NO150331B - Tannhjulsveksel-produksjonsrekke - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tannhjulsveksel-produksjonsrekke med n tannhjulsveksler med tiltagende stør-relse, hvorav hver har minst to i hverandre inngripende tannhjulspar med fra drivakselen til den utgående aksel økende senteravstand, idet de største senteravstander for alle veksler i produksjonsrekken står i et forhold til hverandre som er fastlagt ved leddene i en matematisk rekke og de mindre senteravstander for vekslene tilsvarer leddene i den samme rekke.

Som kjent er ydelsen av en tannhjulsveksel bestemt ved tannhjulsparet med den største senteravstand, fordi ved beregning av vekselen tilstrebes full utnyttelse av det rela-tivt kostbare tannhjulspar med den største senteravstand for overføring av ydelsen. Ifølge kjente regler kan et karakteristisk dreiemoment defineres for et tannhjulspar, hvilket står i et beregnelig forhold til senteravstanden. Det karakteristiske dreiemoment for en flertrinns tannhjulsveksel er fastlagt ved dens største senteravstand. En produksjonsrekke utformet etter det til å begynne med angitte prinsipp gir den fordel at med forholdsvis få enkelte deler kan .fremstilles et stort antall veksler med forskjellige ydelser og omsetningsforhold.

Når det for hver senteravstand fremstilles tannhjulspar med forskjellig omsetningsforhold er det mulig ved enkel sammenstilling av egnet utvalgte tannhjulspar mulig å stille til disposisjon enhver vekselstørrelse med en vilkårlig fin gradering av omsetningsforhold. Da på den annen side de for hver senteravstand fremstilte tannhjulspar kan anvendes i forskjellige vekselstørrelser, er det mulig med forholdsvis få produksjonsdeler å stille sammen veksler innenfor et stort dreiemoment- eller ydelsesområde med ethvert ønsket omset-ningsf orhold . Vekslenes ydelsesgradering er i dette tilfelle bestemt ved det fastlagte forhold mellom de største senteravstander .

Ved de fra DE-AS 1191649 og fra DE-AS 1203075 kjente produksjonsrekker av den til å begynne med angitte art tilsvarer senteravstandene for vekslene leddene i en geometrisk rekke, slik at de største senteravstander og dermed også de karakteristiske dreiemomenter for hvert par på hverandre følgende vekselstørrelser i produksjonsrekken står i et konstant forhold til hverandre. Dette tilsvarer prinsippet med standardtall som vanligvis anbefales for normering innenfor industrien. I praksis har det imidlertid vist seg at den derved oppnådde ydelsesgradering for vekslene er ugunstig i produksjonsrekken. Når antallet vekselstørrelser velges slik at ved en mindre veksel er ydelsesgraderingen gunstig, får man ved de større veksler en altfor grov gradering. Hvis man for å eliminere denne ulempe velger en geometrisk rekke med mindre trinnforhold, blir antallet vekselstørrelser i produksjonsrekken urasjonelt stort.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe tilveie en tannhjulsveksel-produksjonsrekke av den til å begynne med atigitte art, hvilken under bibehold av forde-lene med geometrisk graderte senteravstander med minst mulig antall byggestørrelser gir en gradering av de karakteristiske dreiemomenter som er optimalt tilpasset behovene i praksis.

Ifølge oppfinnelsen løses denne oppgave ved at for fastlagte største senteravstander (a., a ) for den minste og

ln

den største veksel i produksjonsrekken og ved bestemt forhold (h^) mellom de største senteravstander (a^, a£) for den minste og den neste større veksel i produksjonsrekken tilsvarer de største senteravstander (a^-.-.a ) for de øvrige veksler leddene i en matematisk rekke, hvis r-te ledd er gitt ved hjelp av følgende formel:

hvor p er en konstant som er gitt ved følgende formel:

Oppfinnelsens vesentlige grunntanke består i at med bevisst avvikelse fra prinsippet for senteravstander gradert etter den geometriske rekke følger ikke lenger senteravstandene selv, men forholdene mellom senteravstandene for etter hverandre følgende vekselstørrelser leddene i en geometrisk rekke. Ved fastlagt minste og største byggestørrelse i pro-duks jonsrekken er ifølge de kjente forhold også de største senteravstander for disse to byggestørrelser kjent.

Forholdet mellom de karakteristiske dreiemomenter

(og tilsvarende forholdet mellom de største senteravstander)

for de to minste byggestørrelser kan da fastlegges på en for praktiske behov optimal tilsvarende måte. De angitte formler gir da en gradering av vekselstørrelsene som er vesentlig gunstigere enn den geometriske gradering. Derved forblir alle fordeler bibeholdt, hvilke gir seg av at de samme senteravstander anvendes i forskjellige vekselstørrelser.

Den angitte formel byr konstruktøren også en ytter-ligere mulighet: I stedet for å gå ut fra et på forhånd fastlagt antall byggestørrelser i produksjonsrekken kan han be-stemme seg for et forhold mellom de karakteristiske dreiemomenter for de to største vekselstørrelser, hvilket like-ledes er optimalt tilpasset behovene i praksis. Formelen gir da omvendt antallet vekselstørrelser som er påkrevet i pro-duks jonsrekken for at de to på forhånd bestemte forhold opp-nås og den gir mellom disse to forhold en optimal gradering av de øvrige vekselstørrelser.

Et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til tegningene, hvor fig. 1-3 viser skjematiske frontriss av tre på hverandre følgende tannhjulsveksler i en rekke veksler ifølge oppfinnelsen og fig. 4 viser en tabell som angir utvalget av senteravstander i tann-hjulsvekslene.

Med senteravstanden a for et par tannhjul i innbyrdes inngrep skal forstås avstanden mellom tannhjulenes dreie-akser i dette par.

Tannbredden b for et par tannhjul i innbyrdes inngrep er den smaleste effektive fortannede bredde på delesirke-len for det i hverandre inngripende drev og tannhjul.

Det karakteristiske dreiemoment T for en tannhjulsveksel er det maksimalt tillatelige utgående dreiemoment for tannhjulsvekselen ved en åttetimers kontinuerlig drift pr. dag under en stasjonær belastning.

Den nominelle effekt for en tannhjulsveksel defineres som produktet av det karakteristiske dreiemoment og det utgående turtall.

Den spesifikke senteravstand for en tannhjulsveksel i rekken er den største av dens senteravstander og denne senteravstand bestemmer det karakteristiske dreiemoment for tannhjulsvekselen.

I den nedenfor beskrevne rekke av tannhjulsveksler er senteravstandene mellom de i inngrep stående tannhjul 12, 12a, 12b betegnet med aQ0 a^,a2,a3,a4...., og disse senteravstander øker i hver tannhjulsveksel fra drivakselen 10, 10a, 10b til den utgående aksel 11, 11a, 11b

De spesifikke senteravstander a^ , a.^, a^, a^ .... i en rekke tannhjulsveksler tiltar ifølge en rekke, fra den for det r-te ledd som definert i det følgende:

idet verdien av h er gitt ved hjelp av hvor h^ og p er konstanter, h^ er i dette tilfelle forholdet mellom de spesifikke senteravstander a2:a.j for de to minste veksler i rekken. Ved en kombinasjon av formlene (1) og (2) får man og

Tannbredden b for et i inngrep stående tannhjulspar dimensjoneres fortrinnsvis i avhengighet av senteravstanden a for dette par og nærmere bestemt uavhengig av omset-ningsf orholdet . Dette uttrykkes ved hjelp av følgende:

idet K-j og e er konstanter. Det viste seg at 0,9 er en egnet verdi for e.

Det karakteristiske dreiemoment T beregnet etter den såkalte AGMA-metode (American Gear Manufacturers Associa-tion) , kan uttrykkes ved hjelp av følgende formel:

hvor I<2 er en koeffisient som avhenger av materialegenskapene og omsetningsforholdet.

Egnede verdier for eksponentene f og g er:

Tar man hensyn til formel (5) får man: hvor det ut av formlene (5) og (6) kan tas:

I den følgende beregning av de karakteristiske dreiemomenter antas de samme omsetningsforhold og materialer for tannhjulene for alle spesifikke senteravstander.

Dette fører til at K 3 har den samme verdi for alle spesifikke senteravstander. Rekken av karakteristiske dreiemomenter T er gitt ved:

idet verdien av k er gitt ved hjelp av Sammenligner man formel (10) med formel (1) og tar hensyn til formel (7) finner man at Av formlene (11), (2) og (12) fremgår

Kombinerer man formlene (10) og (11) så kan verdien for et hvilket som helst karakteristisk dreiemoment Tr skrives som følger: og

Det karakteristiske dreiemoment Tn for den siste veksel i rekken er med

Av formel (11) fremgår:

Formlene (17) og (18) gjør det mulig å stille opp følgende ligning:

I praksis velges verdiene av T., T , k„ og k . 1 n 1 3 n-1 valgt på forhånd og nærmere bestemt tilsvarende betingel-sene som må være oppfylt ved hjelp av rekken av tannhjulsveksler.

Verdien av n beregnes deretter av formelen (19). Da denne formel vanligvis gir en brøk velges det nærmeste hele tall, og verdien k .j korrigeres tilsvarende.

En særlig gunstig rekke tannhjulsveksler fremkommer hvis man velger som følger:

Antallet n av byggestørrelser i rekken blir da 10 og den nøyaktige verdi av k -| er 1,316.

Formelen (17) fører da til følgende formel:

Verdiene av den annen parameter kan beregnes ved hjelp av de ovenfor gitte formler. Ut av dette fremkommer de spesifikke senteravstander, dvs, de største senteravstander for alle n veksler i rekken.

De øvrige senteravstander mellom parene av i inngrep stående tannhjul i hver tannhjulsveksel i rekken med unntagelse av det første velges fra de spesifikke senteravstander for de

mindre tannhjulsveksler i rekken.

Ved hjelp av et egnet utvalg av senteravstander som vist på fig. 4, er de nominelle ydelser for tannhjuls-parene i hver veksel hovedsakelig like, slik at den indre økonomi av vekslene er sikret.

Claims (4)

1. Tannhjulsveksel-produksjonsrekke med "n" tannhjulsveksler med tiltagende størrelse, hvorav hver har minst to i hverandre inngripende tannhjulspar med fra drivakselen til den utgående aksel økende senteravstand, idet de største senteravstander for alle veksler i produksjonsrekken står i et forhold til hverandre som er fastlagt ved leddene i en matematisk rekke og de mindre senteravstander for vekslene tilsvarer leddene i den samme rekke, karakterisert ved at for fastlagte største senteravstander (a^,an) for den minste og den største veksel i produksjonsrekken og ved bestemt forhold (h^) mellom de største senteravstander (a^,a2) for den minste og den neste større veksel i produksjonsrekken tilsvarer de største senteravstander (a-, a ) j y v 3 n for de øvrige veksler leddene i en matematisk rekke, hvis r-te ledd er gitt ved hjelp av følgende formel:

hvor p er en konstant som er gitt ved følgende formel: 2 Tannhjulsveksel-produksjonsrekke ifølge krav 1, karakterisert ved at for fastlagte karakteristiske dreiemomenter (T^,Tn) for den minste og den største veksel i produksjonsrekken er de største senteravstander (a^,an) for disse to veksler gitt etter følgende formel: hvor m-f+eg og K3=K

2.K^ er konstanter som fåes ut fra form-/lene :tannbredde dreiemoment idet:

3. Tannhjulsveksel-produksjonsrekke ifølge krav 2, karakterisert ved at forholdet for de største senteravstander for de to minste veksler i produksjonsrekken tilsvarer forholdet 2:1 for de tilsvarende karakteristiske dreiemomenter (T2:T^), og at antallet (n) veksler i produksjonsrekken er slik dimensjonert at forholdet (Tn:Tn-1) for de karakteristiske dreiemomenter for de to største veksler i produksjonsrekken har tilnærmet verdien 1,3:1.

4. Tannhjulsveksel-produksjonsrekke ifølge krav 3, karakterisert ved at det karakteristiske dreiemoment som tilsvarer den største senteravstand (a^) for den minste veksel, er 90 kpm, at det karakteristiske dreiemoment som tilsvarer den største senteravstand i& n) f°r den største veksel, er 7000 kpm og at antallet (n) veksler i produksjonsrekken er 10.