DE3330204C2

DE3330204C2 - Stirnradgetriebe für den Antrieb eines Walzenmantels

Info

Publication number: DE3330204C2
Application number: DE3330204A
Authority: DE
Inventors: Christian 7920 Heidenheim Schiel
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1983-08-20
Filing date: 1983-08-20
Publication date: 1986-07-31
Also published as: GB2145187A; JPS6078137A; FI74785C; SE8404020L; FI842973A; JPH0461221B2; US4676117A; FI842973A0; SE8404020D0; ATA220284A; FI74785B; GB8417243D0; GB2145187B; DE3330204A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stirnradgetriebe für den Antrieb eines Walzenmantels, der an seinem einen Ende einen Außenzahnkranz trägt. Walzenmantel und Außenzahnkranz sind gemeinsam über ein Pendellager gelagert, das konzentrisch innerhalb des Außenzahnkranzes angeordnet ist. Ein mit dem Außenzahnkranz kämmendes Ritzel ist ebenfalls über ein konzentrisch in seinem Inneren angeordnetes Pendellager gelagert. Beide Pendellager ruhen in dem gleichen Abstützbock. Außenzahnkranz und Ritzel haben an einer Stirnseite je einen Anlaufbund. Deren Laufflächen berühren sich während des normalen Betriebes, so daß die Achsen der beiden Zahnräder zueinander parallel sind. Eine das Ritzel antreibende Zahnkupplungswelle ist derart schräggestellt, daß ein am Ritzel angreifendes Kippmoment die beiden Anlaufbunde in Kontakt hält.

Description

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

d) an einer Stirnseite des Außenzahnkranzes (47) ist in einem Abstand (a)von der Verzahnung ein Anlaufbund (9) vorgesehen mit einer zum Außenzahnkranz konzentrischen Lauffläche, deren Durchmesser ungefähr gleich dem Wälzkreisdurchmesser des Außenzahnkranzes ist;

e) am Ritzel (34) ist ein entsprechender Anlaufbund (8) vorgesehen;

f) die Summe der Laufflächen-Durchmesser der beiden im Betrieb aufeinander abwälzenden Anlaufbunde (8,9) ist gleich dem Doppelten des Achsabstandes von Außenzahnkranz (47) und Ritzel (34);

g) es sind Mittel vorgesehen, um die Anlaufbunde (8 und 9) während des Betriebes in gegenseitigem Kontakt zu halten.

2. Stirnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel und der Außenzahnkranz (47) mit einer derartigen Schrägverzahriung versehen sind, daß das aus der Axialkomponente der Zahnkraft am Ritzel (34) resultierende Kippmoment die beiden Anlaufbunde (8 und 9) miteinander in Kontakt hält.

3. Stirnradgetriebe mit Geradverzahnung nach Anspruch 1, bei dem das Ritzel (34) über eine Gelenkwelle, vorzugsweise eine Zahnkupplungswelle (32), angetrieben wird, gekennzeichnet durch eine derartige Schrägstellung der Gelenkwelle (32), daß das daraus resultierende und am Ritzel (34) angreifende Kippmoment die beiden Anlaufbunde (8 und 9) in Kontakt hält.

4. Stirnradgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Schrägstellung der Gelenkwelle (32) — zwecks Umkehrung des am Ritzel angreifenden Kippmoments — verstellbar ist (F ig. 3).

5. Stirnradgetriebe mit einem die Gelenkwelle (32) antreibenden Getriebeelement (70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeelement (70) exzentrisch in einem verdrehbar im Abstützbock (54) ruhenden Lagerschild (3Oa^ gelagert ist.

6. Stirnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen

Stirnseite von Ritzel (34) und Außenzahnkranz (47) jeweils ein Bund (78, 79) vorgesehen ist. deren Abmessung ein gewisses Spiel zwischen Ritzel und Außenzahnkranz zuläßt

7. Stirnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Pendellager (35) des Ritzels (34) auf einem im Abstützbock (54) befestigten Lagerzapfen (36) ruht, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch innerhalb des Ritzels (34) ein Kippbegrenzungsring (7) vorgesehen ist, der sich an den Lagerzapfen (36) anlegen kann.

Die Erfindung betrifft ein Stirnradgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Stirnradgetriebe ist insbesondere für den Antrieb eines hohlen Walzenmantels geeignet, der um ein feststehendes Innenteii rotiert Walzen dieser Art sind z. B. Durchbiegungseinstellwalzen oder Saugwalzen, wie sie in der Papierindustrie, beispielsweise in Entwässerungspressen, Glättwerken od. dgl. angewendet werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind äquidistant gelagerte Durchbiegungseinstellwalzen, bei denen die Lager des Walzenmantels, die Lager der Gegenwalze und die kugeligen Abstützungen des Joches (Biegeträger, der sich durch den Walzenmantel erstreckt) in wenigstens angenähert gleicher Lagerentfernung angeordnet sind.

Ein Stirnradgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 ist bekannt aus der DE-OS 30 24 575, F i g. 3. Danach ist der Außenzahnkranz des Stirnradgetriebes starr mit dem Walzenmantel verbunden. Konzentrisch im Inneren des Außenzahnkranzes befindet sich ein Pendellager; d. h. der Mittelpunkt des Pendellagers liegt wenigstens angenähert in der zur Walzendrehachse senkrechten Mittelebene des Außenzahnkranzes. In ähnlicher Weise ist ein mit dem Außenzahnrad kämmendes Ritzel gelagert. Diese im Vergleich zu anderen bekannten Konstruktionen recht einfache Getriebebauweise erlaubt es, daß sich die beiden Zahnräder während des Betriebes bis zu einem gewissen Grade schräg stellen. Dies kann z. B. dann vorkommen, wenn sich im Betrieb der Walzenmantel durchbiegt oder wenn die gesamte Walze auf Schwenkhebeln aus einer Ruhestellung in eine Betriebsstellung oder zurück geschwenkt wird. Im letzteren Falle muß berücksichtigt werden, daß sich die Schwenkhebel in der Regel nicht

so exakt synchron bewegen.

Die genannte Druckschrift offenbart also eine Entwicklung in die richtige Richtung. Es wurde nun jedoch erkannt, daß bei der bekannten Bauweise die Gefahr besteht, daß das Ritzel beim Betrieb senkrecht zur Eingriffsebene der Verzahnung pendeln kann. Das heißt es kippt um einen kleinen Winkel aus der Normalstellung, bei der die Achsen und Zahnflanken der beiden Zahnräder parallel zueinander liegen. Sobald das Ritzel kippt, ist eine Berührung der Zähne nur noch in einem schmalen Bereich in der Mitte der Zahnräder gegeben, so daß dort die Gefahr einer Überlastung besteht Das Kippen oder Pendeln des Ritzels wird immer dann auftreten, wenn eine unsymmetrische Last auftritt, beispielsweise durch Fluchtungsfehler zwischen dem Walzenmantel und der Antriebswelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus der DE-OS 30 24 575 bekannte Getriebe dahingehend zu verbessern, daß die Achsparallelität der beiden Zahn-

räder während des normalen Betriebes erhalten bleibt

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach wird an nur einer der beiden Stirnseiten des Außenzahnkr*'.nzes und des Ritzels ein Anlaufbund-Paar vorgesehen, deren Laufflächen-Durchmesser derart bemessen sind, daß die Zähne der beiden Zahnräder, wenn sich die Anlaufbunde im Betrieb aufeinander abwälzen, möglichst exakt zueinander parallel sind. Hierdurch wird während des normalen Betriebes ein gleichmäßiges Tragen der Zähne über ihre ganze Breite sichergestellt Die Laufflächen-Durchmesser der Anlaufbunde können jeweils gleich dem Wälzkreis-Durchmesser sein. Hiervon kann jedoch auch abgewichen werden, soweit das Merkmal f) des Anspruches 1 erfüllt bleibt Die Laufflächen der Bunde können zylindrisch oder ballig ausgebildet sein.

Dadurch, daß die genannten Anlaufbunde nur auf einer der beiden Stirnseiten der Zahnräder vorgesehen sind, werden gelegentliche größere WinkelveiLagerungen des Walzenmantels aus der Normalstellung (wie sie beim Verschwenken der Walze im Leerlauf oder beim Stillstand vorkommen können) ermöglicht. Hierbei wird berücksichtigt daß sich bei einer solchen Winkelverlagerung der Achsabstand zwischen den beiden Zahnrädern verringert und daß dies — wegen der Anlaufbunde — ein Kippen des Ritzels relativ zum Außenzahnkranz in der Gegenrichtung zur Folge hat. Wenn also, wie weiter unten erläutert, auch auf der anderen Seite des Zahnradpaares ein Bund-Paar vorgesehen wird, dann muß zwischen diesen Bunden so viel Spiel bestehen, daß die erforderlichen Winkelverlagerungen des Walzenmantels möglich sind. Ein solches zusätzliches Bund-Paar ist somit nicht in der Lage, während des normalen Betriebes die Parallelität der Zähne der beiden Zahnräder sicherzustellen. Hierzu kann allein das zuerst erwähnte Anlaufbund-Paar dienen.

Um trotzdem sicherzustellen, daß während des Betriebes die Laufflächen der Anlaufbunde auch tatsächlich miteinander in kontakt stehen (d. h. sich aufeinander abwälzen), muß noch ein weiteres Mittel vorgesehen werden. Hierfür kommen zwei Alternativen in Betracht. Gemäß Anspruch 2 wird am Ritzel und am Außenzahnkranz eine speziell ausgebildete Schrägverzahnung vorgesehen. Diese kann jedoch immer nur in der einen Drehrichtung in dem gewünschten Sinne wirken. Die andere Möglichkeit ist im Anspruch 3 angegeben. Danach wird das nötige Kippmoment auf das Ritzel (um die Anlaufbunde in Kontakt zu halten) durch eine Schrägstellung der das Ritzel antreibenden Gelenkwelle erzeugt durch exzentrische Lagerung der die Gelenkwelle antreibende Antriebswelle gegenüber dem Ritzel. Vorzugsweise wird als Gelenkwelle eine Zahnkupplungswelle vorgesehen. Die Schrägstellung dieser Zahnkupplungswelle muß eine Komponente in Richtung parallel zur Eingriffslinie der Getriebe-Verzahnung haben. Hierbei wird durch die Reibung der Zahnkupplung im Ritzel das gewünschte Kippmoment auf das Ritzel erzeugt. Man muß in diesem Zusammenhang allerdings beachten, daß die Richtung des Kippmoments einerseits von der Richtung der Schrägstellung der Zahnkupplungswelle und andererseits von der Richtung der Drehmomentübertragung abhängt. Ändert sich also die Richtung der Drehmomentübertragung (beispielsweise durch Umkehr der Drehrichtung), so muß auch die Richtung der Schrägstellung der Zahnkupplungswelle geändert werden (Ansprüche 4 und 5). In jedem Falle kann man bei Schrägstellung der Zahnkupplungswelle an den Getriebe-Zahnrädern eine Gerad-Verzahnung vorsehen, so daß ein Axialhub vermieden wird.

Die schon erwähnten zusätzlichen Bunde, die auf der Gegenseite der Zahnräder angeordnet werden können, haben den Zweck, daß beim Kippen des Ritzels in Gegenrichtung die Kanten der Zähne nicht auf Grund laufen, beispielsweise während des Auslaufens beim Abstellen des Antriebes. Hierbei kann eine Drehmomentübertragung in der umgekehrten Richtung stattfinden (Bremsbetrieb). Bei diesem Betriebszustand tragen zwar die Zähne dann nur auf einer begrenzten Breite im Mittelbereich. Dies ist jedoch zulässig, weil die Zahnkräfte bei diesem Betriebszustand nur klein sind.

Anstelle der zusätzlichen Bunde kann gemäß Anspruch 7 innerhalb des Ritzels ein Kippbegrenzungsring vorgesehen werden, der sich entweder gleitend oder über ein Wälzlager am Lagerzapfen der Ritzellagerung abstützt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt ein Stirnradgetriebe für den Antrieb einer Papiermaschinen-Preßwalze, deren Durchbiegung einstellbar ist im Längsschnitt

F i g. 2 zeigt schematisch das Getriebe im Zustand bei durchgebogenem oder schräg stehenden Preßwalzenmantel und mit dementsprechend schrägstehenden Zahnrädern.

F i g. 3 zeigt schematisch das Getriebe gegenüber F i g. 2 verkleinert in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles P der F ig. 2.

Mit einem anzutreibenden Walzenmantel 51 einer Preßwalze ist eine Lagerhülse 52 und mit diesem ein Außenzahnkranz 47 verschraubt. Der in dieser Weise verlängerte Walzenmantel ist mit einem Pendelrollenlager 53 auf einem Kragstück 54a eines Abstützbocks 54 gelagert. Ein feststehender Biegeträger (Joch) 57 ist über eine Kugelhülse 58 gelenkig mit dem Kragstück 54a verbunden. Eine Lippendichtung 59 dichtet den Spalt zwischen dem Abstützbock 54 und einer auf das Joch 57 aufgeschobenen Hülse 60 ab. Ein Federring 61 hält über die Hülse 60 die Kugelhülse 58 axial fest Der Abstützbock 54 ist auf einem Anpreßhebel, Anpreßkolben oder Gestell 10 befestigt. Das Lager 53 ist über einen Stützring 62 und einen Federring 63 gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Abstützbock 54 gesichert. Andererseits ist der Außenzahnkranz 47 über Stützring 64 und Federring 65 gegenüber dem Lager 53 gegen Verschiebung gesichert.

Eine Nase 66, welche am Abstützbock 54 befestigt ist, ragt in eine Nut 67 des Joches 57 hinein und sichert dieses gegen Verdrehung.

Ein Antriebszapfen 68 ist mit Flansch 69 an einem Getriebeelement (Treibhülse) 70 mit Verzahnung 71 befestigt Die Treibhülse 70 ist in zwei Wälzlagern 30 gelagert; diese ruhen in einem Lagerschild 30a, das an den Abstützbock 54 angeschraubt ist. Die Treibhülse 70 treibt über die Verzahnung 71, über eine Gelenkwelle (Zahnkupplungswelle) 32 und über die Verzahnung 33 ein Ritzel 34 an, welches mit dem Außenzahnkranz 47 kämmt. Im Zentrum des Ritzels 34 ist ein sphärisches Lager (Pendellager) 35 vorgesehen. Mit diesem ist es schwenkbar auf einem Lagerzapfen 36 gelagert, der mittels eines angeformten Bundes, einer Scheibe 37 und einer Schraube 38 am Abstützbock 54 befestigt ist. Wenn sich beim Betrieb der Preßwalze der Walzenmantel 51 durchbiegt oder die Preßwalze sich aus anderen Gründen schräg stellt und sich der Außenzahnkranz 47 dementsprechend neigt, dann kann sich das Ritzel 34 dieser Neigung anpassen.

Die beiden Verzahnungen 71 und 33 sind winkelig einstellbare Zahnkupplungen. Die Zahnkupplungswelle 32 kann sich somit schräg stellen, wenn sich das Ritzel 34 neigt. Dies ist in Fig.2 schematisch dargestellt. Man erkennt dort die beiden geneigten Zahnräder 34 und 47, außerdem in unveränderter Lage die Treibhülse 70 mit dem Antriebszapfen 68 und die geneigte Mittellinie 32' der Zahnkupplungswelle 32.

Das Lager 35 ist einerseits durch einen Federring 39 im Ritzel 34 axial gehalten, und andererseits durch einen Stützring 40 und einen Federring 41 am Lagerzapfen 36. Der Abstützbock 54 ist zugleich Getriebegehäuse für die Zahnräder 34 und 47. Im Bereich der Lagerhülse 52 ist das Innere des Getriebegehäuses 54 mittels Deckel 55 und Lippendichtung 56 nach außen abgedichtet.

Eine Gegenwalze und deren Lagerung sind in der Zeichnung nicht sichtbar. Die Mittelpunkte der Lager der Gegenwalze, des Pendellagers 53 und der Kugelhülse 58 des Jochs 57 liegen vorzugsweise alle in der gleichen achsnormalen Mittelebene m.

Damit die Achsen der beiden Zahnräder 34 und 47 bei Drehmomentübertragung (d. h. bei in Betrieb befindlichem Antrieb) — trotz der Lagerung des Ritzels 34 auf einem einzigen Pendellager 35 — stets zueinander parallel bleiben, sind die Zahnräder mit je einem Anlaufbund 8 und 9 versehen, die sich aufeinander abwälzen.

Außerdem ist im Inneren des Ritzels 34 neben dem Pendellager 35 ein Kippbegrenzungsring 7 angeformt, der sich an den Stützring 40 anlegen kann. In der normalen, nicht geneigten Stellung des Ritzels 34 (F i g. 1) und auch noch in der geneigten Stellung bei Drehmomentübertragung (F i g. 2) ist ein ausreichender Abstand zwischen den Ringen 7 und 40 vorhanden, so daß sie im Betrieb nicht aufeinander reiben. Die Kippbegrenzung kann jedoch wirksam werden, wenn das Getriebe stillsteht oder ohne Drehmomentübertragung ausläuft oder unter umgekehrter Drehmomentübertragung ausläuft (Bremsbetrieb). In allen diesen Fällen kippt das Ritzel 34 in der Gegenrichtung, also entgegen der in F i g. 2 dargestellten Schräglage, wobei die Parallelität der Zahnradachsen verloren geht Die Kippbegrenzung bewirkt jedoch, daß die Kanten der Zähne nicht im Zahngrund des Gegenrades anstoßen.

Anstelle des Stützringes 40 könnte auch ein kleines Wälzlager vorgesehen werden, auf dessen Außenring der Kippbegrenzungsring 7 sich bei Bedarf abstützt

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung einer Kippbegrenzung für das Ritzel 34 ist in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien dargestellt: An der den Anlaufbunden 8 bzw. 9 entgegengesetzten Seite der Zahnräder 34,47 ist je ein zusätzlicher Bund 78 bzw. 79 angeordnet Man sieht, daß sich diese zusätzlichen Bunde 78 und 79 nicht berühren, solange die Zahnräder 34, 47 während der normalen Drehmomentübertragung zueinander parallel sind (unter gegenseitiger Berührung der Anlaufbunde 8 und 9). Mit anderen Worten: Die Außendurchmesser der Bunde 78 und 79 sind etwas kleiner als die Durchmesser der Laufflächen der Anlaufbunde 8 und 9. Aus F i g. 3 ist noch ersichtlich, wie man zweckmäßig die Lager 30 der Treibhülse 70 und damit die Antriebswelle 68 um das Maß e exzentrisch zum Ritzel 34 anordnet, so daß die Zahnkupplungswelle 32 eine seitliche Schräglage einnimmt Hierdurch wird, wie oben erläutert, auf das Ritzel 34 ein Kippmoment erzeugt das die Anlaufbunde 8 und 9 in Kontakt hält Der als Vollinie dargestellte Kreis stellt die Lage der Antriebswelle 68 dar bei der Drehrichtung I des Ritzels 34, während der strichpunktierte Kreis die Lage der Antriebswelle 68' angibt bei der Drehrichtung II des Ritzels (jeweils bei Drehmomentübertragung vom Ritzel 34 auf den Außenzahnkranz 47).

Falls eine Walze mit dem beschriebenen Getriebe zeitweise in der einen und zeitweise in der anderen Drehrichtung betrieben wird, ist es zweckmäßig, die Wälzlager 30 der Treibhülse 70 um das Maß e exzentrisch im Lagerschild 30a und dieses konzentrisch zum Ritzel 34 anzuordnen. Dann kann man bei einer Drehrichtungsumkehr das Lagerschild 30a um 180° im Abstützbock 54 verdrehen, um wieder die richtige Richtung des Kippmoments auf das Ritzel 34 zu erhalten.

Die Anordnung kann — abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel — auch bei einem zweistufigen Getriebe angewandt werden. In diesem Falle kann man den Antriebszapfen 68 vorzugsweise koaxial zur Walze anordnen. Der Treibring 70 wird dann zwischen den Wälzlagern 30 mit einem zusätzlichen Außenzahnkranz versehen, der mit einem zusätzlichen, dem Antriebszapfen zugeordneten Ritzel kämmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stirnradgetriebe für den Antrieb eines Walzenmantels (51) mit den Merkmalen:

a) ein Außenzahnkranz (47) ist starr mit dem anzutreibenden Bauteil, z. B. mit dem einen Ende des Walzenmantels (51) verbunden;

b) der Außenzahnkranz (47) und der Walzenmantel (51) sind gemeinsam über ein wenigstens angenähert konzentrisch innerhalb des Außenzahnkranzes angeordnetes Pendellager (53) auf einem Abstützbock (54) gelagert;

c) ein mit dem Außenzahnkranz (47) kämmendes und über eine Gelenkkupplung (32) antreibbares Ritze! (34) ist über ein weiteres konzentrisch im Inneren des Ritzels angeordnetes Pendellager (35) auf dem Abstützbock (54) gelagert;