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Zwei-Wege-Zahnradgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf Zwei-Wege-Zahnradgetriebe
mit Doppel-Schrägverzahnung aller Zahnräder und mit Leistungsteilung von der schnell
laufenden auf die langsam laufende Welle über Zwischenwellen, wie sie z. B. als
schnell laufendes Antriebsmittel zwischen Dampfturbinen und Generatoren oder als
Schiffschraubenantrieb unter anderem mehr benötigt werden.
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Insbesondere bei hohen Drehzahlen sind besondere Maßnahmen erforderlich,
um trotz der unvermeidbaren Fertigungstoleranzen der Lagerungen, der Räder und der
Zähne eine gleichmäßige Leistungsverteilung auf die beiden Wege und eine gute Laufruhe
zu erzielen.
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Es ist bekannt, die schnell laufenden Ritzel zwischen den Rädern auf
den zugeordneten Zwischenwellen anzuordnen, um die Durchbiegungskräfte zu kompensieren
und die durch diese bedingten Reibungsverluste in den Lagern zu vermeiden. Für schnell
laufende Antriebe finden häufig Mehr-Wege-Getriebe, bei denen die Zwischenräder
wie Planetenräder zwischen den außenverzahnten schnell laufenden Ritzel und dem
innenverzahnten Antriebsrad angeordnet sind. Aus Konstruktionsgründen ist hierbei
das maximale Untersetzungsverhältnis auf etwa 12: 1 begrenzt. Der Aufwand für derartige
Mehr-Wege-Getriebe ist erheblich, da für die gleichmäßige Leistungsverteilung der
innenverzahnte Abtriebsradkranz nachgiebig gelagert sein .muß.
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Demgegenüber sind Zwei-Wege-Getriebe im Aufbau erheblich einfacher
und für unterschiedliche Antriebszwecke vielseitiger anpaßbar. Bei derartigen Getrieben
ist es bekannt, mindestens für eine Zwischenwelle die zu ihr gehörigen vier Zahnräder
n zwei Gruppen aufzuteilen, wobei jede Gruppe aus zwei fest miteinander verbundenem
Zahnkränzen be-;teht, von denen je einer mit den Zahnkränzen auf der >chnell und
auf der langsam laufenden Welle im Einriff steht. Um eine gleichmäßige Leistungsteilung
zu ,rzielen, sind in mindestens einem Zweig elastische Mertragungsmittel eingebaut,
welche eine durch (en Schrägungswinkel bedingte größere axiale An-)aßbewegung z.
B. gegen Federwirkung zuläßt.
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Hierdurch ist jedoch infolge der sich mit der Länge der Anpaßbewegung
ändernden Federwirkung lerAntrieb statisch unbestimmt und für höhere Drehahlen wegen
-der Gefahr von Resonanzen und der Jnvorausberechenbarkeit der kritischen Drehzahl
licht besonders geeignet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, len Zwei-Wege-Getrieben
mit Doppelschrägverzahiung aller Räder den Vorteil der aufwendigeren Mehr-Wege-Getriebe
einer gleichmäßigen, statisch bestimmten Leistungsteilung zu geben und eine sichere
Vorausbestimmung der kritischen Drehzahl bei schnell laufendem Zwei-Wege-Getriebe
zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sich die beiden Zaharadpaare
unabhängig voneinander entweder um eine gemeinsame im Gehäuse gelagerte Achse oder
die Zahnkränze auf der die Zahnkränze tragenden Welle drehen können und sich in
axialer Richtung gegeneinander unabgefedert oder mittels zusätzlicher Federkräfte
abstützen.
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Die Vorteile dieser Bauart sind erheblich. Einmal ist die axiale Beweglichkeit
auf das Minimum zum Lösen des Reibungsschlusses vermindert, ohne daß die verhältnismäßig
große, durch die Anordnung der Mitnehmernuten und Keile zwischen den Wellen und
Zahnkränzen sowie zur Ausschaltung der Lagerspiele benötigte Anpassungsmöglichkeit
beeinträchtigt wird. Das aufwendige, sonst zur Verminderung derartiger Differenzen
mögliche Einsetzen und Anpassen von Paßringen kann entfallen und hierdurch der Montage-
und Prüfaufwand erheblich vermindert werden. Wird nur ein Zwischenrad geteilt, so
wird nur eine axiale Fixierung der umlaufenden Teile notwendig, also entweder die
der schnell oder die der langsam laufenden Welle. Da sich die beiden Zwischenräder
gegenseitig abstützen, dient die axiale Lagerung nur als Führung und ist von den
Stützkräften entlastet. Die leichtere Lösung des Reibschlusses der beiden Zwischenräder
kann durch zusätzliche Federn erleichtert werden. Da ihr auf die geringe Axialbewegung
begrenzter Federweg nur minimal ist, ist ihre Druckwirkung praktisch konstant und
beeinträchtigt nicht mehr die statische Bestimmtheit des Antriebes.
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Auch ist es bei der erfindungsgemäßen Bauart leicht möglich, dem langsam
laufenden Rad zwei oder mehr Antriebswellen mit je zwei Zwischenrädern zuzuordnen.
Dies ist von Bedeutung z. B. von
Schiffsantriebsanlagen mit Turbinen,
da hierbei der Turbinenteil meist zwei- oder mehrgehäusig ausgeführt wird. Die Leistungsübertragung
erfolgt dann über mehrere Wege auf das große Abtriebsrad, welches somit wesentlich
kleiner und leichter ausfällt wie bei Ein-Weg-Getrieben.
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Die Möglichkeit, bei der erfindungsgemäßen Zwei-oder Mehr-Wege-Getriebebauart
größere Untersetzungen über 12:1 hinaus bis etwa 30:1 in einer Einheit anwenden
zu können, bietet den wirtschaftlich erheblichen Vorteil, bei der gleichen günstigen
Dampfturbinendrehzahl die wesentlich günstigeren Generatoren für 1500 bzw. 1000
U/min wählen zu können, während bei den obengenannten Mehr-Wege-Getrieben mit -
wie Planetenräder angeordneten - Zwischenrädern bei einem maximalen Untersetzungsverhältnis
von 12:1 die weitaus teuere Turboausführung vorgesehen werden muß.
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Bei den erwähnten Zwei- oder Mehr-Wege-Getrieben wird die Verdrehbarkeit
der Zwischenräder gegeneinander unterstützend mit der an sich bekannten nachgiebigen
Lagerung der schnell laufenden Welle kombiniert, welche dieser Ausweichbewegungen
in der Ebene senkrecht durch die Drehachsen der beiden Zwischenwellen gestattet.
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Die Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand.
Mit der A b b. 1 ist die Antriebsquelle und ihre Lagerung dargestellt. 1 und 2 sind
die beiden Ritzelhälften mit Doppelschrägverzahnung. Die unmittelbar die Welle tragenden
Lagerkörper 3 und 4 sind außen kugelförmig gestaltet und liegen je in geteilten
weiteren Körpern 5 bzw. 6, die in Gehäusen 7 bzw. 8 mittels Bolzen 9 bzw. 10 exzentrisch
gehalten sind. Die Zeichnungsebene entspricht entweder der Ebene, in ,der die Mitten
der beiden Zwischenräder (A-A, A b b. 4) liegen oder in einer Ebene senkrecht zu
den Einariffslinien e1 und e, in A b b. 4. Die Antriebswelle kann auf Grund dieser
Lagerung senkrecht zu den genannten Ebenen sowohl Parallel- als auch Winkelverachsungen
ohne Zwang ausführen und so jede Ungenauigkeit der Bearbeitung ausgleichen.
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Die A b b. 2 und 3 zeigen Möglichkeiten für die Ausführung eines geteilten
Zwischenrades. Für beide Abbildungen sind 11 und 12 die mit Doppelschrägverzahnung
ausgerüsteten Zahnkränze, die mit der schnell laufenden Welle, 13 und 14 die mit
Doppelschrägverzahnung ausgerüsteten Zahnkränze, die mit der langsam laufenden Welle
im Eingriff stehen. Einmal sind die mit gleicher Schräg ung ausgeführten Zahnkränze
11 und 13, das andere Mal die Zahnkränze 12 und 14 starr zu je einer
Einheit miteinander verbunden. Die beiden unabhängig voneinander drehbaren Teile
eines Zwischenrades werden also einmal durch 11 und 13, das andere Mal durch 12
und 14 gebildet. In A b b. 2 sind die beiden Zwischenradhälften mit der Teilungsebene
B-B auf der im Gehäuse fest liegenden Welle 15 drehbar gelagert. In A b b. 3 sind
die Teile 12 und 14 mit der Welle 16 fest verbunden. Die Welle 16 dreht sich in
den Lagern 17 und 18 im Getriebegehäuse. Die Teile 11 und 13 sind auf der Welle
16 lose aufgesetzt, so daß sie sich unabhängig von den Teilen 12, 14 und 16 drehen
können. Die Zwischenräder nach A b b. 2 und 3 können sich auch axial frei zum Getriebegehäuse
verschieben. Die A b b.4 und 5 zeigen ein Beispiel für den Aufbau des Getriebes
unter Verwendung einer Antriebswelle nach A b b. 1 und eines geteilten Zwischenrades
nach A b b. 2. Das ungeteilte Zwischenrad entspricht dann ebenfalls der A b b. 2.
Die beiden Hälften sind aber starr miteinander verbunden. In den A b b. 4 und 5
bedeuten 19, 20 und 22 die Teilkreise für die schnell laufenden bzw. zwischengeschalteten
bzw. langsam laufenden Räder, 23 und 24 die Lagerkörper in Ansicht nach A b b. 1.
E-E kennzeichnet die Lage der Ebene, in der sich die Antriebswelle frei bewegen
kann. Sie liegt parallel den Eingriffslinien ei und e.. Mit B-B ist die Teilungsebene
des geteilten Zwischenrades bezeichnet. Die Gesamtanordnung entspricht einem Getriebe,
bei dem die schnell laufende Antriebswelle eine geringere Fußhöhe besitzt als die
langsam laufende Antriebswelle.
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Aus A b b. 6 ist noch die Zuordnung von zwei schnell laufenden Wellen
25 und 26 mit je zwei Zwischenrädern 27 bis 30 zu einer langsam laufenden
Welle 31 zu ersehen.