DD251597A1

DD251597A1 - COVER FOR CLOSING CIRCULAR-OPEN OPENINGS, ESPECIALLY TO GEARBOXES

Info

Publication number: DD251597A1
Application number: DD29299386A
Authority: DD
Inventors: Gunter Bueltemann; Joachim Haak; Falk Spirling; Gerhard Stoll
Original assignee: Penig Getriebewerk
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1987-11-18

Abstract

Die erfindungsgemaesse Ausfuehrung bezieht sich vorrangig auf Lagerdeckel an Getriebegehaeusen. Die erfindungsgemaesse Loesung der Aufgabe, die Schwinggeschwindigkeitsmaxima bei den angeregten Eigenschwingungen des Mittelfeldes dieser Deckel zu reduzieren, liegt in der Anbringung kreisrunder Ringrippen auf dem Mittelfeld konzentrisch um den Deckelmittelpunkt. Praktisch rentabel ist die Anordnung von drei Ringrippen mit den mittleren Durchmessern d/4, d/2 und 3d/4 nach Figur 1 bzw. mit den mittleren Durchmessern d/4 und 5d/8 nach Figur 3. Die geringe erforderliche Zusatzmasse fuer die Ringrippen kann durch eine vertretbare Schwaeche der Wandstaerke des Deckelmittelfeldes gewonnen werden. Fig. 1The execution of the invention relates primarily to bearing caps on Getriebegehaeusen. The solution according to the invention of reducing the oscillation velocity maxima in the excited natural oscillations of the midfield of these covers is concentric with the attachment of circular ring ribs on the midfield around the center of the cover. Practically profitable is the arrangement of three annular ribs with the average diameters d / 4, d / 2 and 3d / 4 of Figure 1 or with the average diameters d / 4 and 5d / 8 of Figure 3. The low required additional mass for the annular ribs can be obtained by a reasonable weakness of the wall thickness of the lid center panel. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung kann bei geteilten und ungeteilten Getriebegehäusen zum Verschließen kreisförmiger Öffnungen angewendet werden. Die Deckel sind nachweislich vorrangig kraft-oder/und momentenangeregt. Sie sind bevorzugt dort einsetzbar, wo sie aufgrund dieser Körperschallanregung ein schalleistungsbestimmendes bzw. -mitbestimmendes Teil des Getriebegehäuses darstellen.The invention can be applied to split and undivided gear housings for closing circular openings. The lids are proven to be predominantly force or / and moment excited. They are preferably used where they represent a sound-determining or -mitbestimmendes part of the transmission housing due to this structure-borne sound excitation.

Characteristic of the known technical solutions

Im allgemeinen liegen abdeckende Bauteile, wie sie auch Deckel oder Scheiben an Maschinengehäusen zum Verschließen kreisförmiger Öffnungen darstellen, nicht im Kraftfluß, sondern sind antragenden Bauteilen befestigt und werden mit der Schwinggeschwindigkeit dieser Bauteile an den Koppelstellen beaufschlagt, d. h. geschwindigkeitsangeregt. Deckel oder Scheiben an Getriebegehäusen sind jedoch häufig, wie meßtechnische Untersuchungen an geteilten Gehäusen gezeigt haben, direkt an der Kraftübertragung des Gehäuses beteiligt. Oft werden sie durch Axialkräfte der Lagerungen unmittelbar vorwiegend kraftangeregt, gleichgültig, ob sie in die Bohrung eingelegt oder an das Gehäuse angeschraubt sind. Diese Deckel stellen vor allem bei leistungskonzentrierten Getrieben moderner Auslegungskriterien, die durch die Zunahme des Flächenverhältnisses Deckelfläche/Gehäusegesamtfläche gekennzeichnet sind, eine Teilschallquelle des Gehäuses mit großer Schallintensität dar und bestimmen in vielen Fällen den Gesamtpegel mit. Die dynamischen Axialkräfte und radialen Kraftanteile, die auch über die Deckel in ihrer Funktion als kraftaufnehmende Bauteile zwischen Gehäuseober- und -unterteil (bei geteilten Gehäusen) geleitet werden, sind Ursache der Deckelanregung.In general, covering components, as they are also lids or discs on machine housings for closing circular openings, are not in the power flow, but are attached to applying components and are acted upon by the speed of vibration of these components at the coupling points, d. H. speed stimulated. Lid or discs on gear housings are, however, often involved, as metrological investigations on split housings have shown, directly involved in the transmission of the housing. Often they are primarily predominantly energized by axial forces of the bearings, regardless of whether they are inserted into the bore or screwed to the housing. These covers provide a partial sound source of the housing with high sound intensity especially in power-concentrated gearboxes of modern design criteria, which are characterized by the increase in the area ratio cover surface / housing total area and in many cases determine the overall level. The dynamic axial forces and radial force components, which are also routed via the covers in their function as force-absorbing components between upper and lower housing parts (in split housings), are the cause of the lid excitation.

In der Konstruktionspraxis werden vorrangig in der Außenkontur ebene Deckel mit konstanter Dicke des Deckelniittelfeldes verwendet, die je nach Funktion (Axialkraftaufnahme, Spieleinstellung, reine Abdichtfunktion) ohne bzw. mit Bunden verschiedener Stärke und Höhe versehen sind. Das kreisrunde Mittelfeld dieser Deckel bisher bestehender Konstruktionen konventioneller Getriebe ist meistens in mehreren Eigenschwingungsformen anregbar, wobei die Schwingungsamplitudenmaxima auf Kreisen verschiedener Durchmesser liegen oder auch symmetrisch zu sich in verschiedenen Richtungen des Deckeldurchmessers ausbildenden Knotenlinien angeordnet sein und gegenphasig auftreten können. Nachteilig sind in allen Fällen relativ hohe Schwingpegel der Deckelpunkte, die zu großer Schallemission führen, wobei vor allem die Frequenzen der ersten und zweiten Eigenschwingungsform im Bereich typischer Erregerfrequenzen liegen. Es sind Deckel bekannt, deren Mittelfläche bis zur Höhe der Befestigungsschraubenköpfe nach außen ausgebaucht ist, was bei aus den Lagerbohrungen heraustretenden Wellen erforderlich ist und als Nebeneffekt zu einer Eingangsadmittanzverringerung der Deckel führen kann.In the design practice, flat covers with a constant thickness of the cover foil field are primarily used in the outer contour, which are provided depending on the function (Axialkraftaufnahme, game setting, pure sealing function) with or without collars of different thickness and height. The circular midfield of these covers previously existing constructions conventional transmission is usually excitable in several modes of natural vibration, wherein the maximum vibration amplitude on circles of different diameters or symmetrical to be arranged in different directions of the cover diameter node lines and can occur in phase opposition. Disadvantages are in all cases relatively high vibration levels of the cover points, which lead to high acoustic emission, in particular, the frequencies of the first and second natural mode are in the range of typical exciter frequencies. There are known lids, the central surface of which is bulged outwards to the level of the fastening screw heads, which is required when emerging from the bearing bores waves and can lead as a side effect to a Eingangsadmittanzverringerung the lid.

Sehr nachteilig auf die Schallemission wirkt sich die Ausbildung der Deckel in Form von Kegelstümpfen aus, wie sie bei Großgetrieben des öfteren vorkommen. Diese Deckel sind ähnlich einer Glocke anregbar und sehr schallintensiv. In der Vergangenheit wurden entsprechend internationaler Erkenntnisse und Angaben, wie sie anläßlich der Tagung „Zahnradgetriebe 1983..." in Essen (BRD) publiziert wurden, Deckel mit mehr als doppelter Masse gegenüber konventionellen Deckelgestaltungen mit dem Ziel der Geräuschabsenkung meßtechnisch untersucht. Derartige masseintensive Deckel, wie sie bei speziellen geräuschgeminderten Getriebeausführungen renommierter Getriebefirmen Anwendung finden, weisen eine bis zu 25dB geringere Schallemission auf. Nachteilig ist dabei allerdings der hohe Masseeinsatz.Very disadvantageous to the sound emission is the formation of the cover in the form of truncated cones, as they often occur in large gearboxes. These lids are similar to a bell excitable and very sound intensive. In the past, according to international knowledge and information, as published at the conference "Gear Gear 1983 ..." in Essen (FRG), covers with more than twice the mass compared to conventional cover designs with the aim of noise reduction were investigated by measurement technology , as they are used in special noise-reduced gearboxes of renowned gear companies, have up to 25dB lower noise emission., However, a disadvantage is the high mass use.

Es ist bekannt, die Eigenfrequenzen von Bauteilen durch Anbringung versteifender Rippen zu erhöhen, um aus dem Gebiet gleichgelagerter Erregerfrequenzen zu gelangen und damit die Schallabstrahlung des Bauteiles zu verringern. Da die genaue Lage der Eigenfrequenzen selten bekannt ist, wirken sich derartige schwer vorausberechenbare Maßnahmen nicht immer positiv aus. Anstelle einer intuitiv angestrebten Frequenzverschiebung ist deshalb eine direkte zielgerichtete Pegelminderungmaßnahme anstrebenswert, wobei auch mit einer Eigenfrequenzbeeinflussung gerechnet werden muß.It is known to increase the natural frequencies of components by attaching stiffening ribs in order to get out of the area of equivalent exciter frequencies and thus to reduce the sound radiation of the component. Since the exact location of the natural frequencies is rarely known, such hard-to-predict measures do not always have a positive effect. Instead of an intuitively desired frequency shift therefore a direct targeted level reduction measure is worth striving, which also must be expected with a natural frequency interference.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Deckel zum Verschließen kreisförmiger Öffnungen an Getriebegehäusen so zu gestalten, daß die genannten Mängel bisheriger Ausführungen ausgeschlossen sind und daß ihre Schallemission gegenüber den nichtmodifizierten Deckeln nachweisbar reduziert wird.The object of the invention is to make cover for closing circular openings in gear housings so that the aforementioned deficiencies of previous versions are excluded and that their sound emission compared to the unmodified lids is verifiably reduced.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das zu Eigenschwingungen vorrangig kraft- oder/und momentenangeregte Mittelfeld der genannten Deckel mit konstruktiven Mitteln so zu beeinflussen, daß die sich auf ihm infolge der Erregung durch die getriebetypischen Frequenzen bzw. ihrer Seitenbänder ausbildenden Schwinggeschwindigkeitsmaxima, die je nach der Ordnung der Eigenschwingung des Deckelmittelfeldes auf Kreisen verschiedener Durchmesser bzw. symmetrisch zu sich in verschiedenen Richtungen des Deckeldurchmessers ausbildenden Knotenlinien liegen, wirksam abgesenkt werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf dem Deckelmittelfeld ein oder mehrere Ringrippen konzentrisch um den Deckelmittelpunkt angebracht werden. Diese Ringrippen bewirken, bezogen auf den Masseeinsatz, eine beachtliche Absenkung des Schwinggeschwindigkeitspegels. Die Größe der Pegelsenkung und damit die der Geräuschemission ist abhängig von der örtlichen Lage der Ringe und ihrer Querschnitte. Des weiteren beeinflußt die Art der Ankopplung durch einen zusätzlichen Dämpfungseffekt die Pegelsenkung. Die Ringe können bereits von vornherein angegossen sein oder nachträglich angeschweißt, angeschraubt oder angeklebt werden. Die in der Aufgabenstellung erwähnten Orte der Schwinggeschwindigkeitsmaxima liegen für die im Regelfall intensivste Grundschwingung des Deckels im Deckelmittelpunkt und für die meist noch interessierende zweite Eigenfrequenz bei ca. dem halben Außendurchmesser des Deckelbundes bzw. des Lagerbohrungsdurchmessers.The invention has for its object to influence the natural oscillations primarily force and / or torque-excited midfield of said cover with constructive means so that the training on him as a result of the excitement of the transmission-typical frequencies or their sidebands Schwinggeschwindigkeitsmaxima depending on the order of the natural vibration of the lid center field on circles of different diameters or symmetrically to form in different directions of the lid diameter forming node lines are effectively lowered. According to the invention the object is achieved in that one or more annular ribs are mounted concentrically around the lid center on the lid center panel. These ring ribs cause, based on the mass use, a considerable reduction in the vibration speed level. The size of the level reduction and thus the noise emission depends on the local position of the rings and their cross sections. Furthermore, the type of coupling influenced by an additional damping effect, the reduction in volume. The rings can already be cast from the outset or subsequently welded, screwed or glued. The mentioned in the task positions of the maximum vibration velocities are for the usually most intense fundamental vibration of the lid in the center of the lid and for the most interesting second natural frequency at about half the outer diameter of the cover collar and the bearing bore diameter.

In Anbetracht der Möglichkeit der Anregung der ersten Eigenfrequenzen hat sich für verschiedene Deckelgrößen ergeben, daß die Anbringung von drei Ringrippen mit den mittleren Durchmessern Οί = d/4, d₂ = d/2 und d₃ = 3d/4 (d — Durchmesser des Deckelmittelfeldes) eine Pegelsenkung bis zu 2OdB bewirkt, wobei die Masseerhöhung des Deckels zwischen 8% und 15% beträgt, die jedoch gegenüber den bekannten technischen Lösungen von ca. 150% gering ist. Diese ist reduzierbar, wenn zum einen die Ringrippenhöhe auf ein vertretbares Maß verringert wird, zum anderen die beiden großen Ringrippen durch eine einzelne, angeordnet bei d₄ = 5d/8 ersetzt wird. Die „Ersatzrippe" wirkt ausreichend pegelsenkend auf die zweite und dritte Eigenfrequenz, so daß mit dieser massegünstigeren Ausführung (Masseerhöhung ca. 10%) immernoch 1OdB Pegelgewinn erreicht werdenIn view of the possibility of excitation of the first natural frequencies, it has been found for different lid sizes that the attachment of three annular ribs with the average diameters Οί = d / 4, d ₂ = d / 2 and d ₃ = 3d / 4 (d - diameter of Deckelmittelfeldes) causes a reduction in volume up to 2OdB, wherein the increase in mass of the lid between 8% and 15%, but which is low compared to the known technical solutions of about 150%. This can be reduced if, on the one hand, the annular rib height is reduced to an acceptable level, and on the other hand the two large annular ribs are replaced by a single one arranged at d ₄ = 5 d / 8. The "spare rib" acts sufficiently level reducing to the second and third natural frequency, so that with this massegünstigeren design (mass increase about 10%) still 1OdB gain in level can be achieved

Die erfinderische Lösung hat die Vorteile, daß The inventive solution has the advantages that

— eine, in vielen Einsatzfällen bereits ausreichende Pegelsenkung ohne zusätzlichen Masseaufwand erzielt wird, wobei die erforderliche Masse für die Ringrippen durch geringfügige Schwächung der Wandstärke des Deckelmittelfeldes ohne die Gefährdung der statischen Funktion gewonnen wird,- One, in many applications already sufficient level reduction is achieved without additional expenditure of mass, the required mass for the annular ribs is obtained by slightly weakening the wall thickness of the lid center field without endangering the static function,

— die Absenkung der Schallemission der Deckel bei der dominierenden ersten Eigenfrequenz in Abhängigkeit von der Deckelgröße und den Ringrippenabmessungen 10dB beträgt und die Deckel damit unbedeutend bei der Gesamtpegelbildung des Getriebes werden,The lowering of the sound emission of the covers at the dominating first natural frequency as a function of the cover size and the ring rib dimensions is 10 dB and the covers therefore become insignificant in the overall leveling of the transmission,

— aufgrund dergleichen geometrischen Form aller Deckel und der damit gleichen möglichen Eigenschwingungsformen die in der Praxis erprobte, auf den Deckelbundaußendurchmesser bezogene Anordnung der ringförmigen Verstärkungen auf andere Deckelabmessungen übertragbar ist.- Due to the same geometric shape of all lids and thus the same possible natural vibration forms the proven in practice, based on the cover collar outer diameter arrangement of the annular reinforcements to other lid dimensions is transferable.

— die erforderliche Pegelabsenkung durch die Variation der Ringrippenhöhe bzw. -breite bewußt beeinfleßt werden kann.- The required level reduction can be consciously influenced by the variation of the annular rib height or width.

Embodiment

Nachfolgend soll die erfinderische Lösung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigenIn the following, the inventive solution will be explained in more detail in two exemplary embodiments. Show it

Figur 1: Den Schnitt durch einen Gußdeckel, der neben der Verschlußfunktion für die Lagerbohrung zur Axialkraftaufnahme dient, mit drei angegossenen RingrippenFigure 1: The section through a Gußdeckel, which serves in addition to the closure function for the bearing bore for Axialkraftaufnahme, with three cast-ring ribs

Figur 2: Die Ansicht A aus Figur 1, wobei nur der Deckel dargestellt istFigure 2: The view A of Figure 1, wherein only the lid is shown

Figur 3: Den Schnitt durch einen in eine Nut der Gehäusebohrung eingelegten Gußdeckel mit zwei aufgeklebten Ringrippen Figur 4: Die Ansicht aus Figur 3, wobei nur der Deckel dargestellt ist.Figure 3: The section through a inserted into a groove of the housing bore Gußdeckel with two glued ring ribs Figure 4: The view of Figure 3, wherein only the lid is shown.

Zum Verschließen kreisförmiger Getriebegehäusebohrungen 1 in Getrieben, vorrangig der Lagerbohrungen in geteilten oder ungeteilten Getriebegehäusen 2, werden eingelegte Deckel ohne Bund 3 bzw. angeschraubte Deckel mit Bund 4 eingesetzt, die in die Getriebegehäusebohrung 1 eingelegt oder über Durchgangslöcher 6 an das Gehäuse 2 angeschraubt sein können. Dabei können sie neben ihrer Abdichtfunktion auch noch zur Aufnahme axialer Lagerkräfte (angeschraubter Deckel mit Bund 4) oder zur Lagerspieleinstellung dienen, was über die Höhe des Deckelbundes 5 reguliert wird. Das Deckelmittelfeld 7 einschließlich des Deckelbundes 5 mit dem Durchmesser d, das im Regelfall, vom vorstehenden Deckelbund 5 abgesehen, mit konstanter Wändstärke ausgeführt ist, wird zu Schwingungen und damit zur Schallabstrahlung angeregt. Konzentrisch um den Deekelmittelpunkt sind die Ringrippen 8,9,10 mit den Durchmessern ^ = d/4, d₂ = d/2 und d₃ = d/4 entsprechend Figuren 1 und 2 angeordnet. Die Ringrippen 9 und 10 wirken sich dabei positiv auf die Reduzierung des Schwingungspegels der Grundschwingung aus.For closing circular gear housing bores 1 in gearboxes, primarily the bearing bores in split or undivided gearboxes 2, inserted cover without collar 3 or screwed lid with collar 4 are inserted, which can be inserted into the gear housing bore 1 or screwed through through holes 6 to the housing 2 , In addition to their sealing function, they can also serve to absorb axial bearing forces (bolted-on cover with collar 4) or to adjust the bearing clearance, which is regulated by the height of the cover collar 5. The lid center panel 7 including the cover collar 5 with the diameter d, which is usually performed apart from the above cover collar 5, with constant Wändstärke, is excited to oscillate and thus to the sound radiation. The annular ribs 8, 9, 10 with the diameters = = d / 4, d ₂ = d / 2 and d ₃ = d / 4 are arranged concentrically around the center of the decoction in accordance with FIGS. 1 and 2. The annular ribs 9 and 10 have a positive effect on the reduction of the oscillation level of the fundamental oscillation.

Aus Gründen der Masseminimierung ist es möglich, die beiden Ringrippen 9,10 durch eine Rippe 11 wie in Figur 3 zu ersetzen, die den Durchmesser d₄ = 5d/8 besitzt. Die erreichbare Schwingungspegelabsenkung ist dann für viele Einsatzfälle immer noch ausreichend.For reasons of mass minimization, it is possible to replace the two annular ribs 9,10 by a rib 11 as in Figure 3, which has the diameter d ₄ = 5d / 8. The achievable vibration level reduction is then still sufficient for many applications.

Der zusätzliche Masseeinsatz durch die Ringrippen liegt bei den genannten Ausführungen zwischen 8 und 15% der Deckelmasse und ist, auf die Gehäusemasse bezogen, mit 0,5% sehr gering. Er kann kompensiert werden, indem die Wandstärke der Deckel im Bereich zwischen den Rippen um ca. 10% reduziert wird, was keine nennenswerte Verschlechterung der akustischen Wirkung nach sich zieht.The additional use of mass by the annular ribs is between 8 and 15% of the cover mass in the aforementioned embodiments and, based on the housing mass, is very low at 0.5%. It can be compensated by reducing the wall thickness of the lids in the area between the ribs by about 10%, which does not cause a significant deterioration of the acoustic effect.

Claims

1. cover for closing circular openings, in particular gear housings, the full surface without recess and running without or with federal government, inserted into the bore of the housing or is screwed to the housing and is excited via the bearing and / or the housing, characterized in that on the lid central field (7) one or more circular annular ribs (8,9,10,11) of different diameters, different height and shape are arranged concentrically around the lid center.

2. lid for closing circular openings according to claim 1, characterized in that the annular ribs at the locations of the oscillation amplitude maxima of the natural modes of the first possible natural frequencies of the lid center panel (7) are arranged with the diameter d.

3. lid for closing circular openings according to claim 1, characterized in that three annular ribs (8,9,10) with the average diameters d! = d / 4, d ₂ = d / _{2 and} d ₃ = 3d / 4 are arranged on the lid center panel (7).

4. lid for closing circular openings according to claim 1, characterized in that two annular ribs (8,11) with the average diameters di = d / 4 and d ₄ = 5d / 8 on the lid center panel (7) are arranged.

5. lid for closing circular openings according to claims 1 to 4, characterized in that the annular ribs are cast on the lid center box, welded, screwed or glued.

6. lid for closing circular openings according to claims 1 to 5, characterized in that the annular ribs are attached to the Deckelmittelfeldinnen- and / or -außenkontur.