DE3330204A1

DE3330204A1 - Stirnradgetriebe, insbesondere fuer den antrieb eines walzenmantels

Info

Publication number: DE3330204A1
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: 1985-03-07
Also published as: DE3330204C2; US4676117A; GB2145187B; FI842973A0; FI74785C; GB8417243D0; SE8404020L; SE8404020D0; FI74785B; JPH0461221B2; FI842973A; JPS6078137A; ATA220284A; GB2145187A

Description

P 4036 J-M. Voitn GmbH

Kennwort: "Profilwalzenantrieb" . Heic

Stirnradgetriebe, insbesondere für den Antrieb eines

Walzenmantels

Die Erfindung betrifft ein Stirnradgetriebe nach aem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcnes Stirnradgetriebe ist insbescnuere für aen Antrieb eines hohlen Walzenmantels geeignet, der um ein feststehendes Innenteil rotiert. Walzen aieser Art sina z.a. Durchbiegungseinstellwalzen oder Saugwalzen, wie sie in der Papierindustrie, oeispielsweise in Entwässerungspressen, Glättwerken od.ogl. angewendet weraen. Ein bevorzugtes Anwencungsgebiet aer Erfindung sina äquiaistant gelagerte Durcnoiegungseinstellwalzen, bei denen die Lager des Waizenmantels, die Lager oer Gegenwalze und die kugeligen Abstützungen aes Joches (Bieceträger, der sich durch den Walzenmantel erstreckt) in wenigstens angenähert gleicher Lagerentfernung angeorcnet sina.

Ein Stirnradgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 ist bekannt aus der DE-OS 30 24 575, Fig. 3. Danacr ist der Außenzahnkranz des Stirnradgetrieoes starr mit dem Walzenmantel verbunden. Konzentrisch im Inneren des AuOenzahnKranzes befindet sich ein Pendellager; d.h. der Mittelpunkt des Perdellagers liegt wenigstens angenähert in der zur Walzenarenachse senkrechten Mittelebene des Aui3enzahnkranzes. In ähnücner Weise ist ein mit dem Außenzannrau kämmendes Ritzel gelagert. Diese i~

ORIGINAL JMSPECTED

Vergleich z^ a ~;: e r e.°. bekannten Konstruktionen recht einfache Ge tr ieDeca^.vei-iri erlaubt es, daß sich cie beiden Zahnräder vvährenc aes Betrieces eis zu einem gewissen Grade schräg stellen. Dies kann z.c. Cjp.p vcrkonmen, wenn sich im Betrieb aer Walzenmantel aurcnoiect ccer wenn aie gesamte Walze auf Schwenkhebeln aus einer Ruhestellung in eine Betriebsstellung ooer zurück geschwenkt .virc. Im letzteren Falle muß berücksichtigt werden, daß sich cie Scnwe-Kneoei in aer Regel nicht exakt synchron bewegen.

Die genannte Druckschrift offenbart also eine Entwicklung in die richtige Richtung. Es wurde nun jedoch erkannt, daU bei der bekanrlen Bauweise die Gefahr besteht, daß das Ritzel beim Betrieb senK.recht zur Einer ir fseDene der Verzahnung pendeln kann. D.h. es kippt jn einen kleinen Winkel aus der Normalstellung, bei der cie Acnsüi unc Zahnflanken uer beiden Zahnräder parallel zueinanaer liegen. Sobald das Ritzel kippt, ist eine Berührung der Zähne nur nocr in einem schmalen bereich in der Mitte der Zahnräoer gegeoen, so caß dort aie Gefahr einer Überlastung besteht. Das Kippen oaer Pendeln ues Ritzels wirü immer dann auftreten, wenn eine unsymmetrische Last auftritt, beispielsweise durch Fluchtuncsfehier zwischen den Walzenmantel und der Antriebswelle

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus der DE-üS 30 24 575 bekannte Getriebe dahingehend zu verbessern, daß die Achsparallelität der beiden Zahnräder während des normalen Beurieues erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird aurch die kennzeichnenaen Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach wird an einer der beiden Stirnseiten des AußerzahnKranzes und aes Ritzels ein Anlaufbund-Paar vorgesehen, oeren Laufflächen-Durchmesser derart bemessen sind, daß cie Zähne aer oeiaen Zahnräder, wenn sich die Anlaufbunae im Betrieb aufeinander abwälzen, möglichst exakt zueinander parallel sinü. Hieruurcn wire währena aes normalen Betriebes ein

ORiGiMAL INSPECTED _COpY

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gleichmäßiges Tragen eier Zähne über ihre ganze Breite sichergestellt. Die Laufflächen-Durchmesser der Aniaufbunüe können jeweils gleich dem Wälzkreis-Durchmesser sein. Hiervon kann jedoch auch abgewichen weraen, 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 Winkelverlagerungen des Walzenmantels aus aer Norrnalstellung (wie sie beim Verschwenken der Walze im Leerlauf oder beim Stillstand vorkommen können) ermöglicht. Hierbei wire berücksichtigt, daß sich bei einer solchen Winkelverlagerung der Achsabstanü zwischen den beiaen Zahnräaern verringert und oaü aies - 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 anceren Seite des Zahnradpaares ein Anlaufbunci-Paar vorgesehen wird, aann muß zwischen diesen Bunden so viel Spiel bestehen, daß die erforaerlichen Winkelverlagerungen des Walzenmantels möglich sind. Ein solches zusätzliches Anlaufbund-Paar ist somit nicht in der Lage, während des normalen Betriebes die Parallelität aer Zähne der beiden Zahnräder sicherzustellen. Hierzu kann allein das zuerst erwähnte Anlaufbund-Paar uienen.

Um trotzdem sicherzustellen, daß während .des Betriebes die Laufflächen der Anlaufbunde auch tatsächlich miteinander in Kontakt stehen (d.h. sich aufeinander abwälzen), können verschiedene zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. So können z.B. aie Zahnräder mit einer gemäß Anspruch 2 ausgebildeten Schrägverzahnung versehen werden. Diese kann jedoch immer nur in der einen Drehrichtung in dem gewünschten Sinne wirken. Eine andere Möglichkeit ist im Anspruch 3 angegeben. Danach wird das nötige Kippmoment auf das Ritzel (um die Anlaufbunde in Kontakt zu halten)

aurch eine Schrägstellung der das Ritzel antreibenden Gelenkwelle erzeugt durch exzentrische Lagerung der Antriebswelle gegenüber dem Ritzel. Vorzugsweise wird als Gelenkwelle eine Zahnkupplungswelle vorgesehen. Die Schrägstellung dieser Zahnkupplungswelle muß eine Komponente in Richtung parallel zur Eingritfslinie aer Getriebe-Verzahnung haben. Hierbei wird durch die Reibung üer Zahnkupplung im Ritzel das gewünschte Kippmoment auf aas Ritzel erzeugt. Man muß in diesem Zusammenhang allerdings beachten, aaß die Richtung aes Kippmoments einerseits von aer Richtung aer Schrägstellung der Zahnkupplungswelle uno andereiseits von der Richtung aer Drehmomentübertragung abhängt. Änaert sich also oie Richtung der Drehmomentübertragung (beispielsweise aurch Umkehr der Drehrichtung), so muß auch die Ricntung aer Schrägstellung aer Zahnkupplungswelle geänoert weroen (Ansprüche 4 una 5). In jedem Falle kann man bei Schrägstelluny der Zahnkuppiungswelle an den Getriebe-Zahnrädern eine Gerao-Verzahnung vorsehen, so daß ein Axialschub vermieaen wird.

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

Anstelle der zusätzlichen Anlaufbunde kann gemäß Anspruch 5 innerhalb aes Ritzels ein Kippbegrenzungsring vorgesehen werden, aur sich entweder gleitena oder über ein Wälzlager am Lagerzapfen aer Ritzellagerung abstützt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein StirnraagetrieDe für aen Antrieb einer

Papiermaschinen-Preßwalze, deren Durchbiegung einstellbar ist, im Längsschnitt.

Fig. 2 zeigt schematisch aas Getriebe im Zustand bei

durchgeuogenem oaer schräg stehenaen PreGwalzenmantel und mit aementsprechend schrägstehenaen Zahnrädern.

Fig. 3 zeigt schematisch aas Getriebe gegenüber Fig. 2

verkleinert in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles P aer Fig. 2.

Mit dem anzutreibenden Walzenmantel 51 einer Preßwalze ist eine Lagerhülse 52 und mit diesem ein Zahnkranz 47 verschraubt. Der in aieser Weise verlängerte Walzenmantel ist mit einem PenGelrollenlager 53 auf einem Kragstück 54a des Abstützbocks 54 gelagert. Ein feststehender Biegeträger ocer Joch 57 ist über eine Kugelhülse 58 gelenkig mit dem Kragstück 54a verbunaen. Eine Lippenaichtung 59 dichtet den Spalt zwischen dem Abstützbeck 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 una einen Federring 63 gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Abstützbock 54 gesichert. Andererseits ist aer Zahnkranz 47 über Stützring 64 und Federring 65 gegenüber dem Lager 53 gegen Verschiebung gesichert.

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

Ein Antriebszapfen 68 ist mit Flansch 69 an einer 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 die Zahnkupplungswelle 32 und über die Verzahnung 33 ein Antriebsritzel 34 an, welches mit dem Zahnkranz 47 kämmt. Im Zentrum des Antriebsritzels 34 ist ein sphärisches Lager 35 vorgesehen. Mit diesem ist es schwenkbar auf einem Haltebolzen 36 gelagert, der mittels eines angeformten Bunues 37 uno einer Schrauoe 38 starr am Abstützbock 54 befestigt ist. Wenn sich beim Betrieb der Preßwalze der Walzenmantel 51 durchbiegt oder die Preüwalze sich aus anderen Gründen schräg stellt und sich der Zahnkranz 47 dementsprechend neigt, dann kann sich das Ritzel 34 dieser Neigung anpassen.

Die beiden Verzahnungen 71 und 33 sind winkelig einstellbare Zahiikuppljngen. Die Zahnkuppiungswelle 32 kann sich somit schräg stellen, wenn sich das Ritzel 34 neigt. Dies ist in Fig. 2 schematisch Gargestellt. Man erkennt dort die beiden geneigten Zahnräder 34 und ul, außerdem in unveränderter Lage die Treibhülse 7ü mit Gern Antriebszapfen 68 und die geneigte Mittellinie 32' der Zahnkupplungswelle 32.

Das Lager 35 ist einerseits durch einen Federring 39 im Ritzel 34 axial gehalten, uno andererseits durch einen Stützring 40 und einen Fecerring 41 am Haltebolzen 36. Der Abstützbock 54 ist zugleich Getriebegehäuse für die Zahnräder 34 una 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 sicntbar. Die Mittelpunkte der Lager der Gegenwalze, des Pendellacers 53 und der Kugelnülse ues Jochs 57 liegen vorzugsweise alle in cer gleichen achsnormalen Mittelebene m.

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

Außerdem ist im Inneren des Ritzels 34 neben dem Penaellager 35 ein Kippbegrenzungsring 7 angeformt, der sich an den Stützring 40 anlegen kann. Ih der normalen, nicht geneigten Stellung des Ritzels 34 (Fig. 1) und auch noch in der geneigten Stellung bei Drehmomentübertragung (Fig. 2) ist ein ausreichender Abstand zwischen den Ringen 7 und 40 vorhanden, so daß sie im Betrieb nicht aufeinander reiben. Die Kippbegrenzung kann jeaoch 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 Fig. 2 aargestellten Schräglage, wobei die Parallelität der Zahnradachsen verloren geht. Die Kippbegrenzung bewirkt jedoch, daß die Kanten der Zähne nicht im Zahngrunü des Gegenrades anstoßen.

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

Aus Kig. 3 ist noch ersichtlich, .wie man zweckmäßig' die Lager 30 j der Treibhülse 70 damit die Antriebswelle 68 um das Maß e exzen- ] trisch zum Ritzel 34 anordnet, so daß aie Zahnkupplungsweile 32 j eine seitliche Schräglage einnimmt. Hierdurch wird, wie oben \ erläutert, auf aas Ritzel 34 ein Kippmoment erzeugt, das jie : Anlaufbunde 8 und 9 in Kontakt hält. Der als Volllinie dargestellte Kreis stellt die Lage der Antriebswelle 08 car bei uer Drehrichtung I des Ritzels 34, währena der strichpunktierte

Kreis aie Lage der Antriebswelle 68¹ angibt bei der Drehrichtung II des Ritzels (jeweils bei Drehmomentübertragung vom Ritzel 34 auf den Außenzahnkranz 47).

Falls eine Walze mit üem erfindungsgemäßen Getriebe zeitweise in der einen und zeitweise in aer 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 Erfindung 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.

Heidenheim, 19.08.83
00l9k/0123k/Sh/Srö

- Leerseite

Claims

P 4036 Ο.M. Voith GmDH

Kennwort: "Profilwalzenantrieb" Heiaenheim

Patentansprüche

Stirnradgetriebe, insbesondere für den Antrieb eines to?lzenmantels (51), mit den folgencen Merkmaien:

a) ein Außenzahnkranz (47) ist starr mit dem anzutreibenden Bauteil, z.B. mit dem einen Ende des Walzenmantels (51) verbunden; 1

b) der AuOenzahnkranz (47) und das anzutreibende Bauteil (51) sind gemeinsam über ein Pendellager (53), das wenigstens angenähert konzentrisch innerhalb des AuiJenzahnkranzes angeordnet ist, auf einem Abstützbock (54) gelagert;

c) ein mit dem AuGenzahnkranz (47) Kämmences una über eine Gelenkkupplung (32) antreibbares Ritzel (34) ist ebenfalls über ein Pendellager (35), aas konzentrisch im Inneren des Ritzels angeordnet ist, auf dem Abstützbock j (54) gelagert; '

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: =

d) an einer oer beiden Stirnseiten des AuOenzannkrarzes ; (47) ist in einem gewissen Aostand (a) von eier Verzah- ; nung ein Anlaufbund (9) vorgesehen mit einer zum Außen^_: zahnkranz konzentrischen' Lauffläene, deren Durchnesser wenigstens ungefähr gleich dem Wälzkreisdurchmesser oes Auüenzahnkranzes ist;

e) am Ritzel ist ein entsprechender Anlaufbuna (8) vorgesehen;

f) die Summe aer Laufflächen-Durchmesser aer beiden Anlaufbunde (8, 9), die sich im Betrieb aufeinander abwälzen, ist gleich der Summe der oeiden wälzkreisuurcnmesser des AuOenzahnkranzes (47) und des Ritzels (34).

COPY "

Stirnradgetriebe nacn Ansoruch 1, mit Schrägverzahnung, da-■;^r." ^ίκ'.ηη,-^ί^Ηΐΰ:, r;ai; uie Schrägverz.mnunn aer.ärt angeordnet ist, aaC aie Hxialkomponente der Zahnkraft am Ritzel (3«*) -iin KiopncTient erzeugt, oas Gis Deiaen Anlaufounce (8 una 9i miteinander in Kortakt hält.

Stirnraogetr i-ic-e nacn Anspruch 1, worin zum Antrieb ces Kitzels (34) eine am Ritzel angreifende Gelenkwelje, vorzugsweise eine Zahnkupplungswelle (32), vorgesehen ist, ge-Kennzeichnst öLrch eine cerartige Schrägstellung der Gelenk welle {52;, ü3L aas üaraus resultierenae unu am Ritzel (34) angreifence Kippmoment aie beiden Anlaufbunde (8 una 9) in akt hält.

Stirrracgetriece nacn Ansprucn 3, caaurcn gekennzeicnnet, caD cie Richturg cer Schrägstellung der Gelenkwelle (vorzugsweise Zahnkupplungswelle 32) - zwecks Umkehrung aes am Ritzel angreifenden Kippmoments - verstellbar ist.

Stirnradgetriebe nacn Anspruch 4, daourch gekennzeichnet, oai3 ein cie Gelenkwelle (vorzugsweise Zahnkupplungswelle 32) antr-ciuenaes Ge tr ie:, eelement (70) exzentrisch in einem La- ^erscnilc (3Ga.· gelagert ist, aas seinerseits vercrehbar im ücck (5-) runt.

6. Stirr.raacetriecie nacn einem der Ansprüche 1 bis 5, GaGurch gekernzeichnet, daf3 auf der anderen.Seite des Zahnradpaares ein zusätzliches Aniaufbuna-Paar vorgesehen ist , cas ein gewisses Spiel zwischen aen beiden Zahnrädern zuläßt.

7. S~ir .racg-itrieoe nach einem oer Ansprüche 1 bis 5, worin aas Penceliacer (35) aes Ritzeis (34) auf einem im Abstützoock [5-i'j starr Defestigten Lagerzapfen (35) runt, dadurch ce-Kunnzsicmet, aai3 konzentrisch innerhalo des Ritzels (34) ►^Jin -sipucucr-irzungsring (7) vorgesehen ist, cer sich cirekt ooer indirekt an cen Lagerzapfen (36) anlegen kann.

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