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