DE2453684B2 - Lagerung in Getrieben für die Übertragung von großen Drehmomenten zum Antrieb von Doppelschnecken- bzw. Mehrfachschneckenpressen zur Kunststoffverarbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung in Getrieben für die Übertragung von großen Drehmomenten zum Antrieb von Doppelschnecken- bzw. Mehrfachschnekkenpressen zur Kunststoffverarbeitung mit zwei oder mehreren in geringem Abstand nebeneinander und parallel zueinander angeordneten Getriebeabtriebswellen, gelagert in mehrreihigen Zylinderrollenlagern, wobei jeweils alle in einer Ebene angeordneten Zylinderrollenlager in fest im Getriebegehäuse angeordneten Stützkörpern aufgenommen sind.

Die Lagerung der Getriebeabtriebswellen, mit denen die Schnecken angetrieben werden, bereitet bei derartigen Getrieben besondere Schwierigkeiten. Bedingt durch die aus verarbeitungstechnischen Gründen vorgegebenen Abmessungen der Schnecken müssen die Getriebeabtriebswellen auf einem geringen Abstand aneinandergerückt werden. Aus den großen Antriebsmomenten der Schnecken entstehen große Zahnkräfte, die zu erheblichen Durchbiegungen der Getriebeabtriebswellen und damit auch zu erheblichen Schrägstellungen der Getriebeabtriebswellen in den hochbelasteten Lagern führen.

Bekannt ist eine Ritzelwellenlagerung einer Doppelschneckenpresse für ein herkömmliches Antriebssystem, bei dem das gesamte Drehmoment über eine Welle eingeleitet wird (Einbaubeispiele für INA-Wälzlager ABS-D 37 450, Seite 108). Hierbei sind zu beiden Seiten der Ritzel der im Schneckenabstand angeordneten Ritzelwellen vierreihige Zylinderrollenlager angeordnet, deren Außenringe fast bis zur Berührung aneinandergerückt in Stützkörpern aufgenommen sind, die ihrerseits im Gehäuse befestigt sind. Um ein gleichmäßiges Tragen der vorhandenen Reihen von Rollen zu sichern, werden diese Zylinderrollenlager der Wellendurchbiegung angepaßt. Hierzu wird die ursprünglich zylindrisch ausgeführte Lauffläche der Lageraußenringe der Biegelinie der Welle folgend konisch gestaltet.

Hierbei wird als nachteilig angesehen, daß das angestrebte gleichmäßige Tragen aller Rollenreihen nur bei genauer Einhaltung des bei der Festlegung der Geometrie der Lauffläche des Lageraußenrings zugrunde gelegten Drehmoments eintritt

Verringert sich nun das Getriebeabtriebsdrehmoment z. B. durch Rezepturänderung oder Änderung der Verarbeitungsbedingungen, so ändert sich zwangsläufig

ίο auch der Verlauf der Biegelinien der Getriebeabtriebswellen und damit auch die Anlage der Rollen an der Lauffläche des Lageraußenrings. Eine nominelle »Entlastung« des Getriebes zum Antrieb einer Doppelschnekken- bzw. Mehrfachschneckenpresse zur Kunststoffverarbeitung durch Betreiben mit einem geringerem Abtriebsdrehmoment als dem der Geometrie der Lageraußenringlauffläche zugrunde gelegten Abtriebsdrehmoment kann im Extrem dazu führen, daß durch die »Entlastung« nur eine oder zwei Rollenreihen von ursprünglich z. B. 4 oder 5 Rollenreihen tragen, wodurch die noch tragenden Rollen wesentlich überlasten werden und. die Lager der Getriebeabtriebswellen vorzeitig ausfallen.

Die vorstehend erwähnte Ritzellagerung einer Doppelschneckenpresse sieht als weitere Maßnahme zur Erzielung einer größtmöglichen Tragfähigkeit der Lagerung den Einbau von mehrreihigen Zylinderrollenlagern vor, deren Außendurchmesser gleich oder geringfügig kleiner ist als der Mittenabstand zwischen

so den Ritzelwellen. Es wird also hier auf eine tragende Restwandstärke des im Getriebegehäuse gelagerten Stützkörpers verzichtet.

Eine ähnliche Maßnahme ist aus dem Walzwerksbau bekannt, der für die Lagerung von Walzen bei engstem Walzenabstand große Lagertragfähigkeiten fordert. So werden bei Walzenlagerungen die einander zugekehrten Teile der Lagergehäuse abgeschnitten, so daß die äußeren Lagerringe freiliegen (DE-PS 4 25 267).
Allen vorgenannten Maßnahmen ist jedoch gemeinsam, daß die Lageraußenringe an ihren Sitzflächen keinerlei Veränderungen unterworfen werden.

Bekannt ist ferner ein Getriebe für einen Doppelschneckenextruder (US-PS 33 59 826), bei dem die Aufteilung des Antriebsmoments auf die beiden Schnecken nicht mit einem Zahnradpaar im engen Abstand der beiden Schnecken, sondern in einem Vorsatzgetriebe vorgenommen wird, dessen Abtriebswellen einen erheblich größeren Abstand aufweisen. Von diesem Vorsatzgetriebe wird eine Schnecke mit einer Steckwelle angetrieben. Der Antrieb der zweiten Schnecke erfolgt über eine im Abstand der beiden Schnecken parallel zur Steckwelle angeordnete Ritzelwelle, deren Zähne mit dem Zahnrad einer Vorgelegewelle im Eingriff steht, die mit der zweiten Abtriebswel-Ie des Vorsatzgetriebes verbunden ist. Bei diesem Getriebe kann der Durchmesser des Zahnradpaares auf Ritzelwelle und Vorgelegewelle größer sein als bei dem Zahnradpaar nach dem obengenannten Antriebssystem gemäß den Einbaubeispielen für INA-Wälzlagerungen.

Bei gleichgroßen Antriebsmomenten für die Schnecken und bei gleichgroßem Schneckenabstand entstehen bei dem Getriebe nach der US-PS 33 59 826 geringere Zahnkräfte und somit auch eine geringere Belastung der zu beiden Seiten der Zahnräder von Ritzel- und Vorgelegewelle angeordneten zweireihigen Zylinderrollenlager.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung in Getrieben der eingangs genannten Art so

7u gestalten, daß bei vorgegebenem engen Wellenabstand eine möglichst große Tragfähigkeit der Zylinderrollenlager auch bei unterschiedlichen Antriehsmomenten erreicht wird. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Außenringe der mehrreihigen Zylinderrollenlager außen kugelig ausgeführt, jeweils zwischen zwei benachbarten Getriebeabtriebswellen bis auf ein geringe Restwandstärke außen abgeflacht und mit einem Spalt zwischen den Abflachungen auf innenkugeligen Sitzflächen der Stützkörper ι ο schwenkbar gelagert sind.

Um ein mögliches Wandern der Außenringe der Lager in Umfangsrichtung und damit eine gegenseitige Behinderung der Schwenkbewegung der Außenringe durch unmittelbares Anliegen zu verhindern, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß im Spalt zwischen einander gegenüberliegenden Abflachungen benachbarter Außenringe Federelei^ente, wie z. B. Tellerfedern oder gummielastische Federn eingebaut sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch die selbsttätige Anpassung der auf den engstmöglichen Abstand aneinandergerückten Lageraußenringe der mehrreihigen Zylinderrollenlager an den Verlauf der sich im Betrieb einstellenden Biegelinien der Getriebeabtriebswellen gegenüber bekannten Lagerungen mit mehrreihigen Zylinderrollenlagern mit speziell nur für einen bestimmten Biegelinienverlauf berechneten und entsprechend konisch ausgeführten Laufbahnen der Außenringe eine größere Betriebssicherheit unter allen denkbaren Betriebsbedingungen erreicht wird und daß es gegenüber bekannten Lagerungen ermöglicht wird, bei gleichbleibenden Durchmessern der Getriebeabtriebswellen noch zusätzliche Rollenreihen in die Lager aufzunehmen und damit die Tragfähigkeit der Lagerung noch zu steigern, ohne Gefahr zu laufen, daß es bei wechselnden Betriebsbedingungen zu einem ungleichmäßigen Tragen von einzelnen Rollenreihen kommt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen waagerechten Schnitt durch die Lagerung der Getriebeabtriebswelle eines Getriebes zum Antrieb der Schnecken eines Doppelschneckenextruders mit 5-reihigen Zylinderrollenlagern,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 1 mit der Stirnansicht auf einem Stützkörper mit zwei schwenkbaren Lagerungen,

Fig.3 einen Schnitt durch einen Stützkörper nach der Linie H-II in F i g. 2.

Die in F i g. 1 dargestellten, eng nebeneinander angeordneten Getriebeabtriebswellen 1 und 2 sind mit ihren vielkeilverzahnten Wellenenden Xa und 2a über (nicht gezeichnete) Kupplungshülsen mit den Antriebsenden der beiden (nicht gezeichneten) Schnecken eines Doppelschneckenextruders verbunden.

Die Getriebeabtriebswelle 1 wird an ihrem mit Vielkeilprofil versehenen Wellenende \b über die Kupplungshülse 3 von der im Getriebe gelagerten Welle 4 angetrieben, wobei die Rückdruckkraft der von der Getriebeabtriebswelle 1 angetriebenen Schnecke auf eine (nicht gezeichnete) Axiallagerung der Welle 4 abgesetzt wird. Die Getriebeabtriebswelle 1 steht mit ihrer als Schrägverzahnung ausgeführten Verzahnung Ic mit der Verzahnung 2c in Eingriff und treibt somit die Getriebeabtriebswelle 2 an.

Die Rückdruckkraft der von der Getriebeabtriebswelle 2 angetriebenen Schnecke wird über die am Wellenende Ib der Getriebeabtriebswelle 1 stirnseitig anliegende Getriebewelle 5 auf eine (nicht dargestellte) Axiallagerung abgesetzt

Zur Aufnahme der Radialkräfte aus der Übertragung des Drehmoments zum Antrieb der Getriebeabtriebswelle 2 sind die Getriebeabtriebswellen 1 und 2 auf beiden Seiten neben ihren Verzahnungen Ic und 2c in mehrreihigen Zylinderrollenlagern 7, 8 bzw. 9, 10 gelagert, deren mit zylindrischer Laufbahn versehene Außenringe 7a, Sa bzw. 9a, 10a außen kugelig ausgeführt sind. Die Außenringe 7a und 9a sind in einem Stützkörper 1 ta, die Außenringe 8a und 10a in einem Stützkörper üb auf innenkugeligen Flächen schwenkbar gelagert Die benachbarten Außenringe 7a und 9a bzw. 8a und 10a sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in senkrecht zwischen den Getriebeabtriebswellen 1 und 2 stehenden Ebenen bis auf eine geringe Restwandstärke a abgeflacht. Zwischen den gegenüberliegenden Abflachungen ist ein Spalt 5 vorgesehen, dessen Breite zweckmäßigerweise so groß gewählt wird, daß sich die mehrreihigen Zylinderrollenlager 7, 8, 9 und 10 bis zu der rechnerischen Bruchbelastung der Verzahnungen Ic und 2c entsprechend den Biegelinien der Getriebeabtriebswellen 1 und 2 einstellen können, ohne daß sich die Abflachungen unmittelbar berühren und so die Schwenkbewegungen der Außenringe 7a bis 10a behindern.

Um ein mögliches Wandern der Außenringe 7a bis 10a in Umfangsrichtung zu verhindern, sind beim Ausführungsbeispiel im Spalt zwischen zwei gegenüberliegenden Abflachungen der Außenringe 7a bis 10a am oberen und unteren Ende der Abdachungen Federelemente 24 eingebaut, wie z. B. Tellerfedern oder gummielastische Federn.

Aus F i g. 2 ist ferner ersichtlich, daß die mit den Pfeilen c, d angegebenen, vom Betriebseingriffswinkel der Verzahnung abhängigen Richtungen der Zahnkräfte in den Lagern bei den mit den Pfeilen e, /angegebenen Drehrichtungen der Getriebeabtriebswellen 1 und 2 von den durch die Abflachungen geschwächten Stellen der Außenringe 8a und 10a wegweisen, d. h. die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Abflachungen liegen in der unbelasteten Zone der Außenringe und beeinträchtigen daher nicht die Tragfähigkeit der mehrreihigen Zylinderrollenlager.

Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig. 1 bis 3 sind die Stützkörper 11a und 116 außen zylindrisch ausgeführt und in einer gemeinsamen Bohrung der unteren Getriebegehäusehälfte 20a und der oberen Getriebegehäusehälfte 20b fest gelagert und durch senkrecht zur Gehäuseteilfuge angeordnete Stifte 21 und 22 axial und in Umfangsrichtung gesichert. Zum Einbau der Außenringe 7a bis 10a sind die Stützkörper 11 a, 11 b im Ausführungsbeispiel mit einer waagerechten Teilfuge versehen und mit tangential angeordneten Schrauben 23 fest miteinander verbunden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lagerung in Getrieben für die Übertragung von großen Drehmomenten zum Antrieb von Doppelschnecken- bzw. Mehrfachschneckenpressen zur Kunststoffverarbeitung mit zwei oder mehreren in geringem Abstand nebeneinander und parallel zueinander angeordneten Getriebeabtriebswellen, gelagert in mehrreihigen Zylinderrollenlagern, wobei jeweils alle in einer Ebene angeordneten Zylinderrollenlager in fest im Getriebegehäuse angeordneten Stützkörpern aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenringe (7a, 8a, 9a und Wa) der mehrreihigen Zylinderrollenlager (7, 8, 9 und 10) außen kugelig ausgeführt, jeweils zwischen zwei benachbarten GetKebeabtriebswellen (1, 2) bis auf eine geringe Restwandstärke (a) außen abgeflacht und mit einem Spalt ß/zwischen den Abflachungen auf innenku§;eligen Sitzflächen der Stützkörper (Ha, Hb) schwenkbar gelagert sind.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spalt (s) zwischen einander gegenüberliegenden Abdachungen benachbarter Außenringe (7a, 9a bzw. 8a, tOa) Federelemente (24), wie z. B. Tellerfedern oder gummielastische Federn eingebaut sind.