DE3212667A1

DE3212667A1 - Motorisches getriebe

Info

Publication number: DE3212667A1
Application number: DE19823212667
Authority: DE
Inventors: geb. Konkol Eva 1116 Budapest Balsay; István Dipl.-Ing. 1026 Budapest Kizman; Gábor Dipl.-Ing. Dr. 1021 Budapest Mikes; Antal Dipl.-Ing. 1214 Budapest Szerelmy; András Dipl.-Ing. 1221 Budapest Wieser
Original assignee: MEZOEGAZ GEPGYAR SZOLGALT VALL; MEZOEGEPFEJLESZTOE INTEZET
Current assignee: MEZOEGAZ GEPGYAR SZOLGALT VALL; MEZOEGEPFEJLESZTOE INTEZET
Priority date: 1981-04-06
Filing date: 1982-04-05
Publication date: 1982-11-25
Also published as: DE3212667C2; IT8220588A0; FR2503309A1; HU185251B; FR2503309B1; DD202200A5; IT1150762B

Description

HOFFMANN · Εί-ΤΟΜΕ &' PARTWTlSR

PAT13 N TAN WALTE

DR. ING, E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl Pl.-I N G.W. EITlE · DR. RER. N AT. K. HOFFMAN N · Dl PL.-1 NG. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MO NCH EN 81 · TELEFON (009) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

36645 t/hl

1. MEZÖGEPFEJLESZTÖ INTEZET, Budapest I. /Ungarn

2. MEZÖGAZDASAGI GEPGYARTO ES SZOLGALTATO VALLALAT Monor/Ungarn

Motorisches Getriebe

Die Erfindung betrifft ein motorisches Getriebe.

Mit Motoren versehene, ein- oder mehrstufige Stirnrad-Getriebe stellen in der Maschinenbau-Praxis sehr häufig eingesetzte Antriebseinheiten dar. Der Grund für den bevorzugten Einsatz ist in erster Linie darin zu sehen, daß die Getriebe mit ihrer Energiequelle (die in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle ein Elektromotor ist) eine geschlossene Einheit bilden, die ein großes Drehmoment liefert, wobei die Ausgangsdrehzahl je nach Bedarf genau gewählt werden kann (im Gegensatz zu jenen Drehzahlen, die an die antreibende Energiequelle gebunden sind).

Der konstruktive Aufbau der bekannten, mit einem Motor versehenen Getriebe ist folgender: Der antreibende Motor ist direkt, oder über eine Wellenkupplung an die Eingangswelle des Getriebes angeschlossen, an welchem das eine Zahnrad der ersten Stufe angeordnet ist und die erste Vorgelegewelle an eines seiner Zahnräder anschließt. Da die Getriebe

solchen Typs fast ausnahmslos Reduktoren sind, ist die Umfangsgeschwindigkeit der Zahnräder der ersten Stufe größer als die der übrigen Zahnräder des Getriebes. Derartige Getriebe sind also zweckmäßigerweise derart ausgestaltet, daß das größere Zahnrad der ersten Stufe mit Schmieröl in Berührung kommt und somit den ölnebel erzeugt, der dann sämtliche übrigen Zahnräder und Lager des Getriebes schmiert. Das auf der ersten Vorgelegewelle eingebaute andere Zahnrad steht je nach der Anzahl der Stufen entweder mit dem Zahnrad der Ausgangswelle oder mit einem Zahnrad der zweiten Vorgelegewelle in Verbindung (Bei eingängigem Antrieb ist selbstverständlich das größere Zahnrad des ersten Ganges direkt auf die Ausgangswelle aufgezogen und keine Vorgelegewelle vorhanden). Das zweite Zahnrad der zweiten Vorgelegewelle schließt an das Zahnrad der Ausgangswelle an. Aufgrund dieses Aufbaues haben Getriebe dieses Typs je Stufe ein Zahnradpaar, wobei auf der Eingangs- und Ausgangswelle je ein Zahnrad auf den Vorgelegewellen jedoch je zwei Zahnräder angeordnet sind. Die Wellen und ihre Zahnräder werden von einem Gehäuse umgeben, dessen Öffnungen mit einem Deckel verschlossen sind, während die Wellen im Gehäuse bzw. in den Deckeln gelagert sind. Die Wellen sind - im Falle von Stirnrad-Getrieben - zueinander parallel und eben bzw. räumlich angeordnet.

Im allgemeinen sind auf der einen Seite des Getriebes die zum Einbau bzw. zur Befestigung dienenden Grundplatten ausgestaltet. Diese Grundplatten ergeben eine Ebene, die zu den Wellen parallel verläuft. Der Abstand zwischen der Ebene der Grundplatten und der Mittellinie der Ausgangswelle wird die Wellenhöhe des Getriebes genannt. Die gegenwärtig bekannten motorischen Getriebe haben nur eine einzige Grundfläche, welche somit auch nur eine einzige Wellenhöhe determiniert. In dieser Weise aufgebaut sind z.B. die im Handel unter den Typennamen "SEW" und "BAUMÜLLER" (in

der BRD), oder als "VEM" (in der DDR) erhältlichen motorischen Getriebe.

Für alle diese Getriebe ist kennzeichnend, daß die zur Befestigung und Fixierung des Getriebes dienenden Grundfläche auf der einen bevorzugten Seite des Gehäuses angeordnet sind. Bezogen auf eine einzige/, durch die Grundflächen gegebene Ebene sind alle Teile und Armaturen des Triebwerkes in einer einzigen, festgelegten Stellung angeordnet.

An die Einbauarbeit von motorischen Getrieben werden hinsichtlich der technischen Praxis sehr strenge Anforderungen gestellt. Die am häufigsten geforderten Einbaupositionen sind: Fixierbarkeit auf einer horizontalen ebenen Grundfläehe (in diesem Falle befindet sich die Ausgangswelle über der Ebene dieser Grundfläche), Fixierbarkeit an einer horihontalen Deckenfläche (die Ausgangswelle befindet sich bei dieser Anordnung unter der Deckenfläche), Fixierbarkeit rechts oder links an einer Vertikalwand (in diesen Fällen verläuft die Grundfläche des Getriebes vertikal und die oben definierte Wellenhöhe wird von rechts bzw. von links eingemessen) . Diese Einbaupositionen werden in den internationalen Normen mit "B3", "B6", "B7" und "B8" bezeichnet.

Da sich an die Ausgangswelle der motorischen Getriebe in der überwiegenden Anzahl der Fälle ein Riemen- Kettenoder Zahnradtrieb anschließt und somit die Ausgangswelle in radialer Richtung von einer beträchtlich belastenden Antriebsart beansprucht wird, ist für solche Getriebe der wichtigste technische Parameter - außer dem Ausgangsdrehmoment und der Ausgangsdrehzahl - die radiale Belastbarkeit der Ausgangswelle.

Wie bekannt wird die radiale Belastbarkeit der Ausgangswelle der Zahnradgetriebe durch die Eigenschaften:

—6 —

Festigkeit,

Formänderungsverhalten und Lebensdauer (der Lager und Wellen)

begrenzt. Wenn ansonsten die konstruktive Ausgestaltung der Ausgangswelle des Getriebes zweckentsprechend ist, ist der ausschlaggebende (auch durch Berechnung gut erfaßbare) Parameter die Lebensdauer der Lager. Auf die Lager einer Zahnradwelle wirken meistens Radial- und Axialkräfte ein, die durch Eingreifen der Zähne und deren Beanspruchung horvorgerufon worden. Sind die Komponenten dieser Kräfte bekannt, so kann die äquivalente Belastung aus den Lagerkatalogen und die Lebensdauer mit einer (auch von ISO empfohlenen) Formel berechnet werden.

Auf die Ausgangswelle wirken jedoch bei der Momentübertragung auch radiale (eventuell auch axiale) Kräfte ein, die an den Lagerpunkten Reaktionskräfte hervorrufen. Bei rein radialer Außenbelastung wirken die Reaktionskräfte in der Ebene der radialen Belastung (konstante Lage) während die radialen Reaktionskräfte des Zahnrades mit diesen jeweils einen Winkel einschließen.

Die resultierende radiale Belastung eines Wälzlagers ist nach Fig. 1 die Summe der Vektoren der beiden Kräfte. Die Bezeichnungen in Fig. 1 bedeuten:

K- - am Zahnrad axial angreifende Kraft R - am Zahnrad radial angreifende Kraft P - am Zahnrad wirkende Umfangskraft F - radiale Wellenbelastung (z.B. durch

einen Kettentrieb)
R_ , K-, P , Fj. - durch die obigen Kräfte erzeugte Reaktionskräfte an dem Lagerpunkt . "A"

-7-

Κ_β, Ρ_β, F_B - durch die obigen Kräfte

erzeugte Reaktionskräfte an dem Lagerpunkt "B".

Da sich sowohl die Größe als auch die Stellung der Radialreaktion des Zahnrades gegenüber der Außenbelastung ändern kann (durch Änderung der Zahnrad-Drehrichtung) ist am Ausgangswellenende die zu einer gewünschten Lebensdauer der Lager gehörige zuläßige Belastung im Allgemeinfall eine Funktion der relativen Stellung dieser Außenbelastung und der Drehrichtung der Welle.

In Fig. 2 und Fig. 3 wird die radiale Belastbarkeit der Ausgangswelle eines bekannten motorischen Getriebes für die verschiedenen Drehrichtungen (in rechtem

oder linkem Drehsinn) für eine gegebene Lager-Lebensdauer dargestellt. Die zuläßige Größen der auf die Grundfläche des Getriebes bezogenen, verschieden gerichteten Radialkräfte (F) sind als Vektoren dargestellt. Es ist gut zu erkennen, daß

die Größe' der zuläßigen Wellenbelastungen in den verschiedenen Richtungen jeweils eine andere ist und daß ferner der Unterschied beträchtlich ist.

In Fig. 4 und Fig. 5 wird die zuläßige Radialbelastung der Ausgangswelle eines anderen motorischen Getriebes für die gegebene Lagerlebensdauer in prozentueller Darstellung bei Drehung in zwei entgegengesetzten Richtungen dargestellt. Die Winkelwerte bezeichnen

die Richtung der auf die Ausgangswelle einwirkenden Radialkraft (F), bezogen auf eine Ebene, die durch einen gegebenen konstanten Punkt des Getriebes, nämlich den Eingriffpunkt des auf der Ausgangswelle befindlichen Zahnrades und der Mittel-

-8-

linie der Ausgangswelle bestimmt ist. Die Lage dieser Ebene ist - bezogen auf die Grundfläche des Getriebes - konstant.

Aus den obigen Darlegungen geht hervor, daß sich die Größe der zuläßigen radialen Wellenbelastung - je nach ihrer Richtung - beträchtlich ändert, und daß sie einen Höchst- und einen Mindestwert (F bzw. F . ) hat. Wenn die günstige Wellenbelastungsrichtung mit der vom Betreiber gewünschten Richtung übereinstimmt, so daß auch die Grundfläche des Getriebes sich in der gewünschten Stellung befindet, so kann das Getriebe gut ausgenützt werden und erreicht die gewünschte Lebensdauer, andernfalls aber - und dies kommt in der Praxis häufiger vor - gelingt das nicht. Da in der technischen Praxis die benötigten Einbaustellungen und die Belastungsrichtungen überaus variabel sind, ist das Zusammentreffen der gewünschten Einbaupositionen und zugleich auch der günstigen Belastungsrichtung unwahrscheinlich und hat deshalb Zufallscharakter. Da sich der Hersteller dessen bewußtist, wird er - um Schaden und daraus resultierende Garantieansprüche zu vermeiden - gezwungen sein, dem Käufer jenen radialen Belastungswert anzugeben, den das Getriebe in jeder Belastungsrichtung aufzunehmen vermag. Dies ist jedoch der Minimalwert der Wellenbelastung (^F _m-_n)· Ist jedoch der Bedarf des Betreibers größer als dieser Wert, so ist er gezwungen, ein größeres Getriebe zu wählen, obwohl ihm hinsichtlich des Momentbedarfes auch das kleinere Getriebe entsprechen würde.

Aufgabe der Erfindung ist, den oben geschilderten Mängeln abzuhelfen und ein Getriebe zu schaffen, bei welchem eine Überdimensionierung und der daraus folgende Mehraufwand vermieden werden kann, wobei das Getriebe bei relativ geringem Aufwand universelle Einbaumöglichkeiten bieten soll.

^m ·· · ·· · · · sj ζ Ι ζ ο ο /

-9-

Diese Aufgabe wird bei einem Getriebe der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Einheit zum Anbauen mindestens zwei, zum Anbau dienende Grundflächen aufweist.

Die Grundlage der Erfindung liegt in der Erkenntnis, daß die gestellte Aufgabe mit einem motorischen Getriebe zu lösen ist, welches stets derart eingebaut werden kann, daß die günstigste Radialbelastungsrichtung der Ausgangswelle angenähert mit der effektiven Belastungsrichtung zusammenfällt. Hierbei kann also - abweichend von der bisherigen Praxis - die auf die Ausgangswelle einwirkende äußere Radialkraft angenähert mit der Richtung der für den gegebenen Antrieb zuläßigen maximalen Radialkraft zusammenfallen, unabhängig von der erwünschten Einbauposition des Getriebes.

Zweckmäßig ist eine solche Ausführung, bei welcher die das Anbringen sichernde Einheit als viereckiger oder in sonstiger Weise geformten polygoner Rahmen ausgestaltet ist, wobei dann jede Seitenfläche des Rahmens als Grundfläche für das Anbauen ausgestaltet ist.

Erfindungsgemäß ist auch eine solche Lösung möglich, bei welcher die Einheit zum Anbringen des Gehäuses nur eine Anschlußsohle aufweist, also nur eine einzige Grundfläche besitzt, deren relative Stellung zum Gehäuse jedoch veränderbar ist.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen Fig. 6 bis 10 näher erläutert werden. Es zeigt:
30

Fig. 6 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen motorischen Getriebes in Seitenansicht, teils im Schnitt,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Fig. 6, teilweise abgeschnitten,

-10-

Fig. 8 eine Vorderansicht des Getriebes nach Fig. 6,

Fig. 9 Einbaubeispiele A bis D des Getriebes nach den

Fig. 6 bis 8 in Seitenansicht und 05

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsmäßen Lösung in einer Vorderansicht.

Wie aus den Fig. 6 bis 8 zu ersehen ist, greift ein auf einer Eingangswelle 1 aufgezogenes Zahnrad 2 in ein auf einer ersten Vorgelegewelle 3 befestigtes Zahnrad 4 ein. Ein anderes Zahnrad 5 der ersten Vorgelegewelle 3 wiederum greift in ein Zahnrad 7 auf einer zweiten Vorgelegewelle 6 ein. Schließlich treibt ein Zahnrad 8 der zweiten Vorgelegewelle 6 ein Zahnrad 10 auf einer Ausgangswelle 9.

Das Getriebe hat ein Gehäuse 11, das auf beiden Seiten mit je einem Deckel 12 und 13 versehen ist (Fig. 6). Im Gehäuse 11 bzw. in den Deckeln 12 und 13 sind die erwähnten Wellen in an sich bekanner Weise gelagert. Die Eingangswelle 1 ist über eine Wellenkupplung 15 mit einer Antriebseinheit 16, in diesem Falle mit einem Elektromotor in Antriebsverbindung (Die Welle des Elektromotors kann zugleich auch die Eingangswelle sein, wobei dann das Zahnrad 2 auf dieser Welle aufgezogen ist.).

Das obige Getriebe ist dreistufig (Bei der zweistufigen Ausführung entfallen sowohl die zweite Vorgelegewelle 6 als auch die Zahnräder 7 und 8, während das Zahnrad 10 direkt mit dem Zahnrad 5 zusammenarbeitet).

Das Getriebe besitzt eine Einheit zum Anbauen, die in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung mit vier Grundflächen ausgestaltet, und als Ganzes mit 14 bezeichnet ist. 35

Die Einheit zum Anbauen 14 besteht nach den Fig. 6 bis 8 aus den Anbaurahmen 14_A und 14_, welche fest an den beiden Seiten des Gehäuses vorgesehen sind. Die Anbaurahmen 14_Λ und 14 sind im vorliegenden Falle als Rechtecke ausgestaltet, bei denen jede der Außenseiten als Grundfläche (Basisfläche) dienen kann (sie sind mit Bezugsnummer 17/ 18/ 19 und 20 bezeichnet). Die von den Grundflächen 17 bis 20 bis zur Mittellinie der Ausgangswelle gemessenen Distanzen h₁ bzw. h- bzw. h₃ bzw. h, sind in vorliegendem Falle verschieden, d.h.

sie nehmen der Reihe nach zu. Die Anbaurahmen 14, und 14_D sind für die hier nicht eingezeichneten Befestigungsschrauben mit Öffnungen 21 versehen.

Bei der obigen Ausführungsart ist somit ein Einbau der Anbaurahmen 14_A, 14_ß in vier Posituren möglich, ohne daß sich dabei die räumliche relative Stellung der Bauelemente im Getriebe ändern würde. Das aber hat den Vorteil, daß man das Getriebe jeweils in jener Stellung einbauen kann (siehe Fig. 2 und Fig. 3), welche der zu erwartenden äußeren Radialbelastung der Welle am besten entspricht. Auf diese Weise ist eine Überbemessung des Getriebes und der damit verbundene Mehraufwand an Material, Gewicht und Kosten völlig zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die erfindungsgemäße Lösung der Einbau an der Arbeitsmaschine, d.h. der Anschluß wesentlich vereinfacht wird.

Mit der obigen Ausgestaltung ist auch der Vorteil verbunden, daß z.B. bei den Einbaubeispielen A bis D nach Fig. 9 der Schmierölstand 22 immer unverändert bleibt. Dadurch ist stets eine optimale Schmierung gesichert und die Lebensdauer des Getriebes wird verlängert. Hierzu kommt noch der Vorteil, daß man nicht - je nach der Einbaustellung - unterschiedliche Mengen an Schmieröl zugeben muß (wie dies bei bekannten Lösungen notwendig ist).

W * »Vtt « .. Ht * V « W V W

-12-

Die Distanzen h.. bis h. wurden nach der standardisierten Zahlenreihe der Wellenhöhen der allgemein gebräuchlichen Antriebs-Maschinen gewählt. Auf diese Weise kann das gleiche Getriebe an Arbeitsmaschinen von verschiedenem Ausgangswellenabstand (h) eingesetzt bzw. angeschlossen werden.

Die Anbaurahmen 14. und 14_ß können auch durch einen einzigen massiven Rahmen ersetzt werden, der dann beliebig polygonal, z.B. als Sechseck oder auch als Achteck ausgestaltet werden kann. Die Anbaurahmen 14,, 14 können ferner an dem Gehäuse 11 z.B. durch Schraubverbindungen befestigt werden.

In Fig. 10 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung zu sehen, bei welcher die Einheit zum Anbauen 14 als eine Anbauplatte 24 mit einer einzigen Grundfläche 23 ausgebildet ist, deren relative Stellung - bezogen auf das zylindrische Gehäuse 11 - erfindungsgemäß veränderbar ist. Hierzu ist im vorliegenden Fall die Einheit zum Anbauen 14 mit Ringen 25 versehen, welche am Gehäuse 11 fest angebracht sind. An den Ringen 25 kann eine Anbauplatte 24 mit Schrauben 26 einstellbar befestigt werden, wobei die Schrauben durch Bohrungen 27 oder Nuten 28 der Ringe 25 hindurchgeführt sind. Entsprechend der Anzahl der Bohrungen 27 bzw. Ausgestaltung der Nuten 28 kann bei dieser Ausführungsform die Einbaumöglichkeit für jede beliebige Stellung sichergestellt werden.

Leerseite

Claims

HOFFMANN · ΕΪΤΕΕ ά* PAT IS N TAN W X LT15 DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PU-I NG. W. E ITLE · DR. R ER. N AT. K. HO FfMAN N · D I PL.-1 N G. W. LEHN DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELtASTRASSE 4 · D-8000 MDN CH EN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATH E) 36645 t/hl

1. MEZÖGEPFEJLESZTö INTEZET, Budapest I./Ungarn Krisztina Körut 55

2. MEZÖGAZDASAGI GEPGYARTO ES SZOLGALTATO VALLALAT Monor/Ungarn

Motorisches Getriebe

Patentansprüche

( 1.) Motorisches Getriebe mit einem Gehäuse und einer Ausgangswelle, wobei das Gehäuse eine Einheit zum Anbauen besitzt, deren Grundfläche zu der Ausgangswelle parallel verläuft, dadurch gekennzeichnet , daß die Einheit zum Anbauen (14) mindestens zwei, zum Anbau dienende Grundflächen (17, 18, 19, 20) aufweist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zum Anbauen (14) als Anbaurahmen (14,; 14_) ausgebildet ist, dessen Außenflächen (17 bis 20) jeweils für sich als Grundflächen ausgebildet sind.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anbaurahmen (14,.; 14_ß) ein rechtwinkliges Viereck ist, dessen Grundflächen (17 bis 20) sich von der Mittellinie der Ausgangswelle (9) jeweils in einem

anderen Abstand (h., , h₀, h.,, h.) befinden.

4. Getriebe mit einem Gehäuse und einer Ausgangswelle, wobei das Gehäuse mit einer Einheit zum Anbauen versehen ist, deren Grundfläche mit der Ausgangswelle parallel verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf das Gehäuse (11) die relative Stellung einer, eine einzige Grundfläche (23) besitzenden Anbauplatte (24) der Einheit zum Anbauen (14) veränderbar ist.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Einheit zum Anbauen (14) einen zur Ausgangswelle (9) quergerichteten Ring (25) aufweist, der am Gehäuse (11) befestigt ist, und zwecks einstellbarer Fixierung der Anbauplatte (24) mit Bohrungen (27) oder Nuten (28) versehen ist.