DE2731486A1

DE2731486A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE2731486A1
Application number: DE19772731486
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Golz; Otto Heinemann; Helmut Krumme; Werner Schoessler
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1977-07-12
Filing date: 1977-07-12
Publication date: 1979-01-18

Description

Getriebe
Die Erfindung betrifft ein Getriebe der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
Getriebe für hohe Untersetzungen werden beispielsweise zum Antrieb großer Arbeitsmaschinen, wie Rohrmühlen, Rollenmühlen, Drehrohröfen, Schiffsantriebe und dergleichen, benötigt. In diesen Fällen ist es im Hinblick auf die zu übertragende Antriebsleistung häufig erforderlich, die Antriebsleistung über mehrere synchron laufende Antriebswellen einzuführen. So ist beispielsweise ein Antrieb für große Trommeln bekannt, bei dem ein am Trommelumfang angebrachter, außenverzahnter Zahnkranz durch mehrere über den Umfang dieses Zahnkranzes verteilt angeordnete Ritzel angetrieben wird, die ihrerseits entweder über gesonderte Antriebsmotoren (unter Zwischenschaltung geeigneter Untersetzungsgetriebe) oder von einem gemeinsamen Antriebsmotor (unter Zwischenschaltung einer Getriebeverzweigung) angetrieben werden.
Diese herkömmlichen Getriebe für sehr hohe Untersetzungen, insbesondere für große Antriebsmaschinen, sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Ungünstig ist insbesondere, daß die miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungselemente (beispielsweise also der auf dem Trommelumfang angeordnete Zahnkranz und die ihn antreibenden Ritzel) nur einen sehr geringen Überdeckungsgrad (d.h. eine geringe Eingriffszone) besitzen, was zu hohen Beanspruchungen und damit zu einem verhältnismäßig raschen Verschleiß der Verzahnung führt. Bei Verwendung eines Getriebes mit mehreren Antriebswellen erweist es sich ferner bei den bekannten Ausführungen als schwierig, eine annähernd gleichmäßige Aufteilung des Drehmomentes auf alle Getriebezweige zu erreichen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mängel der bekannten Ausführungen ein Getriebe der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß ein hoher Überdeckungsgrad der miteinander in Eingriff befindlichen Verzahnungselemente gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in der folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig.1 bis 4 Schemadarstellungen des erfindungsgemäßen Getriebes (in vier aufeinanderfolgenden Stellungen während einer Umlaufbewegung des Zahnkranzes), Fig.5 bis 9 Schemadarstellungen weiterer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Getriebes; Fig.10 bis 13 Schnittansichten von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Getriebes zum Antrieb einer Drehtrommel.
Das in den Fig.l bis 4 schematisch veranschaulichte erfindungsgemäße Getriebe enthält zwei Antriebswellen 1, 2, ein mit Außenverzahnung versehenes, abtriebsseitiges Zahnrad 3 sowie einen innenverzahnten Zahnkranz 4. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung sind die Verzahnungen von Zahnrad 3 und Zahnkranz 4 nicht veranschaulicht.
Der Teilkreis-Durchmesser des Zahnrades 3 ist mit d und der Teilkreis-Durchmesser des Zahnkranzes 4 mit D bezeichnet.
Die Achse des Zahnrades 3 ist mit dem Bezugszeichen 5 und die Achse des Zahnkranzes 4 mit dem Bezugszeichen 6 versehen.
Die Antriebswellen 1 und 2 tragen je einen Exzenter 7 bzw. 8, dessen Exzentrizität mit e bezeichnet ist. Die Antriebswellen 1 und 2 laufen um ihre Achse 9 bzw. 10 im Sinne der Pfeile 11 bzw. 12 um. Sie versetzen hierdurch über ihre Exzenter 7, 8 den Zahnkranz 4 in eine Taumelbewegung um die Achse 5 des Zahnrades 3. Dadurch kommen aufeinanderfolgende Umfangs zonen des Zahnkranzes 4 in der aus den Fig.1 bis 4 ersichtlichen Weise nacheinander in Eingriff mit dem Umfang des Zahnrades 3 und versetzen dieses Zahnrad in eine langsame Drehbewegung (Pfeil 13) um seine Achse 5.
Bezeichnet man das zwischen der Drehzahl der Antriebswellen 1, 2 und der Drehzahl des Zahnrades 3 vorhandene Untersetzungsverhaltnis mit i, so bestehen zwischen i, d, D und e folgende Beziehungen: d D-d 2e = D-d Die Umfangsstelle, an der ein vollstandiger Eingriff zwischen den Verzahnungen des Zahnrades 3 und des Zahnkranzes 4 besteht (d.h. der "100%-Eingriffspunkt") ist in den Fig.1 bis 4 mit 14 bezeichnet. Die Fig.1 bis 4 zeigen vier aufeinanderfolgende Stellungen der Getriebeelemente, die jeweils Winkelunterschiede der Antriebswellen 1 und 2 (und damit der Exzenter 7 und 8) von 90" gegeneinander aufweisen. Die Fig.1 bis 4 zeigen also, mit anderen Worten, vier Bewegungsstellungen während eines vollständigen Umlaufes des Zahnkranzes 4 um das Zahnrad 3.
Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe lassen sich sehr hohe Untersetzungen (z.B. bis zu 100:1) erzielen, wobei zwischen dem Zahnrad 3 und dem Zahnkranz 4 ein hoher Oberdeckungsgrad (d.h. eine breite Eingriffszone) besteht, was die Auslegung der Verzahnung wesentlich erleichtert. Wie aus der obengenannten Beziehung für das Untersetzungsverhältnis i hervorgeht, wird die Untersetzung umso größer, je kleiner der Unterschied zwischen D und d ist, d.h. je kleiner der Unterschied der Zähnezahlen von Zahnkranz 4 und Zahnrad 3 ist. Ein kleinerer Zähnezahlunterschied läßt sich durch Wahl eines kleineren Moduls erreichen.
Um einen weitgehenden Ausgleich der auftretenden Massenkräfte zu erreichen, findet zweckmäßig nicht ein einziger Zahnkranz 4 Verwendung, sondern es werden mehrere Zahnkränze vorgesehen und derart angeordnet, daß die jeweiligen Eingriffszonen dieser Zahnkränze gleichmäßig über den Umfang des abtriebsseitigen Zahnrades versetzt sind. So zeigt beispielsweise Fig.5 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit zwei innenverzahnten Zahnkränzen 4 und 4', die von den Antriebswellen 1 und 2 durch je einen Exzenter 7, 8 bzw.
7', 8' angetrieben werden. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die jeweiligen Eingriffszonen dieser beiden Zahnkränze 4, 4' einander diametral am Umfang des abtriebsseitigen Zahnrades 3 einander gegenüberliegen. So ist der zwischen dem Zahnkranz 4 und dem Zahnrad 3 bestehende 100%-Eingriffspunkt mit 14 und der zwischen dem Zahnkranz 4' und dem Zahnrad 3 vorhandene 100%-Eingriffspunkt mit 14' bezeichnet.
In Abwandlung des in Fig.5 veranschaulichten Ausführungsbeispieles können auch mehr als zwei innenverzahnte Zahnkränze 4, 4' vorgesehen werden.
Die in den Fig.1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind jeweils mit zwei Antriebswellen 1, 2 versehen. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch Anordnungen mit nur einer einzigen Antriebswelle sowie Ausführungen mit mehr als zwei Antriebswellen möglich. So zeigt Fig.6 eine Anordnung mit drei Antriebswellen 21, 22, 23, die über je zwei Exzenter 27, 27', 28, 28' und 29, 29' die beiden Zahnkränze 4, 4' in eine Taumelbewegung um das abtriebsseitige Zahnrad 3 versetzen.
Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit vier Antriebswellen 31, 32, 33, 34, die über ihre Exzenter 37, 37', 38, 38', 39, 39' und 40, 40' die beiden Zahnkränze 4, 4' in eine Taumelbewegung um das Zahnrad 3 versetzen.
Fig.8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit vier Antriebswellen 41, 42, 43, 44 für die beiden Zahnkränze 4, 4'; Fig.9 schließlich ein Ausführungsbeispiel mit sechs Antriebswellen 51, 52, 53, 54, 55 und 56.
Fig.1O veranschaulicht die Anwendung des Getriebes gemäß Fig.5 zum Antrieb einer Trommel 60, die auf ihrem Halslagerzapfen 61 das Zahnrad 3 trägt, mit dem die beiden Zahnkränze 4 und 4' in Eingriff stehen. Der Taumelantrieb dieser beiden Zahnkränze 4, 4' erfolgt durch zwei Antriebsmotoren 62, 63 über die Antriebswellen 1 und 2 und die Exzenter 7, 8 bzw. 7', 8'.
Fig.11 veranschaulicht die Anordnung eines erfindungsgemäßen Getriebes mit drei Zahnkränzen 4, 4a, 4b (angetrieben vom Motor 62 über die Antriebswelle 1 und die Exzenter 7, 7a, 7b).
Fig.12 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit vier Zahnkränzen 4, 4a, 4b, 4c zum Antrieb des Zahnrades 3.
Fig.13 veranschaulicht schließlich die Anwendung des in Fig.5 veranschaulichten Getriebes zum Antrieb einer Trommel 70, die an ihrem Umfang einen Zahnkranz 3 trägt, der das abtriebsseitige Zahnrad des erfindungsgemäßen Getriebes bildet. In Übereinstimmung mit Fig.1O sind die Antriebsmotoren mit 62, 63, die Antriebswellen mit 1, 2, die Exzenter mit 7, 8 und 7', 8' und die Zahnkränze mit 4 bzw. 4' bezeichnet.
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Claims

Patentansprüche Getriebe, insbesondere für sehr hohe Untersetzungen, mit einem abtriebsseitigen Zahnrad, wenigstens einer gegenüber der Achse des abtriebsseitigen Zahnrades seitlich versetzt, parallel angeordneten Antriebswelle und wenigstens einem zwischen der Antriebswelle und dem abtriebsseitigen Zahnrad angeordneten Verzahnungs-Zwischenglied, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Verzahnunqs-Zwischenglied durch einen innenverzahnten Zahnkranz (4) gebildet wird, der durch wenigstens einen mit der Antriebswelle (1) umlaufenden Exzenter (7) in eine Taumelbewegung um die Achse (5) des abtriebsseitigen Zahnrades (3) versetzbar ist, wobei zwischen dem Teilkreis-Durchmesser D des Zahnkranzes, dem Teilkreis-Durchmesser d des abtriebsseitigen Zahnrades, dem zwischen der Antriebswelle und dem abtriebsseitigen Zahnrad vorhandenen Untersetzungsverhältnis i und der Exzentrizität e des Exzenters folgende Beziehungen bestehen: d 1 d D-d 2e = D-d
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere als innenverzahnte Zahnkränze ausgebildete, durch wenigstens je einen Exzenter (z.B. 7, 7') in eine Taumelbewegung um die Achse (6) des abtriebsseitigen Zahnrades (3) versetzbare Verzahnungs-Zwischenglieder (4, 4') derart angeordnet sind, daß die jeweiligen Eingriffszonen dieser Zahnkränze gleichmäßig über den Umfang des abtriebsseitigen Zahnrades versetzt sind.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, mit mehreren synchron laufenden Antriebswellen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahnkranz (z.B.4) mit jeder Antriebswelle (z.B. 1,2) durch je einen Exzenter (z.B. 7,8) gekuppelt ist.
4. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung zum Antrieb großer Arbeitsmaschinen, insbesondere Rohrmühlen, Rollenmühlen, Drehrohröfen.