachteile dieser Lösungen sind eine große Baulänge (= Raumbedarf) des Getriebes, komplizierte Montage, relativ großer Materialaufwand.The disadvantages of these solutions are a large length (= space) of the transmission, complicated assembly, relatively large cost of materials.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch die Kombination bekannter Ausgleichsprinzipien mit einem neuartigen Ausgleichsprinzip den Lastausgleich (zum Ausgleich der Fertigungsfehler) zu gewährleisten und gleichzeitig eine kostengünstige Fertigung und Montage und eine material- und raumsparende Anordnung der Stufen (optimale Baulänge) zu ermöglichen.The aim of the invention is to ensure by the combination of known balancing principles with a novel compensation principle, the load balance (to compensate for manufacturing defects) while allowing cost-effective production and assembly and a material and space-saving arrangement of the stages (optimal length).

Presentation of the essence

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lastausgleichssystem für mehrstufige Planetengetriebe zu schaffen. Dabei sind bekannte Ausgleichselemente zu kombinieren.The invention has for its object to provide a load balancing system for multi-stage planetary gear. In this case, known compensation elements are to be combined.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß das zentrale Sonnenritzel über eine Doppelzahnkupplung (oder bei großem Abstand zum Antriebsmotor über eine Einfachzahnkupplung) angetrieben wird — es ist ungelagert und eine völlig freie Einstellung im prkatischen Mittelpunkt des 1. Planetenträgers und damit eine nahezu 100%ige Lastverteilung gewährleistet wird. Die 3 oder 4 Planetenräder sind pendelnd auf dem Planetenradbolzen gelagert. Damit ermöglichen sie einen idealen Lastausgleich über die Zahnbreite. Eventuellen Schiefstellungen des Sonnenritzels (bei einer Einfachzahnkupplung) passen sich die Planetenräder an. Der innenverzahnte Zahnkranz ist mit einem Wellrohr über Flansch- oder Schweißverbindungen verbunden. Letztere Verbindungsart (ohne den versteifenden Flansch) wird bei 4 Planetenrädern angewendet, um eine elastische Verformung des Innenzahnkranzes, abweichend vom Kreis, zu ermöglichen. Das Wellrohr gestattet dem Innenzahnkranz eine Verlagerung des Mittelpunktes und eine gewisse Schiefstellung, um sich den Planetenrädern anzugleichen. Der Planetenträger ist nur einseitig in einem Lager, welches Pendelbewegungen gestattet, gelagert.According to the invention this is achieved in that the central sun pinion via a double-toothed clutch (or at a large distance to the drive motor via a single tooth coupling) is driven - it is unsupported and a completely free setting in the pratic center of the first planet carrier and thus a nearly 100% load distribution is guaranteed. The 3 or 4 planet gears are mounted on the planet pin pendulum. This allows ideal load balancing across the tooth width. Possible misalignments of the sun pinion (in a single-tooth clutch) adapt to the planetary gears. The internally toothed ring gear is connected to a corrugated tube via flange or welded connections. The latter type of connection (without the stiffening flange) is used with 4 planetary gears to allow an elastic deformation of the internal gear, deviating from the circle. The corrugated tube allows the inner ring gear a shift of the center and a certain inclination to align the planetary gears. The planet carrier is only one-sided in a camp, which allows oscillations, stored.

Pendelbewegungen kann somit der gesamte 1. Planetenträger vollführen. Diese Freiheit zu Pendelbewegungen ermöglicht wiederum dem nächsten zentralen Sonnenritzel, welches fest mit dem 1. Planetenträger verbunden, eine freie Einstellung seiner Mittelpunktslage. Dabei kann eine gewisse Schräglage entstehen, die durch die pendelnd gelagerten 3 oder 4 Planetenräder seiner Planetenstufe und den wiederum (wie oben beschrieben) mit einem Wellrohr verbundenen Innenzahnkranz kompensiert wird. Die Zahl der so ineinandergreifenden Planetenradsätze muß mindestens zwei betragen, damit das System wirksam wird; jeweils der letzte Planetenträger ist statisch bestimmt zweifach gelagert. (Das heißt bei z. B. insgesamt drei Planetenstufen sind der 1. und 2. Planetenträger jeweils nur in einem Pendelrollenlager gelagert, den 2. Abstützpunkt für den 1. Planetenträger bildet das fest mit dem 1. Planetenträger verbundene Sonnenritzel der 2. Planetenstufe und den 2. Abstützpunkt für den 2. Planetenträger das fest mit ihm verbundene Sonnenritzel der 3. Planetenstufe. Der 3. Planetenträger ist zweifach gelagert!) Diese Kombination ist nur durchPendulum movements can thus perform the entire 1st planet carrier. This freedom to pendulum movements in turn allows the next central sun gear, which is firmly connected to the 1st planet carrier, a free adjustment of its center point position. In this case, a certain angle can arise, which is compensated by the pendulum mounted 3 or 4 planetary gears of his planetary stage and turn (as described above) connected to a corrugated pipe inner ring gear. The number of intermeshing planetary gear sets must be at least two for the system to take effect; each of the last planet carrier is statically determined twice stored. (That is, for example, a total of three planetary stages of the 1st and 2nd planet carrier are each stored only in a spherical roller bearings, the 2nd support point for the 1st planet carrier forms the fixedly connected to the 1st planet carrier sun pinion of the 2nd planetary stage and the 2nd support point for the 2nd planet carrier the fixedly connected sun pinion of the 3rd planetary stage The 3rd planet carrier is stored twice!) This combination is only possible through

— die gemeinsame Anwendung des freigestellten Sonnenritzels der 1. Planetenstufe- The joint application of the exempt sun pinion of the 1st planetary stage

— den pendelnd nur 1X gelagerten Planetenträger der 1. (und evtl. folgenden) Planetenstufe- The pendulum only 1X mounted planet carrier of the 1st (and possibly following) planetary stage

— den mit ihm fest verbundenen und damit frei einstellbaren Sonnenritzel der folgenden Stufe- The firmly connected to him and thus freely adjustable sun gear of the following stage

— die Lagerung aller Planetenräder in Pendelrollenlagern- The storage of all planet gears in spherical roller bearings

— die elastische Aufhängung aller Innenzahnkränze in Wellrohren- The elastic suspension of all internal sprockets in corrugated pipes

— die statisch bestimmte Lagerung des Abtriebsplanetenträgers- The statically determined storage of the output planet carrier

technisch sinnvoll und wirksam. Den Planetenradstufen nach dieser Kombination können auch andere Getriebestufen (Stirnrad-, Kegelrad- oder Schneckengetriebestufen) vorgelagert sein.technically sensible and effective. The planetary gear stages according to this combination may also be preceded by other gear stages (spur gear, bevel gear or worm gear stages).

Das Ausgleichssystem ist für relativ langsamiaufende Planetengetriebestufen geeignet, d. h. für Eingangsdrehzahlen der 1.Planetengetriebestufe nicht über 1 000min"¹.The compensation system is suitable for relatively low-speed planetary gear stages, ie for input speeds of the 1st planetary gear stage not more than 1 000 min ^-1 .

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1: Lastausgleichssystem für ein zweistufiges Planetengetriebe mit Flanschverbindung Planetenträger 1. Stufe, SonnenritzelFig. 1: load balancing system for a two-stage planetary gear with flange connection planet carrier 1st stage sun gear

2. Stufe2nd stage

Fig.2: Zahnkupplungs- oder Vielkeilverbindung, geschrumpft zwischen Planetenträger I.Stufe und Sonnenritzel 2.Stufe Fig.3: Schrumpfverbindung zwischen Planetenträger I.Stufe und Sonnenritzel 2.Stufe Fig.4: Paßfederverbindung zwischen Planetenträger I.Stufe und Sonnenritzel 2.StufeFig. 2: Toothed or splined connection, shrunk between planet carrier I. stage and sun pinion 2. stage Fig. 3: Shrink connection between planet carrier I. stage and sun pinion 2. stage Fig. 4: feather key connection between planet carrier I. stage and sun pinion 2. stage

In der Fig. 1 wird das Lastausgleichssystem am Beispiel eines zweistufigen Planetengetriebes dargestellt. Das ungelagerte Sonnenritzel 1 der I.Stufe ist über eine Kupplungshülse 9 mit der Zahnkupplungsnabe 10 verbunden. Diese Anordnung garantiert eine freie Einstellbarkeit des Sonnenritzels in den praktischen Mittelpunkt der 1. Stufe. Die gleichmäßige LastverteilungIn Fig. 1, the load balancing system is shown using the example of a two-stage planetary gear. The unsupported sun gear 1 of the I.Stufe is connected via a coupling sleeve 9 with the tooth clutch hub 10. This arrangement guarantees a free adjustability of the rotor pinion in the practical center of the 1st stage. The even load distribution

zu den 3 Planetenrädern 2 ist gewährleistet. Die Pendelrollenlager 5 auf den Planetenbolzen 6 ermöglichen eine gleichmäßige Lastverteilung über die Zahnbreite. Der Innenzahnkranz 3 ist über ein Wellrohr 4 mit dem Gehäuse 20 verbunden. Durch das Wellrohr 4 wird die gleichmäßige Lastverteilung der drei Planetenträger 2 zum Innenzahnkranz 3 gesichert. Durch das Wellrohr 4 kann der innenzähnkranz 3 Mittelpunktsabweichungen korrigieren und Schieflagen der Planetenräder 2 über die Zahnbreite.to the 3 planetary gears 2 is guaranteed. The spherical roller bearings 5 on the planet pins 6 allow a uniform load distribution over the tooth width. The inner ring gear 3 is connected via a corrugated tube 4 to the housing 20. Through the corrugated tube 4, the uniform load distribution of the three planet carrier 2 is secured to the inner ring gear 3. Through the corrugated tube 4, the inner tooth wreath 3 can correct midpoint deviations and imbalances of the planet gears 2 over the tooth width.

Der einseitig im Pendel rollen lager 8 aufgenommene Planetenträger 7 ist mit dem Sonnen ritzel 11 der 2. Stufe fest verbunden. Als Verbindungsart ist in Fig. 1 die Flanschverbindung dargestellt. Es kann aber, ohne das Prinzip zu verändern, auch eine Zahnkupplung oder Viel keilwelle leicht eingeschrumpft werden, wie in Fig. 2, oder es wird eine Schrumpfverbindung, wie in Fig.3, oder eine Paßfederverbindung, wie in Fig.4, gewählt.The one-sided in the pendulum roll camp 8 recorded planet carrier 7 is fixedly connected to the sun pinion 11 of the 2nd stage. As connection type, the flange connection is shown in Fig. 1. But it can, without changing the principle, even a toothed clutch or multi-wedge shaft shrunk easily, as in Fig. 2, or it is a shrink connection, as in Figure 3, or a feather key, as in Figure 4, selected.

Durch die pendelnde Lagerung kann sich das Sonnenritzel 11 der 2. Stufe (mit einer gewissen Winkelabweichung von der Hauptachse) frei einstellen im praktischen Mittelpunkt der 2.Stufe. Die Lastverteilung zu den 3 Planetenträgern 12 ist gesichert. Die Pendelrollenlager 15 auf dem Planetenbolzen 16 ermöglichen wiederum eine gleichmäßige Lastverteilung über die Zahnbreite (und Angleichung an eine eventuelle Schräglage der Achse Planetenträger 7 der I.Stufe — Sonnenritzel 11 der 2.Stufe). Der Innenzahnkranz 13 ist analog der I.Stufe über ein Wellrohr 145 mit dem Gehäuse 20 verbunden. Das Wellrohr 14 sichert die gleichmäßige Lastverteilung der drei Planetenräder zum Innenzahnkranz 13 durch die mögliche Mittelpunktsabweichung desselben und die mögliche Schiefstellung. Der Planetenträger 17 der 2. Stufe ist in zwei Wälzlagern 18 und 21 statisch bestimmt gelagert. Er ist mit der Abtriebswelle 19 fest verbunden.Due to the pendulum bearing, the sun pinion 11 of the 2nd stage (with a certain angular deviation from the main axis) can be set freely in the practical center of the 2nd stage. The load distribution to the 3 planet carriers 12 is secured. The spherical roller bearings 15 on the planetary pin 16 in turn allow a uniform load distribution over the tooth width (and alignment with a possible inclination of the axis planet carrier 7 of the I.Stufe - sun pinion 11 of the 2nd stage). The internal ring gear 13 is connected to the housing 20 analogously to the first stage via a corrugated tube 145. The corrugated pipe 14 ensures the uniform load distribution of the three planet gears to the internal ring gear 13 by the possible center point deviation of the same and the possible misalignment. The planet carrier 17 of the second stage is mounted statically determined in two bearings 18 and 21. It is firmly connected to the output shaft 19.

Claims

1. load balancing system for multi-stage planetary gear, characterized in that when a transmission consists of n-planetary gear stages, at n-1 planetary gear stages, the planet carrier (7) only one side in a spherical roller bearing (8) and the planet carrier (7) each with the following sun pinion (11) are firmly connected and thus the free adjustability of this sun pinion (11) is ensured.

2. load compensation system according to item 1, characterized in that the planetary gears (2 and 12) of all η-stages on spherical roller bearings (5 and 15) or on bearings that allow oscillating movements are stored and thus at n-1 stages free of the angular deviation of the planet carrier (7) - Sun pinion (11) axis, or at the drive stage (17) following this angular deviation, and thus adjust the width load distribution in all stages between sun pinion η (1 and

11) and planetary gears (2 and 12).

3. load compensation system according to item 1, characterized in that the unsupported sun pinion (1) of the n-1 planetary gear stage via a double-toothed clutch (1,9,10) (or single-tooth coupling) is driven, which a free adjustment to the planetary gears (2) guaranteed.

4. load compensation system according to item 1 and 2, characterized in that all the internal sprockets (3 and 13) each allow a corrugated tube (4 and 14) which allow a free adjustment of the internal sprockets (3 and 13) with respect to the midpoint shift and possibly necessary misalignment of the axis , are connected to the housing (20), whereby a uniform load distribution between the planetary gears (2 and 12) with the respective internal ring gear (3 and 13) is secured.

Load-balancing system according to items 1 and 3, characterized in that the fixed connection between the planetary carriers (7) and the sun pinion (11) of the following stage is provided by flanged connection (Fig. 1), shrunken toothed coupling or splice attachment (Fig. 2) , Shrink connection (Fig.3) or Paßverbindung (Fig.4) is realized. ~ '

6. load balancing system according to item 1 and 4, characterized in that the connection between the internal sprockets (3,13) and corrugated pipes (4,14) is realized at 3 planetary gears by a flange connection.

7. load balancing system according to item 1, 4 and 6, characterized in that the connection between the internal sprockets (3,13) and corrugated pipes (4,14) at 4 (or more) planetary gears (2,

12) by direct welding of the corrugated pipes (4,14) with the internal sprockets (3,13) takes place and the possible elastic deformation of the internal ring gear (3,13) without stiffened flange guarantees an error compensation (especially pitch error compensation) by a deviation from the circle,

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