DE3729470A1 - Getriebe zum antrieb von walzen einer walzstrasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe zum Antrieb von Walzen einer Walzstraße mit einer Anzahl hintereinander angeordneter Walzgerüste, bei dem an mindestens einer Abtriebswelle eine aus Kegelrädern gebildete Planetengetriebestufe vorgesehen ist, deren Planetenradachse bzw.- achsen sich quer zur Abtriebswelle erstrecken und deren Sonnenräder koaxial zur Abtriebswelle angeordnet sind.

Derartige Getriebe sind beispielsweise der DE-OS 18 02 987 und der DE-OS 30 01 342 zu entnehmen. Sie werden besonders häufig bei Walzstraßen zum Herstellen von Rohren verwendet, insbesondere bei Streckreduzierwalzstraßen. Darüberhinaus sind aber auch andere Anwendungsfälle denkbar, bei denen sich derartige Getriebe einsetzen lassen.

Diese Getriebe haben sich in der Praxis bewährt, da sie durch die Addition zweier verschiedener Drehzahlen und ggf. auch Drehrichtungen eine Drehzahlregelung der Abtriebswelle innerhalb eines weiten Regelbereiches ermöglichen. Mit der Weiterentwicklung der Walzstraßen werden aber immer höhere Drehzahlen an der Abtriebswelle gefordert und außerdem immer höhere Drehmomente. Der Abstand der hintereinander angeordneten Walzgerüste der Walzstraßen und damit der Abstand der Abtriebswellen soll jedoch beibehalten und falls möglich sogar verringert werden, um die Wirtschaftlichkeit der Walzstraße zu verbessern, wozu ein geringer Gerüstabstand erforderlich ist. Für die Planetengetriebestufen ist daher der Abstand voneinander vorgegeben und der für jede von ihnen zur Verfügung stehende Raum festgelegt. Eine Vergrößerung des Drehmomentes an der Abtriebswelle erfordert bei der bekannten Bauart einen größeren Wellendurchmesser, aber auch größere Abmessungen der Planeten- und Sonnenräder. Beides läßt sich jedoch nur soweit durchführen, wie der wegen des festgelegten Abstandes der Abtriebswellen zur Verfügung stehende begrenzte Raum reicht.

Bei einer Erhöhung der Drehzahlen stößt man ebenfalls an Grenzen, weil die Lager der Planetenräder durch auftretende Flieh- und Kreiselkräfte mit steigenden Drehzahlen immer höher belastet werden. Diese Kräfte werden umso größer, je weiter die Planetenräder von der Achse der Planetengetriebestufe und damit der Abtriebswelle entfernt angeordnet sind. Man muß deshalb mit Rücksicht auf die Belastung der Planetenradlager darauf achten, daß der Abstand derselben von der Abtriebswelle nicht zu groß wird, was jedoch das zulässige Drehmoment begrenzt, welches - wenn es größer wird - auch eine größere Ausbildung der Planetenräder und damit des erwähnten Abstandes erfordert. Man stößt also bei einer Erhöhung des zulässigen Drehmomentes und/oder der Drehzahlen an konstruktive Grenzen, welche auch die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Walzstraße einschränken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem trotz gleichbleibendem Abstand der Abtriebswellen, das an diesen zur Verfügung stehende Drehmoment und/oder die dort vorhandenen Drehzahlen höher als bei den bekannten Bauarten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß weder die Sonnenräder noch andere Zahnräder auf der Abtriebswelle, sondern im Getriebegehäuse gelagert sind und dieses im Bereich der Planetengetriebestufe eine sich parallel zur Abtriebswelle erstreckende Traverse mit radial vorragenden Lagern zur Lagerung dieser Räder besitzt. Hierdurch wird vor allem erreicht, daß die als Differentialwelle ausgebildete Abtriebswelle nicht mehr als tragendes Bauteil für die gesamte Planetengetriebestufe verwendet wird und auch nicht mehr als Lagerung für die Zahnräder, welche die beiden Drehbewegungen der Planetengetriebestufe zuführen. Man entlastet so die Abtriebswelle von allen zusätzlichen Beanspruchungen, so daß sie nur noch mit dem Drehmoment beaufschlagt wird, welches an ihrem Abtriebszapfen auf die Walzgerüste übertragen wird. Diese Entlastung der Abtriebswelle ist erheblich, so daß sie wesentlich dünner ausgebildet werden kann als bei den bekannten Bauarten. Damit steht in radialer Richtung nach innen bei gleichem Abstand der Abtriebswellen mehr Platz zur Verfügung, so daß die Abstände der Planetenradlager von der Abtriebswellenachse geringer gehalten werden können. Dies läßt höhere Drehzahlen zu, weil die Lagerbelastung durch Flieh- und Kreiselkräfte geringer geworden ist. Auch die Drehmomente können erhöht werden, weil die Abtriebswelle nur noch von diesen und nicht mehr von anderen Lagerkräften belastet ist. Die Planetenradlager können eine größere Breite erhalten, weil bei gleichem Achsabstand der Abtriebswellen für diese Lager mehr Platz zur Verfügung steht. Dabei ist die erfindungsgemäße Planetengetriebestufe insgesamt sehr stabil, weil die starke Traverse jede erforderliche Anzahl von Lager für die verschiedenen Räder halten kann, ohne dabei die Abtriebswelle zu belasten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Traverse lösbar an den Wandungen des Getriebegehäuses befestigt und bildet mit der Planetengetriebestufe eine gesondert ein- und ausbaubare Einheit. Die gesamte Einheit kann schnell montiert und demontiert werden, was bei eventuellen Schäden ein schnelles Auswechseln bei kurzen Stillstandszeiten ermöglicht. Empfehlenswert ist es, die Traverse mittels von außen in Lagerbohrungen der Gehäusewand einschiebbare Lagerbüchsen zu halten. Auf diese Weise ist es möglich, das Getriebegehäuse ohne Teilfugen auszuführen, was die Herstellungskosten wesentlich verringert. Trotzdem lassen sich die Planetengetriebestufen durch Herausziehen der Lagerbüchsen aus den Lagerbohrungen der Gehäusewand leicht herausnehmen und in entsprechender Weise bei umgekehrter Reihenfolge wieder einbauen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abtriebswelle im Bereich der Planetenräder in radialer Richtung nachgiebig ist. Die nachgiebige Lagerung in radialer Richtung ermöglicht eine begrenzte Bewegung der Planetenräder ebenfalls radial zur Abtriebswelle, so daß es ihnen möglich ist, sich selbsttätig zu den Sonnenrädern einzustellen. Hierdurch erzielt man eine gleichmäßige Verteilung der Belastung auf alle vorhandenen Planetenräder, so daß Überbeanspruchungen einzelner Planetenräder zuverlässig vermieden werden. Aus diesem Grund braucht man nicht mehr wie bisher, die Planetenräder nach der maximal möglichen Spitzenbelastung auszulegen, welche bei ungleichmäßiger Belastung der Planetenräder an einem einzelnen Planetenrad auftritt, sondern man kann das normale Betriebsdrehmoment entsprechend erhöhen. Mit anderen Worten: Die erfindungsgemäße Lagerung unter Verwendung einer Traverse ermöglicht eine in radialer Richtung etwas nachgiebige Lagerung der Abtriebswelle im Bereich der Planetenräder und damit eine selbsttätige Einstellung der Planetenräder zu den Sonnenrädern, wodurch eine gleichmäßige Belastung aller Planetenräder gewährleistet ist, so daß deren Belastbarkeit für das Betriebsdrehmoment voll ausgenutzt werden kann. Dieses wird infolgedessen deutlich größer. Es läßt sich trotz erheblich dünnerer Abtriebswelle ohne weiteres übertragen, weil diese durch nichts anderes mehr belastet ist.

Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es zweckmäßig, der Abtriebswelle im Bereich der Planetenräder einen im Durchmesser erheblich dünneren Lagerzapfen zu geben, der über ein Loslager in radialer Richtung nachgiebig die Abtriebswelle hält. Dieser dünnere Lagerzapfen ist so zu bemessen, daß die Kräfte an den Planetenrädern beim Auftreten einer einseitigen Belastung in der Lage sind, diesen Lagerzapfen soweit zu verformen, daß die ungleichmäßige Belastung der Planetenräder beseitigt wird. Andererseits gibt dieser Lagerzapfen der Abtriebswelle zusammen mit dem Loslager eine ausreichende Führung in radialer Richtung, um unerwünschte Schwingungen der Abtriebswelle und damit auch unerwünschte Bewegungen der Planetenräder zu vermeiden.

ln weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Abtriebswelle in eine Bohrung eines Planetenradhalters axial verschieblich, jedoch drehfest eingeschoben, welcher auf seinem Umfang verteilt sich radial erstreckende Planetenradachsen besitzt. Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Abtriebswelle erst dann in die Planetengetriebestufe einzuschieben, nachdem diese bereits in das Getriebegehäuse eingebaut ist. Die sonst wegen ihres Abtriebszapfens in axialer Richtung vorragende Abtriebswelle stört dann beim Einbauen der Planetengetriebestufe in das Getriebegehäuse nicht, so daß sie sich bequem montieren läßt. lst sie montiert, einschließlich der Traverse, kann die Abtriebswelle von außen eingeschoben werden. Die axiale Verschiebbarkeit zwischen der in eingebautem Zustand axial festliegenden Abtriebswelle und dem Planetenradhalter ermöglicht aber vor allem, daß sich die Planetenräder auch axial zur Abtriebswelle selbsttätig zu den Sonnenrädern einstellen und so örtliche Überbeanspruchungen vermieden werden, die sonst bei einem fest mit der Abtriebswelle verbundenen Planetenradhalter doch ergeben könnten. Dabei ist es ratsam, wenn die Bohrung des Planetenradhalters eine Innenverzahnung besitzt, in welche die Abtriebswelle mit einer ballig ausgeführten Außenverzahnung eingreift. Eine solche Verzahnung verbindet den Planetenradhalter drehfest mit der Abtriebswelle, ermöglicht ihm aber im übrigen eine weitgehende Beweglichkeit.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe im Horizontalschnitt;

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Getriebe (1) dargestellt, welches zum Antrieb von Walzgerüsten (2) dient, die beispielsweise eine Streckreduzierwalzstraße zum Herstellen von Rohren bilden.

Angetrieben werden die nicht dargestellten Walzen der Walzgerüste (2) über das Getriebe (1) und Vorgelegegetriebe (3 und 4) von zwei Motoren (5 und 6). Zum Zwecke der Drehzahlregelung sind bei diesem Antrieb also zwei Motoren (5, 6) vorgesehen, von denen der eine Motor (5) eine Grunddrehzahl erzeugt, welche über eine Zahnradgetriebebahn (7) ggf. mit Zwischenübersetzungen auf die einzelnen Antriebswellen der Walzgerüste (2) übertragen wird. Der Motor (6) kann über eine zweite Zahnradgetriebebahn (8) in gleicher Weise eine Zusatzdrehzahl auf die einzelnen Antriebswellen der Walzgerüste (2) übertragen. Es kommen somit zwei unterschiedliche Drehzahlen an jeder Antriebswelle an, welche mittels einer Planetengetriebestufe (9) zu einer Drehzahl, nämlich zu der eigentlichen Antriebsdrehzahl der Walzgerüste (2) zusammmengefaßt werden.

In Fig. 2 ist eine solche Planetengetriebestufe (9) gesondert dargestellt. Sie besitzt zwei Sonnenräder (10 und 11) und mindestens zwei Planetenräder (12), die über Planetenradlager (13) auf jeweils einer Planetenradachse (14) drehbar gelagert sind. Die Planetenradachsen (14) sind auf dem Umfang eines Planetenradhalters (15) verteilt angeordnet, der mit einer Bohrung (16) versehen ist, in welche eine Abtriebswelle (17) eingeschoben ist.

Die Abtriebswelle (17) weist einen Abtriebszapfen (17 a) auf, welcher über eine in Fig. 2 nicht dargestellte Kupplung mit einem Walzgerüst (2) gekuppelt ist. Am anderen Endabschnitt hat die Abtriebswelle (17) einen besonders dünnen Lagerzapfen (17 b), über den sie in dem Sonnenrad (10) mit Hilfe eines Loslagers (18) drehbar gelagert ist.

Das Getriebe (1) besitzt ein Getriebegehäuse (19) und Lagerbohrungen (20) (siehe Fig. 1), in die Lagerbüchsen (21) mit Lagerdeckeln (22) von außen eingeschoben sind. Wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist, halten die Lagerbüchsen (21), welche durch nicht dargestellte Schrauben befestigt sind, über Haltebüchsen (23) eine Traverse (24) mit in radialer Richtung vorragenden Lagern (25 bis 28). Zwei Lager (25 und 28) dienen zusammen mit den Haltebüchsen (23) und Lagerbüchsen (21) zur Befestigung der Traverse (24) im Getriebegehäuse (19). Die Traverse (24) ist als Teil des Getriebegehäuses (19) anzusehen, weil sie wie dieses zur Lagerung der Zahnräder dient. In Fig. 1 sind die Traversen (24) zwecks klarer Darstellung der Planetengetriebestufen (9) fortgelassen, weil sie diese sonst teilweise abdecken würden. Die Lager (25 und 26) halten das Sonnenrad (10) in axialer und radialer Richtung und die Lager (27 und 28) das Sonnenrad (11) in gleicher Weise. Ein Zahnrad (7 a) der Zahnradgetriebebahn (7) ist auf der Lagerhülse des Sonnenrades (10) drehfest angeordnet und zwei Zahnräder (8 a und 8 b) der Zahnradgetriebebahn (8) auf der Lagerhülse des Sonnenrades (11). Die Drehbewegungen und Drehmomente der Motoren (5 und 6) werden auf diese Weise über die Zahnradgetriebebahnen (7 und 8) auf die Sonnenräder (10 und 11) aufgebracht. Diese sind aber über ihre Lagerhülsen in den Lagern (25 und 26) bzw. (27 und 28) der Traverse (24) gelagert und belasten in keiner Weise die Abtriebswelle (17). Letztere ist mit einem Festlager (29) in der Lagerhülse des Sonnenrades (11) gelagert und am anderen Endabschnitt in dem bereits erwähnten Loslager (18).

Die Abtriebswelle (17) besitzt im Bereich der Bohrung (16) des Planetenradhalters (15) eine ballig ausgeführte Außenverzahnung, die in eine entsprechende Innenverzahnung der Bohrung (16) des Planetenradhalters (15) drehfest eingreift. Durch die nur leichte und deshalb in Fig. 2 nicht erkennbare Balligkeit der Verzahnung der Abtriebswelle (17) sind der Planetenradhalter (15) und die Planetenradachsen (14) in der Lage, eine begrenzte Pendelbewegung durchzuführen, so daß sich die Planetenräder (12) zu den Sonnenrädern (10 und 11) einstellen können. Der lange Zapfen (17 b) ist im Durchmesser so bemessen, daß er eine begrenzte radiale Bewegung der Abtriebswelle (17) im Bereich der Planetenräder (12) zuläßt, so daß sich diese auch radial zur Abtriebswelle (17) einstellen können. Es versteht sich von selbst, daß die erwähnten Einstellbewegungen nur sehr gering sind und lediglich unvermeidbare Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgleichen, so daß alle Planetenräder (12) in gleicher Weise belastet werden.

In Fig. 3 ist deutlich zu erkennen, daß die Traverse (24) relativ schmal ist, und damit in Längsrichtung des Getriebes (1) wenig Platz beansprucht. Folglich kann der geringe Abstand von Abtriebswelle (17) zu Abtriebswelle (17) eingehalten werden. Auch die Lager (26) benötigen nicht mehr Platz in radialer Richtung als die Planetenräder (12) mit ihren Planetenradachsen (14), was sich aus Fig. 2 ergibt.

Claims (7)

1. Getriebe zum Antrieb von Walzen einer Walzstraße mit einer Anzahl hintereinander angeordneter Walzgerüste, bei dem an mindestens einer Abtriebswelle eine aus Kegelrädern gebildete Planetengetriebestufe vorgesehen ist, deren Planetenradachse bzw. -achsen sich quer zur Abtriebswelle erstrecken und deren Sonnenräder koaxial zur Antriebswelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß weder die Sonnenräder (10, 11) noch andere Zahnräder (7, 8) auf der Abtriebswelle (17), sondern im Getriebegehäuse (19) gelagert sind, und dieses im Bereich der Planetengetriebestufe (9) eine sich parallel zur Abtriebswelle (17) erstreckende Traverse (24) mit radial vorragenden Lagern (25 bis 28) zur Lagerung dieser Räder besitzt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (24) lösbar an den Wandungen des Getriebegehäuses (19) befestigt ist und mit der Planetengetriebestufe (9) eine gesondert ein- und ausbaubare Einheit bildet.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (24) mittels von außen in Lagerbohrungen (20) der Gehäusewand einschiebbare Lagerbüchsen (21) gehalten ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (17) im Bereich der Planetenräder (12) in radialer Richtung nachgiebig ist.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (17) im Bereich der Planetenräder (12) einen im Durchmesser erheblich dünneren Lagerzapfen (17 b) besitzt, der über ein Loslager (18) in radialer Richtung nachgiebig die Abtriebswelle (17) hält.

6. Getriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (17) in eine Bohrung (16) eines Planetenradhalters (15) axial verschieblich, jedoch drehfest eingeschoben ist, welcher auf seinem Umfang verteilt, sich radial erstreckende Planetenradachsen (14) besitzt.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (16) des Planetenradhalters (15) eine lnnenverzahnung besitzt, in welche die Abtriebswelle (17) mit einer ballig ausgeführten Außenverzahnung eingreift.