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Wälzprüfgerät für Zahnräder, insbesondere Keilwellen
Bei der Abwälzprüfung
von Zahnrädern wird gewöhnlich das zu prüfende Zahnrad (Prüfling) gegen ein den
Genauigkeitsforderungen entsprechendes Zahnrad (Lehrrad) gedrückt und abgewälzt.
Die Achsenabstandsänderungen der beiden Zahnräder geben über Fehler des Prüflings
Aufschluß. Eine solche Prüfung ist nur möglich, wenn beide Räder während des Abwälzens
dauernd miteinander im Eingriff stehen. Der Begriff der Eingriffsdauer sei an Hand
der Abb. I näher erläutert.
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Die Abbildung stellt im Schnitt zwei Zahnräder R1 und R2 dar. Von
R1 ist nur ein. Zahn Z gezeichnet, von R2 zwei (Z1 und Z2). Die Fußpunkte der Zähne
liegen auf dem sogenannten Fußkreis, der für R mit tt, für R2 mit [2 bezeichnet
ist. Der mit den Zahnköpfen abschließende Kreis heißt Kopfkreis; k1 ist der Kopfkreis
von R1, k2 derjenige von R2.
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Die Mittelpunkte der Zahnräder sind mit If1 bzw.
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M2 bezeichnet. Der Zahn Z des Rades R berührt bei der gezeichneten
Stellung der Räder den Zahn Zt von R2 im Punkt P. Dreht sich das Rad R2 nun in Richtung
des Pfeiles, dann wandert der Berührungspunkt auf einer Kurve der Eingriffslinie
weiter, die in dem vorliegenden Fall, in dem eine Evolventenverzahnung angenommen
ist, eine Gerade g ist. Hat sich R2 so weit gedreht, daß der Zahn Z1 von dem Zahn
Z an der rechten Kante seines Kopfes berührt wird, dann hört bei weiterer Drehung
des Rades R2 die gegenseitige Berührung der ZähneZ und ZL auf. Das Ende der Eingriffsdauer
ist also durch den Punkt charakterisiert, in dem der Kopfkreis k2 die Geradeg schneidet.
Dieser Punkt ist in der Zeichnung mit K2 bezeichnet. Entsprechend findet man den
Anfangspunkt der von P
durchlaufenen Strecke als Schnittpunkt der
Geraden g mit dem Kopfkreis k1. Dieser Punkt ist mit Kl bezeichnet. Die StreckeKl-K2
heißt Eingriffsstrecke. Als Eingriffslängey (in die Abbildung nicht aufgenommen)
bezeichnet man den auf dem bekannten Teilkreis gemessenen Drehweg, den das Zahnrad
zurücklegt, während der Punkt P die Strecke' K1-1C2 durchläuft. Die Eingriffs dauer
schließlich ist der Quotienty/t, in dem t dieTeilung bedeutet. Sollen die beiden
Räder während des Ab wälzens dauernd im Eingriff stehen, dann muß offensichlich
y/t größer sein als I. Das ist bei gewöhnlichen Zahnrädern natürlich der Fall, nicht
dagegen dann, wenn die Höhe der Zähne bei sonst gleichen Abmessungen verkleinert
ist. Das sei ebenfalls an Abb. I erläutert. Die Zahnhöhe sei jetzt durch die Kopfkreise
kr'und k2' bestimmt.
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Als Endpunkt der Eingriffsstrecke ergeben sich in diesem Falle die
Punkte K1' und K2', d. h., die Eingriffsstrecke und damit natürlich auch die Eingriffs
dauer ist kleiner geworden. Derartige Verzahnungen mit sehr geringer Kopfhöhe kommen
bei den sogenannten Keilwellen vor. Bei diesen erreicht die Eingriffs dauer meist
noch nicht einmal den Wert 0,5.
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Bei der Prüfung in einem Wälzprüfgerät ist die Eingriffs dauer gegenüber
einem normalen Abwälzen zweier Verzahnungen gegeneinander vergrößert, da die Profile
gegeneinandergepreßt werden, somit beide Flanken der Zähne im Eingriff sind und
außerdem ihre Kopfkreise weiter übereinandergreifen. Trotzdem erreicht aber bei
Keilwellen die Eingriffsdauer auch beim Abwälzen im Wälzprüfgerät nicht den Wert
1. Eine Prüfung solcher Keilwellen durch kontinuierliches Abwälzen gegen ein Lehrrad
in einem Wälzprüfgerät ist somit nicht möglich.
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Man hat daher den Weg eingeschlagen, die zu prüfende Keilwelle sich
gegen zwei Lehrräder abwälzen zu lassen, die gleichen Durchmesser haben und koaxial
übereinander angeordnet' sind. Die Zähnezahl ist bei beiden Lehrrädern verschieden,
desgleichen ihre Umdrehungsgeschwindigkeit: Mwn erreicht durch eine derartige Anordnung
bei geeigneter Wahl der Zahl der Zähne bei den beiden Lehrrädern eine Vergrößerung
der Eingriffsdauer; so daß ein kontinuierliches Abwälzen erfolgt. Diese Anordnung
hat jedoch den Nachteil, daß die beiden Lehrräder, die wegen ihrer unterschiedlichen
Zähnezahl getrennt hergestellt werden müssen, sehr exakt bearbeitet sein müssen,
da eine sehr genaue Übereinstimmung ihrer wirksamen Wälzdurch messer nötig ist,
wenn die Anordnung einwandfrei arbeiten soll.
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Dieser Nachteil ist bei dem erfindungsgemäßen Wälzprüfgerät behoben.
Die Erfindung geht ebenfalls von einem Wälzprüfgerät aus, bei dem zwei axial übereinander
angeordnete Lehrräder gleichen Durchmesser vorgesehen sind, die gegen den Prüfling
abgewälzt und deren Verschiebungen gemessen werden. Sie besteht darin, daß beide
Lehrräder gleiche Zähnezahl aufweisen und ihre starr miteinander verbundenen Achsen
bei für beide gleichem Abstand vom Prüflingsmittelpunkt so weit voneinander entfernt
sind, daß während des Abwälzens stets mindestens eines der Lehrräder mit dem Prüfling
im Eingriff steht Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen näher beschrieben. Zur
Erklärung der Wirkungsweise sei zunächst noch einmal Abb. 1 herengezogen. Wie anfangs
erläutert, ist die Länge der Eingriffs strecke der Eingriffs dauer proportional.
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Es handelt sich also darum, die Länge der Eingriffsstrecke zu vergrößern.
Man betrachte in Abb. I das- Zahnrad R, mit den durch den Kopfkreis k2' begrenzten
Zahnhöhen als den' Prüfling und das Zahnrad R1 mit den durch den Kopfkreis kl' begrenzten
Zahnhöhe als Lehrrad. M1,, sei der Mittelpunkt des zweiten, erfindungsgemäß gegen
das erste Lehrrad R, versetzten Lehrrades.
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Dieses zweite Lehrrad sei mit Rl'' bezeichnet. Es ist in Abb. I der
Übersicht halber nicht dargestellt.
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Das Lehrrad Rl" ergibt mit dem Prüfling eine, Eingriffs strecke K1,,-K2",
die man leicht dadurch findet, daß man K1'-K2' um M2 als Drehpunkt um den Winkel
w = MtM2M1" schwenkt. Es zeigt sich, daß die Eingriffs strecke bei gleichzeitiger
Benutzung beider Lehrräder nunmehr aus zwei Teilen besteht, die zusammengenommen
einer etwa doppelt so großen Eingriffs dauer entsprechen, als sie mit einem Lehrrad
allein erzielt wird. DieLage von M," ist natürlich so zu wählen, daß zwischen den
Eingriffsdauern keine Lücke entsteht, sondern während des Abwälzens immer mindestens
eines der Lehrräder mit dem Prüfling im Eingriff steht.
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Abb. 2 zeigt die Anordnung der Lehrräder und des Prüflings schematisch.
Die Bezeichnungen sind dieselben -wie in Abb. 1. Das Lehrrad R1,, liegt über dem
Lehrrad Rl. Der Mittelpunkt der Strecke Mt-Mt" ist durch den Buchstaben Y markiert.
Die Achsen beider Lehrräder sind in ihrer Lage zueinander fixiert, indem beide auf
einer gemeinsamen, gekröpften Welle sitzen.
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Das ist in Abb. 3 dargestellt. Sie zeigt den Schnitt 3-3, der in
Abb. 2 angedeutet ist. In einem Einspannschaft S ist eine gekröpfte Aufnahrnewelle
A gelagert, auf welcher die Lehrräder Rl und Rl" sitien. Die Anordnung ist so getroffen,
daß die Symmetrieachse des. Einspannschu,ftes S durch den Punkt Y geht. Der Einspannschaft
S ist in Richtung M2 Y (Abb. 2) gegen eine Rückstellkraft verschiebbar. Ungleichmäßigkeiten
des Prüflings äußern sich beim Abwälzen in einer Verschiebung des Einspannschaftes
S. Diese Verschiebungen werden gemessen und geben über die Fehler Aufschluß. Da
es zur einwandfreien Arbeitsweise des Gerätes erforderlich ist, daß die Abstände
der beiden Lehrradmittelpunkte vom Prüflingsmittelpunkt genau gleich sind, ist an
dem Einspannschaft s noch ein Handgriff G vorgesehen, durch den der EinspannschaftS
und damit auch die Aufnahmewelle um eine zu den Radachsen parallele und mitten:
zwischen ihnen liegende Gerade gedreht werden kann. Auf diese Art ist ein genaues
Einjustieren auf gleichen Abstand der Lehrradmittelpunkte vom Prüflingsmittelpunkt
möglich. Die ge-
kröpfte Aufnahmewelle ist von den übrigen Teilen
des Gerätes trennbar. Sie kann jederzeit gegen eine normale Lehrradaufnahmewelle
vertauscht werden.
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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung ist nicht auf die Keilwellenprüfung
beschränkt. Auch bei anderen Profilen kann zur Vergrößerung der Eingriffsdauer die
erfindungsgemäße Anordnung benutzt werden.
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Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Wälzprüfgerätes,
daß die beiden Lehrräder vollkommen. gleich beschaffen sind, also gemeinsam hergestellt
werden können. Die Herstellungskosten. für die Verzahnung sind nicht höher als für
ein einzelnes Rad. Eine besondere Abstimmung der beiden Lehrräder aufeinander, wie
es bei der bekannten Anordnung notwendig ist, entfällt.