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Mehrstufiges Stirnrad-Untersetzungsgetriebe für Triebwerke, insbesondere
von Kranen, Verladeeinrichtungen, Baggern, Baumaschinen und sonstigen Hebe- und
Fördermaschinen Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Stirnrad-Untersetzungsgetriebe
für Triebwerke, insbesondere von Kranen, Verlade einrichtungen, Baggern, Baumaschinen
und sonstigen Hebe-und Fördermaschinen.
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Zur Drehzahlreduzierung zwischen dem aus Gewichte-, Raum-und Preisgründen
zweckmäßigerweise möglichst hochtourigen Antriebsmotor und dem Je nach der Eigenart
des jeweiligen Gerätes verhältnismäßig langsam laufenden angetriebenen Maschinenteil
(z. B. einer Seil- bzw. Förderbandtrommel, einem Kranlaufrad, einem Drehwerkritzel,
einer Mischertrommel oder dergleichen) werden in den allermeisten Fällen mechanische
Drehzahlwandler, und zwar vorwiegend Stirnrad-Untersetzungsgetriebe, verwendet.
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Je nach der Größe des benötigten Drehzahlunterschiedes zwischen Getriebseintriebs-
und -abtriebswelle werden diese ein- oder mehrstufig ausgebildet, wobei sich die
Anzahl der erforderlichen, in einem Getriebsgehäuse hintereinander geschalteten
Vorgelege
aus dem sich in gewissen Grenzen bewegenden günstigen
Übersetzungsverhältnis des Einzelvorgeleges ergibt. So bilden z. B. bei 1500- bzw.
3000-tourigen Drehstromantrieben zwei-, drei- und vierstufige Untersetzungsgetriebe
durchaus die Regel. Es werden also ein-1 zwei-, drei-, vier- und eventuell fünfstufige
Getriebe benötigt und diese jeweils wiederum in einer Vielzahl von Größenstufungen
für Antriebsleistungen von beispielsweise weniger als 1 PS bie etwa gegen 1000 PS.
Daraus ergibt sich für den Getriebehersteller schon für ein ganz einfaches Getriebeprogramm,
also ohne Berücksichtigung irgendwelcher Sonderauaführungen, eine scheir unüberschaubare
Vielfalt von unterschiedlichen Getriebegehäusen, was nicht nur einen enormen Aufwand
für die Lagerhaltung bedeutet, sondern auch die Herstellung erschwert, da keine
der vielen Getriebetypen fertigungsmäßig wirklich interessante Stückzahlen erreicht;
kostensparende automatische Bearbeitung bzw. Fertigung ist - Zahnräder ausgenommen
-infolge der kleinen anfallenden Serien nicht diskutabel.
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Noch einsehneidender allerdings können sich die Nachteile der bisher
üblichen Bauarten von Stirnrad-Untersetzungsgetrieben für die Hersteller von Maschinen
auswirken, für deren Ausrüstung derartige Getriebe benötigt werden. Besonders in
Zeiten mit guter Auftragslage sind bei Getriebelieferanten Lieferzeiten von 12 und
mehr Monaten an der Tagesordnung, während eine 3aumaschinenhersteller z. B. für
mit oben erwähnten Getrieben ausgerüstete Baumaschinen vom Kunden höchstens wenige
Monate Lieferzeit zuge billigt werden, da bei größeren Bauobjekten die Dispositions
über eventuell notwendig werdende Neuamschaffungen für den
Maschinenpark
erst bei Auftragseingang troffen werden können und die Maschinen dann aber alsbald
benötigt werden. Diese Diskrepanz zwischen den einerseits gegebenen und hinzunebmenden
Lieferzeiten der Getriebelieferanten und den andererseits vom Kunden zugestandenen
Lieferzeiten für die komplette Maschine kann nur durch entsprechend umfangreiche,
kostspielige, auf Vermutungen beruhende und dementsprechend risikoreiche Vorausbestellungen
teilweise überbrückt werden. Es ist durchaus keine Seltenheit, daß manche interessanten
Aufträge an nicht zu überbrückenden Lieferzeiten filr benötigte Getriebe acheitern.
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Entsprechend schwierig gestalten sich naturgemäß auch Ersatzbeschaffungen
von Getrieben bei auftretenden Getriebeschäden oder -beschädigungen.
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Sonderausführungen von Getrieben, wie sie häufig vorteilhaft wären,
werden von vorneherein gemieden, da ihre Lieferung mit noch größeren Schwierigkeiten
verbunden ist und bei Einzelstücken oft gar nicht erwogen wird.
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Abgesehen von diesen Schwierigkeiten, mit denen die Beschaffung der
bisher üblichen Getriebebauarten häufig verbunden ist, sind dies. selbst auch mit
erheblichen Mängeln behaftet, Sie sind s. B. in ihrer Anordnung ein für allemal
festgelegt und können nicht mehr geändert bzw. bei Umbauten kaum den neuen Bedingungen
angepaßt werden.
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Außerdem treten bei im Ölbad laufenden Stirnrad-Getrieben mehrstufiger
Bauart auch SchmierurFprobleme auf, da jeweils nur
die großen langsamlaufenden
Stirnräder der letzten Stufen ins Ölbad eintauchen und die schneller drehenden kleineren
Räder der vorderen Stufen mit nicht unbeachtlichem Aufwand durch blumlauf-oder -schöpfvorrichtungen
mit Schmieröl versorgt werden müssen.
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In ganz besonderem Maße gilt dies für stehend angeordnete Getriebe,
d. h. mit übereinander angeordneten Vorgelegen, wo stets nur das letzte Stirnrad
ins ölbad eintauchen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein mehrstufiges
Stirnrad-Untersetzungsgetriebe zu schaffen, das, ohne eine Sonderkonstruktion darzustellen,
ohne weiteres allen Erfordernissen angepaßt und nötigenfalls auh auf einfache Weise
umgebaut werden kann, das ferner in jeder Lage eingebaut werden kann und dabei keine
Schmierungsprobleme kennt, und das schließlich für die üblichen Ubersetzungs- und
Leistungsbereiche mit nur wenigen vdrschiedenen Getriebegehäusen und somit mit einem
Minimum an Herstellungs- und Lagerhaltungsaufwand auskommt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß ein solchee Getriebe baukastenförmig aus einer entsprechenden
Anzahl jeweils einstufiger, in sich kompletter, in Bezug auf Drehmomente abtriebes-
bzw. eintriebsmäßig aufeinander abgestimmter, geometrisch ähnlicher Einzelgetriebe
zusammengesetzt ist.
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Eine solche Getriebeanordnung nach der Erfindung bietet den großen
Vorteil, daß aus einer verhältnismäßig sehr geringen Anzahl verschiedener einstufiger
Baukasten-Getriebeeinheiten alle nur denkbaren Getriebevarianten zusammengesetzt
werden können.
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Nicht nur, daß die verschiedenen erforderlichen Vorgelegestufen ganz
nach Wunsch aneinandergefügt werden können, sie können auch,
den
jeweiligen Platzverhältnissen entsprechend, beispielsweise gestreckt, abgewinkelt,
Z-förmig, wieder zurückgewinkelt, ganz oder teilweise senkrecht nach oben stehend
oder nach unten hängend angeordnet werden. Da es sich, wie erwähnt, nur um eine
beschränkte nzalil von unterschiedlich großen Einzelgetrieben handelt, aus denen
das gesamte Getriebeprogramm einschließlich zahlloser Sonderausführungen bestritten
werden kann, kommen dies einstufigen Einzelgetriebe als Bausteine in entsprechend
großen Stückzahlen vor, so daß sie sehr rationell hergestellt werden können, wobei
durchaus auch an halbautomatische oder automatische fertigung für gewisse Teile
gedacht werden kann. Daß nachträgliche Änderungen oder Umbauten bei solchen erfindungsgemäßen
Getrieben keine Schwierigkeiten bereiten, ist einleuchtend.
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Wenige verschiedene Typen ermöglichen außerdem einen geringen aufwand
für Lager- und Vorratshaltung und erleichtern die Ersatzteilhaltung.
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Für mehrstufige Getriebe nach der Erfindung gibt es trotz aller nur
denkbaren Anordnungsmöglichkeiten und Einbauverhältnisse keine Schmierungsprobleme,
da jedes der einstufigen Einzelgetriebe vollkommen unabhängig unter optimalen Bedingungen
in seinem eigenen Ölbad lauten kann. Auch bei stehender Anordnung sind aus diesem
Grunde niemals zusätzliche Schmiervorrichtungen nötig. tberdies kann bei jedem einzelnen
Vorgelege die Beschaffenheit des Schmieröles den jeweiligen Zahndrücken und -eingriffsgeschwindigkeiten
bestens angepaßt werden, was sich äußerst günstig auf die bebenedauer auswirkt.
Trotz dieses gar nicht hoch
genug einschätzbaren Vorteils der absolut
einwandfreien, störungsfreien und trotzdem billigste Schmierung ist die für alle
Einzelgetriebe zusammen benötigte Olmenge geringer als die in einem großen mehrstufigen
Getriebekasten erforderliche, da die einzelnen Gehäuse für die einstufigen Getrinbeeinheiten
sehr schmal gehalten werden können.
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Es braucht nicht eigens hervorgehoben zu werden, daß solche erfindungsgemäße
Baukastengetriebe überdies hervorragend für Sonderanfertigungen von Spezialmaschinen
oder auch für Neuentwicklungen geeignet sind, für welche sonst die benötigten Getriebe
in zeitraubender und kostspieliger Einzelanfertigung entwickelt und erstellt werden
müßten.
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Im einzelnen kann jeweils die Abtrieb.welle des kleineren mit der
Eintriebswelle des nächsten einstufigen Getriebes mittels einer starren Kupplung
- z. B. einer Flanschenkupplung - verbunden sein; die beiden Getriebegehäuse sind
immer durch eine Drehmomentabstützung gegeneinander festgelegt.
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Bei einer sehr günstigen weiteren Ausführungsform sind alle Wellen
aller Einzelgetriebe als Hohlwellen ausgebildet, wobei jeweils durch die beiden
zusammengehörigen Hohlwellen (Abtriebshohlwelle des vorgeschalteten kleineren und
Eintriebshohlwelle des die nächste Vorgelegestufe bildenden größeren Einzelgetriebes)
eine beiden gemeinsame Verbindungswelle gesteckt ist. Hohlwellen und Verbindungswelle
können beispielsweise mit einem Vielnutprofil versehen oder mittels Radial-Spannelementen
drehmoientfest
verspannt sein. Die Getriebegehäuse sind wieder
in Bezug auf Drehmomente gegeneinander abgesetzt.
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Bei einer anderen ebenfalls sehr vorteilhaften Ausführungs variante
sind lediglich jeweils die Abtriebswellen der Einzelgetriebe als Hohlwellen, die
Eintriebswellen dagegen als Vollwellen mit seitlichen Wellenstummeln ausgebildet,
die jeweils in die Abtriebshohlwellen der vorangehenden Getriebe gesteckt und mit
diesen drehmomentenfest verbunden sind.
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Wieder eine andere auch sehr günstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Getriebeanordnung weist an den einander zugeordneten Stirnseiten der Abtriebswelle
des einen lind der daran anzuschließenden Eintriebswelle des jeweils nächsten Einzelgetriebes
eine zur Übertragung großer Drehmomente geeignete Stirnverzahnung auf, welche vorteilhaft
beispielsweise durch eine entsprechend lange, durch die beiden Wellen gesteckte
Spannschraube axial verspannt wird. Hohlwellen und Verbindungswellen mit Vielnutprofil
bzw. Radialspannelementen können hierbei eingespart werden.
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Sehr einfach und billig ist eine weitere, in vielen Fällen ausreichende
Möglichkeit fUr die Ausführung eines erfindunge-Getriebes: zueammengesetzten Getriebes:
Auf der mit einem seitlichen Wellenstummel versehenen Abtriebswelle des jeweils
vorgeschalteten kleineren Getriebes ist ein fliegendes Ritzel angeordnet, welches,
durch eine Öffnung im nachgeschalteten größeren Getriebe gesteckt,
das
Ritzel dieses Vorgelege bildet. Es stellt also jeweils die Abtriebswelle des einen
zugleich die fliegend angeordnete Eintriebewelle des nächsten Getriebes dar.
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Vorteilhaft ist es schließlich, die erforderlichen Drehmomentabstützungen
der eintelnen Getriebegehäuse gegeneinander so aussubilden, daß die Gehäuse an dafür
vorgesehenen und evtl.
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bearbeiteten Flächen, Nocken oder Ringen miteinander fest verbunden
werden können. So können beispielsweise im Bereich der Abtriebewelle am vorgeschalteten
kleineren Getriebe Nocken oder Flaschringe angebracht sein, die zu ebensolchen im
Bereich der Eintriebswelle am nachgeschalteten größeren Getriebe passen, so daß
die beiden Gehäuse auf einfache Weise miteinander verbunden, z. B. verschraubt,
werden können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindung gegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 drei drehmoment- und größenmäßig aufeinander
abgestimmte einstufige Getriebeeinheiten in Seitenan-Sicht, die in Fig. 2 zu einer
dreistufigen erfindungsgemäßen Getriebeanordnung zusanwiengesetzt sind (Seitenansicht
und Draufsicht ) } Fig. 3 die Möglichkeit, ein dreistufiges Getriebe nach der Erfindung
abgewinkelt zusammenzusetzen; Fig. 4 ein zurückgewinkelt zusammengesetztes erfindungegemäßes
dreistufiges Untersetzungsgetriebe 9n der Draufsicht;
Fig. 5 ein
dreistufiges Getriebe nach der Erfindung mit zweireihig angeordneten Einzelgetrieben.
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Im Getriebegehäuse 11 des kleinen Baukastengetriebes sind die Eintriabshohlwelle
12 und die Abtriebshohlwelle 13 angeordnet. Das Gehäuse 11 weist außerdem einen
Zentrier- und Flanschring 14 im Bereich des Eintriebes und einen solchen 15 im Bereich
des Abtriebes auf.
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Dem entsprechen beim mittleren Gehäuse 21 die Eintriebshohlwelle
22, die Abtriebshohlwelle 23, der Zentrier- und Flanschring 24 am Eintrieb und der
Zentrier- und Flanechring 25 am Abtrieb sowie beim großen Einzelgetriebegehäuse
31 die Eintriebshohlwelle 32, die Abtriebshohlwelle 33, der Zentrier-und Planschring
34 am Eintrieb und der Zentrier- und Flanschring 35 am Abtrieb.
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In Fig. 2 ist aus diesen drei einzelnen Baukastengetrieben ein dreistufiges
Untersetzungsgetriebe zusammengesetzt. Die Abtriebshohlwelle 13 des das erste Vorgelege
bildenden kleinen Getriebes und die Eintriebshohlwelle 22 des mittleren Getriebes
sind durch eine beiden gemeinsame ßteckwelle 16 drehmomentenfest verbunden. Der
Zentrier- und Flanschring 15 am Abtrieb des kleineren Getriebes und sein dazupasendes
Gegenstück 24 am Bintrieb de mittleren Getriebes sind miteinander verschraubt.
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Ebenso ist die Abtriebshohlwelle 23 des mittleren Getriebes durch
eine Steckwelle 26 mit der Eintriebshohlwelle 32 des das dritte Vorgelege bildenden
großen Getriebes verbunden. Die Gehäuse
21 und 31 sind ebenfalls
huber ihre Zentrier- und Flanschringe 25 am mittleren und 34 am großen Getriebe
miteinander verschraubt.
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In Fig. 3 ist an das liegend angeordnete große Einzelgetriebe 31
das mittlere Getriebe 2t nach oben stehend angeschlossen und an dieses wiederum
ebenso das kleine Getriebe 11.
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Für beengte Raumverhältnisse eignet sich die in Pig. 4 dargestellte
mehrmals zuruckgewinkelte Getriebeanordnung.
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Wenn das maximale Untersetzungsverhältnis der Einzelgetriebe verhältnismäßig
groß gewählt wird (beispielsweise 5 : 1 und größer) und dabei die Variationsmöglichkeiten
in den Untersetzungen auf den oberen Bereidibeschränkt bleiben (also etwa Untersetzung
zwischen 3 : 1 und maximaler Untersetzung), wird es möglich, die Gehäuse der Einzelgetriebe
so auszubilden, daß die Summe aus dem hinteren Überstand des jeweils kleinen Getriebes
und dem vorderen überstand des jeweils übernächsten Getriebes kleiner wird als der
Achsabstand des zwischen diesen beiden angeordneten mittleren Getriebes. Die Einzelgetriebe
können dann sehr vorteilhaft in einer Doppelreihe zum mehrstufigen Getriebe zusammengefügt
werden. Fig. 5 zeigt eine solche Anordnung in der Draufaicht.
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Das vorgeschlagene Baukastensystem für mehrstufige Stirnrad-Untersetzungsgetriebe
bietet offensichtlich bisher ungeahnte Möglichkeiten in Bezug auf Vielseitigkeit
und Anpassungsfähigkeit
bei geringstem Aufwand für Fertigung und
Lagerhaltung. Hinzu kolit der Vorteil der erhöhten Lebensdauer infolge der optimalen
spezifischen Schwiermöglichkeit eines jeden einzelnen Teilgetriebes.
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Patentansprüche