DE3326619C2 - Vorrichtung zur gleichmäßigen Breitenlastverteilung bei Zahnradgetrieben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Zahnradantriebe, bei denen durch Verformung einer Zahnradachse und/oder eines Zahnrades selber, begünstigt durch sehr große Abmessungen, der Zahneingriff gestört wird. Nach der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die auftretenden Abweichungen während des Betriebes meßtechnisch erfaßt werden und das Gegenrad in seiner Lage über Stellantriebe entsprechend den auftretenden Abweichungen korrigiert wird.

Description

a) mindestens eine Lagerstelle (12; 13) des Ritzels (11) für sich in einer oder zwei Richtungen mittels Rechner (10) gesteuerter Stellantriebe (14; 15; 16; 17) verschiebbar angeordnet ist,

b) daß in der Nähe der Zahnenden der Verzahnung d»s Zahnrades (5) an hierfür vorgesehenen Flächen (6: 7) die radialen Abweichungen bezogen auf die ortsfeste Achse (2'3') über Meßeinrichtungen (8; 9) abgetastet, die Drehwinkellagen der Zahnenden des Zahnrades (5) und evtl. des Ritzels (ti) mittels weiterer Meßeinrichtungen (20; 21; 22; 23; 24; 25) in der gemeinsamen Ebene der Acnse (2'3') des Zahnrades (5) und der Achse (12Ί3') des Ritzels (11) oder in deren Nähe abgegriffen und alle Werte dem Rechner (10) zur Verarbeitung zugeführt werden

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Erden der Verzahnung des Zahnrades (5) und eventuell . m Ritzel (11) eine Zahnscheibe (22, 24) spielfrei mit konstant gehaltenem Abstand zwischen den Teilkreisen von Zahnrad bzw. Ritzel und den zugeordneten Zahnscheiben (5, 24) eingreift, welche je einen Drehwinkelgeber (20, 21, 27) antreiben, wobei die Abstände zwischen Zahneingriff von Zahnrad (5) mit Ritzel (11) und den Angriffspunkten der Drehwinkelgeber zur Ermittlung der Achsschränkung im Rechner Berücksichtigung finden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ritzel(U)ein einziger Drehwinkelgeber angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (6; 7) konzentrische Bahnen sind, die mittels Sensoren berührungslos abgeta- 5j stet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zahnenden von Zahnrad und eventuell Ritzel beim Durchlauf der Zähne durch den Eingriffsbereich mittels Sensoren die Drehwin-Beilage (Achsschränkung) berührungslos ermittelt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da8 die verschiebbaren Lagerstellen (12, 13) oder die angeschlossenen Verschiebeorgane mit Kraftmeßeinrichtungen (28) ausgestattet sind, so daß die momentanen Belastungen ermittelt und im Rechner ausgewertet werden können.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach

dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannt sind Antriebe (DE-PS 12 01 644), bei denen das Antriebsritzel in einem Ritzelwagen angeordnet ist, der über Spurkränze, die sich neben und innerhalb der Radverzahnung befinden, mittels Führungsrollen zur Radverzahnung radial geführt wird Eine Ausrichtung nach der Flankenrichtung erfolgt selbsttätig durch Ausbalancieren der Zahndrücke über die Radbreite, indem der Ritzelwagen in Achsrichtung flexibel befestigt ist Das Ausbalancieren der Zahndrücke unterliegt Reibungs- und Massenkräftea

So ist eine Vorrichtung (GB-PS 12 37 161) bekannt, bei der ein Breitenlastausgleich der Verzahnungskräfte mittels hydraulisch abgestützter Lager des Ritzels erfolgt. Die Tangentialkräfte der Verzahnung werden durch beidseitig zum Ritzel angeordnete Hydrauliksysteme, die die Ritzellager tragen, abgestützt Da die Hydrauliksysteme miteinander in Verbindung stehen, erfolgt ein automatischer Lastausgleich, so daß jedes Lager jeweils die halben Tangentialkräfte aufnimmt In einer weiteren Ausführung sind die zuvor beschriebenen Ritzellager einschließlich ihrer Hydrauliksysteme je auf einem in Radialrichtung schwenkbaren Lagerbock angeordnet und die Radialkräfte werden je durch ein weiteres separates Hydrauliksystem aufgenommen. Auch diese Hydrauliksysteme sind miteinander verbunden, so daß die RadNkräfte der Verzahnung sich gleichmäßig auf beide Lager aufteilen. Hierdurch können Änderungen der Achsabstände ausgeglichen werden. Diese Vorrichtung erlaubt selbsttätigen Ausgleich der Zahnkräfte.

Des weiteren ist eine Steuerung eines spielfreien Zahnradantriebes (US-PS 28 95 342) bekannt Der Antrieb erfolgt durch einen Hydraulikmotor. Die Spielfreiheit wird durch eine lastabhängige hydraulische Vorspannung des Antriebsritzeis bewirkt, welches in Umfangsrichtung zu zwei mit diesem in Eingriff stehenden Zwischenrädern verstellbar angeordnet ist Eine elektrische Steuerung sorgt dafür, daß der jeweilige Drehwinkel des Abtriebszahnrades einem vorgegebenen Drehwinkel entspricht. Dies wird durch eine Synchron-Sender-Empfängersteuerung bewirkt, welche über ein Servo-Ventil den Hydraulikmotor entsprechend beaufschlagt. Dabei wird der Drehwinkel des Abtriebszahnrades mit dem Sollwert verglichen. Diese Steuerung dient der Überwachung des Synchronlaufes der Anlage, greift aber nicht in Breitenlastverteilung innerhalb des Zahnradantriebes ein.

Aufgabe der Erf/ndung ist es, eine Vorrichtung zur zwangsläufigen gleichmäßigen Breitenlastverteilung bei in Eingriff stehenden Zahnrädern zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 vorgeschlagen.

Vorrichtungen nach der Erfindung sind besonders da vorteilhaft, wo eine Zahnradachse abhängig von verschiedenen Einflüssen unterschiedliche Lagen und Stellungen einnimmt. Das gleiche gilt, wenn der Außendurchmesser eines Zahnrades, z. B. durch seine Größe bedingt, von der runden Form abweicht. Mit der Vorrichtung kann ein korrekter Zahneingriff gewährleistet und damit eine bessere Ausnutzung der Bauteile erzielt werden. Schäden an der Verzahnung oder gar ein außer Eingriff kommen der Verzahnungen werden vermieden. Dies hat zur Folge, daß die Anlage, die das ortsfest gelagerte Zahnrad trägt, auch leichter ausgeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß Antriebe mit die-

ser Vorrichtung für hohe Zahngeschwindigkeiten geeignet sind. Dies liegt mit daran, daß die für die Einstellbewegung eier Ritzel einschließlich Ritzellager und Ritzelwagen und dgL erforderlichen Kräfte (große Massen) nicht mehr von der Verzahnung aufgebracht werden müssen. Hierdurch wird auch eine verbesserte Zahnflankenparallelität erzielt

In den Zeichnungen sind eine mögliche Ausführungsform eines erfmdungsgemäßen Zahnradgetriebes sowie Meßeinrichtungen zur Ermittlung der Zahnflankenabweichungen vom Sollwert schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. i einen Längsschnkt durch ein Zahnradgetriebe, F i g. 2 einen Querschnitt durch ein Zahnradgetriebe.

In der Fig 1 ist eine Trommel 1 dargestellt welche mittels Lager 2, 3 ortsfest gelagert ist Die Trommel trägt einen Flansch 4, an dem ein Zahnrad 5 (Zahnkranz) konzentrisch zur Trommel und damit konzentrisch zur Achse 2'3^: befestigt ist Das Zahnrad 5 ist beidseitig auf der Innenseite in der Nähe der Zahnenden mit zur Verzahnung konzentrischen Zylinderflächen 6, 7 versehen, die über ebenfalls ortsfest angeordnete Meßwertgeber (Meßeinrichtungen) 8, 9 radial bezüglich ihres Abstandes zum Meßwertgeber abgetastet werden. Der Abstand stellt ein Maß für die Verlagerung der Verzahnung dar. Mit den so ermittelten Werten können Achsabstandsänderungen und, da die Messungen beidseitig vorgenommen werden, auch Achsneigungen festgestellt werden.

In der Fig. 2 ist ein Drehwinkelgeber 27 dargestellt, der mit seiner Zahnscheibe 24 spielfrei oder spielarm in die Verzahnung des Zahnrades 5 eingreift Der Eingriff erfolgt in der Ebene der Achsen von Zahnrad 5 und Ritzel Il oder in dessen Nähe. Der Drehwinkelgeber 27 wird durch eine Tangentialstrebe 23 gelenkig aber ortsfest gehalten. Zwei Führungsrollen 25, die auf konzentrischen Bahnen 6, 26 spielfrei angeordnet sind, sorgen dafür, daß die Zahnscheibe 24 immer gleichmäßig tief in die Verzahnung des Zahnrades 5 eintaucht Derartige Meßeinrichtungen sind beidseitig des Zahnrades 5 angeordnet so uaß durch den Vergleich der Drehwinkel an beiden Seiten des Zahnrades eine Schrägstellung der Verzahnung und damit die Achsschränkung jederzeit ermittelt werden kann.

Die durch die Meßwertgeber 8, 9 und die beiden Drehwinkelgeber 27 ermittelten Werte werden einer Rechner-Veistärker-Einrichtung (Rechner) 10 (nicht dargestellt) «geführt und dort in entsprechende Signale für Stellar triebe 14.15,16,17 umgewandelt.

Die Stellantriebe 14, 16 bzw. 15, 17 sind einerseits ortsfest abt-'r gelenkig mn dem Fundament oder Rahmen verbunden und tragen andererseits paarweise je ein Lager !<. bzw. 13, mit denen ein Ritzel Ii zum Antrieb des Zahnrades 5 gelagert wird. Je zwei Stellantriebe sind für <iie Fixierung eines Lagers zuständig. Da sie in einem Winkel (hier 90°) zueinander angeordnet sind, ist jedes Lager für sich in einer Ebene beliebig einstellbar. Somit kann das Ritzel 11 jeder Bewegung des Zahnrades 5 nachgeführt werden. Auftretende Axialkräfte werden von einer Querstütze 18 aufgenommen.

Werden beim Ritzel 11 auch unzulässige Verformungen erwartet, so können auch an den Enden der Ritzelverzahnung Drehwinkelgeber 20, 21 mit Zahnscheiben 22 angeordnet werden. Diese Drehwinkelgeber sind an den Lagern 12, 13 befestigt. Die hiermit ermittelten V/erte werden dann im Rechner den anderen Werten überlagert um die richtige Einstellung zu ermitteln.

Um für die Ausführung der Korrekturbewegungen durch die Stellantriebe noch eine gewisse Zeit zur Verfügung zu haben, können die Meßstellen in Drehrichtung 19 gesehen vor dem Zahneingriff von Zahnrad 5 und Ritzel 11 angeordnet werden.

Im Bedarfsfall ist daran gedacht die Lagerkräfte der Lager 12, 13 festzustellen (messen) und ebenfalls dem Rechner als Information zuzuleiten. Hiermit können außergewöhnliche Fehler und Fehler im System festgestellt und auch über ein entsprechendes Rechnerprogramm ausgeglichen oder angezeigt werden. Zur Ermittlung der Lagerkräfte können die Stellantriebe 14, 15,16,17 alle oder teilweise mit zusätzlichen Kraftmeßeinrichtungen ausgerüstet werden. Die Stellantriebe können elektrisch, hydraulisch oder sonstwie angetrieben werden.

Es ist daran gedacht nicht jeden Meßwert der Meßeinrichtungen, sondern geeignete Durchschnittswerte für Korrekturen heranzuziehen, bei denen auch die Tendenz mit Berücksichtigung Findet. Dabei kommt den Kraftmeßwerten in erster Linie eine Kontrollfunktion zu. Es sind allerdings auch Antriebe d.Hcbar, bei denen nur die Kraftnießwerte zur Korrekter herangezogen, werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur gleichmäßigen Breitenlastverteilung bei Zahnradgetrieben, beziehend aus einem Ritzel (11) und einem Zahnrad (5), welches vornehmlich große Abmessungen aufweist, zum Antrieb von Trommeln, Drehöfen, Rohrmühlen oder dgl, wobei vornehmlich das Zahnrad eine instabile Achse mit ortsfester Lagerung aufweist und die Lagerstellen des Ritzels je in einer senkrechten Ebene zur ortsfest gelagerten Achse verschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß